本申请属于导光器件,具体地,本申请涉及一种导光器件、导光组件及显示设备。
背景技术:
1、随着显示技术的发展,人们对于显示设备的视觉效果要求越来越高。近年来,一些新型显示设备如增强现实(ar)设备等,开始采用导光器件来实现图像的传递和显示。导光器件能够将外部光源发出的光线耦合进内部,并通过特定的光学结构将光线导向用户的眼睛,从而呈现出图像。
2、然而,现有的导光器件在光线传递过程中存在光传输效率低的问题。例如,部分光线在导光器件内部传播时会被导光器件的侧壁吸收,导致光能的损失。为解决这一问题,现有技术中在导光器件上设置了光线回收装置,用于将原本被侧壁吸收的光线回收并反射至耦出区,这样虽然可以提升导光器件的光传输效率,但是回收的光线经反射后会产生翻转,翻转后的光线经耦出区耦出成像时,其与原先成像的光线方向相反,这相当于形成了两种光传输路径,就会形成“鬼像”,这会影响到成像效果。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种的导光器件、导光组件及显示设备新的技术方案。
2、根据本申请的第一方面,提供了一种导光器件,所述导光器件包括:
3、基底,包括相对的两个表面及连接于所述两个表面之间的侧壁;
4、耦出扩瞳区,设置于所述表面上;
5、反射层,所述反射层的反射界面朝向所述基底的内部并位于所述耦出扩瞳区的衍射光路上;
6、所述耦出扩瞳区用于对耦合进所述基底内的耦入光线进行多次衍射分光,所述反射界面配合所述耦出扩瞳区,用以将经所述耦出扩瞳区多次衍射分光后的光线反射后重新经所述耦出扩瞳区耦出成像。
7、可选地,所述耦出扩瞳区内设置有一维光栅或二维光栅。
8、可选地,所述导光器件包括耦入区,所述耦入区及所述耦出扩瞳区设置在所述基底的至少一个表面上,所述耦入区用于将外部光源发出的光线耦合进所述基底内并向所述耦出扩瞳区传播;
9、所述耦入区设置有衍射光学元件,所述反射界面与所述衍射光学元件的界面垂直。
10、可选地,所述耦入区设置有一维光栅,所述反射界面的法线方向垂直于所述耦入光栅的光栅矢量方向。
11、可选地,所述耦入区设置有二维光栅,所述反射界面的法线方向垂直于所述耦入光栅的矢量方向,且所述耦入光栅的矢量方向为外部光源所发出的光线正入射时的一级衍射方向。
12、可选地,所述反射层为金属镀膜。
13、可选地,所述反射层的材质为包括银、铝及铜中的至少一种。
14、可选地,所述反射界面的粗糙度小于10nm。
15、可选地,所述反射层为衍射光学元件或超表面器件;
16、其中,所述衍射光学元件包括光子晶体。
17、可选地,所述导光器件还包括耦出区,所述耦出扩瞳区及所述耦出区分设在所述耦入区的两侧,经所述耦入区耦合进所述基底内部的所述耦入光线向两侧分光并分别经所述耦出扩瞳区及所述耦出区耦出至用户的左右眼。
18、可选地,耦合进所述基底内的所述耦入光线为两个半视场光线,所述两个半视场光线分别向所述耦出扩瞳区、所述耦出区传播,其中,所述耦出区用于还原所述半视场光线,所述耦出扩瞳区基于所述反射界面反射的翻转特性将传播来的所述半视场光线进行翻转以还原成为另一半视场光线,还原的两个半视场光线拼接后形成目标图像。
19、可选地,所述导光器件还包括扩瞳区,所述扩瞳区设置于所述基底的一个所述表面上,且所述扩瞳区位于所述耦入区向与所述耦出区传播光线的路径上。
20、可选地,所述耦出区设置有一维光栅或二维光栅。
21、可选地,所述耦出扩瞳区的边缘具有避让斜边,所述反射界面在所述耦出扩瞳区所在的表面上的投影位于所述避让斜边的周侧,并与所述避让斜边的倾斜方向一致。
22、根据本申请的第二方面,提供了一种导光组件,所述导光组件包括:
23、光机;及
24、如第一方面所述的导光器件。
25、可选地,在所述反射界面在所述耦出扩瞳区所在的表面上的投影与水平视场或垂直视场形成夹角a的情况下,所述光机设置为绕着自身的光轴旋转目标角度,所述目标角度为2a。
26、根据本申请的第三方面,提供了一种显示设备,所述显示设备包括:
27、外壳;以及
28、如第二方面所述的导光组件,所述导光组件设置于所述外壳。
29、本申请实施例的一个有益效果在于:
