一种微型投影系统及近眼显示设备的制作方法

本发明涉及一种微型投影系统，同时涉及使用上述微型投影系统的近眼显示设备。

背景技术：

1、随着虚拟现实(virtual real i ty，vr)和增强现实(augmented real i ty，ar)的概念提出以来，基于vr或者ar模式的近眼显示装置的市场取得了长足的发展。在诸多应用ar或者vr技术的硬件实现方式中，近眼显示器(near-t o-eye di sp l ay，ned)是最有效且能够给使用者带来最佳体验的实现方式。因为近眼显示器需要佩戴在人头部，所以其轻小型和良好的显示效果就显得尤为重要。

2、波导系统是目前近眼显示方案中轻薄型方案的代表，波导的厚度较为轻薄，一般在3mm以内；波导需搭配投影系统使用，然而，现有的投影系统的体积通常较大，投影系统的大小直接制约了显示模组的整体体积大小。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种微型投影系统。

2、本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种使用该微型投影系统的近眼显示设备。

3、为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

4、根据本发明实施例的第一方面，提供一种微型投影系统，用于将被置于像源面的非自发光图像向投影面投影，包含：

5、第一棱镜，包括靠近所述像源面的入射面以及靠近投影面的第二面和远离投影面的第三面；

6、第二棱镜，设置在所述第一棱镜和所述投影面之间；

7、pbs棱镜，设置在所述第二棱镜和所述投影面之间；所述pbs棱镜内设置有偏振分光面；

8、照明光是线偏振光，照明光射入所述pbs棱镜后，被所述偏振分光面反射后，射向所述第二棱镜，然后在所述第二棱镜和所述第一棱镜内传播，并从所述入射面射出，射向像源面

9、图像光被配置为照明光经过像源面反射后转变偏振方向的线偏振光，图像光经所述入射面进入所述第一棱镜，被第二面反射后，经第三面或与第三面相邻的其他面反射后，透过第二面，然后透过所述第二棱镜后进入所述pbs棱镜，所述图像光透过所述偏振分光面后，从pbs棱镜射出，射向所述投影面。

10、根据本发明一个优选实施例，优选地，所述第一棱镜和所述第二棱镜是楔形棱镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜之间存在间隙。

11、优选地，所述第一棱镜和所述第二棱镜是自由曲面棱镜；所述图像光从所述入射面射向所述第二面时的入射角满足全反射条件。

12、根据本发明又一个优选实施例，优选地，所述第一棱镜和所述第二棱镜是三角棱镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜之间设置有偏振分光膜，所述第一棱镜和所述第二棱镜粘贴，组成另一个pbs棱镜。

13、优选地，所述第一棱镜的第二面设置有1/4波片；在所述第二面侧设置有第一曲面反射镜；

14、所述第二棱镜具有和所述入射面相对的第四面；所述第四面设置有1/4波片；在所述第四面侧设置有第二曲面反射镜。

15、优选地，在所述第一曲面反射镜和所述第一棱镜之间设置有第一透镜组；在所述第二曲面反射镜和所述第二棱镜之间设置有第二透镜组。

16、优选地，所述第一曲面反射镜通过所述第一透镜组远离所述第一棱镜的表面附全反射膜实现；所述第二曲面反射镜通过所述第二透镜组远离所述第二棱镜的表面附全反射膜实现。

17、优选地，所述微型投影系统还包括：

18、微显示器，用于向所述第一棱镜提供图像光；所述微型显示屏反射光线同时改变线偏振光的偏振方向；

19、照明光源，用于向所述pbs棱镜提供照明光，所述照明光源和所述pbs棱镜之间设置有线偏振片。

20、优选地，所述照明光源和所述pbs棱镜之间还设置有照明匀光准直系统。

21、根据本发明实施例的第二方面，提供一种近眼显示设备，包括上述微型投影系统，还包括波导系统，所述波导系统的耦入端设置在所述微型投影系统的投影面的位置。

22、本发明公开了一种微型投影系统及近眼显示设备，包括共用第一棱镜、第二棱镜和pbs棱镜的成像系统和照明系统，其中，图像光经入射面进入第一棱镜，被第二面反射后，经第三面或与第三面相邻的其他面反射后，透过第二面，然后透过第二棱镜后进入pbs棱镜，图像光透过偏振分光面后，从pbs棱镜射出，射向投影面；照明光，射入pbs棱镜后，被偏振分光面反射后，射向第二棱镜，然后在第二棱镜和第一棱镜内传播，并从入射面射出。该微型投影系统，成像光路和照明光路共用第一棱镜、第二棱镜和pbs棱镜，实现光路折叠，极大地减小了投影系统的体积。

技术特征：

1.一种微型投影系统，用于将被置于像源面的非自发光图像向投影面投影，其特征在于，包含：

2.如权利要求1所述的微型投影系统，其特征在于：

3.如权利要求2所述的微型投影系统，其特征在于：

4.如权利要求1所述的微型投影系统，其特征在于：

5.如权利要求4所述的微型投影系统，其特征在于：

6.如权利要求5所述的微型投影系统，其特征在于：

7.如权利要求6所述的微型投影系统，其特征在于：

8.如权利要求2或4所述的微型投影系统，其特征在于，还包括：

9.如权利要求8所述的微型投影系统，其特征在于：

10.一种近眼显示设备，包括如权利要求1-9中任一项所述的微型投影系统，还包括波导系统，所述波导系统的耦入端设置在所述微型投影系统的投影面的位置。

技术总结
本发明公开了一种微型投影系统及近眼显示设备，用于将被置于像源面的非自发光图像向投影面投影，包括：第一棱镜、第二棱镜和PBS棱镜；其中，照明光，射入PBS棱镜后，被偏振分光面反射后，在第二棱镜和第一棱镜内传播，并从入射面射出，射向像源面；图像光被配置为照明光经过像源面反射后转变偏振方向的线偏振光，图像光经入射面进入第一棱镜，被第二面反射后，经第三面或与第三面相邻的其他面反射后透过第二面，然后透过第二棱镜后进入PBS棱镜，图像光透过偏振分光面后，从PBS棱镜射出射向投影面。该微型投影系统，成像光路和照明光路共用第一棱镜、第二棱镜和PBS棱镜，实现光路折叠，极大地减小了投影系统的体积。

技术研发人员：程德文,汪希萌,伍泽元,王其为
受保护的技术使用者：北京耐德佳显示技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13