一种高效高亮的光路传递方法及光学机构与流程

1.本发明属于光学应用领域，具体涉及一种高效高亮的光路传递方法及光学机构。


背景技术：

2.lcos显示技术是一种基于硅基cmos集成电路技术的显示技术，其利用对外部光线进行反射实现成像，相较于其他显示技术，其具有分辨率高、所需的外围ic较少，模块封装成本低、对光的利用率高等特点，因此，其被广泛地应用于多个相关领域内，ar显示就是这些领域中的其中一个重要方向。
3.目前，ar的lcos封装内的光学组件为光源与棱镜/反光镜，其组合形成的光路用于形成成像所需的目标光束。
4.但在实际体验中，目标光束在组合光路中的传递还是不可避免得存在能量损失，且成像的亮度偏暗。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种高效高亮的光路传递方法及光学机构，能够大大降低目标光束在传递过程中的能量损失，从而显著提高对初始入射光线的利用率及成像的亮度。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：
7.一种高效高亮的光路传递方法，包括以下步骤：
8.步骤s1：对预定入射光线进行偏振分光，得到第一透射光线和第一反射光线；
9.步骤s2：将第一透射光线的p光转化为该第一透射光线的s光，并得到第二透射光线；
10.步骤s3：对第二透射光线进行反射，得到第二反射光线。
11.优选地，在步骤s2中，将第一透射光线的p光的偏振方向改变90
°
，从而第一透射光线的p光转化为该第一透射光线的s光。
12.优选地，在步骤s3中，第二透射光线在反射时不产生透射。
13.优选地，第一反射光线与第二反射光线平行。
14.进一步地，本发明还包括以下步骤：
15.步骤s4：将第一反射光线和第二反射光线的组合作成为传导光束，对传导光束进行起偏，得到偏振传导光束；
16.步骤s5：对偏振传导光束进行偏振分光，得到该偏振传导光束的反射光束并作为目标光束。
17.一种高效高亮的光路的光学机构，用于实施上述的高效高亮的光路传递方法，包括：预定pbs膜，设置在预定入射光线的光路上，预定入射光线通过预定pbs膜形成第一透射光线和第一反射光线；半波片，设置在第一透射光线的光路上，该第一透射光线通过半波片形成全s光构成的第二透射光线；预定反射面，设置在第二透射光线的光路上，第二透射光
线通过预定反射面形成第二反射光线；预定偏振片，设置在传导光束的光路上，该传导光束通过预定偏振片形成偏振传导光束；预定pbs棱镜，设置在偏振传导光束的光路上，该偏振传导光束通过预定pbs棱镜形成目标光束。
18.优选地，本发明接收外部射入的初始入射光线，还包括：偏正转换棱镜组，具有朝向外部的入射面、出射面以及预定反射面，该预定反射面为不透光面，偏正转换棱镜组包括入射棱镜、中间棱镜以及出射棱镜，入射棱镜和中间棱镜均与预定pbs膜共面相邻，中间棱镜和出射棱镜均与半波片共面相邻，预定偏振片设置在偏正转换棱镜组的外部且与出射面相应设置，初始入射光线通过入射面透射进入偏正转换棱镜组，并在入射棱镜内部反射形成预定入射光线，传导光束自出射面透射出偏正转换棱镜组。
19.进一步地，入射棱镜具有入射面和第一出射子面，出射棱镜具有第二出射子面和预定反射面，出射面由第一出射子面和第二出射子面组成，第一反射光线自第一出射子面透射出偏正转换棱镜组，第二透射光线通过预定反射面的发射形成第二反射光线，第二反射光线自第二出射子面透射出偏正转换棱镜组。
20.进一步地，预定pbs棱镜和偏正转换棱镜组分别位于预定偏振片的两侧，预定pbs棱镜具有第一侧面，该第一侧面倾斜地设置在偏振传导光束的光路上，目标光束和初始入射光线的向量夹角为钝角。
