[发明专利]一种出光均匀的光栅波导显示装置

说明书

本发明公开了一种出光均匀的光栅波导显示装置，包括光栅波导器件、光束复制棱镜、投影系统、一号镜片和二号镜片，所述光栅波导器件一端固定安装有光束复制棱镜，所述光束复制棱镜一侧固定安装有投影系统，所述一号镜片和二号镜片相互平行，所述光栅波导器件分成五个区域，所述光栅波导器件由一号入射光栅、二号入射光栅、一号转折光栅、二号转折光栅和出射光栅组成，所述一号入射光栅位于二号入射光栅一侧。本发明在使用时可提升掉能量利用率，并减少杂光的产生，提升整个光栅波导器件的性能，同时传导光束能量更加的均匀，从而使得器件的显示均匀性更佳。

技术领域

本发明涉及显示设备技术领域，具体为一种出光均匀的光栅波导显示装置。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术逐渐被人们认识和接受，近眼显示设备得到了快速发展。增强现实技术中的近眼显示可以将虚拟图像叠加到现实景物中，同时兼具透视特性，不影响对现实景物的正常观察。利用传统光学元件将虚拟图像耦合进入人眼的方式已经被采用，包括棱镜、半透半反镜片、自由曲面波导、镜面阵列波导等。光栅波导显示技术是利用衍射光栅实现光线的入射、转折和出射，利用全反射原理实现光线传输，将微显示器的图像传导至人眼，进而看到虚拟图像；由于采用和光纤技术一样的全反射原理，光栅波导显示器件可以做的和普通眼镜镜片一样轻薄透明。且由于对光线的转折是通过镜片表面的衍射光栅来实现的，与底板的形状基本没有关系，因此易于批量制造，生产成本低。

但是，现有的一种出光均匀的光栅波导显示装置存在以下缺点：

光栅波导器件通常由一个入射光栅、一个转折光栅、一个出射光栅组成。入射光栅可以将入射光朝向两个对称的方向衍射(一束称为+1级衍射光，另一束称为-1级衍射光)。其中一束衍射光会经过转折光栅传导至出射光栅，经过出射光栅导出光栅波导器件并传导进人眼而被接收。另一束衍射光则通常无法得到有效利用会成为杂光而损失掉。这既增加了系统的杂光，影响了显示效果，又降低了光能传导效率。另外，只有一个入射光栅和转折光栅，光传导均匀性也较低。

发明内容

本发明的目的在于提供出光均匀的光栅波导显示装置，以解决上述背景技术中，只利用了入射光栅的一个方向的衍射光，能量利用率低，且容易产生杂光，影响整个光栅波导器件的性能，同时只利用入射光栅一个方向的衍射光，传导光束能量均匀性较差，从而使得器件的显示均匀性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种出光均匀的光栅波导显示装置，包括光栅波导器件、光束复制棱镜、投影系统、一号镜片和二号镜片，所述光栅波导器件一端固定安装有光束复制棱镜，所述光束复制棱镜一侧固定安装有投影系统，所述一号镜片和二号镜片相互平行，所述光栅波导器件分成五个区域，所述光栅波导器件由一号入射光栅、二号入射光栅、一号转折光栅、二号转折光栅和出射光栅组成，所述一号入射光栅位于二号入射光栅一侧，所述一号转折光栅和二号转折光栅分别位于一号转折光栅和二号转折光栅两端。

优选的，所述光束复制棱镜包含光入射表面、一号光出射表面和二号光出射表面，所述光入射表面、一号光出射表面和二号光出射表面相互平行。

优选的，所述光束复制棱镜内部设置有半透半反光学面和内反射光学面，所述半透半反光学面和内反射光学面相互平行。

优选的，所述光入射表面、一号光出射表面和二号光出射表面相互平行表面均镀有增透膜。

优选的，所述二号镜片为半透半反镜片，所述一号镜片为反射镜片。

优选的，所述投影系统射出光束，所述光束从光入射表面入射到光束复制棱镜得到一号反射光、透射光和二号反射光，所述透射光和二号反射光相互平行。

本发明提供了出光均匀的光栅波导显示装置，具备以下有益效果：