一种光学系统及近眼显示设备技术方案

本实用新型专利技术提供一种光学系统和近眼显示设备，包括显示单元、偏振分光棱镜、第一四分之一波片、第一反射透镜、第二四分之一波片和第二反射透镜。偏振分光棱镜的第一面设于显示单元的出光侧、第二面贴设于第一四分之一波片的第一面、第三面贴设于第二四分之一波片的第一面；第一反射透镜的透射面贴设于第一四分之一波片的第二面；第二反射透镜的透射面贴设于第二四分之一波片的第二面；其中，偏振分光棱镜关于偏振分光棱镜的偏振分光面对称，第一反射透镜、第一四分之一波片分别与第二反射透镜、第二四分之一波片关于偏振分光面对称，通过上述设置，非偏振光经过该光学系统后，两种偏振态的光线均可用于显示，从而减少非偏振光的能量损失。量损失。量损失。

【技术实现步骤摘要】
一种光学系统及近眼显示设备


[0001]本技术实施例涉及近眼显示
，特别涉及一种光学系统及近眼显示设备。

技术介绍

[0002]目前随着科学技术的发展，增强现实(AugmentedReality，AR) 显示技术逐渐被越来越多的人所了解，并且在现实生活中有着越来越多的应用。
[0003]成像系统是AR技术的核心部分之一，为了便于成像系统的产品结构设计，通常使用偏振分光棱镜(Polarization Beam Splitter，PBS) 对光路进行折叠设计，但是由于PBS的偏振分光特性，导致非偏振光进入PBS后必将有一半以上的能量损失。

