光学系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光学系统，包括：合路器件、成像系统；所述合路器件的数量为一个或者多个；所述合路器件包括：光输入接口；所述成像系统包括：动态耦合器件；所述动态耦合器件能够根据输入信息动态将光耦合入对应的光输入接口；所述耦合入不同光输入接口的光的光学参数不同。本发明专利技术可以涵盖图像的所有远近距离范围，实现同时具备系统体积小，成本低等优点的显示系统。

【技术实现步骤摘要】
光学系统
本专利技术涉及光学系统
，具体地，涉及一种光学系统。
技术介绍
目前的AR/VR类穿戴式产品中，通过波导合路及扩瞳已经成为产品实现轻便及较大EYEBOX等技术指标的主流技术路线。在这一领域的另一技术发展方向是光场显示，即通过技术手段将显示的图像调节到不同的成像距离(真实的像距)，从而还原真实深度信息。然而将波导类的合路/扩瞳技术与光场技术结合却存在一定技术瓶颈，波导一般针对图像无穷远来做光学设计，当所需显示的图像实际像距较近时，无穷远设计的波导会出现图像断裂、叠影、模糊等等一系列问题，此时必须使用针对近距离图像设计的光波导才能实现较好成像效果。专利文献US20200183172A1描述了一种采用多套不同像距的成像系统，分别通过多套特定的波导系统导出，实现多个固定深度的图像显示的技术方案，或者改变波导上的光输入接口或波导本身(例如提到的DOE薄膜，可变的DOE薄膜制造难度很高，技术本身还不成熟)来实现不同距离图像耦合的技术方案，但这种方案存在像距变化不连续，或系统体积大，成本高等等问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种光学系统。根据本专利技术提供的一种光学系统，包括：合路器件、成像系统、动态耦合器件；所述合路器件的数量为一个或者多个；所述合路器件包括：光输入接口；所述动态耦合器件能够根据输入信息动态将光耦合入对应的光输入接口；所述动态耦合器件的数量为一个或者多个。优选地，所述多个合路器件能够分别合路不同光学参数的图像光；所述光学参数包括以下任一种参数：-图像像距；-波长；-角度。优选地，所述合路器件采用波导器件。优选地，所述波导器件采用任一种或者任多种：-衍射波导(衍射器件可采用SRG表面光栅，体光栅等)；-阵列波导(用棱镜阵列拼接而成)。优选地，所述波导器件的数量为一个或者多个；所述多个波导器件分别对不同光学参数的入射光进行合路和/或扩瞳；所述光输入接口的数量为一个或者多个；所述多个光输入接口，分别具有不同的光耦合参数；所述合路器件光耦合参数为入射光的空间位置参数和/或入射光的偏振方向参数和/或波长参数。优选地，所述成像系统包括：空间光调制器；所述空间光调制器能够调制出图像光线；所述空间光调制器能够在调制出图像光线的同时调节以下任一种或者任多种参数：-光学参数；-耦合参数。当空间光调制器同时调节耦合参数时，其同时作为系统中的动态耦合器件(即动态耦合器件与空间光调制器是同一器件)优选地，所述成像系统，通过两块空间光调制器以双相位的方式在调制出图像光线的同时，调节光学参数及和/或耦合参数。。优选地，所述成像系统还包括：像元。所述动态耦合器件为空间光调制器；所述合路器件包括：合路器件接口；所述动态耦合器件的数量为一片或者多片；所述动态耦合器件对像元输出的图像光的耦合参数进行调制，将像元输出的图像光导入对应耦合参数的合路器件接口。优选地，所述像元能够调制出图像及将图像调制到目标光学参数，或将同一图像的不同部分分别调制到不同的目标光学参数。优选地，通过空间光调制器调制出图像光线，同时调节光学参数。优选地，所述像元，通过两块空间光调制器以双相位的方式在调制出图像光线的同时，调节光学参数。优选地，所述像元包括：成像器件、空间光调制器；所述成像器件能够输出图像光线；所述空间光调制器的数量为一片或者多片；所述空间光调制器能够调节成像器件输出光的光学参数。优选地，所述成像器件包括以下任一种或者任多种：-光源和LCOS器件；-光源和MEMS振镜；-光源和DMD器件；-光源和LCD屏；-OLED器件；-MICROLED器件。优选地，所述空间光调制器采用液晶器件或振镜。优选地，所述空间光调制器调制入射光的相位和/或调制光线偏振方向。优选地，所述成像系统还包括：辅助光学器件；所述辅助光学器件采用以下任一种或者任多种器件：-透镜；-反射镜；-棱镜；-旋光器件；-偏振片；-滤波片；-波片；；所述棱镜包括：非偏振棱镜、偏振棱镜。优选地，所述光学系统还包括：控制系统；所述控制系统控制成像系统输出图像，并输出耦合参数信号至动态耦合器，将对应不同光学参数的不同图像或对应不同光学参数的同一图像的不同部分分别耦合入对应的合路器件。优选地，不同的合路器可以将不同光学参数的图像分别合路入观看者单目或双目的视场中。将同一套成像系统的图像或部分图像分别合路入观看者的左右眼时，即实现了一套成像系统分别为双目成像的功能，从而降低系统体积和成本。优选地，所述控制系统包括以下任意一种：-CPU器件；-GPU器件；-FPGA器件；-CPLD器件；-DSP器件；-NPU器件；-ASIC器件；-内存器件；-FLASH芯片。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术旨在提供一种使用较少的成像系统数量，通过空间光调制器来动态调节其耦合的参数，将图像动态的耦合入对应的合路器(例如波导)，还可以通过一套成像系统来实现双目显示；2、本专利技术可使用成熟的动态耦合器件(例如LC旋光片，振镜等)替代在合路器的光输入接口上使用技术上不成熟的动态DOE薄膜器件来实现动态的耦合；3、本专利技术可以涵盖图像的所有远近距离范围，实现同时具备系统体积小，成本低等优点的显示系统；4、本专利技术结构合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例中的整体结构示意图。图2为本专利技术实施例中的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提高的一种光学系统，包含多个合路器，成像系统、动态耦合器件、控制系统。成像系统中包含像元，其中像元负责形成图像，像元中可以包含成像器件以及用于调节光学参数(例如图像距离)的空间光调制器，或者也可以是像元成像和调制光学参数的功能通过一个器件实现，还可以是像元和调制图像距离及耦合参数的功能都通过同一器件实现(例如相位调制的硅基液晶芯片，使用全息的方式实现成像及调节耦合参数)，或者使用双相位方式用两个SLM实现同时调制图像，光学参数和耦合参数。当使用LCoS、LCD、DMD(digitalmirrordevice)、MemsScanner(扫描振镜)等器件作为像元的成像器件时时，成像器件中还包括光源(例如LED、LD等)。当使用OLED、MicroLED等器件作为像元的成像器件时，则无需光源。调节耦合参数的动态耦合器件可使用可使用液晶类的空间光调制器器件，通过调节光的偏振或输出位置等耦合参数来将其耦合入对应的合路器。调节耦合参数的动态耦合器件也可以使用振镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，其特征在于，包括：合路器件、成像系统；/n所述合路器件的数量为一个或者多个；/n所述合路器件包括：光输入接口；/n所述成像系统包括：动态耦合器件；/n所述动态耦合器件能够根据输入信息动态将光耦合入对应的光输入接口；/n所述耦合入不同光输入接口的光的光学参数不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，包括：合路器件、成像系统；
所述合路器件的数量为一个或者多个；
所述合路器件包括：光输入接口；
所述成像系统包括：动态耦合器件；
所述动态耦合器件能够根据输入信息动态将光耦合入对应的光输入接口；
所述耦合入不同光输入接口的光的光学参数不同。


