微投影光引擎和近眼显示设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微投影光引擎和近眼显示设备，其能够简化光引擎光路架构，便于组装，有助于降低光引擎成本。该微投影光引擎包括照明光源、LCoS芯片、中继成像组件以及转折积分棱镜。该中继成像组件被对应地设置于该照明光源和该LCoS芯片之间的光路中，用于将经由该照明光源提供的照明光传输至该LCoS芯片，并对经由该LCoS芯片调制成的图像光进行成像投影。该转折积分棱镜被对应地设置于该照明光源和该中继成像组件之间的光路中，并且该转折积分棱镜具有一体集成式结构，其中该转折积分棱镜具有面向该照明光源的入射积分表面、面向该中继成像组件的出射积分表面以及反射功能面，并且该反射功能面位于该入射积分表面和该出射积分表面之间的光路中。射积分表面之间的光路中。射积分表面之间的光路中。

【技术实现步骤摘要】
微投影光引擎和近眼显示设备


[0001]本技术涉及近眼显示
，特别是涉及一种微投影光引擎和近眼显示设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着微型投影技术的日趋成熟及发展，越来越多的小型便携式投影媒体播放器、投影手机或近眼显示设备(如AR眼镜等)等设备相继面市，使得其应用模式更加多样化，发展前景备受期待。
[0003]微型投影技术通常是基于微投显示芯片开发的，目前主流的微投显示芯片有TFT
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LCD、LCoS以及DMD芯片，但在这三种显示芯片中基于LCoS芯片的光引擎具有良好的物理分辨率和光能利用率，同时鉴于LCoS成熟的技术、良好的质量以及在价格上的明显优势，使得LCoS芯片具备较高的性价比。此外，对于AR领域的投影光机而言，由于大多数波导都是需要偏振光耦入的，而LCoS芯片本身就是偏振光调制器件，因此从这一层面讲，LCoS芯片也具有先天性优势。
[0004]由于LCoS芯片作为无源器件，因此其需要附加光源进行照明，而照明系统通常包括准直、匀光以及中继单元，其中匀光单元一般采用复眼透镜阵列和分立的中继积分透镜进行匀光照明。例如，现有的微投影光机1P通常包括准直合色光源10P、复眼透镜阵列20P、中继积分组件30P、LCoS芯片40P以及投影成像镜头50P，其中该中继积分组件30P被对应地设置于该准直合色光源10P、该LCoS芯片40P以及该投影成像镜头50P之间，该复眼透镜阵列20P位于该准直合色光源10P和该中继积分组件30P之间的光路，并且该准直合色光源10P和该投影成像镜头50P分别位于该中继积分组件30P的相对两侧，以形成直线型光机。
[0005]然而，该现有的微投影光机1P中的中继积分组件30P由分立的积分透镜组和中继组件构成，其中积分透镜组中积分透镜的数量一般为两片或两片以上，并且投影成像镜头50P通常包括更多片成像透镜，不仅增加组装难度、提高光机成本，而且还会增大光机的整体重量和长度，难以满足近眼显示设备的小型化、轻型化的发展趋势。

