阅读说明：本技术 一种波导反射面及显示系统 (Waveguide reflecting surface and display system ) 是由 韩昕彦 陈威 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种波导反射面及显示系统,所述波导反射面被分割为包括至少一排反射结构,所述至少一排反射结构中的每排反射结构包括多个孔结构以及至少一个连通结构,其中,每相邻的两个孔结构之间设有一个连通结构。根据本申请的方案,波导反射面采用了一种新的分割方式,通过该分割方式,能够实现see-through显示功能,利用细光束实现多焦平面清晰成像,改善镀膜工艺平整度的一致性的问题且,能够极大地改善眼瞳移动移动过程中图像跳跃的技术问题。(The application provides a waveguide reflecting surface and display system, waveguide reflecting surface is cut apart to be included at least one row of reflecting structure, every row of reflecting structure in at least one row of reflecting structure includes a plurality of hole structures and at least one intercommunication structure, wherein, is equipped with a intercommunication structure between every two adjacent hole structures. According to the scheme of the application, the waveguide reflecting surface adopts a new segmentation mode, through the segmentation mode, the see-through display function can be realized, the clear imaging of multiple focal planes is realized by utilizing thin beams, the problem of the evenness of the coating process is solved, and the technical problem of image jumping in the moving process of the eye pupil can be greatly solved.)

一种波导反射面及显示系统

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种波导反射面及显示系统。

背景技术

显示系统可用于使得期望图像对用户可见，如在头戴式设备中可采用光学显示系统来传输和显示所期望的图像，以使人眼可见。现有技术中，显示系统通常采用Birdbath、自由曲面棱镜或阵列波导来实现，且现有技术中反射面通常需要镀有20层以上的介质膜，加工工艺复杂，并且无法实现多焦平面清晰成像。

申请内容

本申请的目的是提供一种采用了新的分割方式的波导反射面，以及包括该波导反射面的显示系统。

根据本申请的一个方面，提供了一种波导反射面，其中，所述波导反射面被分割为包括至少一排反射结构，所述至少一排反射结构中的每排反射结构包括多个孔结构以及至少一个连通结构，其中，每相邻的两个孔结构之间设有一个连通结构。

在一些实施例中，每排反射结构中的每相邻的两个孔结构之间的间隔小于3mm，所述连通结构的宽度小于0.5mm。

在一些实施例中，所述至少一排反射结构中的各个孔结构的结构特征相同。

在一些实施例中，所述至少一排反射结构中的各个孔结构的结构特征不完全相同。

在一些实施例中，所述孔结构的结构特征包括孔结构的形状和/或孔结构的尺寸。

在一些实施例中，所述孔结构的形状包括以下任一项：圆形；椭圆；长方形；六边形。

在一些实施例中，对于形状为圆形的孔结构，该孔结构的直径小于1.5mm。

在一些实施例中，对于形状为非圆形的孔结构，该孔结构的最小外接圆直径小于2mm。

本申请还提供了一种显示系统，所述显示系统包括：显示图像源、波导基底以及位于所述波导基底内的波导反射面，该波导反射面被分割为包括至少一排反射结构，所述至少一排反射结构中的每排反射结构包括多个孔结构以及至少一个连通结构，其中，每排反射结构中的每相邻的两个孔结构之间设有一个连通结构。

可选地，所述显示系统还包括位于所述显示图像源和所述波导基底之间的至少一个光学结构。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：波导反射面采用了一种新的分割方式，被分割为包括至少一排反射结构，且每排反射结构包括多个孔结构以及至少一个连通结构，每个连通结构用于连通与其相连的两个孔结构，通过该分割方式，在实现see-through(薄至透明的)显示功能的基础上，可直接在波导反射面上镀介质膜(如金属反射膜)，通过依靠材料分子间的作用力，使孔结构(也即小孔径反射面)的平整度得到一致性的提高，优化了加工工艺，同时孔结构产生的细光束，可以实现多焦平面清晰成像，此外，借助相邻孔结构之间的连通结构，能够极大地改善眼瞳移动移动过程中图像跳跃的技术问题。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

