CN114815050B - 一种光波导封装结构及其封装方法、增强现实光学器件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光波导封装结构及其封装方法、增强现实光学器件，涉及光学技术领域，能够适应不同的工作环境，实现长时间稳定的合像显示效果。光波导封装结构，包括硬质边框以及叠层固定设置在硬质边框上的至少两层光波导，硬质边框至少位于光波导的一侧边，相邻两层光波导之间具有间隙层，光波导与硬质边框通过黏合剂粘贴固定，黏合剂在光波导的外围区域沿闭合路径黏合，相邻两层光波导之间具有夹角，在硬质边框上设置有弹性结构，弹性结构至少对应于相邻的两层光波导之间的一个间隙层，弹性结构受力形变以保持其两侧的气压平衡。

Description

一种光波导封装结构及其封装方法、增强现实光学器件

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体涉及一种光波导封装结构及其封装方法、增强现实光学器件。

背景技术

光波导（optical waveguide）是引导光波在其中传播的介质装置，又称介质光波导，光波导有两大类：一类是圆柱形光波导，通常称为光纤（光学纤维），另一类是集成光波导，包括平面（薄膜）介质光波导和条形介质光波导，通常都是光电集成器件（或系统）中的一部分，所以叫作集成光波导。光波导由光透明介质（如石英玻璃）构成的传输光频电磁波的导行结构，光波导的传输原理不同于金属封闭波导，在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。

由于单片光波导结构的显示效果具有一定的局限性，难以满足显示技术发展的需要，现有技术中已经存在采用多片同色的单色光波导或者多片不同颜色的光波导进行叠合合像，来提升成像效果或者实现全彩图像的显示，但叠层的光波导结构对叠合精度的要求较高，多片的光波导之间的固定位置准确性、固定的稳定性等都要求较高，特别是在一些情况下，多片的光波导之间还需要以一定的倾角关系进行固定，以得到更好的合像效果，这就更对固定的方式提出了较高的要求。现有技术中通常采用黏合剂粘贴的方式对相邻的两片光波导之间进行固定，该固定方式具有以下技术缺陷：

（1）由于黏合剂的收缩率、硬度和杨氏模量等性能参数的影响，黏合剂从流体状态到固化的过程中以及黏合剂固化后的一段时间内，黏合剂会发生一定程度的形变，这就会导致通过黏合剂粘连的两片光波导之间的固定位置发生改变从而与预设固定位置存在偏差，或者导致两片光波导之间的预设倾角发生改变，从而导致各片波导显示的图像出现分离，影响到合像显示效果，进而导致最终的显示效果较差。

（2）黏合剂的粘贴路径完全闭合时，光波导的封装方式为完全封装，此情况下在黏合剂的粘贴作用下相邻的两片光波导之间产生密闭腔体，密封腔体内含有空气，密闭腔体内的空气会随着外界环境的温度变化而热胀冷缩，产生腔体内的气压变化，从而对固化后的黏合剂以及光波导产生一个持续的作用力，长时间后，黏合剂会有形变、产生气泡和破裂脱落的风险，使得相邻的光波导之间的预设倾角发生改变，从而影响到合像效果，光波导自身也可能发生形变，从而影响到成像质量。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种光波导封装结构及其封装方法、增强现实光学器件，能够适应不同的工作环境，实现长时间稳定的合像显示效果。

本申请实施例的一方面，提供了一种光波导封装结构，包括硬质边框以及叠层固定设置在硬质边框上的至少两层光波导，硬质边框至少位于光波导的一侧边，相邻两层光波导之间具有间隙层，光波导与硬质边框通过黏合剂粘贴固定，黏合剂在光波导的外围区域沿闭合路径黏合，相邻两层光波导之间具有夹角，在硬质边框上设置有弹性结构，弹性结构至少对应于相邻的两层光波导之间的一个间隙层，弹性结构受力形变以保持其两侧的气压平衡。

在本申请的一种可行的实施方式中，硬质边框在光波导的相对两侧对称设置。

在本申请的一种可行的实施方式中，硬质边框环绕光波导的侧边呈环形首尾连接。

在本申请的一种可行的实施方式中，硬质边框采用吸光材质制备，和/或，黏合剂采用吸光材质制备。

在本申请的一种可行的实施方式中，弹性结构在硬质边框上设置有多个，相邻两个弹性结构之间通过直条形结构或弧条形结构相接。

在本申请的一种可行的实施方式中，每一个弹性结构对应于一个间隙层，一个间隙层包括一个或多个弹性结构。

在本申请的一种可行的实施方式中，每一个弹性结构跨越对应于多个间隙层。

在本申请的一种可行的实施方式中，光波导对应于弹性结构的侧边形成有凹部，凹部与弹性结构之间共同形成连通相邻两个间隙层的通道。

在本申请的一种可行的实施方式中，光波导封装结构还包括基底和盖板，基底和盖板分别位于硬质边框的相对两侧且分别与硬质边框固定连接，以将叠层固定设置在硬质边框上的至少两层光波导围合于内。

