[发明专利]一种光波导结构及光学系统

权利要求书

1.一种光波导，其特征在于，所述光波导包括至少一个第一基底、至少一个第二基底和扩展波导，所述第一基底、所述扩展波导和所述第二基底层叠设置，所述第一基底和所述扩展波导相接，所述扩展波导包括多个相互平行倾斜地内嵌于基板的半透膜，所述光波导的左右侧面中的至少一侧设置有吸光材料；

其中，入射光进入所述扩展波导后出射多条相互平行的出射光线；当入射光进入所述扩展波导经至少一个半透膜反射的反射光进入所述第一基底后，经所述第一基底全反射传播至所述光波导的设置有吸光材料的侧面，或者，当入射光进入所述扩展波导经所述至少一个半透膜反射的反射光经所述第一基底传播至所述光波导的设置有吸光材料的侧面，

当入射光进入所述扩展波导经至少一个半透膜反射的反射光进入所述第二基底后，经所述第二基底全反射传播至所述光波导的设置有吸光材料的侧面，或者，当入射光进入所述扩展波导经所述至少一个半透膜反射的反射光经所述第二基底传播至所述光波导的设置有吸光材料的侧面，

任意两个相邻半透膜的间距大于或等于所述扩展波导的厚度与tanα的乘积，且不大于人眼瞳孔尺寸，所述α为第一视场角，

所述多个半透膜包含第一半透膜和第二半透膜，所述第一半透膜靠近所述光波导临近入射光斑的一侧，所述第二半透膜距离所述光波导临近入射光斑的一侧大于所述第一半透膜距离所述光波导临近入射光斑的一侧，所述第一半透膜和所述第二半透膜相邻；所述第一半透膜和所述第二半透膜的间距为第一间距，所述第一间距大于入射光斑的尺寸。

2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述多个半透膜还包含多个第三半透膜，至少一个所述第三半透膜与第二半透膜相邻。

3.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，所述第二半透膜与相邻的所述第三半透膜的间距为第二间距，任意两个相邻的所述第三半透膜之间的间距与所述第二间距相等。

4.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，所述第二半透膜与相邻的所述第三半透膜的间距以及任意两个相邻的所述第三半透膜之间的间距均为第三间距，所述第三间距沿所述第一半透膜朝向所述第二半透膜的方向依序递减。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一基底和第二基底的厚度均大于或等于所述光波导的长度的2倍与cotα的乘积，所述α为第一视场角。

6.根据权利要求5所述的光波导，其特征在于，所述多个半透膜的折射率是渐变的，以使得入射光进入所述扩展波导后出射多条相互平行的出射光线的光量相同。

7.根据权利要求6所述的光波导，其特征在于，所述第一基底、第二基底和所述基板的材料相同。

8.根据权利要求1-4任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导的上下表面镀制有增透膜。

9.一种光学系统，其特征在于，包括显示器、目镜系统和权利要求 1～权利要求 8任一项所述的光波导，所述目镜系统置于所述显示器与所述光波导之间，所述目镜系统的光轴与所述显示器垂直；

所述显示器的线视场分布的发散光通过所述目镜系统后变为角视场分布的平行光，各角视场平行光先后经过所述光波导后扩展出瞳阵列，当人眼眼瞳与所述光学系统的出瞳平面重合即可获得所述显示器上显示的显示信息。

10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述光波导为水平扩展波导，所述光学系统还包括垂直扩展波导，所述目镜系统置于所述显示器与所述垂直扩展光波导之间；

所述显示器的线视场分布的发散光通过所述目镜系统后变为角视场分布的平行光，各角视场平行光先后经过所述垂直扩展波导和所述水平扩展波导扩展后形成二维分布的扩展出瞳阵列，当人眼眼瞳与所述光学系统的出瞳平面重合即可获得所述显示器上显示的显示信息。