微型光机系统及近眼显示设备技术方案

本申请公开了微型光机系统及近眼显示设备。微型光机系统包括图像源、偏振调制器以及光波导组件。图像源用于出射偏振图像光，偏振调制器设于所述图像源出射偏振图像光的光路上，包括若干个偏振分区，光波导组件用于耦入所述偏振调制器出射的偏振图像光，并将偏振图像光耦出。其中，所述若干个偏振分区分别对入射进各自分区的光进行偏振调制，使得以不同角度耦入进所述光波导组件的光具有不同偏振态，进而使得耦入进所述光波导组件中偏振图像光的衍射效率一致。通过上述方式，本申请微型光机系统的出射图像在视场上的均匀性良好。机系统的出射图像在视场上的均匀性良好。机系统的出射图像在视场上的均匀性良好。

【技术实现步骤摘要】
微型光机系统及近眼显示设备


[0001]本申请涉及光学成像设备
，特别是涉及微型光机系统及近眼显示设备。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，增强现实(Augmented Reality，AR)显示装置，比如AR眼镜，既能看到外部真实的世界也需要看到虚拟的图像。真实场景和虚拟信息融合为一体，相互补强，相互“增强”。
[0003]在AR设备中通常采用微型光机生成图像，图像通过显示波导传入人眼。由于不同角度光线在显示波导内传输的路径不同、光栅对不同角度光线衍射效率不同等多种原因，导致不同角度光线的衍射效率不同，即人眼看到的图像FOV(视场角)均匀性变差。

