一种光学系统和近眼显示设备技术方案

本发明专利技术提供一种光学系统和近眼显示设备，包括第一微振镜、第一反射镜组、第二微振镜和第二反射镜租，其中，第一微振镜用于绕第一摆动轴摆动以反射接收的光束；第一反射镜组用于反射经第一微振镜反射后的光束；第二微振镜用于绕第二摆动轴摆动以反射经第一反射镜组反射后的光束；第二反射镜组用于反射经第二微振镜反射后的光束至波导片；第一反射镜组还用于对经第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，和/或，第二反射镜组还用于对经第二微振镜反射后的光束进行扩瞳。该光学系统中，通过将第二微振镜设于第一反射镜组和第二反射镜组之间，并利用第一反射镜组和/或第二反射镜组扩展光瞳，可降低第二微振镜的偏转角度，减小系统整体尺寸，且可扩展光瞳。且可扩展光瞳。且可扩展光瞳。

【技术实现步骤摘要】
一种光学系统和近眼显示设备


[0001]本专利技术实施例涉及光学
，特别涉及一种光学系统和近眼显示设备。

技术介绍

[0002]增强现实(Augmented Reality，AR)显示技术是一种可将虚拟世界的图像信息同步叠加到人眼在感知周围真实环境时的技术，使人可以与周围环境产生交互，这项技术具有极大的应用潜力，可应用到军事、工业、医疗、娱乐、教育等多种领域，可以极大的提升人的生产、工作、生活等体验。近年来，AR技术已经有了极大的发展，当前可实现AR技术的头戴设备光学方案主要有离轴光路、自由曲面棱镜、BirdBath、光波导等几种，其中波导形式的增强现实头戴设备具有轻薄化的优势，可实现最接近常规眼镜的外观效果，被认为是未来实现增强现实技术的主流技术。
[0003]基于波导形式的AR头戴光学系统一般包括投影光机和波导片两部分，其中对于投影光机，由于激光束扫描(Laser Bean Scanning，LBS)光机具有高亮度、高效率、低功耗的优点，其在波导式增强现实显示头戴光学系统中具有极大的应用前景。
[0004]但是，现有的LBS光机采用的光学元件数量多且复杂，并且LBS光机体积大，影响用户的佩戴体验；且在现有的LBS光机中，通常采用两个微棱镜对光束进行二维偏转后、再进行光瞳扩瞳，然而，由于光学扩展量的固有理论限制，瞳的扩展大小和视场角的扫描大小成反比关系，即更大尺寸的扩展光瞳，将导致更小的扫描视场角出射，因此为获得一定的出射视场角大小，微棱镜将需要摆动更大的偏转角度来保证较大的视场角，然而，微棱镜的偏转角度增大将导致整体光机的体积增大。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的是提供一种光学系统近眼显示设备，可以增大LBS光机的出射光瞳、以及减小光机体积。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的一个技术方案是：提供一种光学系统，用于将光束发射至波导片，所述光学系统包括：第一微振镜、第一反射镜组、第二微振镜和第二反射镜租，其中，第一微振镜用于接收光束、并绕第一摆动轴摆动以反射接收的光束；第一反射镜组设于所述第一微振镜的出光侧，用于反射经所述第一微振镜反射后的光束；第二微振镜设于所述第一反射镜组的出光侧，用于绕第二摆动轴摆动以反射经所述第一反射镜组反射后的光束，其中，所述第一摆动轴垂直于所述第二摆动轴；第二反射镜组，设于所述第二微振镜的出光侧，用于反射经所述第二微振镜反射后的光束至所述波导片；所述第一反射镜组还用于对经所述第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，和/或，所述第二反射镜组还用于对经所述第二微振镜反射后的光束进行扩瞳。
[0007]在一些实施例中，若所述第一反射镜组用于对经所述第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第一反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为凹面反射镜，所述第一反射镜的反射面的曲率半径小于所述第二反射镜的反射
面的曲率半径；所述第一反射镜用于反射经所述第一微振镜反射后的光束至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于反射经所述第一反射镜反射后的光束至所述第二微振镜；若所述第二反射镜组用于对经所述第二微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第二反射镜组包括第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜和所述第四反射镜均为凹面反射镜，所述第三反射镜的反射面的曲率半径小于所述第四反射镜的反射面的曲率半径；所述第三反射镜用于反射经所述第二微振镜反射后的光束至所述第四反射镜，所述第四反射镜用于反射经所述第三反射镜反射后的光束至所述波导片。
[0008]在一些实施例中，若所述第一反射镜组用于对经所述第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第一反射镜组还包括第五反射镜，所述第五反射镜用于反射经所述第一反射镜反射后的光束至所述第二反射镜；若所述第二反射镜组用于对经所述第二微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第二反射镜组还包括第六反射镜，所述第六反射镜用于反射经所述第三反射镜反射后的光束至所述第四反射镜。
[0009]在一些实施例中，所述第五反射镜和所述第六反射镜为凸面反射镜。
[0010]在一些实施例中，所述第一反射镜和/或所述第二反射镜的反射面为XY不对称面；所述第三反射镜和/或所述第四反射镜的反射面为XY不对称面；其中，所述XY不对称面在弧矢方向上的曲率半径与在子午方向上的曲率半径不相等。
[0011]在一些实施例中，所述第一反射镜与所述第二反射镜的反射面在第一方向上的曲率半径的比值a、所述第三反射镜与所述第四反射镜的反射面在第一方向上的曲率半径的比值b、所述第一反射镜与所述第二反射镜的反射面在第二方向上的曲率半径的比值c和所述第三反射镜与所述第四反射镜的反射面在第二方向上的曲率半径的比值d满足：a