2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述多个合路器件能够分别合路不同光学参数的图像光；
所述光学参数包括以下任一种参数：
-图像像距；
-图像出瞳的空间位置
-波长；
-角度。


3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述合路器件采用波导器件。


4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述波导器件采用任一种或者任多种：
-衍射波导；
-表面光栅波导；
-体光栅波导；
-阵列波导。


5.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述波导器件的数量为一个或者多个；
所述多个波导器件分别对不同光学参数的入射光进行合路和/或扩瞳；
所述光输入接口的数量为一个或者多个；
所述多个光输入接口，分别具有不同的光耦合参数；
所述合路器件光耦合参数为入射光的空间位置参数和/或入射光的偏振方向参数和/或入射光的角度参数。


6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述成像系统包括：空间光调制器；
所述空间光调制器能够调制出图像光线；
所述空间光调制器能够在调制出图像光线的同时调节以下任一种或者任多种参数：
-光学参数；
-耦合参数，当空间光调制器调节耦合参数时，空间光调制器同时作为光学系统中的动态耦合器件。


7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述成像系统，通过两块空间光调制器以双相位的方式在调制出图像光线的同时，调节光学参数和/或耦合参数。


8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述成像系统还包括：像元；
所述动态耦合器件的数量为一片或者多片；
所述动态耦合器件对像元输出的图像光的耦合参数进行调制，将像元输出的图像光导入对应耦合参数的合路器件光输入接口。


9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述像元能够调制出图像及将图像调制到目标光学参数，或将图像的不同部分分别调制到不同的目标光学参数。...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈顺毅，
申请(专利权)人：上海慧希电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31