技术实现思路

[0004]本技术实施例主要提供一种光学系统及近眼显示设备，能减少非偏振光的能量损失。
[0005]本技术实施方式采用的一个技术方案是：提供一种光学系统，包括：显示单元、偏振分光棱镜、第一四分之一波片、第一反射透镜、第二四分之一波片和第二反射透镜；所述偏振分光棱镜的第一面设于所述显示单元的出光侧，所述偏振分光棱镜的第二面贴设于所述第一四分之一波片的第一面，所述偏振分光棱镜的第三面贴设于所述第二四分之一波片的第一面，所述第一四分之一波片的第二面贴设于所述第一反射透镜的透射面，所述第二四分之一波片的第二面贴设于所述第二反射透镜的透射面，所述偏振分光棱镜关于所述偏振分光棱镜的偏振分光面对称，所述第一反射透镜与所述第二反射透镜关于所述偏振分光面对称，所述第一四分之一波片与所述第二四分之一波片关于所述偏振分光面对称；
[0006]其中，所述显示单元用于提供含有图像信息的光线；所述偏振分光棱镜用于接收所述光线，并通过所述偏振分光面将所述光线分成第一偏振光和第二偏振光，并将所述第一偏振光透射至所述第一四分之一波片，以及将所述第二偏振光反射至所述第二四分之一波片；所述第一偏振光经所述第一四分之一波片透射、所述第一反射透镜反射，并再次经过所述第一四分之一波片透射，形成第三偏振光；所述第二偏振光经过所述第二四分之一波片透射、所述第二反射透镜反射，并再次经过所述第二四分之一波片透射，形成第四偏振光；所述偏振分光棱镜还用于将所述第三偏振光通过所述偏振分光面反射至所述偏振分光棱镜的第四面，以及将所述第四偏振光通过所述偏振分光面透射至所述偏振分光棱镜的第四面。
[0007]在一些实施例中，所述偏振分光棱镜包括第一三角棱镜和第二三角棱镜，所述第一三角棱镜包括第一直角面、第二直角面和第一斜面，所述第二三角棱镜包括第三直角面、第四直角面和第二斜面；其中，所述偏振分光棱镜的第一面为所述第三直角面，所述偏振分光棱镜的第二面为所述第二直角面，所述偏振分光棱镜的第三面为所述第四直角面，所述偏振分光棱镜的第四面为所述第一直角面；所述第一斜面和所述第二斜面贴合形成所述偏
振分光面；所述第一三角棱镜与所述第二三角棱镜关于所述偏振分光面对称。
[0008]在一些实施例中，所述偏振分光面镀设偏振分光膜，或者，所述偏振分光面贴合金属线栅。
[0009]在一些实施例中，所述第一反射透镜包括球面反射透镜、非球面反射透镜和自由曲面反射透镜中的至少一种。
[0010]在一些实施例中，所述第二反射透镜包括球面反射透镜、非球面反射透镜和自由曲面反射透镜中的至少一种。
[0011]在一些实施例中，所述显示单元包括LCD、OLED、LCOS、DMD、DLP 和Micro
‑
LED中的一种。
[0012]在一些实施例中，所述光学系统还包括照明单元；所述照明单元用于提供照明光束，并将所述照明光束输出至所述显示单元，以使所述显示单元根据所述照明光束发出所述光线。
[0013]第二方面，本技术实施例提供一种近眼显示设备，该近眼显示设备包括光波导以及如第一方面任意一项所述的光学系统；所述光波导邻近所述偏振分光棱镜的第四面设置。
[0014]在一些实施例中，所述光波导包括衍射光波导或几何阵列光波导。
[0015]本技术实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术实施例提供一种光学系统和近眼显示设备，包括显示单元、偏振分光棱镜、第一四分之一波片、第一反射透镜、第二四分之一波片和第二反射透镜。偏振分光棱镜的第一面设于显示单元的出光侧、偏振分光棱镜的第二面贴设于第一四分之一波片的第一面，偏振分光棱镜的第三面贴设于第二四分之一波片的第一面，第一四分之一波片的第二面贴设于第一反射透镜的透射面，第二四分之一波片的第二面贴设于第二反射透镜的透射面，偏振分光棱镜关于偏振分光棱镜的偏振分光面对称，第一反射透镜与第二反射透镜关于偏振分光面对称，第一四分之一波片与第二四分之一波片关于偏振分光面对称；其中，偏振分光棱镜用于接收显示单元发出的带有图像信息的光线，并通过偏振分光面将光线分成第一偏振光和第二偏振光，并将第一偏振光透射至第一四分之一波片，以及将第二偏振光反射至第二四分之一波片；第一偏振光经第一四分之一波片透射、第一反射透镜反射，并再次经过第一四分之一波片透射，形成第三偏振光；第二偏振光经过第二四分之一波片透射、第二反射透镜反射，并再次经过第二四分之一波片透射，形成第四偏振光；偏振分光棱镜还用于将第三偏振光通过偏振分光面反射至偏振分光棱镜的第四面，以及将第四偏振光通过偏振分光面透射至偏振分光棱镜的第四面，这样，非偏振光经过该光学系统后，两种偏振态的光线均可用于显示，从而减少非偏振光的能量损失，提高非偏振光的光效。
附图说明
[0016]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。
[0017]图1是本技术实施例提供的一种光学系统的结构示意图；
[0018]图2是图1的光路示意图。
[0019]附图标记说明：10、显示单元，20、偏振分光棱镜，21、第一三角棱镜，22、第二三角棱镜，31、第一四分之一波片，41、第一反射透镜， 32、第二四分之一波片，42、第二反射透镜，S1、第一直角面，S2、第二直角面，P1、第一斜面，S3、第三直角面，S4、第四直角面，P2、第二斜面。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。
[0021]为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，包括：显示单元、偏振分光棱镜、第一四分之一波片、第一反射透镜、第二四分之一波片和第二反射透镜；所述偏振分光棱镜的第一面设于所述显示单元的出光侧，所述偏振分光棱镜的第二面贴设于所述第一四分之一波片的第一面，所述偏振分光棱镜的第三面贴设于所述第二四分之一波片的第一面，所述第一四分之一波片的第二面贴设于所述第一反射透镜的透射面，所述第二四分之一波片的第二面贴设于所述第二反射透镜的透射面，所述偏振分光棱镜关于所述偏振分光棱镜的偏振分光面对称，所述第一反射透镜与所述第二反射透镜关于所述偏振分光面对称，所述第一四分之一波片与所述第二四分之一波片关于所述偏振分光面对称；其中，所述显示单元用于提供含有图像信息的光线；所述偏振分光棱镜用于接收所述光线，并通过所述偏振分光面将所述光线分成第一偏振光和第二偏振光，并将所述第一偏振光透射至所述第一四分之一波片，以及将所述第二偏振光反射至所述第二四分之一波片；所述第一偏振光经所述第一四分之一波片透射、所述第一反射透镜反射，并再次经过所述第一四分之一波片透射，形成第三偏振光；所述第二偏振光经过所述第二四分之一波片透射、所述第二反射透镜反射，并再次经过所述第二四分之一波片透射，形成第四偏振光；所述偏振分光棱镜还用于将所述第三偏振光通过所述偏振分光面反射至所述偏振分光棱镜的第四面，以及将所述第四偏振光通过所述偏振分光面透射至所述偏振分光棱镜的第四面。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述偏振分光棱镜包括第一三角棱镜和第二三角棱镜，所述第一三角棱镜包括第一直角面、第二直角面和第一斜面，所述第二三角棱镜包括第三直角面、第四直角...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景，黄浩，宋强，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：