CN112987165B - 波导片、波导片的加工方法和头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波导片、波导片的加工方法和头戴显示设备，所述波导片包括：波导片本体具有相对设置的第一表面和第二表面，波导片本体包括光线耦入区和光线耦出区，光线耦出区出光方向朝向第一表面，光线耦入区入光方向朝向第一表面或第二表面；平板反射器设于波导片本体远离光线耦入区的一侧；分光部件设于波导片本体，且位于光线经平板反射器反射后的光路中，光线自光线耦入区射入波导片本体，经波导片本体射向平板反射器，平板反射器将光线反射至分光部件，分光部件接收经平板反射器反射的光线，分光部件将光线于光线耦出区耦出至人眼。本发明的技术方案能够保证用户眼动范围的情况下，减少光机尺寸，便于完成光机的安装。

Description

波导片、波导片的加工方法和头戴显示设备

技术领域

本发明涉及光学显示技术领域，尤其涉及一种波导片和头戴显示设备。

背景技术

头戴显示(Head mounted display)是一种能够提供身临其境体验的电子产品，目前头戴显示设备的显示原理包括虚拟现实(Virtual Reality)技术、增强现实(AugmentedReality)技术以及混合现实(Mixed Reality)技术。人眼与所看到图像构成的锥形范围叫做视场角，人眼能看的图像位置与显示设备的距离称为出瞳距离，在一定的出瞳距离下能看全图像时，人眼可以晃动的范围叫做眼动范围。为了提高眼动范围，需要将光机的尺寸做的较大，而安装空间有限，较大尺寸的光机不利于安装。

发明内容

基于此，针对现有头戴显示设备光机的尺寸较大，不利于安装的问题，有必要提供一种波导片、波导片的加工方法和头戴显示设备，旨在保证用户眼动范围的情况下，减少光机尺寸，便于完成光机的安装。

为实现上述目的，本发明提出的一种波导片，所述波导片包括：

波导片本体，所述波导片本体具有相对设置的第一表面和第二表面，所述波导片本体包括光线耦入区和光线耦出区，所述光线耦出区设于所述第一表面，所述光线耦入区设于所述第一表面或所述第二表面；

平板反射器，所述平板反射器设于所述波导片本体远离所述光线耦入区的一侧；以及

分光部件，所述分光部件设于所述波导片本体，且位于光线经所述平板反射器反射后的光路中，光线自所述光线耦入区射入所述波导片本体，经所述波导片本体射向所述平板反射器，所述平板反射器将光线反射至所述分光部件，所述分光部件接收经所述平板反射器反射的光线，所述分光部件将光线于所述光线耦出区耦出至人眼。

可选地，所述波导片还包括偏振转换部件，所述偏振转换部件设于所述平板反射器和所述分光部件之间的光路中；

光线于所述光线耦入区入射时具有第一偏振态，光线经过所述偏振转换部件后，第一偏振态的光线转换为第二偏振态，所述分光部件透射第一偏振态的光线，反射第二偏振态的光线，以使第二偏振态的光线向所述光线耦出区出射。

可选地，所述偏振转换部件为四分之一波片。

可选地，所述分光部件对应所述光线耦出区设置，所述分光部件包括若干分光膜，若干所述分光膜设于所述光波导片本体内，并位于所述光线耦入区至所述平板反射器的光路中，若干所述分光膜相互之间平行设置。

可选地，所述分光膜自所述第二表面向所述第一表面延伸，所述分光膜具有透射第一偏振态光线的透射面和反射第二偏振态光线的反射面，所述分光膜的反射面朝向所述平板反射器。

可选地，所述波导片包括线栅，所述线栅设于平板反射器和所述分光部件之间的光路中，经所述平板反射器反射后的光线射向所述线栅，所述线栅反射接收的光线，并将光线反射向所述分光部件。

可选地，所述平板反射器包括若干反射膜，若干所述反射膜之间首尾连接，相邻反射膜所在平面的夹角为90°。

可选地，所述波导片本体还包括反射斜面，所述反射斜面相对所述光线耦入区设置，所述反射斜面设置耦入反射膜，光线自所述耦入区入射，所述耦入反射膜反射光线，以使光线在所述波导片本体的全反射。