在本申请的一种可行的实施方式中，至少两层光波导包括单蓝光波导、单绿光波导和单红光波导中的任意两者组合。当包括三层光波导时，三层光波导为单蓝光波导、单绿光波导和单红光波导，而且，在至少两层光波导的上、下两侧还可以选择性的设置保护玻璃层。

本申请实施例的另一方面，提供了一种光波导封装结构的封装方法，包括：提供至少两层光波导，对至少两层光波导进行对位调节，使相邻两层光波导之间具有间隙层，且相邻两层光波导之间具有夹角；提供硬质边框，硬质边框上具有至少一个弹性结构，弹性结构受力形变可保持其两侧的气压平衡；硬质边框与光波导通过黏合剂粘贴固定，硬质边框至少位于光波导的一个侧边，黏合剂在光波导的外围区域沿闭合路径黏合，弹性结构至少对应于相邻的两层光波导之间的一个间隙层。

在本申请的一种可行的实施方式中，光波导封装结构的每一个弹性结构跨越对应于多个所述间隙层；硬质边框与光波导通过黏合剂粘贴固定之前，方法还包括：在光波导对应于弹性结构的侧边形成凹部，凹部与弹性结构之间共同形成连通相邻两个间隙层的通道。

本申请实施例的再一方面，提供了另一种光波导封装结构，包括叠层设置的至少两层光波导，相邻两层光波导之间具有夹角，相邻两层光波导之间通过硬性黏合剂粘贴固定，相邻两层光波导之间形成有间隙层，硬性黏合剂沿光波导的外围区域黏合的路径上具有至少一个缺口，缺口上设置有与硬性黏合剂相衔接的弹性黏合剂，弹性黏合剂与光波导相黏合。

本申请实施例的再一方面，提供了一种光波导封装结构的封装方法，包括：提供至少两层光波导，对至少两层光波导进行对位调节，使相邻两层光波导之间具有间隙层，且相邻两层光波导之间具有夹角；采用硬性黏合剂对相邻的两层光波导沿外围区域呈闭合路径黏合，其中，在闭合路径上，硬性黏合剂具有至少一个缺口；在缺口上设置弹性黏合剂，弹性黏合剂与缺口周边的硬性黏合剂相衔接，弹性黏合剂与光波导相黏合并至少对应于相邻的两层光波导之间的一个间隙层。

本申请实施例的又一方面，提供了一种增强现实光学器件，包括前述任意一项的光波导封装结构。

本申请实施例提供的一种光波导封装结构，包括硬质边框以及叠层固定设置在硬质边框上的至少两层光波导，硬质边框至少位于光波导的一侧边，相邻两层光波导之间具有间隙层，光波导与硬质边框通过黏合剂粘贴固定，黏合剂在光波导的外围区域沿闭合路径黏合，相邻两层光波导之间具有夹角，在硬质边框上设置有弹性结构，弹性结构至少对应于相邻的两层光波导之间的一个间隙层，弹性结构受力形变以保持其两侧的气压平衡。这种光波导封装结构，由于硬质边框的支撑作用，以及相邻两层光波导之间的黏合剂的硬性固定作用，能够保证相邻两层光波导之间的间隙层的空间结构稳定，不易变形，至少位于相邻两层光波导之间的一个间隙层的弹性结构受力能够发生形变，当间隙层内部与外界压力不平衡时，弹性结构能够通过自身的形变调节间隙层内部与外界的空间来平衡压力差，避免由于间隙层内部的压力过大导致的光波导之间位置发生变化，进而提高最终的显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的层级结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的层级结构示意图之二；

图3是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的结构示意图之一；

图4是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的结构示意图之二；

图5是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的结构示意图之三；

图6是本申请实施例提供的一种光波导封装结构中光波导的结构示意图之一；

图7是本申请实施例提供的一种光波导封装结构中光波导的结构示意图之二；

图8是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的层级结构示意图之三；

图9是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的封装方法的流程图之一；

图10是本申请实施例提供的一种光波导封装结构的封装方法的流程图之二；

图11是本申请实施例提供的另一种光波导封装结构的封装方法的流程图。

图标：10-硬质边框；20-光波导；30-间隙层；40-弹性结构；41-凹部；50-基底；60-盖板；α-相邻两层光波导之间的夹角。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例提供了一种光波导封装结构，如图1所示，包括硬质边框10以及叠层固定设置在硬质边框10上的至少两层光波导20，硬质边框10至少位于光波导20的一侧边，相邻两层光波导20之间具有间隙层30，光波导20与硬质边框10通过黏合剂粘贴固定，黏合剂在光波导20的外围区域沿闭合路径黏合，相邻两层光波导20之间具有夹角，在硬质边框10上设置有弹性结构40，弹性结构40至少对应于相邻的两层光波导20之间的一个间隙层30，弹性结构40受力形变以保持其两侧的气压平衡。

例如应用于全彩图像显示的叠层光波导，如图1所示，在硬质边框10内叠层设置三层的光波导20，相邻的两层光波导20之间具有间隙，而且，在本申请实施例的光波导封装结构实际应用与增强现实光学器件中用于显示时，为了得到更好的合像效果，光波导20之间并不是完全平行的，如图1中的三层光波导20中，至少相邻的两层光波导20之间具有夹角α，其中，光波导20与硬质边框10之间通过黏合剂粘贴的方式固定，若固定不稳定，或者由于气压原因导致夹角α出现偏差时，就会导致显示图像达不到预设的叠合合像效果，各光波导20显示的图像出现分离，进而导致最终的显示效果不佳，为了提高黏合剂对光波导20的固定能力，通常将黏合剂围绕光波导20沿闭合路径黏合，而且，为了避免固定连接等结构关系对光波导20光学功能的影响，本领域技术人员应当知晓，黏合剂需要避开光波导20的工作区域，比如在光波导20的外围区域粘合固定。

如此一来，由于围绕光波导20沿一个闭合的路径黏合，从而使得相邻两层光波导20之间的间隙形成一个封闭的间隙层30，这个间隙层30在侧边的位置，还与硬质边框10邻接，即，间隙层30是位于相邻的两层光波导20和连接这两层光波导20的硬质边框10之间的封闭的空间，在对应于这相邻的两层光波导20之间的硬质边框10上设置有弹性结构40，弹性结构40具有受力形变的弹性性质，如图2所示，当间隙层30的空间内由于热胀冷缩等原因形成的压力大于外界气压时，间隙层30内会形成如图2中箭头所示的向外的压力，弹性结构40在这个压力的推动下，会发生向外凸出的形变，这种形变扩大了间隙层30的空间体积，从而对间隙层30内的压力起到缓解平衡的作用，进而减轻间隙层30两侧的光波导20受到的压力，有效的降低光波导20的固定位置发生变化、固定位置脱离等问题发生的可能，提高本申请实施例的光波导封装结构的结构稳定性。

当然，若间隙层30内相对于外部环境呈负压状态时，弹性结构40在负压的推动下，也会对应产生向内凹的形变来平衡内外压差。

其中，在图1和图2中，示出了位于相邻的两个光波导20之间的间隙层30所对应的硬质边框10上的弹性结构40，在其他相邻的两个光波导20之间也可以同样设置弹性结构40，也就是说，本申请实施例中并不限定弹性结构40的设置数量和具体设置尺寸形态，只要能够通过自身的弹性形变对所在的间隙层30的压力与外界压力之间起到平衡作用即可。

示例的，如图1所示，弹性结构40可以为对应于这相邻的两层光波导20之间的硬质边框10的一部分，也可以为如图2中所示，完全替代对应于这相邻的两层光波导20之间的这部分硬质边框10的弹性结构40。

需要说明的是，本申请实施例中对于弹性结构40的具体实现形式不做限定，例如，可以是通过材料本身的厚度以及弹性能力实现，也可以为其他的可实现上述功能的表现方式。

本申请实施例提供的一种光波导封装结构，包括硬质边框10以及叠层固定设置在硬质边框10上的至少两层光波导20，硬质边框10至少位于光波导20的一侧边，相邻两层光波导20之间具有间隙层30，光波导20与硬质边框10通过黏合剂粘贴固定，黏合剂在光波导20的外围区域沿闭合路径黏合，相邻两层光波导20之间具有夹角α，在硬质边框10上设置有弹性结构40，弹性结构40至少对应于相邻的两层光波导20之间的一个间隙层30，弹性结构40受力形变以保持其两侧的气压平衡。这种光波导封装结构，由于硬质边框10的支撑作用，以及相邻两层光波导20之间的黏合剂的硬性固定作用，能够保证相邻两层光波导20之间的间隙层30的空间结构稳定，不易变形，至少位于相邻两层光波导20之间的一个间隙层30的弹性结构40受力能够发生形变，当间隙层30内部空间与外界压力不平衡时，弹性结构40能够通过自身的形变调节间隙层30内部空间与外界的空间来平衡压力差，避免由于间隙层30内部的压力过大导致的光波导20之间位置发生变化，进而提高最终的显示效果。

在本申请的一种可行的实施方式中，硬质边框10在光波导20的相对两侧对称设置。相对两侧的固定形式，能够在尽可能减少固定所用的材料的情况下，达到尽可能稳定的固定结构。

在本申请的另一种可行的实施方式中，如图3所示，硬质边框10环绕光波导20的侧边呈环形首尾连接。例如图3中，光波导20为矩形的结构，因此，硬质边框10在间隔层叠的光波导20的外围，环绕光波导20的侧边呈一个首尾连接的矩形环。硬质边框10的这种首尾相接的环绕固定方式，能够使得相邻两光波导20之间的间隙层30形成为密闭的空间，从而更好的避免外界环境中的灰尘、水汽等进入光波导10的工作区域内，以提高稳定性和成像效果。

其中，由于光波导20的工作区域，包括耦入区、折光扩瞳区、耦出区等，是用于传导光束的部分，因此，在光波导20的工作区域会有光束的传输和处理，避免外界环境中的灰尘、水汽等进入光波导10的工作区域内就能够有效的降低这些环境因素对光束的传输和处理的不良影响。

而且，若外界的杂散光进入光波导20的工作区域，也可能会对光束的传输和处理造成干扰，从而影响到最终的显示效果，因此，在本申请的一些实施方式中，硬质边框10的制备材料可以选择吸光材质，例如采用哑光的黑色材料制备硬质边框10，如此一来，黑色的硬质边框10能够阻挡外界的杂散光束，避免这些杂散光束入射到光波导10的工作区域内，当然，还可以采用其他的能够吸光的材质来制备硬质边框10，只要能够对外界的杂散光束起到阻挡或吸收的作用，尽可能避免杂散光束对光波导20的工作区域的不良影响即可。

在本申请的另一种可行的实施方式中，硬质边框10的制备材料可以选择不透光材质，不透光材质制备的硬质边框10，同样也能够对外界的杂散光束起到阻挡或吸收的作用，尽可能避免杂散光束对光波导20的工作区域的不良影响。

在本申请的另一种可行的实施方式中，弹性结构40在硬质边框10上设置有多个，相邻两个弹性结构40之间通过直条形结构或弧条形结构相接。

示例的，如图4所示，在矩形环状的硬质边框10的每一个侧面，都设置有多个弹性结构40，同一个侧面的弹性结构40分别对应一个间隙层30的位置，以对应调节这个间隙层30和外界的气压平衡。弹性结构40呈矩形条，处于同一侧面的相邻的两个弹性结构40之间通过直条型结构相接。或者，弹性结构40也可以呈非直线型的条状，例如弧形的条，则相邻的两个弹性结构40之间对应的，也通过弧条形结构相接。

在本申请的另一种可行的实施方式中，每一个弹性结构40对应于一个间隙层30，一个间隙层30包括一个或多个弹性结构40。

示例的，如图4所示，每一个弹性结构40对应于一个间隙层30，一个间隙层30包括有多个弹性结构40，在矩形环状的硬质边框10的每一个侧面各设置有一个直条型结构的弹性结构40，如此一来，在间隙层30内部的压力大于外界压力时，能够通过间隙层30四个侧面的四个弹性结构40的弹性形变均衡的调节压力，实现内外压力平衡，四个侧面均衡的对空间压力进行调节，使得整个间隙层30各处的压力平均，避免对组成间隙层30的两层光波导20的固定位置造成不良影响。而且，由于每一个弹性结构40对应于一个间隙层30，即使某个弹性结构40发生破损，也只会影响它所对应的两片光波导20之间的间隙层30，即使由于破损发生了内部污染，也只会发生在这个间隙层30中，返修或者更换的时候只需更换或维修相应的光波导20后重新封装即可，其他光波导不受影响，降低维修成本。

当然，一个间隙层30也可以仅包括一个弹性结构40，为了平衡整个间隙层30各处的压力，例如，光波导20也可以为圆形的平面形状，硬质边框10呈圆环状，一个弹性结构40为环绕该间隙层30的首尾连接的圆环状。

