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一种基于MicroLED的AR光栅波导显示装置的制作方法

来源: 浏览:37次  更新时间:2021-03-24 14:30

一种基于MicroLED的AR光栅波导表露安装的创造办法

本实用新型波及巩固本质本领相闭本领范围简直为一种基于microled的ar光栅波导表露安装。

背景本领:

跟着假造本质和巩固本质本领渐渐被人们熟悉和接收ar眼镜赢得了赶快展开网站目录|分类目录|友情链接交换ar眼镜赢得了赶快展开如微软的hololens和magicleap公司的magicleapone。巩固本质本领中的近眼表露不妨将假造图像叠加到本质景物中共时兼具透视个性不效率闭于本质景物的平常参瞅。运用顽固光学元件将假造图像耦合加入人眼的办法已经被采用包括棱镜、半透半反镜片、自在曲面波导、镜面阵列波导、光栅波导等。光栅波导表露本领是运用衍射光栅实行光彩的入射、转变和出射运用全反射本理实行光彩传输将微表露器的图像传导圣人眼从而瞅到假造图像;因为采用和光纤本领普遍的全反射本理光栅波导表露组件不妨干的和普遍眼镜镜片普遍轻浮通明。且因为闭于光彩的转变是经过镜片表面的衍射光栅来实行的与底板的形状基础不闭系易于批量创造消费成本矮。因此光栅波导本领被认为是ar近眼表露本领的展开趋势而被越来越多的人重视和采用。

然而是顽固的光栅波导表露安装采用lcos大概dlp微投影体系此类体系须要采用led动作光源照耀微表露元件爆发图像体系搀杂体积和沉量都较大运用于ar眼镜之后难以干到亲近普遍眼镜表面其他采用led动作光源不管图像上的像素是否须要表露光源都须要从来处事使很大一局部光能浪费体系完全光效较矮须要进行矫正。

本领实行因素:

本实用新型的手段在于供给一种基于microled的ar光栅波导表露安装以处理上述背景本领中提到的顽固的光栅波导表露安装采用lcos大概dlp微投影体系此类体系须要采用led动作光源照耀微表露元件爆发图像体系搀杂体积和沉量都较大运用于ar眼镜之后难以干到亲近普遍眼镜表面其他采用led动作光源不管图像上的像素是否须要表露光源都须要从来处事使很大一局部光能浪费体系完全光效较矮的问题。

为实行上述手段本实用新型供给如下本领筹备:一种基于microled的ar光栅波导表露安装包括microled微投影体系和光栅波导元件所述microled微投影体系安置在光栅波导元件上端一侧所述microled微投影体系包括microled微表露屏、表露屏支架、投影镜片组、镜筒、棱镜、棱镜支架所述microled微表露屏固定安置在表露屏支架上所述投影镜片组固定安置于镜筒里面二端所述棱镜固定粘连在棱镜支架上所述表露屏支架和棱镜支架分别位于镜筒二端且表露屏支架和棱镜支架分别安置在镜筒二端;所述光栅波导元件由波导镜片层、框胶垫层和通明保护层构成所述框胶垫层位于波导镜片层和通明保护层之间且波导镜片层和通明保护层经过框胶垫层固定粘连。

优选的所述表露屏支架一侧设有第一u形固定架所述镜筒一端设有与第一u形固定架配合的第一安置凹槽且第一安置凹槽的深度大于第一u形固定架的长度。

优选的所述棱镜支架一侧设有第二u形固定架所述镜筒另一端设有与第二u形固定架配合的第二安置凹槽所述第二安置凹槽的宽度大于第二u形固定架的宽度。

优选的所述波导镜片层由光栅层和基片构成所述光栅层位于基片一侧表面上所述波导镜片层上设有光栅功效层所述光栅功效层位于波导镜片层上靠拢框胶垫层一侧所述波导镜片层与通明保护层之间具备氛围中断。

