一种AR扩展显示光学方法及扩瞳显示模组与流程

一种ar扩展显示光学方法及扩瞳显示模组
技术领域
1.本发明属于光学领域，具体涉及一种ar扩展显示光学方法及扩瞳显示模组。


背景技术：

2.目前，ar的显示模组由ar成像组件和ar波导镜片组成，ar成像组件设置在出光镜片的宽度边缘上，具有占据整个ar波导镜片的一侧宽边，以便ar成像出瞳的覆盖范围能够与ar波导镜片相适应。
3.但占据整个ar波导镜片的一侧宽边的显示模组使得ar显示模组的体积较大，从而使得使用者在佩戴ar显示模组时，ar成像组件对使用者的使用体验造成影响。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种ar扩展显示光学方法及扩瞳显示模组，应用于ar波导镜，能够使得ar显示模组的体积显著缩小，从而提升使用者佩戴ar显示模组时的使用体验。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：
6.一种ar扩展显示光学方法，应用于ar波导镜片，其特征在于，包括：
7.设置出射端口件，出射端口件由光束出射面和多个光束反射面组成；
8.在光束出射面上对应涂覆渐变分光膜，渐变分光膜的透过率不均匀；
9.将外部光束自一个光束反射面倾斜地射入出射端口件，从而形成入射光束，并使入射光束在光束反射面上进行全反射，并且外部光束的直径小于渐变分光膜的延伸长度，
10.其中，入射光束在光束出射面上同时形成透射子光束和全反子光束，并且全反子光束在光束反射面和光束出射面多次反射，对应形成多个次生透射光束，并且次生透射光束与透射子光束平行且与透射子光束均自光束出射面出射。
11.优选地，光束出射面呈长方形，其长度方向为预定方向，外部光束的射入位置位于光束出射面在预定方向上的一端的近旁，将端作为直接出射端，渐变分光膜的透过率自直接出射端沿预定方向逐渐增大。
12.进一步地，渐变分光膜的透过率范围为15％至80％。
13.优选地，光束反射面通过镀银使得入射光束在光束反射面上全反射，或者通过选择出射端口件的材质为预定材料使得入射光束在光束反射面上全反射。
14.一种基于上述的ar扩展显示光学方法的扩瞳显示模组，其特征在于,包括：扩瞳波导镜片，具有镜片长度方向、镜片宽度方向以及镜片厚度方向，并且镜片宽度方向为上述的预定方向，并且扩瞳波导镜片沿镜片长度方向具有相互波导耦合的扩光段片部和分光段片部，成像组件，沿镜片宽度方向设置在扩光段片部的一端上，用于倾斜地向扩光段片部入射上述的外部光束，其中，扩光段片部为上述的涂覆有渐变分光膜的出射端口件，并且渐变分光膜沿镜片厚度方向笔直设置；分光段片部内具有多个沿镜片长度方向平行设置的出光分光膜，并且出光分光膜沿镜片厚度方向倾斜设置。
15.优选地，扩光段片部的渐变分光膜的厚度沿镜片宽度方向单调变化，并且靠近外部光束的渐变分光膜的端部的厚度最小。
16.优选地，扩瞳波导镜片还具有过渡段片部，扩光段片部、过渡段片部以及分光段片部依次连续分布，并且过渡段片部通过渐变分光膜与扩光段片部波导耦合，通过出光分光膜与分光段片部波导耦合。
17.优选地，与镜片长度方向对应的扩光段片部的一对侧面均镀银处理。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1.因为本发明的ar扩展显示光学方法，包括：
20.设置出射端口件，出射端口件由光束出射面和多个光束反射面组成；
21.在光束出射面上对应涂覆渐变分光膜，渐变分光膜的透过率不均匀；
22.将外部光束自一个光束反射面倾斜地射入出射端口件，从而形成入射光束，并使入射光束在光束反射面上进行全反射，并且外部光束的直径小于渐变分光膜的延伸长度，
