一种紧凑的微型投影光引擎制造技术

一种紧凑的微型投影光引擎包括光源系统、显示单元、具有透镜组的成像系统以及具有中继折反光路的中继系统。该光源系统包括基色发光单元、合色系统以及偏光复用系统。该合色系统包括第一膜层、第二膜层、第三膜层以及基体组件。该基体组件沿着该光源系统的发射路径依次设有夹角依次变小的第一、第二以及第三功能面。该第一膜层被设于该第三功能面，用于透射第二和第三基色光，并反射第一基色光。该第二膜层被设于该第二功能面，用于透射第三基色光，并反射第二基色光。该第三膜层被设于该第一功能面，用于反射第三基色光，从而使得通过该第一、第二以及第三膜层分别反射的该第一、第二以及第三基色光合成沿着该发射路径传播的合色光。

A compact miniature projection light engine

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑的微型投影光引擎
本专利技术涉及投影
，特别是涉及一种紧凑的微型投影光引擎。
技术介绍
近年来，微型显示芯片技术的出现，使得小型化和高分辨率的投影显示成为可能。随着投影显示技术的不断发展以及市场需求，大视场、高成像质量、小体积、可穿戴的微型投影光引擎越来越受到重视，尤其是在现如今发展火热的增强现实(Augmentedreality,简称AR)、近眼显示(Near-eyedisplay,简称NED)以及可穿戴等领域。然而，现有的微型投影光引擎为实现彩色显示，其光源系统通常采用诸如X棱镜之类的合色棱镜将来自三条光路的三基色偏振光合并到同一条光路中，例如，专利申请号为99104851.2、名称为“光选择棱镜，用该棱镜的投影显示仪及制造该棱镜的方法”的中国专利技术专利。具体地，该X棱镜通常由4块直角棱镜沿直角面胶合而成，并将直角棱镜的斜面作为光的输入面和输出面；红、绿、蓝三基色偏振光源分别对应于三个直角棱镜的斜面，其余的一个直角棱镜的斜面作为三基色光合成白光后的输出面。因此，现有的微型投影光引擎的光源系统虽然能够将三路基色偏振光合成一路白光，但是该光源系统受限于自身结构(如三基色偏振光源分开布置、四个直角棱镜重量较大)的影响，导致该光源系统的体积和重量均比较大，从而造成该现有的微型投影光引擎的尺寸和重量较大，很难满足市场对小体积、轻重量的微型投影光引擎的需求。另外，现有的微型投影光引擎的光源系统还存在采用三个平行设置的合色镜将来自三条光路的三基色光合并到同一条光路中，例如，专利申请号为201610613057.8、名称为“一种彩色投影显示的光学引擎”的中国专利技术专利。具体地，通过反射式平板显示器将平行光源发出的三基色光调制成三基色图像光，并将三基色图像光分别反射至三个平行设置的合色镜，以通过三个合色镜将三基色图像光在空间中混色以形成彩色图像。然而，为了避免某个合色镜遮挡其他合色镜，以确保三基色图像光分别被反射至相应的合色镜，该光源系统中的三个合色镜之间需要预留足够的空间，这就导致该光源系统的体积将被进一步放大，进而导致该现有的微型投影光引擎的尺寸随之变大，更难满足市场对小体积的微型投影光引擎的需求。此外，由于该反射式平板显示器的不同区域用于调制和反射不同基色的光，且该合色镜直接对三基色图像光进行混色，因此该现有的微型投影光引擎不得不特制反射式平板显示器，并且对该合色镜的质量和精度要求也就极其严苛，导致该现有的微型投影光引擎的制造成本急剧变大，不利于在增强现实、近眼显示以及可穿戴等领域得到广泛应用和普及。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其能够满足市场对小体积、轻重量的微型投影光引擎的需求。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的合色系统的结构超紧凑，有助于大幅地减小微型投影光引擎的体积。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的合色系统能够在较小的空间内将三路基色光合成一路合色光，有助于减小所述合色系统所需的空间。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的光源系统的基色光源单元采用三合一封装技术，有助于进一步减小所述光源系统的体积。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的合色系统重量较轻，有助于减轻所述紧凑的微型投影光引擎的重量。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的中继系统采用折反方式设计，以在确保提供足够长的中继光路的情况下，进一步减小所述紧凑的微型投影光引擎的尺寸或体积。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的成像系统采用折反方式设计，以在确保提供足够长的成像光路的情况下，减小所述微型投影光引擎的尺寸或体积。