技术实现思路

[0004]本申请主要解决的技术问题是提供一种微型光机系统及近眼显示设备，能够提高近眼显示设备图像FOV(视场角)均匀性。
[0005]为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种微型光机系统，包括：
[0006]图像源，用于出射偏振图像光；
[0007]偏振调制器，设于所述图像源出射偏振图像光的光路上，包括若干个偏振分区；以及
[0008]光波导组件，用于耦入所述偏振调制器出射的偏振图像光，并将偏振图像光耦出；
[0009]其中，所述若干个偏振分区分别对入射进各自分区的偏振图像光进行偏振调制，使得以不同角度耦入进所述光波导组件的偏振图像光具有不同偏振态，进而使得偏振图像光在所述光波导组件中的衍射效率一致。
[0010]为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种近眼显示设备，包括佩戴框以及本申请提供的微型光机系统，所述佩戴框具有间隔设置的两个视窗区，所述出光系统向所述两个视窗区的至少一个视窗区出射光线。
[0011]本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的微型光机系统包括图像源、偏振调制器以及光波导组件，偏振调制器包括若干个偏振分区。其中，偏振分区能够对入射进其内部的偏振图像光进行偏振调整，使得以不同角度耦入进光波导组件的偏振图像光具有不同偏振态。原本衍射效率高的光调整为衍射效率低的偏振态；原本衍射效率低的光调整为衍射效率高的偏振态。进而使得耦入进光波导组件的偏振图像光衍射效率一致，最终从光波导组件耦出的图像FOV均匀性。
附图说明
[0012]图1是本申请近眼显示设备一实施例的结构示意图；
[0013]图2是本申请微型光机系统一实施例的结构示意图；
[0014]图3是本申请微型光机系统一实施例中偏振调制器的偏振分区示意图；
[0015]图4是经过图3偏振调制器的偏振图像光前后偏振态分布示意图；
[0016]图5是未经过偏振补偿的光波导组件耦出光线视场亮度分布和经过图3偏振调制器偏振补偿的光波导组件耦出光线视场亮度分布示意图；
[0017]图6是是本申请微型光机系统另一实施例中偏振调制器的偏振分区示意图；
[0018]图7是是本申请微型光机系统又一实施例中偏振调制器的偏振分区示意图；
[0019]图8是本申请微型光机系统又一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]请参阅图1，图1是本申请近眼显示设备一实施例的结构示意图。
[0022]近眼显示设备10包括佩戴框11、佩戴架12以及微型光机系统100。所述佩戴架12与所述佩戴框11相连。
[0023]所述佩戴框11具有间隔设置的两个视窗区13，微型光机系统100用于出射光线至视窗区13，人眼通过视窗区13可以观察到图像。
[0024]微型光机系统100为本申请提供的微型光机系统，微型光机系统100能够提高视窗区13出射图像FOV均匀性，关于本申请微型光机系统，请参阅以下微型光机系统实施例的描述。
[0025]需要说明的是，本申请中的近眼显示设备可以包括智能眼镜、虚拟现实智能眼镜等。需要说明的是，本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。
[0026]请参阅图2，图2是本申请微型光机系统一实施例的结构示意图。
[0027]在本实施例中，微型光机系统包括图像源110、偏振调制器120、镜头组件130以及光波导组件140。
[0028]图像源110用于产生所需要图像的偏振图像光。图像源产生的偏振图像光依次经过偏振调制器120镜头组件130入射至光波导组件140，光波导组件140用于耦入偏振调制器120出射的偏振图像光，偏振图像光在光波导组件140传输后耦出而出射至人眼。外部环境光线(比如，户外太阳光、室内照明灯产生的光线)也可以透过光波导组件140射入人眼，因此，用户可观看到图像源110中的图像以及外部环境中的图像，由此实现虚实结合的增强现实功能。
[0029]可选地，图像源110可以包括LCoS(Liquid Crustal On Silicon,硅基液晶)或3LCD(3Liquid Crystal Display,三片式LCD)等液晶投影系统，也可以是DMD投影系统(Digital mirror device,数字微镜器件)。在图像源110包括LCoS投影系统的情况下，LCoS自身可以出射偏振图像光。而在图像源110包括DMD投影系统等出射非偏振的图像光的情况
下，图像源110还可以包括起偏器，起偏器设置在非偏振的图像光光路上，用于将非偏振的图像光转换为射偏振图像光。
[0030]在本申请的实施例中以LCoS投影系统为例。
[0031]具体地，图像源110包括光源111、匀光系统112、LCOS113、偏振分光棱镜114以及检偏器115。
[0032]其中，光源111设于匀光系统112的一侧，光源111向匀光系统112出射偏振光，匀光系统112接收光源111出射的偏振光后并对偏振光匀光后出射均匀的偏振光。偏振分光棱镜114设于匀光系统112的出光侧。偏振分光棱镜114设置在偏振光的光路上，光源111的出射的偏振光经匀光系统112匀光后，均匀地入射进入偏振分光棱镜114。
[0033]偏振分光棱镜114用于反射偏振光，并透射偏振图像光，其中偏振光与偏振图像光的方向垂直。
[0034]LCOS113设置于偏振分光棱镜114反射的偏振光光路上，偏振光入射至LCOS113后，被LCOS113调制后转换为偏振图像光并入射进入偏振分光棱镜114中，偏振图像光透射偏振分光棱镜114。
[0035]例如在本实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型光机系统，其特征在于，包括：图像源，用于出射偏振图像光；偏振调制器，设于所述图像源出射偏振图像光的光路上，包括若干个偏振分区；以及光波导组件，用于耦入所述偏振调制器出射的偏振图像光，并将偏振图像光耦出；其中，所述若干个偏振分区分别对入射进各自分区的偏振图像光进行偏振调制，使得以不同角度耦入进所述光波导组件的偏振图像光具有不同偏振态，进而使得偏振图像光在所述光波导组件中的衍射效率一致。2.根据权利要求1所述的微型光机系统，其特征在于，所述微型光机系统还包括镜头组件，所述镜头组件设于所述偏振调制器与所述光波导组件之间，经所述偏振调制器偏振调制的偏振图像光入射所述镜头组件，并经所述镜头组件内成像，经所述镜头组件成像的偏振图像光以不同角度耦入进所述光波导组件。3.根据权利要求1所述的微型光机系统，其特征在于，所述微型光机系统还包括镜头组件，所述镜头组件设于所述图像源和偏振调制器之间，所述图像源出射的偏振图像光入射所述镜头组件并经所述镜头组件成像，经所述镜头组件成的像的偏振图像光入射所述偏振调制器，所述若干个偏振分区分别对入射进各自分区的偏振图像光进行偏振调制，经所述偏振调制器的偏振图像光以不同角度耦入进所述光波导组件。4.根据权利要求1～3任一项所述的微型光机系统，其特征在于，所述偏振调制器是双折射晶体光学元件，若干个所述偏振分区的晶体光轴方向和/或厚度不同。5.根据权利要求4所述的微型光机系统，其特征在于，所述偏振调制器是具有所述若干个偏振分区的波片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：严子深，赵永顺，赵鹏，李屹，
申请(专利权)人：深圳光峰科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：