[發明專利]一種偏振分光棱鏡和近眼顯示系統

在審

• 申請號: 202110336243.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113064285A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 王景;宋強;黃浩;郭曉明;蘇鵬華;馬國斌;汪濤
• 申請（專利權）人: 深圳瓏璟光電技術有限公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B27/01
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 孟麗平

本發明實施例涉及光學技術領域，特別涉及一種偏振分光棱鏡和近眼顯示系統。本發明實施方式提供一種偏振分光棱鏡和近眼顯示系統，該偏振分光棱鏡包括第一三角棱鏡和第二三角棱鏡，具有第一入射面、第二入射面和出射面，第一膠合面為偏振分光面，第二三角棱鏡的頂角相鄰的第三側面為反射面，該偏振分光棱鏡通過偏振分光面可將第一入射面入射的第一偏振態的光反射至第二入射面出射，以及將第二入射面入射的第二偏振態的光透射至反射面，同時通過反射面反射第二偏振態的光至出射面出射，對光路進行折疊，該偏振分光棱鏡應用于近眼顯示系統中時，可使AR眼鏡的光機中心與鏡片中心無需處于同一水平面上，降低系統復雜程度并且減輕裝置體積和質量。

技術領域

本發明實施例涉及光學技術領域，特別涉及一種偏振分光棱鏡和近眼顯示系統。

背景技術

近眼顯示系統，也稱為頭盔顯示器，它最初起源于空軍領域，主要是解決駕駛員面對飛機上日益增多的精密儀器及武器系統所收集的大量信息的困擾，利用近眼顯示產品可以將各儀器儀表的所有的信息全部呈現在駕駛員前面的視場內,使駕駛員集中精力操作飛機和進行瞄準。隨著人們對于近眼顯示產品的學習和認識，近眼顯示產品的應用領域也不斷擴展。在民用方面主要是結合相關的虛擬技術，應用于教育與訓練；商業產品的展覽與推銷；醫學的模擬訓練等。

然而在現有的近眼顯示系統中，一方面，使用的光學元件數目較多，同時系統較為復雜，不易減輕裝置的體積；另一方面，在設計AR眼鏡時，光機需與鏡腿結合設計，請參閱圖1，為了保證畫面中心位于鏡片3中心，需要將光機2中心與AR眼鏡的鏡片3中心設計在同一水平面上，這樣會導致AR眼鏡的鏡腿1較粗、整體裝置較重。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種可折疊光路的偏振分光棱鏡，該偏振分光棱鏡應用于近眼顯示系統中時，可以使AR眼鏡的光機中心與鏡片中心無需同一水平面上，降低系統復雜程度并且減輕裝置體積和質量。

第一方面，本發明實施方式采用的一個技術方案是：提供一種偏振分光棱鏡，包括：第一三角棱鏡和第二三角棱鏡；所述第一三角棱鏡和所述第二三角棱鏡均為等腰三角棱鏡；所述偏振分光棱鏡具有第一入射面、第二入射面和出射面，所述第一入射面為所述第一三角棱鏡的頂角相鄰的第一側面，所述第二入射面為所述第一三角棱鏡的頂角相鄰的第二側面，所述出射面為所述第二三角棱鏡的頂角所對的第一側面；所述第一三角棱鏡的頂角所對的第三側面與所述第二三角棱鏡的頂角相鄰的第二側面貼合設置形成第一膠合面，所述第一膠合面為偏振分光面，所述第二三角棱鏡的頂角相鄰的第三側面為反射面；所述第一膠合面用于將所述第一入射面入射的第一偏振態的光反射至所述第二入射面出射，以及用于將所述第二入射面入射的第二偏振態的光透射至所述反射面；所述反射面用于反射所述第二偏振態的光至所述出射面出射。

在一些實施例中，所述偏振分光棱鏡還包括第三三角棱鏡；所述第三三角棱鏡的第一側面與所述第二三角棱鏡的頂角相鄰的第三側面貼合設置形成第二膠合面；所述第二膠合面為所述反射面。

在一些實施例中，所述第一三角棱鏡和所述第二三角棱鏡均為等腰直角棱鏡。

第二方面，本發明實施例還提供一種近眼顯示系統，包括如上述第一方面任意一項所述的偏振分光棱鏡。

在一些實施例中，所述近眼顯示系統還包括照明單元、顯示單元以及光波導；所述照明單元設于所述偏振分光棱鏡的第一入射面，所述照明單元用于為所述顯示單元提供光源；所述顯示單元設于所述偏振分光棱鏡的第二入射面，所述顯示單元用于提供圖像信息；所述光波導設于所述偏振分光棱鏡的出射面。

在一些實施例中，所述近眼顯示系統還包括至少一個成像透鏡，所述成像透鏡設于所述顯示單元與所述第二入射面之間，和/或，所述成像透鏡設于所述出射面與所述光波導之間，所述成像透鏡用于對光線進行整形。

在一些實施例中，所述近眼顯示系統還包括偏振片，所述偏振片設于所述照明單元與所述第一入射面之間。