微型投影光机及近眼显示设备制造技术

本发明专利技术公开一种微型投影光机及近眼显示设备，其中微型投影光机包括沿第一方向依次设置的微显示器件、镜头组件和透镜组件，以及沿第二方向设置于镜头组件一侧的照明组件，第一方向与第二方向垂直。透镜组件包括沿第一方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和孔径光阑，第一透镜的焦距为f1，3mm≤f1≤15mm，第二透镜的焦距为f2，

【技术实现步骤摘要】
微型投影光机及近眼显示设备


[0001]本专利技术涉及投影
，尤其涉及一种微型投影光机，以及包含此微型投影光机的近眼显示设备。

技术介绍

[0002]光波导元件AR(增强现实)近眼显示设备的光学系统主要由微型投影光机和光波导元件两个光学部件构成。其中，微型投影光机提供显示图像源，光波导元件则利用耦入光栅、扩瞳光栅和耦出光栅将微型投影光机输出的显示图像传输至人眼，最终在用户眼前的一定距离上形成显示图像。目前，为使微型投影光机的空间体积扁平化，实现近眼显示设备的小型化设计，通常将微型投影光机的照明系统、偏振分光棱镜(PBS)和成像透镜组件位于第一方向，偏振分光棱镜(PBS)和LCOS芯片位于第二方向，但是在这一结构下，因照明系统和LCOS芯片垂直设置，导致光学系统的漏光增多，携带图像信息的偏振光的纯度减小，导致微型投影光机的成像质量降低。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例的目的在于：提供一种微型投影光机及近眼显示设备，能够满足近眼显示设备小型化、轻量化和高清晰显示的要求。
[0004]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]第一方面，提供一种微型投影光机，包括照明组件、镜头组件、微显示器件和透镜组件，所述微显示器件、所述镜头组件和所述透镜组件沿第一方向依次设置，所述照明组件沿第二方向设置于所述镜头组件的一侧，所述第一方向与所述第二方向垂直；
[0006]所述透镜组件包括沿所述第一方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和孔径光阑，所述第一透镜靠近所述镜头组件设置，所述第一透镜的焦距为f1，3mm≤f1≤15mm，所述第二透镜的焦距为f2，
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10mm≤f2≤
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2mm，所述第三透镜的焦距为f3，3mm≤f3≤15mm；
[0007]所述照明组件发出非偏振光，所述镜头组件能够使来自所述第二方向的非偏振光转换为偏振光，且反射至位于所述第一方向上的所述微显示器件，所述镜头组件还能够使来自所述微显示器件的偏振光沿所述第一方向通过所述透镜组件传播至光波导元件。
[0008]作为微型投影光机的一种优选方案，所述第一透镜的阿贝数为V1，30≤V1≤60，所述第一透镜的折射率为n1，1.7≤n1≤1.9；
[0009]所述第二透镜的阿贝数为V2，20≤V2≤30，所述第二透镜的折射率为n2，1.5≤n2≤1.7；
[0010]所述第三透镜的阿贝数为V3，30≤V3≤60，所述第二透镜的折射率为n3，1.7≤n3≤1.9。
[0011]作为微型投影光机的一种优选方案，所述第一透镜的中心厚度为d1，1.0mm≤d1≤2.0mm，所述第一透镜具有第一曲面a和第一曲面b，所述第一曲面a的曲率半径为Ra1，5mm≤
Ra1≤10mm，所述第一曲面b的曲率半径为Rb1，
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15mm≤Rb1≤
‑
5mm；
[0012]所述第二透镜的中心厚度为d2，0.5mm≤d2≤1.0mm，所述第二透镜具有第二曲面a和第二曲面b，所述第二曲面a的曲率半径为Ra2，
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20mm≤Ra2≤
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10mm，所述第二曲面b的曲率半径为Rb2，2mm≤Rb2≤5mm；
[0013]所述第三透镜的中心厚度为d3，1.0mm≤d3≤2.0mm，所述第三透镜具有第三曲面a和第三曲面b，所述第三曲面a的曲率半径为Ra3，3mm≤Ra3≤10mm，所述第三曲面b的曲率半径为Rb3，
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30mm≤Rb3≤
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10mm。
[0014]作为微型投影光机的一种优选方案，所述第一透镜的焦距为6.0mm，所述第一透镜的阿贝数为40，所述第一透镜的折射率为1.8；
[0015]所述第二透镜的焦距为
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3.7mm，所述第二透镜的阿贝数为23，所述第二透镜的折射率为1.6；
[0016]所述第三透镜的焦距为5.2mm，所述第三透镜的阿贝数为40，所述第三透镜的折射率为1.8。
[0017]作为微型投影光机的一种优选方案，所述第一透镜的中心厚度为1.6mm，所述第一曲面a的曲率半径为7.2mm，所述第一曲面b的曲率半径为
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10.3mm；
[0018]所述第二透镜的中心厚度为0.7mm，所述第二曲面a的曲率半径为
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12.5mm，所述第二曲面b的曲率半径为2.9mm；
[0019]所述第三透镜的中心厚度为1.3mm，所述第三曲面a的曲率半径为6.5mm，所述第三曲面b的曲率半径为
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20.6mm。