21.再进一步地，偏正转换棱镜组和第一侧面的数量均为两个，两个偏正转换棱镜组与两个第一侧面分别对应，并且两个偏正转换棱镜组平面对称设置，两个第一侧面平面对称设置。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1.因为本发明的高效高亮的光路传递方法，首先，得到由预定入射光线通过偏振分光形成的第一透射光线和第一反射光线；然后，将第一透射光线的p光转化s光，并得到第二透射光线；最终，对第二透射光线进行反射，得到第二反射光线，在自预定入射光线得到第一透射光线和第二透射光线的光路传导中，极大地降低了传导过程中的p光引起的光能损耗，因此，本发明能够大大降低目标光束在传递过程中的能量损失，从而显著提高对初始入射光线的利用率及成像的亮度。
24.2.因为本发明的第二透射光线在转化与反射反射光线同偏振光线，因此，本发明能够进一步避免光路的传导过程中的p光引起的光能损耗。
25.3.因为本发明还包括以下步骤，首先，将第一反射光线和第二反射光线的组合作成为传导光束，对传导光束进行起偏，得到偏振传导光束；然后，对偏振传导光束进行偏振分光，得到该偏振传导光束的反射光束并作为目标光束，因此，本发明能够不仅能够通过起偏使得偏振传导光束相对传导光束大幅提高光的偏正度，极大地去除杂散光，从而令成像的清晰度大大提高。
26.4.因为本发明的高效高亮的光路的光学机构，用于实施上述的高效高亮的光路传递方法，其特征在于，包括：预定pbs膜，设置在预定入射光线的光路上，半波片，设置在第一透射光线的光路上，预定反射面，设置在第二透射光线的光路上，预定偏振片，设置在传导光束的光路上，预定pbs棱镜，设置在偏振传导光束的光路上，因此，本发明能够通过简单的光学元件实现上述方法。
27.5.因为本发明的偏正转换棱镜组，具有朝向外部的入射面、出射面以及预定反射
面，预定反射面为不透光面，偏正转换棱镜组包括入射棱镜、中间棱镜以及出射棱镜，入射棱镜和中间棱镜均与预定pbs膜共面相邻，中间棱镜和出射棱镜均与半波片共面相邻，预定偏振片设置在偏正转换棱镜组的外部且与出射面相应设置，初始入射光线通过入射面透射进入偏正转换棱镜组，并在入射棱镜内部反射形成预定入射光线，传导光束自出射面透射出偏正转换棱镜组，即此机构利用了棱镜耦合与波导传输功能，因此，本发明的结构紧凑，在保证上述方法效果不变地前提下显著减小了机构的占用空间。
28.6.因为本发明的预定pbs棱镜具有第一侧面，该第一侧面倾斜地设置在偏振传导光束的光路上，目标光束和初始入射光线的向量夹角为钝角，因此，本发明能够使得光源与成像位于机构的同侧，从而便于相关应用的实施。
29.7.因为本发明的偏正转换棱镜组和第一侧面的数量均为两个，两个偏正转换棱镜组与两个第一侧面分别对应，并且两个偏正转换棱镜组平面对称设置，两个第一侧面平面对称设置，因此，本发明通过对称布局设置使得预定pbs棱镜能够同时接收多束偏振传导光束，从而使得预定pbs棱镜的效率进一步地提高。
附图说明
30.图1为本发明的实施例的高效高亮的光路传递方法的步骤示意图；
31.图2为本发明的实施例的高效高亮的光路的光学机构的示意图。
32.图中：s100、高效高亮的光路传递方法，100、高效高亮的光路的光学机构，10、偏正转换棱镜组，l0、初始入射光线，l1、预定入射光线，11、入射棱镜，111、入射面，112、第一出射子面，l2、第一透射光线，l3、第一反射光线，12、中间棱镜，13、出射棱镜，l4、第二透射光线，l5、第二反射光线，131、预定反射面，132、第二出射子面，20、预定pbs膜，30、半波片，l6、传导光束，40、预定偏振片，l7、偏振传导光束，50、预定pbs棱镜，51、第一侧面，l8、目标光束。
具体实施方式
33.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的一种高效高亮的光路传递方法及光学机构作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
34.如图1所示，本实施例中的一种高效高亮的光路传递方法s100，包括以下步骤：
35.步骤s1：对预定入射光线进行偏振分光，得到第一透射光线和第一反射光线。
36.具体地，该步骤通过pbs膜实现。
37.步骤s2：将第一透射光线的p光转化为该第一透射光线的s光，并得到第二透射光线。
38.具体地，将第一透射光线的p光的偏振方向改变90