30、根据本申请实施例提出的导光器件,通过设计反射层与耦出扩瞳区的搭配组合,且所述反射层的反射界面位于所述耦出扩瞳区的衍射路径上,优化了导光器件内部的光线传播路径,耦合进导光器件内部的光线遇到耦出扩瞳区后先不出光,而是被耦出扩瞳区多次衍射分光后射向反射界面,经反射界面反射回来的光线重新经耦出扩瞳区耦出成像,这形成了一种光传输路径用于成像,这相比于现有技术中的两种光传输路径而言,完全不会产生“鬼像”,同时还提升了光线的利用率,从而提升了导光器件的光传输效率。此外,该导光器件还具有结构简单、制作方便、成本低廉等优点,具有广阔的应用前景。
31、通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述,本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
1.一种导光器件,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的导光器件,其特征在于,所述耦出扩瞳区(102)内设置有一维光栅或二维光栅。
3.根据权利要求1所述的导光器件,其特征在于,所述导光器件包括耦入区(101),所述耦入区(101)及所述耦出扩瞳区(102)设置在所述基底(100)的至少一个表面上,所述耦入区(101)用于将外部光源发出的光线耦合进所述基底(100)内并向所述耦出扩瞳区(102)传播;
4.根据权利要求3所述的导光器件,其特征在于,所述耦入区(101)设置有一维光栅,所述反射界面(104)的法线方向垂直于所述一维光栅的光栅矢量方向。
5.根据权利要求3所述的导光器件,其特征在于,所述耦入区(101)设置有二维光栅,所述反射界面(104)的法线方向垂直于所述二维光栅的一个矢量方向,且所述二维光栅的一个矢量方向为外部光源所发出的光线正入射时的一级衍射方向。
6.根据权利要求1所述的导光器件,其特征在于,所述反射层为金属镀膜。
7.根据权利要求1或6所述的导光器件,其特征在于,所述反射层的材质为包括银、铝及铜中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的导光器件,其特征在于,所述反射界面(104)的粗糙度小于10nm。
9.根据权利要求1所述的导光器件,其特征在于,所述反射层为衍射光学元件或超表面器件;
10.根据权利要求4所述的导光器件,其特征在于,所述导光器件还包括耦出区(103),所述耦出扩瞳区(102)及所述耦出区(103)分设在所述耦入区(101)的两侧,经所述耦入区(101)耦合进所述基底(100)内部的所述耦入光线(201)向两侧分光并分别经所述耦出扩瞳区(102)及所述耦出区(103)耦出至用户的左右眼。
11.根据权利要求10所述的导光器件,其特征在于,耦合进所述基底(100)内的所述耦入光线(201)为两个半视场光线,所述两个半视场光线分别向所述耦出扩瞳区(102)、所述耦出区(103)传播,其中,所述耦出区(103)用于还原所述半视场光线,所述耦出扩瞳区(102)基于所述反射界面(104)反射的翻转特性将传播来的所述半视场光线进行翻转以还原成为另一半视场光线,还原的两个半视场光线拼接后形成目标图像。
12.根据权利要求11所述的导光器件,其特征在于,所述导光器件还包括扩瞳区(105),所述扩瞳区(105)设置于所述基底(100)的一个所述表面上,且所述扩瞳区(105)位于所述耦入区(101)向与所述耦出区(103)传播光线的路径上。
13.根据权利要求11所述的导光器件,其特征在于,所述耦出区(103)设置有一维光栅或二维光栅。
14.根据权利要求1所述的导光器件,其特征在于,所述耦出扩瞳区(102)的边缘具有避让斜边(1021),所述反射界面(104)在所述耦出扩瞳区(102)所在的表面上的投影位于所述避让斜边(1021)的周侧,并与所述避让斜边(1021)的倾斜方向一致。
15.一种导光组件,其特征在于,包括:
16.根据权利要求15所述的导光组件,其特征在于,在所述反射界面(104)在所述耦出扩瞳区(102)所在的表面上的投影与水平视场或垂直视场形成夹角a的情况下,所述光机设置为绕着自身的光轴旋转目标角度,所述目标角度为2a。
17.一种显示设备,其特征在于,包括: