一种照明系统及近眼显示设备技术方案

本实用新型专利技术实施例涉及增强现实技术领域，公开了一种照明系统及近眼显示设备，该照明系统包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的用于准直照明光以得到高斯光束的准直组件、用于扩束高斯光束以得到若干个小光源的复眼组件、用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出的偏振光转换组件、用于将转换得到的偏振光汇聚后输出的中继组件，本实用新型专利技术实施例提供的照明系统体积小且能够输出高光效、高均匀度的照明光。高均匀度的照明光。高均匀度的照明光。

【技术实现步骤摘要】
一种照明系统及近眼显示设备


[0001]本技术实施例涉及增强现实
，特别涉及一种照明系统及近眼显示设备。

技术介绍

[0002]增强现实(Augmented Reality，AR)与虚拟现实(Virtual Reality，VR)是近年来广受关注的科技领域，它们的近眼显示(Near
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eye display，NED)系统都是将显示器上的像素，通过一系列光学成像元件形成远处的虚像并投射到人眼中。不同之处在于，AR设备需要透视(see
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through)，既要看到真实的外部世界，也要看到虚拟信息，所以成像系统不能挡在视线前方。这就需要多加一个或一组光学组合器(optical combiner)，通过“层叠”的形式，将虚拟信息和真实场景融为一体，互相补充，互相“增强”。
[0003]AR设备的光学显示系统通常由微型显示屏和光学元件组成。概括来说，目前市场上的AR眼镜采用的显示系统就是各种微型显示屏和棱镜、自由曲面、鸟浴(BirdBath)、光波导等光学元件的组合，其中光学组合器的不同，是区分AR显示系统的关键部分。微型显示屏，用来为设备提供显示内容；它可以是自发光的有源器件，比如发光二极管面板，像微型发光二极管(micro
‑
LED)以及有机发光二极管(Organic Light
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Emitting Diode，OLED)；也可以是需要外部光源照明的液晶显示器，包括透射式的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)和反射式的液晶附硅(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)，还可以是基于微机电系统(Micro
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Electro
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Mechanical System，MEMS)技术的数字微镜阵列(Digital Micromirror Devices，DMD，即DLP的核心)和激光束扫描仪(Laser Bean Scanner，LBS)，还有将微型电子显示器设备嵌入隐形眼镜的毫微微投影仪(femtoprojector)。
[0004]在实现本技术实施例过程中，专利技术人发现以上相关技术中至少存在如下问题：在微型投影仪领域，大部分采用复眼透镜来进行匀光的方案，由于其匀光效果与后工作距有关，很难将设备体积压缩得非常小。在AR设备中，为了压缩体积而采用导光棒结合扩散片的方案，但是该方案是以牺牲光效和匀光为代价的，会导致了AR设备的显示亮度不足，特别是在户外使用的时候更加明显；均匀性不高也降低了用户的体验度；同时由于扩散片的工作特点，采用该照明方案的AR设备往往伴随着一些杂散光。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种照明系统及近眼显示设备。
[0006]本技术实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
[0007]为解决上述技术问题，第一方面，本技术实施例中提供了一种照明系统，包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的：准直组件，用于准直所述照明光以得到高斯光束；复眼组件，用于扩束所述高斯光束以得到若干个小光源；偏振光转换组件，用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出；中继组件，用于将转换得到的偏振光汇聚后输出。
[0008]在一些实施例中，所述复眼组件的双面对称设有微透镜阵列，靠近所述准直组件的一面上设置的微透镜阵列形成集光镜组，每个集光镜用于聚集接收到的所述高斯光束，靠近所述偏振光转换组件的另一面上设置的微透镜阵列形成场镜组，每个场镜用于调节对应所述集光镜聚集的高斯光束的光通量，以形成一个所述小光源。
