[實用新型]一種微型近眼顯示光學系統

有效

• 申請號: 201420096941.5
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN203773160U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 楊曉華;鄭臻榮;艾曼靈;金波;陶占輝;李小瑞
• 申請（專利權）人: 杭州科汀光學技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/28
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本實用新型涉及顯示用的光學設備領域，具體涉及一種微型近眼顯示光學系統。

背景技術

近眼顯示系統也稱為頭盔顯示器，是一種用于虛擬現實等顯示在使用者頭上戴著的視覺顯示器，最初主要應用于軍事和科研領域，隨著科技的進步和社會的發展，人們對近眼顯示技術的認識和學習越來越多，近眼顯示技術逐步進入人們的生活。結合虛擬顯示技術和增強現實技術，近眼顯示技術的應用領域擴展到教育、訓練、商業展覽、醫療、娛樂等方面。

隨著顯示裝置的發展，成像裝置的大小和重量也在不斷下降。近眼顯示系統要長期戴在頭部，近眼顯示系統應該便于佩戴和攜帶。因此對于顯示器件的微型化、便攜化和高性能的要求越來越突出。

申請公布號為CN102998799A（申請號為201210512881.6）的中國發明專利申請公開了一種虛境與實境融合近眼顯示系統，包括視頻接口、近眼顯示裝置以及用以獲取前方景象的第一外景攝取裝置和拼接模塊，從所述視頻接口輸入的視頻信號與由所述第一外景攝取裝置生成的前景信號經拼接模塊處理后，產生輸入所述近眼顯示裝置的圖像信號。所述近眼顯示裝置包括顯示構件、用以驅動所述顯示構件顯示的驅動電路、將所述顯示構件發出的光傳輸至眼睛側的波導構件以及將所述顯示構件發出的光耦入波導構件的耦合器件。所述顯示構件為由LCOS微顯示屏、點光源、勻光板以及偏振分束器構成的LCOS顯示構件；所述點光源發出的光經勻光板離散后，投射至所述偏振分束器，由所述偏振分束器反射起偏形成S光；所述S光投射至LCOS微顯示屏，部分S光經所述LCOS微顯示屏轉變成攜帶圖像信息的P光，經所述LCOS微顯示屏反射的P光透過偏振分束器后，投射至所述耦合器件。上述的顯示構件結構仍不夠緊湊，其便攜性有待進一步提高。

公開號為CN1316063A（申請號為00801242.3）的中國發明專利申請公開了一種頭戴型顯示器，設有影像顯示裝置和光學系統，該光學系統包括半透鏡、透鏡元件、偏振鏡和兩個用于組合光束的λ/4片，從而將要形成的影像通過影像顯示裝置投射在使用者的視網膜上，從影像顯示裝置看，第一λ/4片、半透鏡、透鏡元件、第二λ/4片和偏振鏡一個接一個地放置。通過這些光學元件的這種順序，光線可以通過透鏡原件三次，最終形成影像。雖然該技術方案簡化了結構，有效地節約了成本，但是該頭戴型顯示器的結構緊湊性仍有待進一步提高。

實用新型內容

本實用新型提供了一種緊湊的大視場的微型近眼顯示光學系統。

一種微型近眼顯示光學系統，包括：

用于提供圖像的LCOS圖像源；

用于為所述LCOS圖像源提供光源的LED光源；

用于將所述LED光源的S光反射到所述LCOS圖像源上并讓所述LCOS圖像源發射的P光通過的第一偏振分束器；

用于將所述第一偏振分束器通過的P光通過以及將S光反射的第二偏振分束器；

用于接收所述第二偏振分束器通過的P光的第一1/4波長板；

用于將所述第一1/4波長板接收的P光反射回穿過所述第一1/4波長板的第一反射鏡；

用于接收所述第一1/4波長板回穿過并經所述第二偏振分束器反射后的S光的第二1/4波長板；

用于將所述第二1/4波長板接收的S光反射回穿過所述第二1/4波長板的第二反射鏡；

用于接收所述第二1/4波長板射出并通過所述第二偏振分束器的P光的耦合棱鏡；

用于接收從所述耦合棱鏡輸出的P光波導器件。

本實用新型中，LED光源發出的光進入第一偏振分束器（PBS1），在第一偏振分束器（PBS1）的偏振分光面上S光被反射，入射到LCOS圖像源上，LCOS圖像源被照亮，LCOS圖像源出射的光線反射到第一偏振分束器（PBS1）的偏振分光面上，由于LCOS圖像源將光線的偏振態改變90度，因此，將S光變成P偏振光，照射到第一偏振分束器（PBS1）上的光線依次經過第二偏振分束器（PBS2）和第一1/4波長板，入射到第一反射鏡上，反射后再次通過第一1/4波長板，其偏振態再次旋轉發生變化，由之前的P光變成S光，入射到第二偏振分束器（PBS2）的偏振分光面上，再次反射通過第二1/4波長板，經過第二反射鏡反射，返回第二1/4波長板，光的偏振態又變為P光，穿過第二偏振分束器，通過耦合棱鏡耦合進入波導器件中，光線在波導器件中先以全反射形式傳播，到達波導器件中的波導片的半透半反耦合輸出端，一部分被反射后透過波導表面輸出，被人眼接收，一部分光波透過波導片繼續傳播。