在本申请的另一种可行的实施方式中，每一个弹性结构40跨越对应于多个间隙层30。

又例如，仍旧以矩形环状的硬质边框10为例进行说明，如图5所示，每一个弹性结构40跨越对应于同一个侧面的多个间隙层30，当多个间隙层30的任意一个发生压力增大或减小的情况，都可以由一个弹性结构40的形变起到内外压差平衡的作用。而且，这种情况下，弹性结构40的结构尺寸相对大，无需在距离间隔较小的相邻两片光波导20之间分别单独设置弹性结构40，从而降低弹性结构40制备的工艺难度。

当然，本实施例中，并不限于必须由一个弹性结构40来对应调节同一个侧面的全部间隙层30的压力，例如，还可以是在同一个侧面设置有多个弹性结构40，但每一个弹性结构40在该侧面对应于至少两个间隙层30进行调节，从而实现减少弹性结构40的设置数量，但同样能够对应调控平衡该侧面的全部间隙层30的内外压差。

若弹性结构40设置较多，在制造过程中多个弹性结构40之间的材质、厚度、大小等难以避免的会存在一定程度的差异，这就可能导致不同的间隙层30内调节压力的能力有差别，若造成气压不一致就会导致器件内的局部损坏，通过相对减少弹性结构40的设置数量，有效的降低不同的间隙层30内压力调节差异的产生。

在本申请的另一种可行的实施方式中，如图6所示，光波导20对应于弹性结构40的侧边形成有凹部41，凹部41与弹性结构40之间能够共同形成连通相邻的间隙层30的通道。如此一来，相当于通过光波导20侧边设置的凹部41将相邻的间隙层30之间先相互联结，若其中一个间隙层30的压力较大，则可以仅通过间隙层30之间的通道实现间隙层30之间的压力平衡，当间隙层30之间的压力平衡无法平衡内外压差，再通过弹性结构40的弹性形变进一步平衡内外压差，这样一来，弹性结构40在硬质边框10上可以不必设置较大的范围，也能够对多个间隙层30进行较好的平衡，而且，多个间隙层30之间形成的通道还能够使得多个间隙层30之间的压力保持相互平衡。特别是，若间隙层30内部的压力小于外界压力，需要弹性结构40内凹以调节内外压差时，由于凹部41的设置，仍可以连通相邻间隙层30的通道，从而使得相邻的多个间隙层30之间的压力平衡，避免由于弹性结构40的调节能力不一致导致的个别间隙层30的压差调节能力不佳的问题。

当然，凹部41在光波导20的侧边的形成形式，不限于图6中所示的连续的小缺口，如图7所示，凹部41还可以为在光波导20整个侧面形成的弧形的凹陷结构，凹部41形成于光波导20的整个侧面，向光波导20的中心凹陷的深度可以设置相对较小，从而避免占用光波导20过多的表面位置，或者还可以为其他可能形成通道的结构，本申请实施例中对此不做过多限定。

示例的，凹部41为弧形的凹陷结构时，还可在弧形凹陷结构的凹部41上进一步设置多个气道，尽量保证弹性结构40自由形变的同时，确保相邻的多个间隙层30之间的气体自由流通，当然，此处对于气道的设置以及气道的具体形状结构均为示例性说明，本申请实施例中对于气道的设置与否、设置数量、设置形状尺寸等均不作具体限定，不限于上述弧形的凹陷结构。

需要说明的是，凹部41或者还包括在凹部41上进一步设置的气道通常采用直线、弧线、圆角或者他们的连接形式组成，但是需要避免一些尖锐的形状，避免尖锐形状的凹部41或者还包括气道的边缘，在弹性结构40处于内凹的工作状态时，划伤其所对应的弹性结构40。

在本申请的另一种可行的实施方式中，如图8所示，光波导封装结构还包括基底50和盖板60，基底50和盖板60分别位于硬质边框10的相对两侧且分别与硬质边框10固定连接，以将叠层固定设置在硬质边框10上的至少两层光波导20围合于内。

如图8所示，基底50和盖板60分别设置在多层光波导20的相对两侧，用于实现光波导封装结构的整体结构稳定，以及对外侧的两层光波导20进行保护，其中，若是基底50与底层的光波导20之间以及盖板60与顶层的光波导20之间直接贴合接触设置，就有可能造成导光方向偏差或者在成像图像中产生莫尔条纹，从而导致合像效果不佳，因此，在基底50与底层的光波导20之间，以及盖板60与顶层的光波导20之间，分别还形成有间隙层30，从而避免导光、莫尔条纹等不良影响，并且对应间隙层30也在硬质边框10上设置有弹性结构40，用于调节间隙层30的内外压差。当然，为了避免对光束传播的影响，本领域技术人员应当知晓，基底50和盖板60通常采用透光材质，例如保护玻璃。

