一种双镜头分屏分光光路及光学设备制造技术

本发明专利技术涉及双镜头分屏分光光路，包括芯片、棱镜、转像镜头、主镜头、分屏反射镜、转向反射镜和副镜头；棱镜出光处，增加一个转像镜头，将芯片的有效显示区域成像在转接镜头另一侧的空气中，在实像位置的附近使用一块反射镜，将实像的一部分反射到第二个镜头光路中，起到分屏作用，其余光线则依原光路通过第一个成像镜头，芯片只需要在对应区域显示各自的内容就可以在屏幕处实现两种场景的重叠，有益于提升最终投影亮度，降低光学和电子部件成本，同时取消了偏振调制光路，体积小，易量产。

【技术实现步骤摘要】
一种双镜头分屏分光光路及光学设备
本专利技术涉及双镜头分屏分光
，更具体地说，涉及一种双镜头分屏分光光路及光学设备。
技术介绍
在类似于ARHUD和3D投影显示中，一般需要两个不同的镜头，分别投影不同的场景内容，最后重叠在一起，产生虚拟现实的效果。目前在ARHUD中现有的方案是使用两个显示芯片，一个是DMD或LCOS，一个是LCD，两个芯片共用部分光路，投影出不同物距的场景。类似专利如：CN109471262A。LCD显示芯片直接作为光源，发散角很大，大部分光线无法被收集到成像系统，造成亮度的巨大损失。同时，两款芯片的使用也增加了电路的复杂程度，导致可靠性的下降，成本相对来说也是比较昂贵的。在3D显示领域，普遍采用偏振形式，通过时序控制不同偏振态的光线分别进入两个镜头，最后光线在屏幕处重叠，形成3D效果。由于使用到起偏和液晶调制器，其亮度最少也会损失一半以上。类似专利如：CN206193432U，专利中需要用到3种调制芯片分别调制，加上复杂的调制棱镜，其成本较高、体积大、量产工艺性复杂。需要一种可以有效提升亮度、降低成本、缩小体积、易于量产的双镜头分光方案。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种双镜头分屏分光光路，还提供了一种含有双镜头分屏分光光路的光学设备。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双镜头分屏分光光路，其中，包括芯片、棱镜、转像镜头、主镜头、分屏反射镜、转向反射镜和副镜头；所述棱镜用于将芯片出射光束中照明光路和成像光路分离；所述转像镜头为成像镜头，用于将实体的芯片显示区域转化成空气中的一个光路的实像面；所述主镜头用于接收部分所述实像面进行再次成像；所述分屏反射镜用于将部分所述实像面分离出来并经所述转向反射镜后进入所述副镜头。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述转像镜头包括沿光路方向依次设置的第一负光焦度透镜组、第一正光焦度透镜组、第二负光焦度透镜组、第二正光焦度透镜组和第三负光焦度透镜组；所述第一负光焦度透镜组用于对光束进行发散使得光束口径增大；所述第一正光焦度透镜组用于对光束进行收敛，收敛后光束经由一定距离的传输后在所述第二负光焦度透镜组中具有最小的口径；所述第二负光焦度透镜组用于对光束的色差进行校正，所述第二正光焦度透镜组用于对校正后发散光束进行会聚；所述第三负光焦度透镜组用于作为场镜再次校正场曲。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述第一负光焦度透镜组为双凹负透镜，光焦度控制在-0.03～-0.02之间，折射率在1.5-1.7之间。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述第一正光焦度透镜组包括两个第一平凸透镜，且两个所述第一平凸透镜凸起一侧相对设置；两个所述第一平凸透镜的光焦度均在0.02-0.03之间，折射率在1.8-1.9之间。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述第二负光焦度透镜组包括由两个正透镜以及两个所述正透镜中间的负透镜组成的三胶合透镜；所述三胶合透镜的整体光焦度在-0.02～-0.01之间。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述负透镜的折射率在1.8-1.9之间，所述负透镜的折射率大于两个所述正透镜；所述负透镜的相对色散系数在0.01-0.02之间。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述第二正光焦度透镜组包括依次设置的第二平凸透镜、第三平凸透镜和弯月透镜；所述第二平凸透镜与所述第三平凸透镜的凸起一侧相对设置，所述弯月透镜的凸起朝向所述第三平凸透镜设置；所述第二平凸透镜光焦度范围是0.01-0.02，所述第三平凸透镜光焦度范围是0.025-0.03，所述弯月透镜光焦度范围是0.02-0.028；所述第三平凸透镜和所述弯月透镜的折射率范围均在1.8-1.85。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述第三负光焦度透镜组包括平凹负透镜，所述平凹负透镜折射率在1.6-1.7，光焦度在-0.08～-0.06。本专利技术所述的双镜头分屏分光光路，其中，所述转像镜头的前端设置有平板玻璃组件，所述平板玻璃组件包括光机棱镜等效平板玻璃和调节平板玻璃；所述调节平板玻璃可以根据不同的棱镜材质和厚度，调整相适应的材质、厚度以及前后的空气间隔。一种光学设备，根据上述的双镜头分屏分光光路，其中，所述光学设备上设置有所述双镜头分屏分光光路。本专利技术的有益效果在于：棱镜出光处，增加一个转像镜头，将芯片的有效显示区域成像在转接镜头另一侧的空气中，在实像位置的附近使用一块反射镜，将实像的一部分反射到第二个镜头光路中，起到分屏作用，其余光线则依原光路通过第一个成像镜头，芯片只需要在对应区域显示各自的内容就可以在屏幕处实现两种场景的重叠，有益于提升最终投影亮度，降低光学和电子部件成本，同时取消了偏振调制光路，体积小，易量产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，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附图：图1是本专利技术较佳实施例的双镜头分屏分光光路结构示意图；图2是本专利技术较佳实施例的双镜头分屏分光光路转像镜头结构示意图；图3是本专利技术较佳实施例的双镜头分屏分光光路转像镜头成像原理图；图4是本专利技术较佳实施例的双镜头分屏分光光路转像镜头透镜表面数据；图5是本专利技术较佳实施例的双镜头分屏分光光路对应图4中透镜标号示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术较佳实施例的双镜头分屏分光光路，如图1所示，同时参阅图2-5，包括芯片1、棱镜2、转像镜头3、主镜头4、分屏反射镜5、转向反射镜6和副镜头7；棱镜2用于将芯片1出射光束中照明光路和成像光路分离；转像镜头3为成像镜头，用于将实体的芯片1显示区域转化成空气中的一个光路的实像面；主镜头4用于接收部分实像面(主实像面8)进行再次成像；分屏反射镜5用于将部分实像面(副实像面9)分离出来并经转向反射镜6后进入副镜头7；棱镜2出光处，增加一个转像镜头3，将芯片1的有效显示区域成像在转接镜头另一侧的空气中，在实像位置的附近使用一块反射镜，将实像的一部分反射到第二个镜头光路中，起到分屏作用，其余光线则依原光路通过第一个成像镜头，芯片只需要在对应区域显示各自的内容就可以在屏幕处实现两种场景的重叠，有益于提升最终投影亮度，降低光学和电子部件成本，同时取消了偏振调制光路，体积小，易量产；优选的，芯片1可以是DMD或者LCOS等显示芯片。棱镜2可以是TIR/RTIR或者PBS，主要作用是将照明光路和成像光路分离，在空间上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双镜头分屏分光光路，其特征在于，包括芯片、棱镜、转像镜头、主镜头、分屏反射镜、转向反射镜和副镜头；所述棱镜用于将芯片出射光束中照明光路和成像光路分离；所述转像镜头为成像镜头，用于将实体的芯片显示区域转化成空气中的一个光路的实像面；所述主镜头用于接收部分所述实像面进行再次成像；所述分屏反射镜用于将部分所述实像面分离出来并经所述转向反射镜后进入所述副镜头。/n