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的成像系统采用目镜成像，有助于进一步减小所述微型投影光引擎的尺寸。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎的整体体积足够小，适于在增强现实、近眼显示以及可穿戴领域得到应用和普及。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎体积较小、便于携带，有助于在传统的投射领域得到广泛应用。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，在本专利技术的一实施例中，所述紧凑的微型投影光引擎适于将携带图像信息的偏振光投射至近眼显示设备的波导中，以通过波导将该携带图像信息的偏振光投射至人眼中成像。本专利技术的另一目的在于提供一种紧凑的微型投影光引擎，其中，为了达到上述目的，在本专利技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本专利技术成功和有效地提供一解决方案，不只提供一简单的紧凑的微型投影光引擎，同时还增加了所述紧凑的微型投影光引擎的实用性和可靠性。为了实现上述至少一专利技术目的或其他目的和优点，本专利技术提供了一种紧凑的微型投影光引擎，包括：一光源系统，用于发射具有同一偏振态的偏振光；一显示单元，用于将偏振光调制成携带图像信息的偏振光；一成像系统，用于投射该携带图像信息的偏振光；以及一中继系统，其中所述中继系统被设置于所述光源系统、所述显示单元以及所述成像系统之间，用于将来自所述光源系统的该偏振光传输至所述显示单元，并将来自所述显示单元的该携带图像信息的偏振光传输至所述成像系统；其中所述光源系统包括：一基色发光单元，用于发出第一、第二以及第三基色光；一合色系统，其中所述合色系统包括：一基体组件，其中所述基体组件被设于所述光源系统的发射路径，并沿着所述发射路径依次设有一第一功能面、一第二功能面以及一第三功能面，其中所述基体组件的所述第一、第二以及第三功能面与所述光源系统的所述发射路径之间分别具有一第一、第二以及第三预定夹角，并且所述第一、第二以及第三预定夹角依次变小；一第一膜层，其中所述第一膜层被设于所述基体组件的所述第三功能面，用于透射通过所述基色发光单元发出的第二和第三基色光，并反射通过所述基色发光单元发出的第一基色光，以使该第一基色光沿着所述光源系统的所述发射路径传播；一第二膜层，其中所述第二膜层被设于所述基体组件的所述第二功能面，用于透射经由所述第一膜层透射的第三基色光，并反射经由所述第一膜层透射的第二基色光，以使该第二基色光在透过所述第一膜层之后沿着所述光源系统的所述发射路径传播；以及一第三膜层，其中所述第三膜层被设于所述基体组件的所述第一功能面，用于反射经由所述第二膜层透射的第三基色光，以使该第三基色光在透过所述第二和第一膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑的微型投影光引擎，其特征在于，包括：/n一光源系统，用于发射具有同一偏振态的偏振光；/n一显示单元，用于将偏振光调制成携带图像信息的偏振光；/n一成像系统，用于投射该携带图像信息的偏振光；以及/n一中继系统，其中所述中继系统被设置于所述光源系统、所述显示单元以及所述成像系统之间，用于将来自所述光源系统的该偏振光传输至所述显示单元，并将来自所述显示单元的该携带图像信息的偏振光传输至所述成像系统；/n其中所述光源系统包括：/n一基色发光单元，用于发出第一、第二以及第三基色光；/n一合色系统，其中所述合色系统包括：/n一基体组件，其中所述基体组件被设于所述光源系统的发射路径，并沿着所述发射路径依次设有一第一功能面、一第二功能面以及一第三功能面，其中所述基体组件的所述第一、第二以及第三功能面与所述光源系统的所述发射路径之间分别具有一第一、第二以及第三预定夹角，并且所述第一、第二以及第三预定夹角依次变小；/n一第一膜层，其中所述第一膜层被设于所述基体组件的所述第三功能面，用于透射通过所述基色发光单元发出的第二和第三基色光，并反射通过所述基色发光单元发出的第一基色光，以使该第一基色光沿着所述光源系统的所述发射路径传播；/n一第二膜层，其中所述第二膜层被设于所述基体组件的所述第二功能面，用于透射经由所述第一膜层透射的第三基色光，并反射经由所述第一膜层透射的第二基色光，以使该第二基色光在透过所述第一膜层之后沿着所述光源系统的所述发射路径传播；以及/n一第三膜层，其中所述第三膜层被设于所述基体组件的所述第一功能面，用于反射经由所述第二膜层透射的第三基色光，以使该第三基色光在透过所述第二和第一膜层之后沿着所述光源系统的所述发射路径传播，从而使得通过所述第一、第二以及第三膜层分别反射的该第一、第二以及第三基色光合成一沿着所述光源系统的所述发射路径传播的合色光；以及/n一偏光复用系统，其中所述偏光复用系统被设置于所述光源系统的所述发射路径，用于将通过所述合色系统合成的该合色光转换成该具有同一偏振态的偏振光。/n...

