光机与抬头显示系统的制作方法

本技术涉及增强现实，尤其是涉及一种光机与抬头显示系统。

背景技术：

1、随着技术的发展，抬头显示器(head up display，hud)已经广泛应用于汽车领域中，hud可将时速、导航信息等重要信息投影到汽车的前挡风玻璃上，减少驾驶员低头看仪表盘的动作，提高驾驶的舒适性和安全性。ar-hud为一种结合了增强现实技术与抬头显示技术的新型hud，使得投影到汽车的前挡风玻璃上的信息结合至实际的环境中，可以增强在驾驶过程中的人车的信息交互体验，增强驾驶的体验感。相关技术中，显示系统需要通过光源以及诸多光学器件的组合以实现光束的分离，导致光学系统结构复杂化，也增加了光学系统的体积。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种光机，能够简化光学系统的结构，减少体积。

2、本实用新型还提出一种应用前述光机的抬头显示系统。

3、根据本实用新型第一实施例中的光机，包括：

4、光源组件，用于生成图像光；

5、光波导，包括衬底与设置于所述衬底的耦入区域与耦出区域，所述图像光能够通过所述耦入区域耦入所述衬底，并从所述耦出区域耦出；

6、所述衬底由能够产生双折射效应的材料制成，所述衬底被配置为用于从所述耦入区域耦入的所述图像光中分离出第一偏振光与第二偏振光，且经过分离的所述第一偏振光与所述第二偏振光分别从所述耦出区域耦出，所述第一偏振光与所述第二偏振光的偏振态不同；

7、其中，所述第一偏振光用于成像在远焦面；

8、所述光机还包括近焦面成像组件，所述近焦面成像组件设置于所述第二偏振光的出射光路上，以使得所述第二偏振光成像在近焦面。

9、根据本实用新型实施例的光机，至少具有如下有益效果：

10、本实施例的光机能够通过光波导实现偏振光的分离，可以省去光机与光波导之间的透镜组等光学器件，能够简化光机的结构并减小体积。

11、在本实用新型的其他实施例中，所述耦出区域包括分离设置的第一子光栅与第二子光栅，所述第一子光栅设置为对所述第一偏振光敏感的光栅，所述第二子光栅设置为对所述第二偏振光敏感的光栅，所述光波导被配置为：经过分离的所述第一偏振光通过所述第一子光栅耦出，经过分离的所述第二偏振光通过所述第二子光栅耦出。

12、在本实用新型的其他实施例中，所述第一子光栅与所述第二子光栅分别设置于所述衬底的厚度方向的相对两侧。

13、在本实用新型的其他实施例中，所述近焦面成像组件包括反射镜与第一透镜件，所述反射镜被配置为将从所述第二子光栅耦出的所述第二偏振光向所述第一子光栅所在的一侧反射以使所述第二偏振光与所述第一偏振光同向出射，所述第一透镜件被配置为汇聚所述第二偏振光使其成像在近焦面。

14、在本实用新型的其他实施例中，所述第一子光栅沿所述衬底厚度方向的投影与所述第二子光栅至少部分重叠，所述从第二子光栅耦出的第二偏振光透过所述第一透镜件后被所述反射镜反射，所述被反射镜反射的第二偏振光再次经过所述第一透镜件后穿过所述光波导后出射。

15、在本实用新型的其他实施例中，所述近焦面成像组件还包括自由曲面反射镜，所述自由曲面反射镜设置于所述从第二子光栅耦出的所述第二偏振光的出射光路上，用于反射所述第二偏振光以使所述第二偏振光与所述第一偏振光同向出射，并使所述第二偏振光成像在近焦面。

16、在本实用新型的其他实施例中，所述第一子光栅与所述第二子光栅设置于所述衬底的厚度方向的同一侧且并列设置。

17、在本实用新型的其他实施例中，所述近焦面成像组件包括第二透镜件，所述第二透镜件位于所述从第二子光栅耦出的所述第二偏振光的光路上，所述第二透镜件用于汇聚所述第二偏振光以使其成像在近焦面。

18、在本实用新型的其他实施例中，所述耦入区域包括相对于所述衬底倾斜设置的耦入面，所述图像光能够通过所述耦入面耦入所述衬底，所述耦入面的倾斜角度被配置为用于使所述第一偏振光与所述第二偏振光在所述衬底内发生后全内反射。

19、根据本实用新型第二实施例中的抬头显示系统，包括：

20、风挡玻璃；

21、所述的光机，从所述耦出区耦出的所述第一偏振光能够照射在所述风挡玻璃以形成远景图像，从所述耦出区耦出的所述第二偏振光能够照射在所述风挡玻璃以形成近景图像。

22、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

1.一种光机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，所述耦出区域包括分离设置的第一子光栅与第二子光栅，所述第一子光栅设置为对所述第一偏振光敏感的光栅，所述第二子光栅设置为对所述第二偏振光敏感的光栅，所述光波导被配置为：经过分离的所述第一偏振光通过所述第一子光栅耦出，经过分离的所述第二偏振光通过所述第二子光栅耦出。

3.根据权利要求2所述的光机，其特征在于，所述第一子光栅与所述第二子光栅分别设置于所述衬底的厚度方向的相对两侧。

4.根据权利要求3所述的光机，其特征在于，所述近焦面成像组件包括反射镜与第一透镜件，所述反射镜被配置为将从所述第二子光栅耦出的所述第二偏振光向所述第一子光栅所在的一侧反射以使所述第二偏振光与所述第一偏振光同向出射，所述第一透镜件被配置为汇聚所述第二偏振光使其成像在近焦面。

5.根据权利要求4所述的光机，其特征在于，所述第一子光栅沿所述衬底厚度方向的投影与所述第二子光栅至少部分重叠，所述从第二子光栅耦出的第二偏振光透过所述第一透镜件后被所述反射镜反射，所述被反射镜反射的第二偏振光再次经过所述第一透镜件后穿过所述光波导后出射。

6.根据权利要求3所述的光机，其特征在于，所述近焦面成像组件包括自由曲面反射镜，所述自由曲面反射镜设置于所述从第二子光栅耦出的所述第二偏振光的出射光路上，用于反射所述第二偏振光以使所述第二偏振光与所述第一偏振光同向出射，并汇聚所述第二偏振光使其成像在近焦面。

7.根据权利要求2所述的光机，其特征在于，所述第一子光栅与所述第二子光栅设置于所述衬底的厚度方向的同一侧且并列设置。

8.根据权利要求7所述的光机，其特征在于，所述近焦面成像组件包括第二透镜件，所述第二透镜件位于所述从第二子光栅耦出的所述第二偏振光的光路上，所述第二透镜件用于汇聚所述第二偏振光以使其成像在近焦面。

9.根据权利要求1所述的光机，其特征在于， 所述耦入区域包括相对于所述衬底倾斜设置的耦入面，所述图像光能够通过所述耦入面耦入所述衬底，所述耦入面的倾斜角度被配置为用于使所述第一偏振光与所述第二偏振光在所述衬底内发生后全内反射。

10.抬头显示系统，其特征在于，包括：