【技术特征摘要】
1.一种双镜头分屏分光光路，其特征在于，包括芯片、棱镜、转像镜头、主镜头、分屏反射镜、转向反射镜和副镜头；所述棱镜用于将芯片出射光束中照明光路和成像光路分离；所述转像镜头为成像镜头，用于将实体的芯片显示区域转化成空气中的一个光路的实像面；所述主镜头用于接收部分所述实像面进行再次成像；所述分屏反射镜用于将部分所述实像面分离出来并经所述转向反射镜后进入所述副镜头。


2.根据权利要求1所述的双镜头分屏分光光路，其特征在于，所述转像镜头包括沿光路方向依次设置的第一负光焦度透镜组、第一正光焦度透镜组、第二负光焦度透镜组、第二正光焦度透镜组和第三负光焦度透镜组；所述第一负光焦度透镜组用于对光束进行发散使得光束口径增大；所述第一正光焦度透镜组用于对光束进行收敛，收敛后光束经由一定距离的传输后在所述第二负光焦度透镜组中具有最小的口径；所述第二负光焦度透镜组用于对光束的色差进行校正，所述第二正光焦度透镜组用于对校正后发散光束进行会聚；所述第三负光焦度透镜组用于作为场镜再次校正场曲。


3.根据权利要求2所述的双镜头分屏分光光路，其特征在于，所述第一负光焦度透镜组为双凹负透镜，光焦度控制在-0.03～-0.02之间，折射率在1.5-1.7之间。


4.根据权利要求3所述的双镜头分屏分光光路，其特征在于，所述第一正光焦度透镜组包括两个第一平凸透镜，且两个所述第一平凸透镜凸起一侧相对设置；两个所述第一平凸透镜的光焦度均在0.02-0.03之间，折射率在1.8-1.9之间。


5.根据权利要求2所述的双镜头分屏分光光路，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国豹，黄万周，张军，黄金周，徐壹游，
申请(专利权)人：深微光电科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44