可选地，所述波导片本体具有相对设置的第一侧边和第二侧边、以及相对设置的第三侧边和第四侧边，所述第三侧边和所述第四侧边的延伸方向平行，所述第二侧边和所述第三侧边的延伸方向垂直，所述平板反射器沿所述第一侧边设置；

所述第一侧边和所述第二侧边的延伸方向平行；

或，所述第一侧边和所述第二侧边的延伸方向交叉；

或，所述第一侧边包括延伸方向交叉的若干弯折段，若干所述弯折段首尾连接。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种波导片的加工方法，所述波导片包括波导片本体、平板反射器和分光部件，所述加工方法包括：

将多层透明基板叠加贴合，每层所述透明基板之间为第一贴合面，在所述第一贴合面设置反射膜；

垂直所述第一贴合面切割出多个透明平板，每个所述透明平板之间的贴合面为第二贴合面，在所述第二贴合面设置反射膜；

沿所述第一贴合面或所述第二贴合面呈夹角下切割获得平板反射器基片；

依据预设厚度切割所述平板反射器基片获得平板反射器；

将所述平板反射器设置在波导片本体的一侧，将所述分光部件设于所述波导片本体位于光线经所述平板反射器反射后的光路中；

其中，所述波导片本体具有相对设置的第一表面和第二表面，所述波导片本体包括光线耦入区和光线耦出区，所述光线耦入区设于所述第一表面或所述第二表面，所述平板反射器设于远离所述光线耦入区的一侧，光线自所述光线耦入区射入所述波导片本体，经所述波导片本体射向所述平板反射器，所述平板反射器将光线反射至所述分光部件，所述分光部件接收经所述平板反射器反射的光线，所述分光部件将光线于所述光线耦出区耦出至人眼。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括耦入光源和如上文所述波导片，所述耦入光源临近所述光线耦入区设置。

本发明提出的技术方案中，光线经过波导片本体的光线耦入区射入，光线在波导片本体内全反射传递，光线射向平板反射器，在平板反射器的作用下，光线被反射，并射向分光部件。分光部件将光线经由光线耦出区射出，从而在人眼位置显示成像。其中，平板反射器和分光部件结合作用，不但能够反射光线，还能够将光线耦射出，在小范围内完成显示成像，如此光路的直径就会变小。在较小的光线耦出区就可以呈现完整的显示图像，继而保证用户能够获得较大的眼动范围。如此可知，在光机尺寸较小的情况下，通过平板反射器和分光部件的结合作用，可以完成光线的反射成像。本发明的技术方案能够保证用户眼动范围的情况下，减少光机尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明波导片的第一实施例的结构示意图；

图2为图1中波导片的俯视结构示意图；

图3为图1中波导片的立体结构示意图；

图4为本发明波导片的第二实施例的结构示意图；

图5为图4中波导片的侧视结构示意图；

图6为图1中波导片的尺寸标识示意图；

图7为图2中波导片的尺寸标识示意图；

图8为图1中波导片的侧视结构的尺寸标识示意图；

图9为本发明波导片的第二实施例的结构示意图；

图10为本发明波导片的第三实施例的结构示意图；

图11为本发明波导片的加工过程的结构示意图；

图12为本发明波导片的加工方法的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

相关技术中，头戴显示设备的应用领域逐渐扩展，除了用于军事训练和游戏之外，在医疗领域和工业制造的应用也越来越广。眼动范围是头戴显示设备的一项重要参数，眼动范围越大，用户在佩戴头戴显示设备时，人眼具有较大的活动空间，如此佩戴的舒适性更佳。而目前的头戴显示设备的眼动范围较小，长期佩戴容易造成用户眼睛疲劳。为了提高眼动范围，需要将光机的尺寸做的较大，而头戴显示设备的镜腿位置安装空间有限，较大尺寸的光机不利于安装。