技术实现思路

[0006]本技术的一优势在于提供一种微投影光引擎和近眼显示设备，其能够简化光引擎光路架构，便于组装，有助于降低光引擎成本。
[0007]本技术的另一优势在于提供一种微投影光引擎和近眼显示设备，其中，在本技术的一实施例中，所述微投影光引擎能够利用一体注塑而成的转折积分棱镜来代替传统分立的积分透镜，减少透镜数量，降低重量和成本。
[0008]本技术的另一优势在于提供一种微投影光引擎和近眼显示设备，其中，在本技术的一实施例中，所述微投影光引擎能够采用微透镜阵列来替代传统的复眼透镜阵列，使得子眼尺寸减小，而子眼阵列数增加以形成更多的子光源，有助于提升匀光效果。
[0009]本技术的另一优势在于提供一种微投影光引擎和近眼显示设备，其中，在本
技术的一实施例中，所述微投影光引擎能够利用微透镜阵列来减弱投影成像耦出口处形成的阵列像，有助于改善应用于波导器件所产生的门帘效应，提升近眼显示效果。
[0010]本技术的另一优势在于提供一种微投影光引擎和近眼显示设备，其中，在本技术的一实施例中，所述微投影光引擎能够将投影成像镜组中的部分成像透镜在照明积分系统中复用，使得光路架构更为紧凑，有助于减少光引擎的整体体积。
[0011]本技术的另一优势在于提供一种微投影光引擎和近眼显示设备，其中为了达到上述目的，在本技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本技术成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种简单的微投影光引擎和近眼显示设备，同时还增加了所述微投影光引擎和近眼显示设备的实用性和可靠性。
[0012]为了实现本技术的上述至少一优势或其他优点和目的，本技术提供了一种微投影光引擎，包括：
[0013]照明光源，用于提供照明光；
[0014]LCoS芯片，用于将该照明光调制成图像光；
[0015]中继成像组件，其中所述中继成像组件被对应地设置于所述照明光源和所述LCoS芯片之间的光路中，用于将经由所述照明光源提供的该照明光传输至所述LCoS芯片，并对经由所述LCoS芯片调制成的该图像光进行成像投影；以及
[0016]转折积分棱镜，其中所述转折积分棱镜被对应地设置于所述照明光源和所述中继成像组件之间的光路中，并且所述转折积分棱镜具有一体集成式结构，其中所述转折积分棱镜具有面向所述照明光源的入射积分表面、面向所述中继成像组件的出射积分表面以及反射功能面，并且所述反射功能面位于所述入射积分表面和所述出射积分表面之间的光路中，用于反射从所述入射积分表面入射的该照明光以从所述出射积分表面射出而传播至所述中继成像组件。
[0017]根据本申请的一个实施例，所述转折积分棱镜由透明材料一体注塑镀膜而成。
[0018]根据本申请的一个实施例，所述转折积分棱镜包括曲面棱镜和反射膜，其中所述反射膜被镀于所述曲面棱镜的斜面以形成所述反射功能面，并且所述曲面棱镜的两个弯曲侧面分别作为所述入射积分表面和所述出射积分表面。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述转折积分棱镜的所述入射积分表面和/或所述出射积分表面选自球面、非球面、自由曲面以及衍射面中的一种。
[0020]根据本申请的一个实施例，所述照明光源包括发光元件、准直合色组件以及匀光器件，其中所述准直合色组件被对应地设置于所述发光元件和所述匀光器件之间的光路中，并且所述匀光器件位于所述准直合色组件和所述转折积分棱镜之间的光路中。
[0021]根据本申请的一个实施例，所述匀光器件为采用光学胶双面压印成型工艺制备而成的微透镜阵列。
[0022]根据本申请的一个实施例，所述中继成像组件包括偏振分光器件、中继折返组件以及成像透镜组，其中所述LCoS芯片和所述中继折返组件分别被对应地设置于所述偏振分光器件的相对两侧，并且所述成像透镜组包括被对应地设置于所述LCoS芯片和所述偏振分光器件之间的复用成像透镜。
[0023]根据本申请的一个实施例，所述偏振分光器件为PBS棱镜，其中所述中继折返组件包括曲面反射镜和1/4波片，并且所述1/4波片被对应地设置于所述曲面反射镜和所述偏振
分光器件之间。
[0024]根据本申请的一个实施例，所述中继成像组件进一步包括起偏元件，并且所述起偏元件被对应地设置于所述偏振分光器件和所述转折积分棱镜之间的光路中，用于将来自所述转折积分棱镜的该照明光起偏为第一偏振照明光。
[0025]根据本申请的一个实施例，所述成像透镜组进一步包括投射成像透镜，并且所述投射成像透镜和所述转折积分棱镜被对应地设置于所述偏振分光器件的相对两侧。
[0026]根据本申请的一个实施例，所述LCoS芯片和所述照明光源分别位于所述中继成像组件和所述转折积分棱镜的同一侧。
[0027]根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种近眼显示设备，包括：
[0028]波导器件；和
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.微投影光引擎，其特征在于，包括：照明光源，用于提供照明光；LCoS芯片，用于将该照明光调制成图像光；中继成像组件，其中所述中继成像组件被对应地设置于所述照明光源和所述LCoS芯片之间的光路中，用于将经由所述照明光源提供的该照明光传输至所述LCoS芯片，并对经由所述LCoS芯片调制成的该图像光进行成像投影；以及转折积分棱镜，其中所述转折积分棱镜被对应地设置于所述照明光源和所述中继成像组件之间的光路中，并且所述转折积分棱镜具有一体集成式结构，其中所述转折积分棱镜具有面向所述照明光源的入射积分表面、面向所述中继成像组件的出射积分表面以及反射功能面，并且所述反射功能面位于所述入射积分表面和所述出射积分表面之间的光路中，用于反射从所述入射积分表面入射的该照明光以从所述出射积分表面射出而传播至所述中继成像组件。2.如权利要求1所述的微投影光引擎，其特征在于，所述转折积分棱镜由透明材料一体注塑镀膜而成。3.如权利要求2所述的微投影光引擎，其特征在于，所述转折积分棱镜包括曲面棱镜和反射膜，其中所述反射膜被镀于所述曲面棱镜的斜面以形成所述反射功能面，并且所述曲面棱镜的两个弯曲侧面分别作为所述入射积分表面和所述出射积分表面。4.如权利要求3所述的微投影光引擎，其特征在于，所述转折积分棱镜的所述入射积分表面和/或所述出射积分表面选自球面、非球面、自由曲面以及衍射面中的一种。5.如权利要求1至4中任一所述的微投影光引擎，其特征在于，所述照明光源包括发光元件、准直合色组件以及匀光器件，其中所述准直合色组件被对应地设置于所述发光元件和所述匀光器件之间的光路中，并且所述匀光器件位于所述...

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