CN114660685A - 一种光波导平板透镜的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明一种光波导平板透镜的加工工艺，包括设计平板上的长条形状通孔或凹槽的结构和尺寸，根据平板结构制作模板或模具，在模板或模具内填充固化材料，光固化或热固化平板成型，在平板中的长条形状通孔或凹槽内壁镀上反射膜，在该平板的前后表面添加保护窗片。根据本发明，可大幅减小传统加工条形光波导之间存在的个体差异，实现高质量成像，实现了结构的简单化、降低工艺难度以及成本，满足了各种场景的应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，具体而言，本发明涉及一种光波导平板透镜的加工工艺。
背景技术
随着成像显示技术的发展，对成像的特性要求不断提高。空中成像技术是在光波导透镜的一侧中配置的被投影物中发出的光在光波导透镜里的镜面反射并同时透射该光波导透镜平面，从而使该被投影物的镜影像在该光波导透镜的另外一侧的空中成像为实像，空中成像技术通过在空气中形成物品的影像，使得人们无需借助VR眼镜等辅助设备就可以看到物品的影像，给人以强烈的视觉震撼效果，受到越来越多人的关注和追捧。然而，传统光波导加工工艺制造的条形光波导，工艺复杂，成本高，其各波导之间存在较大的个体差异：各表面平行度偏差不一致，导致切割后，拼接的一种用于三维成像的光波导平板透镜各行各列排布不规则，使得各方形波导对光线偏折方向不一致，导致图像各区域发生剪切；难以实现清晰的三维成像。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种成像分辨率高、实现高质量成像、产品体验好、结构简单、非常薄、降低工艺难度以及成本的光波导平板透镜的加工工艺，解决现有技术的不足。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种光波导平板透镜的加工工艺，所述加工工艺具有如下工序：
第1工序，在所述第1工序中，设计平板上的长条形状通孔或凹槽的结构和尺寸；
第2工序，在所述第2工序中，根据平板结构制作模板或模具；
第3工序，在所述第3工序中，模板或模具试模，在模板或模具内填充固化材料，光固化或热固化平板成型；
第4工序，在所述第4工序中，将平板面进行处理，然后在平板中的长条形状通孔或凹槽内壁镀上反射膜；
第5工序，在所述第5工序中，在该平板的前后表面添加保护窗片既得。
一种光波导平板透镜的加工工艺，所述加工工艺具有如下工序：
第1工序，在所述第1工序中，设计平板上的长条形状通孔或凹槽的结构和尺寸；
第2工序，在所述第2工序中，根据平板结构3D建模, 切片处理；
第3工序，在所述第3工序中，启动3D打印机，装入3D打印材料，3D打印平板成型；
第4工序，在所述第4工序中，将平板面进行处理，然后在平板中的长条形状通孔或凹槽内壁镀上反射膜；
第5工序，在所述第5工序中，在该平板的前后表面添加保护窗片既得。
所述第4工序中反射膜为高反射率的反射膜或金属膜或铝膜等。
所述第5工序中平板和保护窗片之间采用光敏胶或者热敏胶胶合。
所述平板上的长条形状通孔或凹槽一面垂直另外的面倾斜于平板表面。
图1提供了采用本发明得到的光波导平板透镜的一种结构示意图，该光波导平板透镜包括分别具有两个光学面的第一玻璃窗口1、第二玻璃窗口3，以及位于两个玻璃窗口之间的两组光波导平板阵列2，每组光波导阵列里的光波导相对平板侧面呈45度斜向布置，两组光波导阵列里的光波导正交布置。任何点光源、平面光源和立体光源发射出来的分散的光线在经过此特殊结构的光波导平板透镜后都会在光波导平板透镜另一边相同位置重新聚焦成像且实现真正的全息影像，在实现大视场、大孔径、高解像、无畸变、无色散的同时实现裸眼三维立体显示特性。