优选的所述光栅层由入射光栅、转变光栅和出射光栅构成所述入射光栅与microled微投影体系的棱镜出光地区相闭于应所述转变光栅接收入射光栅传导的光所述出射光栅接收转变光栅传导的光。

优选的所述框胶垫层具备粘接性且框胶垫层的厚度为0.05mm-0.2mm。

优选的所述通明保护层具备高透光性和强度所述通明保护层的材质为塑料、玻璃和钢化玻璃中的大肆一种通明保护层表面镀增透膜。

本实用新型供给了一种基于microled的ar光栅波导表露安装具备以下有益效验:

(1)本实用新型经过将紧密玲珑的microled微投影体系树立在光栅波导元件的上端一角使得所有ar光栅波导表露安装更符合普遍眼镜形态运用于ar眼镜后ar眼镜更亲近普遍眼镜表面分类目录ar眼镜更亲近普遍眼镜表面且经过采用microled微表露屏动作表露元件不须要特殊的背光体系使得投影体系构造更紧密玲珑光效更高。

(2)本实用新型经过树立不妨安排棱镜角度的构造不妨精致安排微投影体系出射光角度从而使得ar光栅波导表露安装具备更好的适配性组建成ar眼镜的过程中更容易安排成像效验到最佳状况;经过树立不妨安排microled微表露屏地位的构造不妨精致安排microled微投影安装的出射光的集聚与散发程度从而安排ar光栅波导表露安装的成像效验及领会度。

附图证明

图1为本实用新型的完全构造表示图;

图2为本实用新型的microled微投影体系领会构造表示图;

图2-1为本实用新型的microled微投影体系后视构造表示图;

图3为本实用新型的构造表示图构造表示图表露屏支架和棱镜支架与镜筒安置构造表示图;

图4-1为本实用新型的棱镜笔直于投影镜片组构造表示图。

图4-2为本实用新型的棱镜支架相闭于于镜筒逆时针转化必定角度构造表示图。

图4-3为本实用新型的棱镜支架相闭于于镜筒顺时针转化必定角度构造表示图。

图5-1为本实用新型的microled微表露屏在尺度地位时构造表示图;

图5-2为本实用新型的microled向投影镜片组挪动后构造表示图;

图5-3为为本实用新型的microled离开投影镜片组(14)挪动后构造表示图;

图6-1为本实用新型的光栅波导元件拆分构造表示图;

图6-2为本实用新型的光栅波导元件侧视构造表示图;

图7-1为本实用新型的光栅层构造表示图;

图7-2为本实用新型的地区a构造表示图;

图8为本实用新型的左、右眼波导表露安装变换表示图。

图中:10、microled微投影体系;11、microled微表露屏;12、表露屏支架;121、第一u形固定架;13、镜筒;131、第一安置凹槽;132、第二安置凹槽;133、侧面;14、投影镜片组;15、棱镜;16、棱镜支架;161、第二u形固定架;20、光栅波导元件;21、波导镜片层;210、光栅层;211、基片;212、入射光栅;213、转变光栅;22、框胶垫层;23、通明保护层。

简直实行办法

底下将共同本实用新型实行例中的附图闭于本实用新型实行例中的本领筹备进行领会、完备地刻画。

如图1-8所示本实用新型供给一种本领筹备:一种基于microled的ar光栅波导表露安装包括microled微投影体系10和光栅波导元件20所述microled微投影体系10安置在光栅波导元件20上端一侧所述microled微投影体系10包括microled微表露屏11、表露屏支架12、投影镜片组14、镜筒13、棱镜15、棱镜支架16所述microled微表露屏11固定安置在表露屏支架12上所述投影镜片组14固定安置于镜筒13里面二端所述棱镜15固定粘连在棱镜支架16上所述表露屏支架12和棱镜支架16分别位于镜筒13二端且表露屏支架12和棱镜支架16分别安置在镜筒13二端;所述光栅波导元件20由波导镜片层21、框胶垫层22和通明保护层23构成所述框胶垫层22位于波导镜片层21和通明保护层23之间且波导镜片层21和通明保护层23经过框胶垫层22固定粘连。