×
b＝c
×
d，其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
[0012]在一些实施例中，所述第一反射镜与所述第二反射镜的反射面在第三方向上的曲率半径的比值a等于所述第一反射镜与所述第二反射镜的反射面在第四方向上的曲率半径的比值c，其中，所述第三方向与所述第四方向相互垂直；和/或，所述第三反射镜与所述第四反射镜的反射面在第五方向上的曲率半径的比值b等于所述第三反射镜与所述第四反射镜的反射面在第六方向上的曲率半径的比值d，其中，所述第五方向与所述第六方向相互垂直。
[0013]在一些实施例中，若所述第一反射镜组不用于对经所述第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第一反射镜组包括第七反射镜和第八反射镜，所述第七反射镜为凹形球面反射镜，所述第七反射镜用于反射经所述第一微振镜反射后的光束至所述第八反射镜，所述第八反射镜用于反射经所述第七反射镜反射后的光束至所述第七反射镜，所述第七反射镜还用于反射经所述第八反射镜反射后的光束至所述第二微振镜；若所述第二反射镜组不用于对经所述第二微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第二反射镜组包括第九反射镜和第十反射镜，所述第九反射镜为凹形球面反射镜，所述第九反射镜用于反射经所述第二微振镜反射后的光束至所述第十反射镜，所述第十反射镜用于反射经所述第九反射镜反射后的光束至所述第九反射镜，所述第九反射镜还用于反射经所述第十反射镜反射后的所述光束至所述波导片。
[0014]在一些实施例中，所述光学系统还包括光源装置；所述第一微振镜设于所述光源装置的出光侧，所述光源装置用于发出光束至所述第一微振镜。
[0015]在一些实施例中，所述光源装置包括光源和合束器；所述光源设于所述合束器的输入端，所述第一微振镜设于所述合束器的输出端。
[0016]在一些实施例中，所述光学系统还包括平面反射镜；所述平面反射镜设于所述第一微振镜与所述光源装置之间，或者，所述平面反射镜设于所述第二反射镜组与所述波导片之间。
[0017]第二方面，本专利技术实施例还提供一种近眼显示设备，该近眼显示设备包括光波导、以及如第一方面所述的光学系统；所述光波导的耦入区域设于所述第二反射镜组的出光侧。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，用于将光束发射至波导片，所述光学系统包括：第一微振镜，用于接收光束、并绕第一摆动轴摆动以反射接收的光束；第一反射镜组，设于所述第一微振镜的出光侧，用于反射经所述第一微振镜反射后的光束；第二微振镜，设于所述第一反射镜组的出光侧，用于绕第二摆动轴摆动以反射经所述第一反射镜组反射后的光束，其中，所述第一摆动轴垂直于所述第二摆动轴；第二反射镜组，设于所述第二微振镜的出光侧，用于反射经所述第二微振镜反射后的光束至所述波导片；所述第一反射镜组还用于对经所述第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，和/或，所述第二反射镜组还用于对经所述第二微振镜反射后的光束进行扩瞳。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，若所述第一反射镜组用于对经所述第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第一反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为凹面反射镜，所述第一反射镜的反射面的曲率半径小于所述第二反射镜的反射面的曲率半径；所述第一反射镜用于反射经所述第一微振镜反射后的光束至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于反射经所述第一反射镜反射后的光束至所述第二微振镜；若所述第二反射镜组用于对经所述第二微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第二反射镜组包括第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜和所述第四反射镜均为凹面反射镜，所述第三反射镜的反射面的曲率半径小于所述第四反射镜的反射面的曲率半径；所述第三反射镜用于反射经所述第二微振镜反射后的光束至所述第四反射镜，所述第四反射镜用于反射经所述第三反射镜反射后的光束至所述波导片。3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，若所述第一反射镜组用于对经所述第一微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第一反射镜组还包括第五反射镜，所述第五反射镜用于反射经所述第一反射镜反射后的光束至所述第二反射镜；若所述第二反射镜组用于对经所述第二微振镜反射后的光束进行扩瞳，则所述第二反射镜组还包括第六反射镜，所述第六反射镜用于反射经所述第三反射镜反射后的光束至所述第四反射镜。4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述第五反射镜和所述第六反射镜为凸面反射镜。5.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一反射镜和/或所述第二反射镜的反射面为XY不对称面；所述第三反射镜和/或所述第四反射镜的反射面为XY不对称面；其中，所述XY不对称面在弧矢方向上的曲率半径与在子午方向上的曲率半径不相等。6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述第一反射镜与所述第二反射镜的反射面在第一方向上的曲率半径的比值a、所述第三反射镜与所述第四反射镜的...

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