根据本申请的一个方面，提供了一种波导反射面，其中，所述波导反射面被分割为包括至少一排反射结构，所述至少一排反射结构中的每排反射结构包括多个孔结构以及至少一个连通结构，其中，每排反射结构中的每相邻的两个孔结构之间设有一个连通结构。

本申请对波导反射面上的反射结构的排数不作限制，在实际应用中，可根据光学设计需要进行选择。本申请对每排反射结构中的孔结构的数量也不作限制。需要说明的是，由于每排反射结构中的每相邻的两个孔结构之间设有一个连通结构，因此，在每排反射结构中，连通结构的数量比孔结构的数量少1个。

其中，每个连通结构用于连通与其相连的两个孔结构。在一些实施例中，波导反射面上的各个连通结构的结构特征(如宽度、长度、形状等)可能相同也可能不同，例如，波导反射面包括两排反射结构，第一排反射结构中的各个连通结构的长度(可视为相当于两个孔结构之间的间隔)为2mm且宽度为0.3mm，第二排反射结构中的各个连通结构的长度为2.5mm，且宽度为0.4mm，该示例中每排反射结构中的连通结构的长度和宽度是相同的，但本领域技术人员应能理解，即便是同一排反射结构中的不同连通结构，其结构特征也可能是不同的。

在一些实施例中，每个连通结构包括上下两个边界，该两个边界的形状可能为任何可行的形状，如可能为弧形、线性、不规则形状等，且各个连通结构的形状可能相同也可能不同，对此，本申请并不作限制。在实际应用中，可基于实际需求来设计连通结构的结构特征。通过每排中的每相邻两个孔结构之间的连通结构，能够极大地改善眼瞳移动移动过程中图像跳跃的问题。

在一些实施例中，每排反射结构中的每相邻的两个孔结构之间的间隔小于3mm，所述连通结构的宽度小于0.5mm。

在一些实施例中，每个孔结构相当于一个小孔径反射面，波导反射面上的各个孔结构的结构特征可能相同也可能不同。在一些实施中，所述结构特征包括但不限于孔结构的形状、孔结构的尺寸；可选地，孔结构的形状包括但不限于圆形、椭圆形、长方形(包括正方形)、六边形；可选地，孔结构的尺寸包括其各个角的大小、长、宽、孔径(如孔结构的直径或外接圆直径)等。

在一些实施例中，所述至少一排反射结构中的各个孔结构的结构特征相同，也即波导反射面上各个孔结构的结构特征是相同的。在一些实施例中，所述至少一排反射结构中的各个孔结构的结构特征不完全相同，例如，同一排反射结构中的孔结构具有不同的结构特征，又例如，位于不同排的反射结构中的孔结构具有不同的结构特征。

在一些实施例中，对于形状为圆形的孔结构，该孔结构的直径小于1.5mm。在一些实施例中，对于形状为非圆形的孔结构，该孔结构的最小外接圆直径小于2mm。由于孔结构的直径或最小外接圆直接较小，使得能够细光束实现多焦平面清晰成像。

图1示出了本申请一个示例的波导反射面的结构示意图。该波导反射面包括一排反射结构，该排反射结构包括五个孔结构101以及四个连通结构102，每个连通结构102用于连通两个相邻的孔结构。该示例中孔结构的形状为圆形，连通结构的边界为线形，且各个孔结构的结构特征相同，各个连通结构的结构特征也相同。该示例中，各个孔结构的直径小于1.5mm，各个连通结构的宽度小于0.5mm，每相邻两个孔结构之间的间隔小于3mm。

图2示出了本申请另一个示例的波导反射面的结构示意图。该波导反射面包括两排反射结构，第一排反射结构包括五个孔结构以及四个连通结构，第二排反射结构包括六个孔结构以及五个连通结构，每个连通结构用于连通两个相邻的孔结构。该示例中孔结构的形状为圆形，连通结构的边界为线形，且各个孔结构的结构特征相同，各个连通结构的结构特征也相同。该示例中，各个孔结构的直径小于1.5mm，各个连通结构的宽度小于0.5mm，每相邻两个孔结构之间的间隔小于3mm。