°
，从而第一透射光线的p光转化为该第一透射光线的s光，该步骤通过半波片实现。
39.步骤s3：对第二透射光线进行反射，得到第二反射光线。
40.具体地，第二透射光线被反射为第二反射光线，第一反射光线与第二反射光线平行，其中，对第二透射光线进行反射的面通过全反射或不透光材料镀层实现不透射，对预定入射光线入射的预定pbs膜表面和第二透射光线进行反射的平面相互平行。
41.步骤s4：将第一反射光线和第二反射光线的组合作成为传导光束，对传导光束进行起偏，得到偏振传导光束。
42.步骤s5：对偏振传导光束进行偏振分光，得到该偏振传导光束的反射光束并作为目标光束，具体地，目标光束用于成像。
43.如图2所示，本实施例的高效高亮的光路的光学机构100，用于实施上述的高效高亮的光路传递方法s100，接收外部射入的初始入射光线l0，包括：偏正转换棱镜组10、预定pbs膜20(为清楚表现，附图中预定pbs膜20的厚度大于实际的预定pbs膜20的厚度)、半波片30(为清楚表现，附图中半波片30的厚度大于实际的半波片30的厚度)、预定偏振片40(为清楚表现，附图中预定偏振片40的厚度大于实际的预定偏振片40的厚度)以及预定pbs棱镜50。
44.偏正转换棱镜组10包括入射棱镜11、中间棱镜12以及出射棱镜13。
45.入射棱镜11和中间棱镜12均与预定pbs膜20共面相邻，即入射棱镜11和中间棱镜12的侧面分别与预定pbs膜20的两面紧贴；中间棱镜12和出射棱镜13均与半波片30共面相邻，即中间棱镜12和出射棱镜13的侧面分别与预定pbs膜20的两面紧贴。
46.入射棱镜11具有入射面111和第一出射子面112，具体地，入射面111和第一出射子面112均朝向偏正转换棱镜组10的外部。
47.出射棱镜13具有预定反射面131和第二出射子面132，具体地，预定反射面131的朝外侧涂覆有不透光材料镀层，预定反射面131和第二出射子面132均朝向偏正转换棱镜组10的外部，并且预定反射面131与预定pbs膜20平行，第一出射子面112和第二出射子面132所在平面相同并且相邻，将第一出射子面112和第二出射子面132的组合作为出射面。
48.初始入射光线l0通过入射面111透射进入偏正转换棱镜组10，并在入射棱镜11的内部反射形成预定入射光线l1，预定pbs膜20设置在预定入射光线l1的光路上，预定入射光线l1通过预定pbs膜20形成第一透射光线l2和第一反射光线l3；第一反射光线l3自第一出射子面112透射出偏正转换棱镜组10，半波片30设置在第一透射光线l2的光路上，第一透射光线l2通过半波片30形成全s光构成的第二透射光线l4；预定反射面131设置在第二透射光线l4的光路上，第二透射光线l4通过预定反射面131的反射形成第二反射光线l5，第二反射光线l5自第二出射子面132透射出偏正转换棱镜组10，并且第二反射光线l5与第一反射光线l3的光路平行，将第一反射光线l3和第二反射光线l5的组合光束作为传导光束l6，即传导光束l6自出射面透射出偏正转换棱镜组10。
49.预定偏振片40设置在偏正转换棱镜组10的外部且与出射面相应设置，具体地，预定偏振片40设置在传导光束l6的光路上，传导光束l6通过预定偏振片40形成偏振传导光束l7。
50.预定pbs棱镜50和偏正转换棱镜组10分别位于预定偏振片40的两侧，具体地，预定pbs棱镜50设置在偏振传导光束l7的光路上，预定pbs棱镜50具有第一侧面51，第一侧面51倾斜地设置在偏振传导光束l7的光路上，偏振传导光束l7通过预定pbs棱镜进行反射，并将该反射光束作为目标光束l8，目标光束l8和初始入射光线l0的向量夹角为钝角，即机构的初始光源与成像能够位于机构的同侧。
51.偏正转换棱镜组10和第一侧面51的数量均为两个，两个偏正转换棱镜组10与两个第一侧面51分别对应，并且两个偏正转换棱镜组10平面对称设置，两个第一侧面51平面对
称设置。
52.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。