本发明的有益效果在于：本发明可大幅减小传统加工条形光波导之间存在的个体差异，降低成本，采用了光固化或热固化成型或纳米压印或3D打印的方式对其进行加工，使得各单元尺寸加工均匀，误差小，避免了系统的装配误差。对光波导平板透镜的各成像单元的加工尺寸上，可以减小至微米量级，可大大提高光波导平板透镜的成像分辨率。同时由于系统加工误差极小，实现成像畸变极小、三维立体显示特性和裸眼三维全息显示要求，真正实现了高清晰三维成像目的。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为采用本发明得到的光波导平板透镜的一种结构示意图；
图2为本发明实施例加工得到的平板2上有长条形状通孔4的结构示意图；
图3为本发明实施例加工得到的另一平板2两面上有长条形状凹槽4的结构示意图；
图4为本发明实施例的反射膜5相互垂直结构示意图；
图5为本发明实施例的内部光路原理图；
图6为本发明实施例的成像示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参阅图 1、图 2、图 3、图 4、图 5和图6所示，本发明实施例光波导平板透镜的加工工艺，所述光学胶固化或热固化成型工艺具有如下工序：
第1工序，在所述第1工序中，设计平板2上的长条形状通孔4或凹槽4的结构和尺寸，平板2的厚度在0.05～4mm之间, 在平板2上设计出多个长条形状通孔4或凹槽4，所述平板2上的长条形状通孔4或凹槽4一面垂直另外的面倾斜于平板2表面，这样有利于产品脱模和能够减少或去除发生3次以上的反射的多次反射光，有效消除杂光，长条形状通孔4或凹槽4相对平板2的边倾斜45度布置，平板2表面的长条形状通孔4或凹槽4的宽度在0.05～4mm之间，间距在0.05～4mm之间，长条形状通孔4或凹槽4垂直于平板2表面；
第2工序，在所述第2工序中，根据平板2结构制作模板或模具；
第3工序，在所述第3工序中，平板2成型技术的工艺流程包括以下工序：模板或模具安装→模板或模具试模→在模板或模具内注射填充光固化树脂或热固化树脂→紫外光照射光固化或热固化→平板2成型→开模→检验→包装；
第4工序，在所述第4工序中，将平板2所有面进行处理，然后在平板2中的长条形状通孔4或凹槽4内壁镀上反射膜5；
第5工序，在所述第5工序中，在该平板2的前后表面添加保护窗片1和保护窗片3既得，其中保护窗片与平板之间采用光敏胶或热敏胶胶合。
所述3D打印成型工艺具有如下工序：
第1工序，在所述第1工序中，设计平板2上的长条形状通孔4或凹槽4的结构和尺寸，平板2的厚度在0.05～4mm之间, 在平板2上设计出多个长条形状通孔4或凹槽4，所述平板2上的长条形状通孔4或凹槽4一面垂直另外的面倾斜于平板2表面，这样有利于产品脱模和能够减少或去除发生3次以上的反射的多次反射光，有效消除杂光，长条形状通孔4或凹槽4相对平板2的边倾斜45度布置，平板2表面的长条形状通孔4或凹槽4的宽度在0.05～4mm之间，间距在0.05～4mm之间，长条形状通孔4或凹槽4垂直于平板2表面；
第2工序，在所述第2工序中，根据平板2结构3D建模, 切片处理；
第3工序，在所述第3工序中，平板2成型技术的工艺流程包括以下工序：启动3D打印机→通过数据线、SD卡等方式把模型切片文件传送给3D打印机→装入3D打印材料→设定打印参数→打印机开始工作→打印平板2成型→检验→包装；
第4工序，在所述第4工序中，将平板2所有面进行处理，然后在平板2中的长条形状通孔4或凹槽4内壁镀上反射膜5；
第5工序，在所述第5工序中，在该平板2的前后表面添加保护窗片1和保护窗片3既得，其中保护窗片与平板之间采用光敏胶或热敏胶胶合。
图5示出了光路的工作原理：
在微米结构上，使用相互正交的反射层镜面结构，对任意光信号进行正交分解，原始信号被分解为信号X和信号Y两路相互正交信号，信号X在第一物理层，按照与入射角相同的反射角在镜表面进行全反射，此时信号Y保持平行第一物理层，穿过第一物理层后，在第二物理层表面按照与入射角相同的反射角在镜表面进行全反射，反射后的信号Y与信号X组成的反射后的光信号便与原始光信号成镜面对称。因此任意方向的光线经过此透镜均可实现镜面对称，任意光源的发散光经过此透镜便会在对称位置重新聚焦成像，成像距离与全息反射层与光源距离相同，为等距离成像，且像的位置在空中，不需要具体载体，直接把实像成现在空气中。因此，使用者所看到的空间中的影像即是实际存在的物体所散发出的光。