23.由外部光束形成的入射光束通过在出射端口件内的透射和全反射，然后均通过光束出射面出射，即外部光束通过出射端口件实现了光束出射宽度显著增加，因此，本发明的ar扩展显示光学方法应用于ar显示模组时能够实现扩瞳，从而小型化ar成像组件使得ar显示模组的体积显著缩小，进而提升使用者佩戴ar显示模组时的使用体验。
24.2.因为本发明的扩瞳显示模组，包括扩瞳波导镜片和成像组件，扩瞳波导镜片沿镜片长度方向具有相互波导耦合的扩光段片部和分光段片部，成像组件用于倾斜地向扩光段片部入射上述的外部光束，扩光段片部为上述的的涂覆有渐变分光膜的出射端口件，并且渐变分光膜沿镜片厚度方向笔直设置；分光段片部内具有多个沿镜片长度方向平行设置的出光分光膜，并且出光分光膜沿镜片厚度方向倾斜设置，分光段片部为对现有ar波导镜片在镜片长度方向上经过缩减尺寸制成，且缩减尺寸不影响其上的出光分光膜结构，因此，本发明的扩瞳波导镜片能够更好地实施ar扩展显示光学方法，从而使得作为ar显示模组的扩瞳显示模组的体积明显的缩小，进而提升使用者佩戴扩瞳显示模组时的使用体验。
25.3.因为本发明的扩光段片部的渐变分光膜的厚度沿镜片宽度方向单调变化，并且靠近外部光束的渐变分光膜的端部的厚度最小，而分光膜的透过率的大小与其膜厚呈反比例相关，因此，本发明的渐变分光膜的透过率自靠其近外部光束的端部其单调增大。
附图说明
26.图1为本发明的实施例的ar扩展显示光学方法的步骤示意图；
27.图2为本发明的实施例的扩瞳显示模组的示意图；以及
28.图3为本发明的实施例的扩瞳显示模组的波导原理示意图。
29.图中：s100、ar扩展显示光学方法，100、扩瞳显示模组，10、成像组件，20、扩瞳波导镜片，20a、镜片长度方向，20b、镜片宽度方向，20c、镜片厚度方向，21、扩光段片部，211、渐变分光膜，212、扩光段镀银面，22、过渡段片部，23、分光段片部，231、出光分光膜、a1、入射光束，a2、透射子光束，a3、全反子光束，a4、次生透射光束。
具体实施方式
30.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实
施例结合附图对本发明的一种ar扩展显示光学方法及扩瞳显示模组作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
31.如图1所示，本实施例中的一种ar扩展显示光学方法100，应用于ar波导镜片，包括：
32.首先，设置出射端口件，出射端口件由光束出射面和多个光束反射面组成。
33.其次，在光束出射面上对应涂覆渐变分光膜，渐变分光膜的透过率不均匀，
34.具体地，光束出射面呈长方形，其长度方向为预定方向，外部光束的射入位置位于光束出射面在预定方向上的一端的近旁，将端作为直接出射端，渐变分光膜的透过率自直接出射端沿预定方向逐渐增大，渐变分光膜的透过率的大小改变通过改变渐变分光膜的膜厚改变，膜厚越厚则对应部位的透过率越小，从而渐变分光膜的透过率范围在15％至80％。
35.最后，将外部光束自一个光束反射面倾斜地射入出射端口件，从而形成入射光束，并使入射光束在光束反射面上进行全反射，并且外部光束的直径小于渐变分光膜的延伸长度，具体地，光束反射面通过镀银使得入射光束在光束反射面上全反射，或者通过选择出射端口件的材质为预定材料使得入射光束在光束反射面上全反射。