如图8所示，在基底50和盖板60之间的多层光波导20，可以分别为单蓝光波导、单绿光波导和单红光波导，或者，当光波导20包括两层时，可以是单蓝光波导、单绿光波导和单红光波导中任意两者组合，或者单蓝光波导、单绿光波导和单红光波导中任意一个的两层组合形式等，本申请实施例中对此不做特殊限定，本领域技术人员可以根据光束传输的需要进行对应设置。

本申请实施例的另一方面，提供了一种光波导封装结构的封装方法，如图9所示，方法包括：

S101、提供至少两层光波导20，对至少两层光波导20进行对位调节，使相邻两层光波导20之间具有间隙层30，且相邻两层光波导20之间具有夹角α。

由于光波导20实现光的波导传输时，需要由耦入区耦入，在光波导20内部传输并由耦出区耦出，而且，要实现多层的光波导30的叠像效果，多层光波导20之间还需要实现对应的重合对位关系，因此，对至少两层光波导20进行的对位调节，至少包括上述对每层光波导20自身的耦入区和耦出区位置的确定，以及对相邻两层光波导20之间的调节以实现显示图像的重合对位。在完成了对位调节后，确定出至少两层光波导20的空间位置和相互设置关系。

对位调节的具体调节过程包括：首先进行底层的光波导20与硬质边框10之间的固定后，利用真空吸盘吸取待叠加在底层的光波导20上方的光波导20，调整位置使该光波导20的耦入区与耦出区和底层的光波导20的耦入区与耦出区重合或者大致重合，并且使该光波导20与底层的光波导20之间保持预设的倾角；由光机向光波导20的耦入区投射图像，并在光波导20的耦出区利用CCD相机观察两层的光波导20所分别显示的图像，若两者图像重合则对位调节完成，若不重合，继续调整直至重合。若设置有多层的光波导20，则依次采用以上的方式对位调节设置。

S102、提供硬质边框10，硬质边框10上具有至少一个弹性结构40，弹性结构40受力形变可保持其两侧的气压平衡。

其中，需要说明的是，本申请实施例中，对于步骤S101和步骤S102之间的实施先后关系不做具体限定，例如可以先实施步骤S101后，再实施步骤S102，也可以反过来先实施步骤S102后再实施步骤S101，或者还可以同时分别执行步骤S101和步骤S102，只要保证在完成步骤S101和步骤S102之后再进行步骤S103中的粘贴固定即可。

S103、硬质边框10与光波导20通过黏合剂粘贴固定，硬质边框10至少位于光波导20的一个侧边，黏合剂在光波导20的外围区域沿闭合路径黏合，弹性结构40至少对应于相邻的两层光波导20之间的一个间隙层30。

至少在硬质边框10对应于相邻的两层光波导20之间的一个间隙层30处设置弹性结构40，设置的弹性结构40就能够对这两层光波导20中间与硬质边框10共同围合而成的封闭的间隙层30进行压力的平衡，保持间隙层30与外界的压力均衡，那么可知，当在硬质边框10对应的任意相邻的两层光波导20之间的间隙层30处均设置有弹性结构40，则可以对全部的间隙层30实现压力平衡的调节，而且，弹性结构40的设置形式、设置位置可以参考前述对于光波导封装结构进行的具体解释说明，此处不再赘述。

在本申请的另一种可行的实施方式中，光波导封装结构的每一个弹性结构40跨越对应于多个间隙层30。

如图10所示，在硬质边框10与光波导20通过黏合剂粘贴固定之前，方法还包括：

S1021、在光波导20对应于弹性结构40的侧边形成凹部41，凹部41与弹性结构40之间共同形成连通相邻两个间隙层30的通道。

在光波导20对应于弹性结构40的侧边还形成有凹部41，凹部41与弹性结构40之间共同形成连通相邻两个间隙层30的通道。相当于通过光波导20侧边设置的凹部41将相邻的间隙层30之间先相互联结，再通过弹性结构40对相互联结的多个间隙层30与外界环境之间的内外压差进行平衡。若只有其中一个间隙层30的压力较大，通过间隙层30之间的通道相互平衡就能够得到缓解，当间隙层30之间的压力平衡无法平衡内外压差，再通过弹性结构40的弹性形变进一步平衡内外压差。特别是，若相互联结的间隙层30内部的压力小于外界压力，需要弹性结构40内凹以调节内外压差时，由于凹部41的设置，弹性结构40呈内凹状态时也仍可以保持连通相邻间隙层30的通道，避免由于弹性结构40的调节能力不一致导致的个别间隙层30的压差调节能力不佳的问题。