为了解决上述问题，参阅图1和图2所示，本发明提供一种波导片，波导片包括：波导片本体10、平板反射器20和分光部件30。平板反射器20和分光部件30均设于波导片本体10，波导片本体10的材料可以是透明的玻璃材料，也可以是透明的树脂材料。玻璃材料具有更好的光学特性，例如，更好的透射性能，保证光线的传递数量。树脂材料易于加工，通过热塑成型的方式就可以获得波导片本体10。

波导片本体10具有相对设置的第一表面104和第二表面105，波导片本体10包括光线耦入区101和光线耦出区102，光线耦出区102设于第一表面104，光线耦入区101设于第一表面104或第二表面105；光线经由光线耦入区101入射，在波导片本体10内传播，光线在波导片本体10内全反射，并由光线耦出区102射出，从而在人眼位置50成像。其中，光线耦入区101和光线耦出区102可以设置在波导片本体10的同一表面，也可以分置在相对的两个表面。即，光线耦入区101和光线耦出区102均设置在第一表面104，也可以是，光线耦出区102设置在第一表面104，光线耦入区101设置在第二表面105。光线耦入区101的设置位置根据光源的位置而定。

平板反射器20设于波导片本体10远离光线耦入区101的一侧；平板反射器20能反射光线。分光部件30设于波导片本体10，且位于光线经平板反射器20反射后的光路中，光线自光线耦入区101射入波导片本体10，经波导片本体10射向平板反射器20，平板反射器20能够反射光线，并将光线反射向分光部件30，分光部件30接收平板反射器20反射的光线，将光线向光线耦出区102出射。分光部件30的作用在于改变光线的传播方向，将在波导片本体10的传播的光线经由光线耦出区102射出。本实施例中，平板反射器20的作用在于完成光线的反射，任何设置在波导片本体10端部位置的反射器件均在本申请的保护范围之内。

本实施例提出的技术方案中，光线经过波导片本体10的光线耦入区101射入，光线在波导片本体10内全反射传递，光线射向平板反射器20，在平板反射器20的作用下，光线被反射，并射向分光部件30。分光部件30将光线经由光线耦出区102射出，从而在人眼位置50显示成像。其中，平板反射器和分光部件结合作用，不但能够反射光线，还能够对将光线耦射出，在小范围内完成显示成像，如此光路的直径就会变小。在较小的光线耦出区就可以呈现完整的显示图像，继而保证用户能够获得较大的眼动范围。如此可知，在光机尺寸较小的情况下，通过平板反射器20和分光部件30的结合作用，依然可以完成光线的反射成像。本发明的技术方案能够保证用户眼动范围的情况下，减少光机尺寸。

进一步地，在相关技术中，光机的尺寸较小，通过分光部件实现水平方向的视场角的扩展，而在垂直方向上限制了视场角的范围。本实施中，通过平板反射器20和分光部件30的结合，可以在水平方向和垂直方向均实现扩瞳，光机的尺寸可以做到10mm以下。其中，本申请所指的光机尺寸是指光机的出光面的尺寸。

在其中一实施例中，参阅图3所示，波导片还包括偏振转换部件40，偏振转换部件40设于平板反射器20和分光部件30之间的光路中；光线于光线耦入区101入射时具有第一偏振态，光线经过偏振转换部件40后，第一偏振态的光线转换为第二偏振态，分光部件30透射第一偏振态的光线，反射第二偏振态的光线，以使第二偏振态的光线向光线耦出区102出射。具体地，射入光线耦入区101的光线的偏振状态为线偏振光，线偏振光的偏振状态有两种，第一偏振态和第二偏振态，第一偏振态可以为P光，则第二偏振态为S光。如果，第一偏振态为S光，则第二偏振态为P光。分光部件30能够保证第一偏振态的光线透射，而能够反射第二偏振态的光线。第一偏振态的光线在光线耦入区101入射，先经过分光部件30，分光部件30对第一偏振态的光线透射，并经过偏振转换部件40，光线的偏振状态发生改变，射向平板反射器20，在平板反射器20的作用下，光线再次反射向偏振转换部件40，光线的偏振状态再次发生改变，形成第二偏振状态的光线，第二偏振状态的光线射向分光部件30时，发生反射现象，第二偏振状态的光线在分光部件30反射的作用下经光线耦出区102反射出。如此可知，通过偏振转换部件40的作用使光线在第一偏振态和第二偏振态之间改变，从而顺利的使分光部件30产生作用。另外，光线在波导片本体10内实现光路的折反，实现在保证大眼动范围的同时显著缩小耦入光机的体积，且大幅提升光线利用率。