[0020]作为微型投影光机的一种优选方案，沿所述第一方向，所述第三透镜和所述第二透镜之间的间距为x，0.5mm≤x≤1.5mm，所述第二透镜和所述第一透镜之间的间距为y，0.5mm≤y≤1.0mm，所述第一透镜和所述镜头组件的间距为z，0.1mm≤z≤0.5mm。
[0021]作为微型投影光机的一种优选方案，所述微型投影光机还包括第一P偏振片，所述第一P偏振片设置于所述第一透镜靠近所述镜头组件的一侧。
[0022]作为微型投影光机的一种优选方案，所述第一P偏振片与所述第一透镜和所述镜头组件均间隔设置；或，
[0023]所述第一P偏振片贴合于所述镜头组件上，且与所述第一透镜间隔设置。
[0024]作为微型投影光机的一种优选方案，所述微型投影光机还包括第二P偏振片，所述第二P偏振片设置于所述第三透镜和所述孔径光阑之间，且与所述第三透镜和所述孔径光阑均间隔设置。
[0025]作为微型投影光机的一种优选方案，所述微型投影光机还包括增透膜，所述增透膜设置于所述第一曲面a、第一曲面b、第二曲面a、第二曲面b、第三曲面a和第三曲面b。
[0026]作为微型投影光机的一种优选方案，所述镜头组件包括偏振分束棱镜、偏振片、四分之一玻片和反射式准直透镜，在所述第二方向上，所述反射式准直透镜通过所述四分之一玻片贴合于所述偏振分束棱镜远离所述照明组件的一侧，所述偏振片贴合于所述偏振分束棱镜靠近所述照明组件的一侧。
[0027]有益效果：本专利技术提出的微型投影光机包括照明组件、镜头组件、微显示器件和透镜组件。其中微显示器件、镜头组件和透镜组件沿第一方向依次设置，而照明组件则沿第二方向设置于镜头组件的一侧，第一方向与第二方向垂直。在此设置之下，携带图像信息的光
束从微显示器件反射至近眼显示设备的光波导元件时，光束将沿第一方向即沿一直线反射，这可有效减少漏光，提高成像质量。另外，透镜组件包括沿第一方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和孔径光阑，第一透镜的焦距为f1，3mm≤f1≤15mm，第二透镜的焦距为f2，
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10mm≤f2≤
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2mm，第三透镜的焦距为f3，3mm≤f3≤15mm，其中第一透镜靠近镜头组件设置，携带图像信息的光束将依次穿透第一透镜、第一透镜和第三透镜，最终通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型投影光机，其特征在于，包括照明组件、镜头组件、微显示器件和透镜组件，所述微显示器件、所述镜头组件和所述透镜组件沿第一方向依次设置，所述照明组件沿第二方向设置于所述镜头组件的一侧，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述透镜组件包括沿所述第一方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和孔径光阑，所述第一透镜靠近所述镜头组件设置，所述第一透镜的焦距为f1，3mm≤f1≤15mm，所述第二透镜的焦距为f2，
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10mm≤f2≤
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2mm，所述第三透镜的焦距为f3，3mm≤f3≤15mm；所述照明组件发出非偏振光，所述镜头组件能够使来自所述第二方向的非偏振光转换为偏振光，且反射至位于所述第一方向上的所述微显示器件，所述镜头组件还能够使来自所述微显示器件的偏振光沿所述第一方向通过所述透镜组件传播至光波导元件。2.根据权利要求1所述的微型投影光机，其特征在于，所述第一透镜的阿贝数为V1，30≤V1≤60，所述第一透镜的折射率为n1，1.7≤n1≤1.9；所述第二透镜的阿贝数为V2，20≤V2≤30，所述第二透镜的折射率为n2，1.5≤n2≤1.7；所述第三透镜的阿贝数为V3，30≤V3≤60，所述第二透镜的折射率为n3，1.7≤n3≤1.9。3.根据权利要求2所述的微型投影光机，其特征在于，所述第一透镜的中心厚度为d1，1.0mm≤d1≤2.0mm，所述第一透镜具有第一曲面a和第一曲面b，所述第一曲面a的曲率半径为Ra1，5mm≤Ra1≤10mm，所述第一曲面b的曲率半径为Rb1，
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15mm≤Rb1≤
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5mm；所述第二透镜的中心厚度为d2，0.5mm≤d2≤1.0mm，所述第二透镜具有第二曲面a和第二曲面b，所述第二曲面a的曲率半径为Ra2，
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20mm≤Ra2≤
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10mm，所述第二曲面b的曲率半径为Rb2，2mm≤Rb2≤5mm；所述第三透镜的中心厚度为d3，1.0mm≤d3≤2.0mm，所述第三透镜具有第三曲面a和第三曲面b，所述第三曲面a的曲率半径为Ra3，3mm≤Ra3≤10mm，所述第三曲面b的曲率半径为Rb3，
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30mm≤Rb3≤
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10mm。4.根据权利要求3所述的微型投影光机，其特征在于，所述第一透镜的焦距为6.0mm，所述第一透镜的阿贝数为40，所述第一透镜的折射率为1.8；所述第二透镜的焦距为

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪冰，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：