本申请实施例的再一方面，提供另一种光波导封装结构，包括叠层设置的至少两层光波导20，相邻两层光波导20之间具有夹角α，相邻两层光波导20之间通过硬性黏合剂粘贴固定，相邻两层光波导20之间形成有间隙层30，硬性黏合剂沿光波导20的外围区域黏合的路径上具有至少一个缺口，缺口上设置有与硬性黏合剂相衔接的弹性黏合剂，弹性黏合剂与光波导20相黏合。

仍可以参照图1所示，本实施例的光波导封装结构与图1中所示的光波导封装结构的不同之处在于，本实施例的光波导封装结构中，未限定有硬质框架10，而是采用硬性黏合剂对相邻两层光波导20之间进行固定，即，首先确定相邻两层光波导20之间的位置关系和夹角关系，然后通过沿外围区域的路径涂覆黏合剂，涂覆的黏合剂在固化后呈现硬性结构，因此称为硬性黏合剂，相邻两层光波导20通过固化后的硬性黏合剂粘合固定实现了强度支撑和封装密封。若光波导封装结构包括有多层光波导20，则任意相邻的两层光波导20均通过上述方式进行逐层的位置关系确定和固定连接，此处不再赘述。

其中，在硬性黏合剂沿光波导20的外围区域黏合的路径上具有至少一个缺口，缺口上设置有与硬性黏合剂相衔接的弹性黏合剂，弹性黏合剂指的是在固化后仍具有一定程度的弹性形变能力的黏合剂，在缺口上衔接有弹性黏合剂，当相邻两层光波导20之间与硬性黏合剂围合形成的密闭的间隙层30中由于热胀冷缩等原因与外界环境之间形成有压力差时，就能够通过弹性黏合剂对应的形变状态对内外压差进行平衡，避免组成间隙层30的相邻两层光波导20和硬性黏合剂受到较大的压力而发生形变或破损。

本申请实施例的又一方面，提供另一种光波导封装结构的封装方法，如图11所示，方法包括：

S201、提供至少两层光波导20，对至少两层光波导20进行对位调节，使相邻两层光波导20之间具有间隙层30，且相邻两层光波导20之间具有夹角α。

S202、采用硬性黏合剂对相邻的两层光波导20沿外围区域呈闭合路径黏合，其中，在闭合路径上，硬性黏合剂具有至少一个缺口。

S203、在缺口上设置弹性黏合剂，弹性黏合剂与缺口周边的硬性黏合剂相衔接，弹性黏合剂与光波导20相黏合并至少对应于相邻的两层光波导20之间的一个间隙层30。

对应于不同的光波导封装结构，本实施例的封装方法与如图9所示的封装方法的不同之处在于，步骤S202中，采用硬性黏合剂对相邻的两层光波导20沿外围区域呈闭合路径黏合，并且在黏合的闭合路径上，硬性黏合剂还预设有至少一个缺口。其中，当光波导20包括有多层时，采用硬性黏合剂对多层的光波导20进行黏合固定，可以采用先对两层光波导20之间沿外围区域呈闭合路径进行黏合并固化，再逐层增加光波导20，逐层的沿闭合路径依次的黏合固化形成，也可以预先设置好多层光波导20之间的全部相对位置关系和夹角关系，通过一次沿外围区域呈闭合路径的黏合和固化实现多层光波导20的整体固定。

在步骤S203中，在缺口上衔接设置弹性黏合剂，至少在对应于相邻的两层光波导20之间的一个间隙层30处设置缺口并在缺口内衔接弹性黏合剂，弹性黏合剂就能够对这两层光波导20中间与硬性黏合剂共同围合而成的封闭的间隙层30进行压力的平衡，保持间隙层30与外界的压力均衡，那么可知，当在任意相邻的两层光波导20之间的间隙层30的硬性黏合剂上均设置缺口，且在缺口处均衔接设置弹性黏合剂，则可以对全部的间隙层30实现压力平衡的调节。