在其中一实施例中，偏振转换部件40为四分之一波片。具体地，第一偏振态的光线在光线耦入区101入射，先经过分光部件30，分光部件30对第一偏振态的光线透射，并经过四分之一波片，光线的偏振状态发生改变，从而形成左旋圆偏振光或右旋圆偏振光，射向平板反射器20后，圆偏振光的旋转方向发生改变。例如，左旋圆偏振光变成右旋圆偏振光，右旋圆偏振光变成左旋圆偏振光。在平板反射器20的作用下，光线再次反射向四分之一波片，光线的偏振方向发生变化。例如，P光变为S光，或者，S光变为P光。即，第一偏振态的光线转化为第二偏振态的光线。第二偏振状态的光线射向分光部件30时，发生反射现象，第二偏振状态的光线在分光部件30反射的作用下经光线耦出区102反射出。通过四分之一波片和平板反射器20的相互配合作用，使光线在第一偏振态和第二偏振态之间改变，从而顺利的使分光部件30产生作用。

在其中一实施例中，分光部件30对应光线耦出区102设置，分光部件30包括若干分光膜，若干分光膜设于光波导片本体10内，并位于光线耦入区101至平板反射器20的光路中，若干分光膜相互之间平行设置。分光膜的数量至少设置为两个，分光膜的作用难以实现对第一偏振态的光线完全透射，也难以实现对第二偏振态的光线完全反射。第一偏振态的光线在经过分光膜时，部分光线向第二表面105反射出去，这部分光线损失掉了，还有一部分光线透射分光膜，本实施例利用的正是利用透射的第一偏振态的光线。经过平板反射器20的反射作用后，第二偏振态的光线射向分光膜，第二偏振态的光线经过分光膜时，部分光线透射，另一部分光线反射，本实施例中利用的是反射的第二偏振态光线，为了更多第二偏振态的光线被反射出，设置多个分光膜，如此可以实现对透射过去的第二偏振态的光线进行多次反射，从而提高反射的数量，使更多的光线经过光线耦出区102耦射出。

在其中一实施例中，分光膜自第二表面105向第一表面104延伸，分光膜具有透射光线的透射面320和反射光线的反射面310，分光膜的反射面310朝向平板反射器20。具体地，可知分光膜的透射面320朝向光线耦入区101，分光膜的反射面310朝向平板反射器20，可以保证经过平板反射器20的光线首先经过分光膜的反射面310，从而顺利的保证光线经过光线耦出区102出射。

进一步地，分光膜的反射面310和波导片本体10的第一表面104之间具有夹角，夹角范围在0°到90°之间，例如分光膜的反射面310和波导片本体10的第一表面104之间的夹角为25°。

参阅图4和图5所示，为了灵活调整光线耦出的位置，波导片包括线栅70，线栅70设于平板反射器20和分光部件30之间的光路中，经平板反射器20反射后的光线射向线栅70，线栅70反射接收的光线60，并将光线60反射向分光部件30。例如，分光部件30设置在平板反射器20的端部方向，经过平板反射器20反射的光线射向线栅70，在线栅70的作用下，光线的传播方向变化了一定角度，比如光线的传播方向变化了90°。改变了传播方向的光线再次射向分光部件30，在分光部件30对应的光线耦出区，将光线耦出。

在其中一实施例中，平板反射器20包括若干反射膜，若干反射膜之间首尾连，相邻的反射膜之间夹角为90°，也就是说，相邻反射膜之间相互垂直，从而实现保证光线能够被沿入射方向的反方向反射。