【技术特征摘要】
1.一种紧凑的微型投影光引擎，其特征在于，包括：
一光源系统，用于发射具有同一偏振态的偏振光；
一显示单元，用于将偏振光调制成携带图像信息的偏振光；
一成像系统，用于投射该携带图像信息的偏振光；以及
一中继系统，其中所述中继系统被设置于所述光源系统、所述显示单元以及所述成像系统之间，用于将来自所述光源系统的该偏振光传输至所述显示单元，并将来自所述显示单元的该携带图像信息的偏振光传输至所述成像系统；
其中所述光源系统包括：
一基色发光单元，用于发出第一、第二以及第三基色光；
一合色系统，其中所述合色系统包括：
一基体组件，其中所述基体组件被设于所述光源系统的发射路径，并沿着所述发射路径依次设有一第一功能面、一第二功能面以及一第三功能面，其中所述基体组件的所述第一、第二以及第三功能面与所述光源系统的所述发射路径之间分别具有一第一、第二以及第三预定夹角，并且所述第一、第二以及第三预定夹角依次变小；
一第一膜层，其中所述第一膜层被设于所述基体组件的所述第三功能面，用于透射通过所述基色发光单元发出的第二和第三基色光，并反射通过所述基色发光单元发出的第一基色光，以使该第一基色光沿着所述光源系统的所述发射路径传播；
一第二膜层，其中所述第二膜层被设于所述基体组件的所述第二功能面，用于透射经由所述第一膜层透射的第三基色光，并反射经由所述第一膜层透射的第二基色光，以使该第二基色光在透过所述第一膜层之后沿着所述光源系统的所述发射路径传播；以及
一第三膜层，其中所述第三膜层被设于所述基体组件的所述第一功能面，用于反射经由所述第二膜层透射的第三基色光，以使该第三基色光在透过所述第二和第一膜层之后沿着所述光源系统的所述发射路径传播，从而使得通过所述第一、第二以及第三膜层分别反射的该第一、第二以及第三基色光合成一沿着所述光源系统的所述发射路径传播的合色光；以及
一偏光复用系统，其中所述偏光复用系统被设置于所述光源系统的所述发射路径，用于将通过所述合色系统合成的该合色光转换成该具有同一偏振态的偏振光。


2.如权利要求1所述的紧凑的微型投影光引擎，其中，所述光源系统的所述合色系统的所述基体组件包括一楔形棱镜和一基板，其中所述楔形棱镜的顶面为所述第三功能面，并且所述楔形棱镜的底面为所述第二功能面，其中所述基板位于所述楔形棱镜的底侧，并且所述基板的邻近所述楔形棱镜的侧面为所述第一功能面。


3.如权利要求2所述的紧凑的微型投影光引擎，其中，通过所述基色发光单元发出的该第一、第二以及第三基色光依次为红光、绿光以及蓝光。


4.如权利要求3所述的紧凑的微型投影光引擎，其中，所述第一膜层为红光反射膜，用于反射红光，并透射绿光和蓝光；其中所述第二膜层为蓝光透射膜，用于透射蓝光，并反射红光和绿光；其中所述第三膜层为全反射膜，用于全反射红光、绿光以及蓝光。


5.如权利要求1所述的紧凑的微型投影光引擎，其中，所述第三预定夹角的范围为33°～43°；其中所述第二预定夹角的范围为37°～47°；其中所述第一预定夹角的范围为44°～54°。


6.如权利要求1至5中任一所述的紧凑的微型投影光引擎，其中，所述基色发光单元包括至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑光，陈杭，郝希应，陈远，胡增新，
申请(专利权)人：舜宇光学浙江研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33