原始光源在经过光学透镜结构后,在光学透镜结构上发生上述过程，聚焦成像后的入射角分别为ß1，ß2，ß3，ß4… .. ßn，像与光学透镜结构的距离L ,则成像在光学透镜结构
与原始光源的等间距L处，可视角ε为2倍max(ß)，所以如果透镜的尺寸较小，仅在距离正面的一定距离才可看到影像；把几个透镜组合在一起把透镜引导出的光束全部朝向规定的一点聚焦，就可以使人们在多视点的范围内都能观看到空中的影像，如果板的尺寸变大，即可实现更大的成像距离，从而增大视野率。
优选地，所述平板上的长条形状通孔或凹槽一面垂直另外的面倾斜于平板表面。
优选地，所述第4工序中反射膜为高反射率的反射膜或金属膜或铝膜等。
优选地，所述第5工序中平板和保护窗片之间采用光敏胶或者热敏胶胶合。
综上，本发明可大幅减小传统加工条形光波导之间存在的个体差异，降低成本，采用了光固化或热固化成型或纳米压印或3D打印的方式对其进行加工，使得各单元尺寸加工均匀，误差小，并且能够制造的非常薄，避免了系统的装配误差。对光波导阵列的各成像单元的加工尺寸上，可以减小至微米量级，可大大提高光波导阵列的成像分辨率，实现高质量成像，降低工艺难度以及成本。同时由于系统加工误差极小，实现成像畸变极小、三维立体显示特性和裸眼三维全息显示要求，真正实现了清晰三维成像目的。
与现有技术相比，本发明实施例一种光波导平板透镜的加工工艺具有如下有益效果：
一种光波导平板透镜的加工工艺，包括设计平板上的长条形状通孔或凹槽的结构和尺寸，根据平板结构制作模具，在模具内填充固化材料，光固化或热固化平板成型，在平板中的长条形状通孔或凹槽内壁镀上反射膜，在该平板的前后表面添加保护窗片。根据本发明，可大幅减小传统加工条形光波导之间存在的个体差异，实现高质量成像，实现了结构的简单化、降低工艺难度以及成本，满足了各种场景的应用需求。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光波导平板透镜的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺具有如下工序：
第1工序，在所述第1工序中，设计平板上的长条形状通孔或凹槽的结构和尺寸；
第2工序，在所述第2工序中，根据平板结构制作模板或模具；
第3工序，在所述第3工序中，模板或模具试模，在模板或模具内填充固化材料，光固化或热固化平板成型；
第4工序，在所述第4工序中，将平板面进行处理，然后在平板中的长条形状通孔或凹槽内壁镀上反射膜；
第5工序，在所述第5工序中，在该平板的前后表面添加保护窗片既得。
2.一种光波导平板透镜的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺具有如下工序：
第1工序，在所述第1工序中，设计平板上的长条形状通孔或凹槽的结构和尺寸；
第2工序，在所述第2工序中，根据平板结构3D建模, 切片处理；
第3工序，在所述第3工序中，启动3D打印机，装入3D打印材料，3D打印平板成型；
第4工序，在所述第4工序中，将平板面进行处理，然后在平板中的长条形状通孔或凹槽内壁镀上反射膜；
第5工序，在所述第5工序中，在该平板的前后表面添加保护窗片既得。
3.根据权利要求1或2所述的一种光波导平板透镜的加工工艺，其特征在于，所述第4工序中反射膜为高反射率的反射膜或金属膜或铝膜等。
4.根据权利要求1或2所述的一种光波导平板透镜的加工工艺，其特征在于，所述第5工序中平板和保护窗片之间采用光敏胶或者热敏胶胶合。
5.根据权利要求1或2所述的一种光波导平板透镜的加工工艺，其特征在于，所述平板上的长条形状通孔或凹槽一面垂直另外的面倾斜于平板表面。
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