在其中一实施例中，为了使光线耦入区101进入的光线能够顺利的在波导片内传播，需要光线在波导片本体10内全反射，光的全反射需要满足两个条件：第一个条件是，光线由光密介质射向光疏介质，第二个条件是入射角大于或等于临界角。光线在波导片本体10内射向空气介质，波导片本体10的折射率大于空气介质，满足全反射的第一个条件。为了满足第二个条件，波导片本体10还包括反射斜面103，反射斜面103相对光线耦入区101设置，反射斜面103设置耦入反射膜，光线自耦入区入射，耦入反射膜反射光线，以使光线在波导片本体10的全反射。经过反射斜面103相对第一表面104和第二表面105的倾斜设置，配合耦入反射膜的作用，光线自耦入区入射时，耦入反射膜反射光线，反射的光线大于或等于临界角，从而在射向波导片本体10的第一表面104和第二表面105时全反射。

在其中一实施例中，参阅图6-图8所示，定义波导片本体的折射率为n，光线耦入区的中心到光线耦出区的中心之间的距离为L1，耦入光线的垂直视场角为α，出瞳距离为D，则满足：

通过公式(1)可知，出瞳距离D与L1的大小相关，可以通过调整L1的尺寸来完成出瞳距离D调整，如此，使出瞳距离的D的设计更加灵活。

耦入光线水平视场角为β，光线耦出区宽度为L2，则满足：

光机耦入光源长度为S1，眼动范围的中心平分线上长为E1，宽为E2，则满足：

E2＝S1+4 (3)

光机的出光面的尺寸决定了光线耦入区101的尺寸。在相关技术中，想要获得较大的E2，那么光机的尺寸S1需要设计的较大，也就是说要获得较大的垂直方向的视场角，就需要增加光机的尺寸，一般S1大于E2。公式(3)是上述实施例推导得出的公式，通过公式(3)可知，E2和S1相差常数4，4代表人瞳孔直径，一般人眼瞳孔直径为4mm。也就是说，较小的光机尺寸就可以获得较大的视场角度。

波导片长为L3，宽为L4，则满足：

波导片本体采用K9玻璃材质，分光膜与波导片第一表面夹角为25.7°，波导片折射率为1.52，光机耦入光源垂直方向的长度为4mm，水平方向视场角为35°，垂直视场角为20°，波导片长50mm，光线耦出区宽度为18.7mm，耦入到耦出中心的距离为28mm，则根据公式(1)-(4)可计算出出瞳距离为18.3mm，眼动范围的中心平分线上长为11.2mm，宽为8mm。

为了便于波导片的安装使用，平板反射器可以依据波导片本体的侧边结构进行设置。波导片本体具有相对设置的第一侧边111和第二侧边112、以及相对设置的第三侧边113和第四侧边114，第三侧边113和第四侧边114的延伸方向平行，第二侧边112和第三侧边113的延伸方向垂直，平板反射器沿第一侧边111设置，其中第一侧边111的设置方式至少包括以下三种：

再次，参阅图1所示，第一种设置方式：第一侧边111和第二侧边112的延伸方向平行。

参阅图9所示，第二种设置方式：第一侧边111和第二侧边112的延伸方向交叉。

参阅图10所示，第三种设置方式：第一侧边111包括延伸方向交叉的若干弯折段，若干弯折段首尾连接。当然第一侧边111的具体结构可以依据波导片的安装空间的位置而进行设置。

以上三种方式中，平板反射器都是沿第一侧边111设置，从而保证平板反射器反射回波导片本体内。

参阅图1、图11和图12所示，本发明还提供一种波导片的加工方法，所述波导片包括波导片本体10、平板反射器20和分光部件30，所述加工方法包括：

步骤S10，将多层透明基板叠加贴合，每层透明基板之间为第一贴合面，在第一贴合面设置反射膜；多层透明基板210可以采用粘贴的方式叠加在一起，透明基板的材料可以是透明的玻璃材料，也可以是透明的树脂材料。