36.具体地，入射光束在光束出射面上同时形成透射子光束和全反子光束，并且全反子光束在光束反射面和光束出射面多次反射，对应形成多个次生透射光束，并且次生透射光束与透射子光束平行且与透射子光束均自光束出射面出射，从而由外部光束形成的入射光束通过在出射端口件内的透射和全反射，然后均通过光束出射面出射，即外部光束通过出射端口件实现了光束出射宽度显著增加，通过与ar波导镜片的波导耦合实现了对出瞳成像的扩展。
37.如图2所示，本实施例中的基于ar扩展显示光学方法s100的扩瞳显示模组100，包括扩瞳波导镜片20和成像组件10。
38.扩瞳波导镜片20具有镜片长度方向20a、镜片宽度方向20b以及镜片厚度方向20c，并且镜片宽度方向20b为ar扩展显示光学方法s100中的预定方向。
39.扩瞳波导镜片20具有扩光段片部21、过渡段片部22以及分光段片部23，在本实施例中，扩光段片部21、过渡段片部22以及分光段片部23通过uv胶水胶合。
40.扩光段片部21、过渡段片部22以及分光段片部23沿镜片长度方向20a依次连续分布且相互波导耦合，具体地，过渡段片部通过渐变分光膜与扩光段片部21波导耦合，通过出光分光膜231与分光段片部23波导耦合，且扩光段片部21、过渡段片部22以及分光段片部23的相接处不存在结构段差。
41.扩光段片部21为ar扩展显示光学方法s100中的涂覆有渐变分光膜的出射端口件，并且渐变分光膜211沿镜片厚度方向20c笔直设置，扩光段片部21的渐变分光膜211的厚度沿镜片宽度方向20b单调变化。
42.扩光段片部21具有与镜片长度方向20a对应的一对相对侧面和与镜片宽度方向20b对应的一对相对侧面。
43.扩光段片部21通过一个与镜片宽度方向20b对应的侧面与过渡段片部22波导耦合，并且该侧面即为ar扩展显示光学方法s100中的光束出射面，该侧面沿镜片厚度方向20c笔直的延伸。
44.与镜片长度方向20a对应的扩光段片部21的一对侧面均镀银处理，为扩光段镀银
面212，扩光段镀银面212的反射率为99％以上。
45.分光段片部22内具有多个沿镜片长度方向20a平行设置的出光分光膜231，并且出光分光膜231沿镜片厚度方向20c倾斜设置,具体地，分光段片部22为对现有ar波导镜片在镜片长度方向上经过缩减尺寸制成，且缩减尺寸不影响其上的出光分光膜结构，在本实施例中，出光分光膜的设置结构及方式与lumus的oe-50波导镜片相同。
46.成像组件10沿镜片宽度方向20b设置在扩光段片部21的一端的镜片表面上，成像组件10用于倾斜地向扩光段片部21入射ar扩展显示光学方法s100中的外部光束，并且靠近外部光束的渐变分光膜的端部的厚度最小，具体地，倾斜入射的外部光束形成的入射光束在除扩光段镀银面212以外的扩光段片部21的其它表面上均产生内部全反射。
47.如图3所示，以下结合实施例对扩瞳显示模组100的波导原理进行说明：
48.成像组件10向扩光段片部21倾斜入射外部光束在扩光段片部21内形成入射光束a1，通过渐变分光膜211的不均匀透过率的作用，入射光束a1在与过渡段片部22耦合的侧面上产生透射子光束a2和全反射子光束a3，当成像光线照射到渐变分光面时，全反射子光束a3在除去渐变分光膜211对应侧面以外的其它侧面反复进行全反射、反射、分光形成多条次生透射光束a4，最终，多条次生透射光束a4与透射子光束a2一起自扩光段片部21经过渡段片部22射入分光段片部23，并通过出光分光膜231进入使用者瞳孔，实现ar成像，由于同一成像角度的光束经过多次分光后，光束口径得到增加，且光束在扩光段片部21内外的传输方向没有改变，从而使成像光束实现ar成像出瞳扩展，并且本实施例的成像组件10占据扩瞳波导镜片20的宽度的60％-70％。
49.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。