图3示出了本申请另一个示例的波导反射面的结构示意图。该波导反射面包括两排反射结构，第一排反射结构包括五个孔结构以及四个连通结构，第二排反射结构包括六个孔结构以及五个连通结构，每个连通结构用于连通两个相邻的孔结构。该示例中孔结构的形状为正方形，连通结构的边界为线形，且各个孔结构的结构特征相同，各个连通结构的结构特征也相同。该示例中，各个孔结构的最小外接圆直径小于2mm，各个连通结构的宽度小于0.5mm，每相邻两个孔结构之间的间隔小于3mm。

图4示出了本申请另一个示例的波导反射面的结构示意图。图4所示波导反射面与图3所示波导反射面的区别在于：图4所示波导反射面中的各个孔结构的形状为六边形。

图5示出了本申请另一个示例的波导反射面的结构示意图。图5所示波导反射面与图1所示波导反射面的区别在于：图5所示波导反射面中的各个孔结构的直径不完全相同，其中，从左至右第1个和第5个孔结构的直径相同且最大，第2个和第4个孔结构的直径相同，第3个孔结构的直径最小。

图6示出了本申请另一个示例的波导反射面的结构示意图。图6所示波导反射面与图2所示波导反射面的区别在于：图6所示波导反射面中的各个孔结构的直径不完全相同。其中，第一排的五个孔结构的直径不完全相同，从左至右第1个和第5个孔结构的直径相同且最大，第2个和第4个孔结构的直径相同，第3个孔结构的直径最小；第二排的六个孔结构的直径也不完全相同，从左至右第1个和第6个孔结构的直径相同且最大，第2个和第5个孔结构的直径相同，第3个和第4个孔结构的直径相同且最小。

本申请还提出了一种显示系统，其中，所述显示系统包括：显示图像源、波导基底以及本申请所述的波导反射面，其中波导反射面位于所述波导基底内。在一些实施例中，所述显示系统为基于虚拟现实技术的显示系统，如增强现实显示系统。

其中，所述显示图像源用于发出显示图像的光束，所述显示图像源包括但不限于：LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)、micro-OLED(micro Organic Light-Emitting Diode，微有机发光二极管)、micro-LED(micro Light-Emitting Diode，微发光二极管)、LCoS(Liquid Crystal onSilicon，液晶附硅)。需要说明的是，上述各种显示图像源仅为举例，本申请并不对所述显示图像源进行限制，本领域技术人员用能理解，任何用于发出显示图像的光束的元件或结构，均应包含在本申请所述的显示图像源的范围内。

其中，光束进入所述波导基底后，可在所述波导基底内部以全反射或者部分反射的方式传播以进入所述波导反射面，所述波导反射面用于将所述导基底内传输的光束耦合输出所述波导基底，进入人眼；可选地，可选地，所述波导反射面包括但不限于平面反射面或曲面反射面(如球面、自由曲面等)；可选地，所述波导反射面的反射率可以在5％～100％的范围内任意调节，所述波导反射面的镀膜材料可以是金属或其他介质。在一些实施例中，所述波导基底为平面基底或曲面基底。

优选地，所述显示系统还包括位于所述显示图像源和所述波导基底之间的至少一个光学结构，所述光学结构用于使显示图像源发出的光进行处理后再进入波导基底，所述第一光学结构可为任何光学器件或多个光学器件的组合，如光束折叠结构、光线准直结构等。

根据本申请的方案，波导反射面采用了一种新的分割方式，被分割为包括至少一排反射结构，且每排反射结构包括多个孔结构以及至少一个连通结构，每个连通结构用于连通与其相连的两个孔结构，通过该分割方式，在实现see-through显示功能的基础上，可直接在波导反射面上镀介质膜(如金属反射膜)，通过依靠材料分子间的作用力，使孔结构(也即小孔径反射面)的平整度得到一致性的提高，优化了加工工艺，同时孔结构产生的细光束，可以实现多焦平面清晰成像，此外，借助相邻孔结构之间的连通结构，能够极大地改善眼瞳移动移动过程中图像跳跃的技术问题。

需要说明的是，尽管上文中用结构特征专用的语言描述了本申请的主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征。更确切而言，上述具体特征是作为实现权利要求的示例形式公开的。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。