步骤S20，垂直第一贴合面切割出多个透明平板，每个透明平板之间的贴合面为第二贴合面，在第二贴合面设置反射膜；透明平板是通过对叠加在一起的透明基板210切割完成。反射膜的设置方式可以是镀膜，也可以采用粘贴的方式。

步骤S30，沿第一贴合面或第二贴合面呈夹角下切割获得平板反射器；例如，沿第一贴合面或第二贴合面呈45°夹角的情况下切割获得平板反射器，如此，可以使得相邻反射膜相互垂直。

步骤S40，依据预设厚度切割平板反射器获得平板反射器；预设厚度可以根据用户的需要修改，根据光学设计需要切割获得平板反射器。

步骤S50，将平板反射器设置在波导片本体的一侧，将分光部件设于波导片本体位于光线经平板反射器反射后的光路中；

其中，波导片本体具有相对设置的第一表面和第二表面，波导片本体包括光线耦入区和光线耦出区，光线耦出区出光方向朝向第一表面，光线耦入区入光方向朝向所述第一表面或所述第二表面，平板反射器20设于远离所述光线耦入区的一侧，光线自所述光线耦入区射入所述波导片本体，经波导片本体射向所述平板反射器20，平板反射器20会将光线沿入射方向的反方向反射至所述分光部件，分光部件接收经平板反射器20反射的光线，将光线朝第一表面耦出至人眼。

本实施例中，通过切割加工得到平板反射器，并将平板反射器设置在波导片本体的一侧。由此，在平板反射器的作用下，光线被反射，并射向分光部件，在分光部件的作用下，光线经光线耦出区射出。从而在人眼位置显示成像。

本发明还提供一种头戴显示设备，头戴显示设备包括耦入光源和波导片，耦入光源临近光线耦入区设置。本实施例中波导片包括：波导片本体、平板反射器和分光部件。平板反射器和分光部件均设于波导片本体，波导片本体的材料可以是透明的玻璃材料，也可以是透明的树脂材料。玻璃材料具有更好的光学特性，例如，更好的透射性能，保证光线的传递数量。树脂材料易于加工，通过热塑成型的方式就可以获得波导片本体。

波导片本体具有相对设置的第一表面和第二表面，波导片本体包括光线耦入区和光线耦出区，光线耦出区出光方向设于第一表面，光线耦入区入光方向设于第一表面或第二表面；光线经由光线耦入区入射，在波导片本体内传播，光线在波导片本体内全反射，并由光线耦出区射出，从而在人眼位置成像。其中，光线耦入区入光方向和光线耦出区出光方向可以设置在波导片本体的同一表面，也可以分置在相对的两个表面。即，光线耦入区入光方向和光线耦出区出光方向均可以设置在第一表面，也可以是，光线耦出区出光方向设置在第一表面，光线耦入区入光方向设置在第二表面。光线耦入区入光方向的设置位置根据光线的入射方向而定。

平板反射器设于波导片本体远离光线耦入区的一侧；平板反射器能够反射光线。从而可以在小范围内显示成像，由此用户在较大的眼动范围内均可以看到完整的显示图像。通过平板反射器的反射作用，可以使光线顺利的射向光线耦出区。

分光部件设于波导片本体，且位于光线经平板反射器反射后的光路中，光线自光线耦入区射入波导片本体，经波导片本体射向平板反射器，平板反射器反射光线，并将光线反射向分光部件，分光部件接收经平板反射器反射的光线，将光线向光线耦出区出射。分光部件的作用在于改变光线的传播方向，将在波导片本体的传播的光线经由光线耦出区射出。

平板反射器设于波导片本体远离所述光线耦入区的一侧，平板反射器会将光线沿入射方向的反方向反射至分光部件。

分光部件设于波导片本体，且位于光线经所述平板反射器反射后的光路中，光线自所述光线耦入区射入波导片本体，经波导片本体射向平板反射器，平板反射器会将光线沿入射方向的反方向反射至分光部件，分光部件接收经所述平板反射器反射的光线，将光线朝所述第一表面耦出至人眼。

其中，头戴显示设备的具体实施方式，可以参照波导片的实施例，在此不在赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种波导片，其特征在于，所述波导片包括：

波导片本体，所述波导片本体具有相对设置的第一表面和第二表面，所述波导片本体包括光线耦入区和光线耦出区，所述光线耦出区设于所述第一表面，所述光线耦入区设于所述第一表面或所述第二表面；

平板反射器，所述平板反射器设于所述波导片本体远离所述光线耦入区的一侧；

分光部件，所述分光部件设于所述波导片本体，且位于光线经所述平板反射器反射后的光路中；以及

线栅，所述线栅设于所述平板反射器和所述分光部件之间的光路中；

光线自所述光线耦入区射入所述波导片本体，经所述波导片本体射向所述平板反射器，所述平板反射器接收光线、并将光线反射至所述线栅，所述线栅接收经所述平板反射器反射的光线、并将光线反射向所述分光部件，所述分光部件接收经所述线栅反射的光线、并将光线于所述光线耦出区耦出至人眼。

2.如权利要求1所述的波导片，其特征在于，所述波导片还包括偏振转换部件，所述偏振转换部件设于所述平板反射器和所述分光部件之间的光路中；

光线于所述光线耦入区入射时具有第一偏振态，光线经过所述偏振转换部件后，第一偏振态的光线转换为第二偏振态，所述分光部件透射第一偏振态的光线，反射第二偏振态的光线，以使第二偏振态的光线向所述光线耦出区出射。

3.如权利要求2所述的波导片，其特征在于，所述偏振转换部件为四分之一波片。

4.如权利要求1所述的波导片，其特征在于，所述分光部件对应所述光线耦出区设置，所述分光部件包括若干分光膜，若干所述分光膜设于所述波导片本体内，并位于所述光线耦入区至所述平板反射器的光路中，若干所述分光膜相互之间平行设置。

5.如权利要求4所述的波导片，其特征在于，所述分光膜自所述第二表面向所述第一表面延伸，所述分光膜具有透射第一偏振态光线的透射面和反射第二偏振态光线的反射面，所述分光膜的反射面朝向所述平板反射器。

6.如权利要求1至5中任一项所述的波导片，其特征在于，所述平板反射器包括若干反射膜，若干所述反射膜之间首尾连接，相邻反射膜所在平面的夹角为90°。

7.如权利要求1至5中任一项所述的波导片，其特征在于，所述波导片本体还包括反射斜面，所述反射斜面相对所述光线耦入区设置，所述反射斜面设置耦入反射膜，光线自所述光线耦入区入射，所述耦入反射膜反射光线，以使光线在所述波导片本体内发生全反射。

8.如权利要求1至5中任一项所述的波导片，其特征在于，所述波导片本体具有相对设置的第一侧边和第二侧边、以及相对设置的第三侧边和第四侧边，所述第三侧边和所述第四侧边的延伸方向平行，所述第二侧边和所述第三侧边的延伸方向垂直，所述平板反射器沿所述第一侧边设置；

所述第一侧边和所述第二侧边的延伸方向平行；

或，所述第一侧边和所述第二侧边的延伸方向交叉；

或，所述第一侧边包括延伸方向交叉的若干弯折段，若干所述弯折段首尾连接。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的波导片的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：

将多层透明基板叠加贴合，每层所述透明基板之间为第一贴合面，在所述第一贴合面设置反射膜；

垂直所述第一贴合面切割出多个透明平板，每个所述透明平板之间的贴合面为第二贴合面，在所述第二贴合面设置反射膜；

沿所述第一贴合面或所述第二贴合面呈夹角下切割获得平板反射器基片；

依据预设厚度切割所述平板反射器基片获得平板反射器；

将所述平板反射器设置在波导片本体的一侧，将所述分光部件设于所述波导片本体位于光线经所述平板反射器反射后的光路中。

10.一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括耦入光源和如权利要求1至8中任一项所述波导片，所述耦入光源临近所述光线耦入区设置。

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