光波导、光学成像系统以及AR装置的制作方法 专利技术说明

摄影电影;光学设备的制造及其处理,应用技术光波导、光学成像系统以及ar装置技术领域1.本技术实施例大体上涉及光波导，更具体地，涉及光波导、光学成像系统以及ar装置。背景技术：2.目前多数光波导采用单向传光，针对不同方向的光线需求，需要分别设计光波导结构，不仅所需物料多，相应的工艺也复杂，且校准困难。3.因此，本技术提出一种光波导、光学成像系统以及ar装置。技术实现要素：4.本技术实施例的目的之一在于提供一种光波导、光学成像系统以及ar装置，与传统的方法相比，可以降低物料成本，同时实现左右两边成像，无双目融合校准成本。5.本技术实施例提供了一种光波导，其特征在于：光波导的左端安设第一棱镜单元；光波导的右端安设第二棱镜单元；以及光波导的分光部件位于左端和右端之间，分光部件通过一或多个界面对接收到的入射光进行分光，以分别产生射入左端的第一反射光和射入右端的第二反射光，第一棱镜单元与第二棱镜单元经配置以分别将相应的第一反射光和第二反射光反射为第一输出光和第二输出光，第一输出光和第二输出光对称分布。6.根据本技术的一些实施例，第一棱镜单元中的相邻棱镜的交界处安设第一膜层以将第一反射光反射为第一输出光，第二棱镜单元中的相邻棱镜的交界处安设第二膜层以将第二反射光反射为与第一输出光的方向相同的第二输出光。7.根据本技术的一些实施例，光波导包括具有左端的左区，具有右端的右区，以及分光部件，分光部件与左区在第一界面处贴合，且与右区在第二界面处贴合，第一界面和第二界面经设置将入射光分为第一反射光和所述第二反射光。8.根据本技术的一些实施例，光波导包括具有左端的左区和具有右端的右区，左区与右区在第三界面处贴合，第三界面安设第三膜层，分光部件包括第三膜层和位于第三界面下方的1/4波片，第三界面将所述入射光分为第一反射光和透射光，透射光经所述1/4波片和第三界面后反射为第二反射光。该分光部件可为第三棱镜。9.根据本技术的一些实施例，分光部件包括衍射波导，衍射波导将入射光分为第一反射光和第二反射光。衍射波导可位于光波导的一侧。10.根据本技术的一些实施例，光波导还包括亮度矫正器。11.本技术另一些实施例提供了一种光学成像系统，其特征在于：其包括前述的光波导。12.根据本技术的另一些实施例，光学成像系统还包括位于分光部件上方的光机，该光机产生入射光。13.根据本技术的再一些实施例，光机包括第四棱镜，第四棱镜将光机的光转折以产生入射光。14.本技术再一些实施例提供了一种ar装置，其特征在于：其包括基板以及位于基板上的前述光学成像系统。15.与现有技术相比，本技术实施例提供的光波导、光学成像系统以及ar装置采用棱镜波导以及分光部件，实现了两个方向的光线传输，节省了物料成本，工艺简单。附图说明16.在下文中将简要地说明为了描述本技术实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本技术的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本技术中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。17.图1为根据本技术一些实施例的光波导100的示意图。18.图2和3为根据本技术一些实施例的包含不同分光部件的光波导的示意图。19.图4为根据本技术一些实施例的一种衍射波导的示意图。20.图5为根据本技术一些实施例的光学成像系统200的示意图。具体实施方式21.为更好的理解本技术实施例的精神，以下结合本技术的部分优选实施例对其作进一步说明。22.本技术的实施例将会被详细的描示在下文中。在本技术说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本技术的基本理解。本技术的实施例不应该被解释为对本技术的限制。23.如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。24.在本说明书中，除非经特别指定或限定之外，相对性的用词例如：“垂直”、“侧面”、“上部”、“下部”以及其衍生性的用词(例如“上表面”等等)应该解释成引用在讨论中所描述或在附图中所描示的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便，且并不要求将本技术以特定的方向建构或操作。25.另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。26.为便于描述，“第一”、“第二”等等可在本文中用于区分一个组件或一系列组件的不同操作。“第一”、“第二”等等不意欲描述对应组件或操作。27.图1为根据本技术一些实施例的光波导100的示意图。28.本技术实施例提出了一种光波导100，其特征在于：光波导100的左端安设第一棱镜单元110；光波导的右端安设第二棱镜单元120；以及光波导100的分光部件130位于左端和右端之间，分光部件通过一或多个界面对接收到的入射光180进行分光，以分别产生射入左端的第一反射光10和射入右端的第二反射光11，第一棱镜单元110与第二棱镜单元120经配置以分别将相应的第一反射光和第二反射光反射为第一输出光20和第二输出光21，第一输出光20和第二输出光21对称分布。29.由于目前棱镜都是模具复制的，加工精度很高，棱镜角度可以精准控制，以得到所需的反射光。当上述棱镜单元包括多个棱镜时，该多个棱镜之间只需要贴合进行连接，对准误差很低，例如可通过粘接的方式进行贴合，由此使得运输或者使用都不会错位、精度的延续性更好，所以在低精度下直接装配粘合就可以实现棱镜单元的制造。因此，上述光波导自身的装配公差就能保证满足对输出光的需求。30.光波导100的厚度可以很薄，例如可将棱镜单元(第一棱镜单元和第二棱镜单元)的厚度设置为约2毫米，以实现在光波导中发生所需的光反射。31.根据本技术一些实施例，第一棱镜单元110中的相邻棱镜的交界处101可安设第一膜层以将第一反射光反射为第一输出光20，第二棱镜单元120中的相邻棱镜的交界处102安设第二膜层以将第二反射光反射为与第一输出光20对称的第二输出光21。32.根据本技术一些实施例，分光部件130可包括第一界面107和第二界面108，第一界面107和第二界面108经设置将入射光180分为第一反射光10和第二反射光11。33.根据本技术另一些实施例，光波导100可包括具有左端110的左区，具有120右端的右区，以及分光部件130，分光部件130与左区在第一界面107处贴合，且与右区在第二界面108处贴合。34.分光部件130可为锥棱镜，入射光180经过锥棱镜的两个面(例如第一界面107和第二界面108)分别反射到左右两端的棱镜单元中，第一反射光10通过第一棱镜单元110中的相邻棱镜之间的界面反射为第一输出光20，第二反射光11通过第二棱镜单元中的相邻棱镜之间的界面反射为第二输出光21。锥棱镜的该两个面的镀膜可为反射膜。35.第一棱镜单元和第二棱镜单元中的棱镜数量分别可为2-8个，例如5个，图1中为3个，棱镜的角度θ(如图1所示)的范围约为20°～70°。36.图2和3为根据本技术一些实施例的包含不同分光部件的光波导的示意图。37.如图2所示，光波导包括具有左端的左区150和具有右端的右区160，左区150与右区160在第三界面103处贴合，第三界面103处可安设第三膜层，该实施例中的分光部件130包括具有第三膜层的第三界面和位于第三界面下方的1/4波片104，第三界面103将入射光180分为第一反射光10和透射光12，透射光12经1/4波片104和第三界面103后反射为第二反射光11。38.根据本技术的一些实施例，第三界面103处的第三膜层可为偏振分光镀膜，其中经第三界面103透射的光(透射光12)为p态偏振光，反射的光(第一反射光10)为s态偏振光，经过第三界面103反射的光经过左端的第一棱镜单元110，例如经过第一棱镜单元110中的相邻棱镜的界面反射后产生第一输出光20；其中经过第三界面103透射的光经过1/4波片104后变成了圆偏振光，其中1/4波片的上表面可镀膜为高透膜，下表面可镀膜为高反膜，透射光12经过1/4波片的下表面反射后，再次经过1/4波片的上表面，偏振态变成了s态偏振光，再经过第三界面103后，会反射到右端的第二棱镜单元中，例如经过第二棱镜单元120中的相邻棱镜的界面反射后产生第二输出光21。39.根据本技术的另一些实施例，如图3所示，分光部件130可包括衍射波导109(例如光栅)，入射光180经过衍射波导的上表面发生衍射反射，分别分光成沿光波导100的左端出射的第一反射光10和沿光波导100的右端出射的第二反射光11。衍射波导109可位于光波导100的一侧，例如图3中所示的衍射波导109位于光波导100的下表面处，衍射波导109也可位于光波导100的上表面处或者中心位置。衍射波导109的上表面可为衍射的光栅结构，镀膜为反射膜。40.衍射波导可起到入瞳光栅的作用，衍射波导可为表面光栅或全息体光栅，光栅面为贴合棱镜单元的面，衍射波导可为长条形，宽度为约2.5mm～7mm，光栅周期约为330nm～450nm。41.图4为根据本技术一些实施例的一种衍射波导的示意图。42.根据本技术另一些实施例，衍射波导109也可以是如图4所示的微结构器件，表面可为锯齿状结构，锯齿面镀全反射膜，以对入射光进行衍射。该微结构器件可以正放置，也可以反方向放置，材料可以是玻璃、塑料。43.根据本技术的另一些实施例，光波导100还包括亮度矫正器。44.本技术另一些实施例还提供一种光学成像系统，其包括前述的光波导100。45.根据本技术的一些实施例，光学成像系统还可包括位于分光部件上方的光机，以产生入射光。46.图5为根据本技术一些实施例的光学成像系统200的示意图。47.如图5所示，光学成像系统200还可包括位于分光部件130上方的光机30，以产生入射光180。48.光机30还可包括第三棱镜32，第三棱镜32将射入的光转折以产生入射光180。入射光180经过光波导100以产生第一输出光20和第二输出光21。49.本技术一些实施例还提供一种ar装置，其包括基板以及位于该基板上的前述的光学成像系统。50.由于分光部件的设置，光机30可为一维光机，由光机30发出的光，经过光波导100产生的输出光20和21分别进入人的两只眼睛，很容易地实现双目的融合。51.而目前的波导方案，一般只做出单眼的方案，也就是左眼对应左眼的ar光学模组，右眼对应右眼的光学模组方案，这种方案的成本高。主要成本高的地方在两部分，物料成本(双目就有两套物料)，工艺成本(双目融合校准，比较复杂，精度难)。52.而本技术提出的ar装置，将现在的其他公司的单目的光学模组，转换成双目的光学模组，可以在物料成本上减少一个光机，同时无双目融合校准成本，不仅可解决左右眼的对齐问题，还能提高产品良率。53.本技术的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本技术的教示及揭示而作种种不背离本技术精神的替换及修饰。因此，本技术的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本技术的替换及修饰，并为本专利申请权利要求书所涵盖。









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