一种单光机双目双层显示系统的制作方法

本发明涉及光机，特别涉及一种单光机双目双层显示系统。

背景技术：

1、单光机双目光波导能够在使用一层波导，一个光机的情况下，实现双目的成像，且天然具有双目融合的功能，在成本和效果上要优于双光机双目光波导，是目前ar眼镜或者头盔中比较受欢迎的一种双目现实方案。

2、当前单光机双目光波导中，其所使用的光机主要为单绿色光机，其中心波长λ=530nm左右，其对应的视场角dfov=30°左右，其所使用的波导折射率n=1.6~1.9之间；当前的波长以及视场角，限制了单光机双目波导的使用场景，使其仅能用于诸如信息提示、翻译以及地图导航等方面的功能。

3、现有技术中，单光机单层双目光波导在全彩光机入射情况下，具有一种或者两种视场角缺失的问题，导致耦出图像的亮度不足，亮度均匀性、颜色均匀性降低，并且当视场角增大时，此现象会更加明显。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种单光机双目双层显示系统，旨在解决现有技术中单光机单层双目光波导在全彩光机入射情况下具有一种或者两种视场角缺失的问题，导致耦出图像的亮度不足，亮度均匀性、颜色均匀性降低的问题。

2、本发明实施例是这样实现的：

3、一方面，本发明提出一种单光机双目双层显示系统，所述系统包括；

4、光机，用于提供预设角度的视场角的光束；

5、第一光波导层，设置在所述光机的一侧，所述第一光波导层内设有第一耦入单元，所述第一耦入单元用于将所述光机输出的光束耦入至所述第一光波导层；

6、第二光波导层，设置在所述第一光波导层远离所述光机的一侧，所述第二光波导层内设有第二耦入单元，所述第二耦入单元用于将未耦入所述第一光波导层的光束耦入至所述第一光波导层；

7、其中，所述第一耦入单元的周期为：

8、；

9、所述第二耦入单元的周期为：

10、；

11、其中，n为波导折射率，为水平方向视场角，为垂直方向视场角，为光束中的红光的中心波长，为光束中蓝光的中心波长，1≤m1≤1.09，0.9≤n1≤1。

12、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述光束当中的红光全视场角以及绿光的一部分视场角通过所述第一耦入单元耦入至所述第一光波导层，所述光束中的绿光的另一部分视场角以及蓝光的全视场角通过所述第二耦入单元耦入至所述第二光波导层。

13、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述光机与所述第一光波导层之间设有直角转折棱镜，所述直角转折棱镜用于将所述光机发射出的光束偏转预设角度以进入所述第一耦入单元。

14、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述第二光波导层上设有滤光片，所述滤光片用于吸收所述光束当中的红光，所述第一耦入单元、滤光片以及第二耦入单元中心对齐。

15、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述第一光波导层和第二光波导层的厚度均为0.3mm~1mm，折射率均为1.6~2.5。

16、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述第一光波导层和第二光波导层的间距为0.03 mm ~0.08mm。

17、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述第一耦入单元和第二耦入单元为衍射光学元件，所述衍射光学元件为表面浮雕光栅或者体全息光栅；

18、所述表面浮雕光栅为矩形光栅，倾斜光栅以及闪耀光栅中的任意一种。

19、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述第一耦入单元的两侧分别设有第一光波导层的第一转折耦出单元以及第二转折耦出单元，所述第二耦入单元的两侧分别设有第二光波导层的第一转折耦出单元以及第二转折耦出单元；

20、所述第一光波导层的第一转折耦出单元以及第二转折耦出单元、第二光波导层的第一转折耦出单元以及第二转折耦出单元为二维光栅或者由两个一维光栅组成。

21、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述第一耦入单元的周期为400nm ~500nm，所述第二耦入单元的周期为300nm~400nm。

22、进一步的，上述单光机双目双层显示系统，其中，所述光机为micro-leds、lcos、dlp以及lbs中的任意一种。

23、本发明通过设置两层光波导层，分别在两层光波导层内设置第一耦入单元和第二耦入单元，为第一耦入单元和第二耦入单元设置合理的周期，并且能够将光束中的红光全部视场角、绿光部分视场角通过第一耦入单元耦入，另一部分的绿光视场角和蓝光全部视场角通过第二耦入单元耦入，保证每种颜色下具有完整的视场角，避免耦入级次的衍射角度过大，视场角缺失，导致耦出图像的亮度不足，亮度均匀性、颜色均匀性降低，由于视场角不易缺失，因此，也可以实现大视场角、最终实现全彩的双目显示。

技术特征：

1.一种单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述光束当中的红光全视场角以及绿光的一部分视场角通过所述第一耦入单元耦入至所述第一光波导层，所述光束中的绿光的另一部分视场角以及蓝光的全视场角通过所述第二耦入单元耦入至所述第二光波导层。

3.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述光机与所述第一光波导层之间设有直角转折棱镜，所述直角转折棱镜用于将所述光机发射出的光束偏转预设角度以进入所述第一耦入单元。

4.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述第二光波导层上设有滤光片，所述滤光片用于吸收所述光束当中的红光，所述第一耦入单元、滤光片以及第二耦入单元中心对齐。

5.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述第一光波导层和第二光波导层的厚度均为0.3mm~1mm，折射率均为1.6~2.5。

6.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述第一光波导层和第二光波导层的间距为0.03 mm ~0.08mm。

7.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述第一耦入单元和第二耦入单元为衍射光学元件，所述衍射光学元件为表面浮雕光栅或者体全息光栅；

8.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述第一耦入单元的两侧分别设有第一光波导层的第一转折耦出单元以及第二转折耦出单元，所述第二耦入单元的两侧分别设有第二光波导层的第一转折耦出单元以及第二转折耦出单元；

9.根据权利要求8所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述第一耦入单元的周期为400nm ~500nm，所述第二耦入单元的周期为300nm~400nm。

10.根据权利要求1所述的单光机双目双层显示系统，其特征在于，所述光机为micro-leds、lcos、dlp以及lbs中的任意一种。

技术总结本发明提供一种单光机双目双层显示系统，包括：第一光波导层，设置在所述光机的一侧，所述第一光波导层内设有第一耦入单元，所述第一耦入单元用于将所述光机输出的光束耦入至所述第一光波导层；第二光波导层，设置在所述第一光波导层远离所述光机的一侧，所述第二光波导层内设有第二耦入单元，所述第二耦入单元用于将未耦入所述第一光波导层的光束耦入至所述第一光波导层。本发明解决了现有技术中单光机单层双目光波导在全彩光机入射情况下具有一种或者两种视场角缺失的问题，导致耦出图像的亮度不足，亮度均匀性、颜色均匀性降低的问题。技术研发人员：饶鹏辉受保护的技术使用者：江西凤凰光学科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19