所述表露屏支架12一侧设有第一u形固定架121所述镜筒13一端设有与第一u形固定架121配合的第一安置凹槽131且第一安置凹槽131的深度大于第一u形固定架121的长度不妨将表露屏支架12经过第一u形固定架121插入到第一安置凹槽131内进行安置且第一u形固定架121插入第一安置凹槽131的深度不妨精致安排使得microled微表露屏11相闭于于投影镜片组14的地位不妨精致安排。

所述棱镜支架16一侧设有第二u形固定架161所述镜筒13另一端设有与第二u形固定架161配合的第二安置凹槽132所述第二安置凹槽132的宽度大于第二u形固定架161的宽度不妨将棱镜支架16经过第二u形固定架161和第二安置凹槽132与镜筒13安置共时不妨在将安置有棱镜15的棱镜支架16安置到镜筒13的过程中棱镜支架16相闭于于镜筒的角度不妨安排从而使得棱镜相闭于于投影镜片组14的角度不妨安排从而使得微投影体系的出射光相闭于于体系构造的角度不妨安排。

所述波导镜片层21由光栅层210和基片211构成所述光栅层210位于基片211一侧表面上所述波导镜片层21上设有光栅功效层所述光栅功效层位于波导镜片层21上靠拢框胶垫层22一侧所述波导镜片层21与通明保护层23之间具备氛围中断光栅层210不妨闭于microled为投影体系的光爆发衍射效率从而实行安装的表露功效经过树立氛围中断保护通明保护层23不会碰触到波导镜片层21的光栅功效层而使光栅功效层伤害大概效率光栅功效层的光学本能。

所述光栅层210由入射光栅212、转变光栅213和出射光栅构成所述入射光栅212与microled微投影体系10的棱镜15出光地区相闭于应所述转变光栅213接收入射光栅212传导的光所述出射光栅接收转变光栅213传导的光入射光栅212与microled微投影体系10的棱镜出光地区相闭于应用于接收微投影体系发出的光并将其导向转变光栅213;转变光栅213接收入射光栅212传导的光将光束沿笔直目标扩充的共时向出射光栅214转变传导;出射光栅214将光束沿程度目标扩充的共时将光能量耦出波导镜片加入人眼而被感知;经过转变光栅213和出射光栅214分别闭于光束沿笔直和程度二个目标的扩假冒用很细的入射光束不妨被扩充成直径很大的光束在ar眼镜中为了适配于人眼须要表露安装具备必定的出光直径因为光栅波导表露安装具备扩束效力不妨使得微投影体系具备很小光束直径即可满脚表露安装出光直径的乞求微投影体系光束直径越小体系的体积越小因此光栅波导表露安装上的微投影体系体积不妨干的很小。

所述框胶垫层22具备粘接性且框胶垫层22的厚度为0.05mm-0.2mm用于粘接通明保护层23和波导镜片层21共时使得波导镜片层21上时势部地区(大于波导镜片层上光栅层的光学功效地区)与通明保护层23直径具备氛围中断保护通明保护层23不会碰触到波导镜片层21的光栅功效层而使光栅功效层伤害大概效率光栅功效层的光学本能。

所述通明保护层23具备高透光性和强度所述通明保护层23的材质为塑料、玻璃和钢化玻璃中的大肆一种通明保护层23表面镀增透膜通明保护层23重要用于保护波导镜片层上的光栅层使其不因情况湿度、碰触等因素形成破坏。

须要证明的是一种基于microled的ar光栅波导表露安装在处事时经过将第一安置凹槽131的深度大于第一u形固定架121的长度不妨将表露屏支架12经过第一u形固定架121插入到第一安置凹槽131内进行安置且第一u形固定架121插入第一安置凹槽131的深度不妨精致安排使得microled微表露屏11相闭于于投影镜片组14的地位不妨精致安排microled微表露屏地位的变革会引起投影体系出射光形状的变革如图5所示。图5-1所示的microled微表露屏在尺度地位时出射光为平行光;图5-2所示microled向投影镜片组14挪动后出射光变为散发光;图5-3所示microled离开投影镜片组14挪动后出射光变为集聚光;经过树立microled屏地位安排构造不妨精致安排投影体系出射光的集聚与散发程度使得所有光栅波导表露安装不妨精致安排到须要的表露状况达到最佳的表露效验;经过将第二安置凹槽132的宽度大于第二u形固定架161的宽度不妨将棱镜支架16经过第二u形固定架161和第二安置凹槽132与镜筒13安置共时不妨在将安置有棱镜15的棱镜支架16安置到镜筒13的过程中棱镜支架16相闭于于镜筒的角度不妨安排从而使得棱镜相闭于于投影镜片组14的角度不妨安排从而使得微投影体系的出射光相闭于于体系构造的角度不妨安排如图4所示;图4-1为棱镜笔直于投影镜片组的情景此时出射光笔直于镜筒的侧面133;图4-2为棱镜支架相闭于于镜筒逆时针转化必定角度此时微投影体系出射光向左侧歪斜;图4-3为棱镜支架相闭于于镜筒顺时针转化必定角度此时微投影体系出射光向右侧歪斜;因为光栅波导表露安装在运用到ar眼镜上时安排投影体系出射光的角度会效率表露安装所表露的图像地位从而效率ar眼镜的表露效验本实用新型经过上述微调棱镜的构造不妨精致安排投影体系出射光的角度从而使得光栅波导表露安装运用到ar眼镜上时达到更好的表露效验此种调和办法具备安排精致构造大概的便宜;个中光栅层重要由入射光栅212转变光栅213和出射光栅构成入射光栅212与microled微投影体系10的棱镜出光地区相闭于应用于接收微投影体系发出的光并将其导向转变光栅213转变光栅213接收入射光栅212传导的光将光束沿笔直目标扩充的共时向出射光栅转变传导。出射光栅将光束沿程度目标扩充的共时将光能量耦出波导镜片加入人眼而被感知。经过转变光栅213和出射光栅分别闭于光束沿笔直和程度二个目标的扩假冒用很细的入射光束不妨被扩充成直径很大的光束。在ar眼镜中为了适配于人眼须要表露安装具备必定的出光直径。因为光栅波导表露安装具备扩束效力不妨使得微投影体系具备很小光束直径即可满脚表露安装出光直径的乞求微投影体系光束直径越小体系的体积越小因此光栅波导表露安装上的微投影体系体积不妨干的很小;个中本实用新型提出的光栅波导元件中的入射光栅212未靠拢镜片的边际而是留有必定的间距此间距处的空白地位为非光学功效区如图7-2所示的地区a;此地区与microled微投影体系的镜筒面133闭于应镜筒面133经过粘接的办法固定到光栅波导元件上与地区23闭于应的保护片上的地区大概波导镜片层的基板211一侧使得microled微投影体系10横向放置棱镜15出光地位与入射光栅212闭于应使得微投影体系的出射光入射到入射光栅212中从而使所有光栅波导表露安装平常处事;本实用新型中microled微投影体系中的投影镜片组14、镜筒13、棱镜15、棱镜支架16具备左右闭于称性microled微表露屏11和表露屏支架12具备安排闭于称性使得在不变化构造的情景下microled微投影体系即可运用到左眼波导表露安装又可运用到右眼波导表露安装中只需将安置有microled微表露屏的表露屏支架12安置到镜筒前转化180度即可如图8所示。

纵然已经示出和刻画了本实用新型的实行例闭于于本范围的普遍本领人员而言不妨领会在不摆脱本实用新型的本理和精力的情景下不妨闭于这些实行例进行多种变革、建改、替代和变型本实用新型的范畴由所附权利乞求及其雷共物规定。

{一种基于MicroLED的AR光栅波导表露安装的创造办法}一种,

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