[0009]在一些实施例中，所述偏振光转换组件包括微偏振分光单元阵列，组成所述微偏振分光单元阵列的各微偏振分光单元与组成所述微透镜阵列的各微透镜一一对应设置，所述微偏振分光单元阵列的单个周期由两个微偏振分光单元组成，其中一个微偏振分光单元用于透射所述小光源中的第一偏振光并对所述小光源中的第二偏振光进行第一次反射，设于所述一个微偏振分光单元的反射方向上的另一个微偏振分光单元对经过第一次反射后的第二偏振光进行第二次反射后输出。
[0010]在一些实施例中，所述偏振光转换组件还包括二分之一波片阵列，组成所述二分之一波片阵列的每个二分之一波片对应设于所述一个微偏振分光单元的透射方向上，用于将透射后的所述第一偏振光转换为所述第二偏振光后输出。
[0011]在一些实施例中，所述准直组件包括平凸透镜和非球面透镜，所述平凸透镜靠近所述光源组件设置，所述非球面透镜靠近所述复眼组件设置。
[0012]在一些实施例中，所述平凸透镜的平面朝向所述光源组件设置，所述平凸透镜的凸面朝向所述非球面透镜设置。
[0013]在一些实施例中，所述非球面透镜的非球面朝向所述平凸透镜设置，所述非球面透镜的球面朝向所述复眼组件设置。
[0014]在一些实施例中，所述光源组件、所述准直组件、所述复眼组件、所述偏振光转换组件、所述中继组件设置在同一光轴上。
[0015]在一些实施例中，所述中继组件包括依次设于所述偏振光转换组件的出光方向上的：凸透镜，用于汇聚转换后的光；反射元件，用于调整汇聚光的出光方向；偏振分光棱镜，用于将一种偏振光反射出射。
[0016]为解决上述技术问题，第二方面，本技术实施例中提供了一种近眼显示设备，其包括如第一方面所述的照明系统，以及，依次设置在所述照明系统的出光方向上的：液晶显示器，用于接收所述照明系统输出的照明光并输出图像光束；成像系统，用于调整所述图像光束；波导片，用于将调整后的图像光束输出成像。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术实施例中提供了一种照明系统及近眼显示设备，该照明系统包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的用于准直照明光以得到高斯光束的准直组件、用于扩束高斯光束以得到若干个小光源的复眼组件、用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出的偏振光转换组件、用于将转换得到的偏振光汇聚后输出的中继组件，本技术实施例提供的照明系统体积小且能够输出高光效、高均匀度的照明光。
附图说明
[0018]一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为
类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0019]图1是本技术实施例一提供的一种照明系统的结构示意图；
[0020]图2是图1所示照明系统的光路示意图；
[0021]图3是本技术实施例二提供的一种照明系统的结构及光路示意图；
[0022]图4是本技术实施例三提供的一种近眼显示设备的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种照明系统，其特征在于，包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的：准直组件，用于准直所述照明光以得到高斯光束；复眼组件，用于扩束所述高斯光束以得到若干个小光源；偏振光转换组件，用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出；中继组件，用于将转换得到的偏振光汇聚后输出。2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述复眼组件的双面对称设有微透镜阵列，靠近所述准直组件的一面上设置的微透镜阵列形成集光镜组，每个集光镜用于聚集接收到的所述高斯光束，靠近所述偏振光转换组件的另一面上设置的微透镜阵列形成场镜组，每个场镜用于调节对应所述集光镜聚集的高斯光束的光通量，以形成一个所述小光源。3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述偏振光转换组件包括微偏振分光单元阵列，组成所述微偏振分光单元阵列的各微偏振分光单元与组成所述微透镜阵列的各微透镜一一对应设置，所述微偏振分光单元阵列的单个周期由两个微偏振分光单元组成，其中一个微偏振分光单元用于透射所述小光源中的第一偏振光并对所述小光源中的第二偏振光进行第一次反射，设于所述一个微偏振分光单元的反射方向上的另一个微偏振分光单元对经过第一次反射后的第二偏振光进行第二次反射后输出。4.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述偏振光转换组件还包括二分之一波片阵列，组成所述二分之一波片阵列的每个二分之一波片对应设于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德，黄浩，宋强，王景，马国斌，
申请(专利权)人：深圳珑璟光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：