本申请实施例的再一方面，提供一种增强现实光学器件，包括前述两种光波导封装结构的任意一种。

本申请实施例的增强现实光学器件，采用上述的光波导封装结构，通过多片同色的单色的光波导20或者多片不同色的单色的光波导20的特定位置关系和成像关系的固定设置进行叠合合像，从而有效的提升增强现实光学器件的成像效果或者较佳的彩色显示。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种光波导封装结构，其特征在于，包括硬质边框以及叠层固定设置在所述硬质边框上的至少两层光波导，所述硬质边框至少位于所述光波导的一侧边，相邻两层所述光波导之间具有间隙层，所述光波导与所述硬质边框通过黏合剂粘贴固定，所述黏合剂在所述光波导的外围区域沿闭合路径黏合，相邻两层所述光波导之间具有夹角，在所述硬质边框上设置有弹性结构，所述弹性结构至少对应于相邻的两层所述光波导之间的一个间隙层，所述弹性结构受力形变以保持其两侧的气压平衡。

2.根据权利要求1所述的光波导封装结构，其特征在于，所述硬质边框在所述光波导的相对两侧对称设置。

3.根据权利要求1所述的光波导封装结构，其特征在于，所述硬质边框环绕所述光波导的侧边呈环形首尾连接。

4.根据权利要求1所述的光波导封装结构，其特征在于，所述弹性结构在所述硬质边框上设置有多个，相邻两个所述弹性结构之间通过直条形结构或弧条形结构相接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的光波导封装结构，其特征在于，每一个所述弹性结构对应于一个所述间隙层，一个所述间隙层包括一个或多个所述弹性结构。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的光波导封装结构，其特征在于，每一个所述弹性结构跨越对应于多个所述间隙层。

7.根据权利要求6所述的光波导封装结构，其特征在于，所述光波导对应于所述弹性结构的侧边形成有凹部，所述凹部与所述弹性结构之间共同形成连通相邻两个所述间隙层的通道。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的光波导封装结构，其特征在于，还包括基底和盖板，所述基底和所述盖板分别位于所述硬质边框的相对两侧且分别与所述硬质边框固定连接，以将叠层固定设置在所述硬质边框上的所述至少两层光波导围合于内。

9.一种光波导封装结构的封装方法，其特征在于，包括：

提供至少两层光波导，对至少两层光波导进行对位调节，使相邻两层光波导之间具有间隙层，且相邻两层光波导之间具有夹角；

提供硬质边框，所述硬质边框上具有至少一个弹性结构，所述弹性结构受力形变可保持其两侧的气压平衡；

所述硬质边框与所述光波导通过黏合剂粘贴固定，所述硬质边框至少位于所述光波导的一个侧边，所述黏合剂在所述光波导的外围区域沿闭合路径黏合，所述弹性结构至少对应于相邻的两层所述光波导之间的一个间隙层。

10.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，光波导封装结构的每一个所述弹性结构跨越对应于多个所述间隙层；

所述硬质边框与所述光波导通过黏合剂粘贴固定之前，所述方法还包括：

在所述光波导对应于所述弹性结构的侧边形成凹部，所述凹部与所述弹性结构之间共同形成连通相邻两个所述间隙层的通道。

11.一种光波导封装结构，其特征在于：包括叠层设置的至少两层光波导，相邻两层所述光波导之间具有夹角，相邻两层所述光波导之间通过硬性黏合剂粘贴固定，相邻两层光波导之间形成有间隙层，所述硬性黏合剂沿所述光波导的外围区域黏合的路径上具有至少一个缺口，所述缺口上设置有与所述硬性黏合剂相衔接的弹性黏合剂，所述弹性黏合剂与所述光波导相黏合；其中，所述硬性黏合剂为固化后呈现硬性结构的黏合剂，所述弹性黏合剂为固化后具有弹性形变能力的黏合剂。

12.一种光波导封装结构的封装方法，其特征在于，包括：

提供至少两层光波导，对至少两层所述光波导进行对位调节，使相邻两层所述光波导之间具有间隙层，且相邻两层所述光波导之间具有夹角；

采用硬性黏合剂对相邻的两层所述光波导沿外围区域呈闭合路径黏合，所述硬性黏合剂为固化后呈现硬性结构的黏合剂，其中，在所述闭合路径上，所述硬性黏合剂具有至少一个缺口；

在所述缺口上设置弹性黏合剂，所述弹性黏合剂为固化后具有弹性形变能力的黏合剂，所述弹性黏合剂与所述缺口周边的所述硬性黏合剂相衔接，所述弹性黏合剂与所述光波导相黏合并至少对应于相邻的两层所述光波导之间的一个间隙层。

13.一种增强现实光学器件，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的光波导封装结构，或者，包括如权利要求11所述的光波导封装结构。

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