本申請涉及近眼顯示，尤其涉及一種光機系統(tǒng)以及近眼顯示設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著ar顯示技術(shù)的快速發(fā)展，對顯示設(shè)備的視場角（fov）、分辨率、亮度以及體積結(jié)構(gòu)緊湊性提出了更高的要求?；谝壕Ч瑁╨cos）的ar顯示技術(shù)因其高分辨率、高亮度、低成本以及全彩顯示等優(yōu)點，成為現(xiàn)階段ar光機制造商的首選方案，并展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。然而，現(xiàn)有l(wèi)cos光機的fov通常較小，僅在20-40°左右，雖然能滿足企業(yè)級應(yīng)用場景的需求，但在消費級應(yīng)用中缺乏沉浸感，影響用戶體驗。

2、隨著基于碳化硅材料的光波導(dǎo)技術(shù)逐漸成熟，衍射波導(dǎo)片的fov已可實現(xiàn)70°以上顯示。同時，lcos顯示技術(shù)的發(fā)展使得在相同尺寸顯示區(qū)域內(nèi)可達成更高分辨率，這使得大視角、高分辨率、高沉浸感的ar顯示成為可能。

3、然而，為匹配波導(dǎo)，ar光機的孔徑光闌需置于鏡頭最前方，這種情況下，孔徑光闌與鏡頭的出瞳重合，出瞳直徑（epd）通常為2-4mm。由于f數(shù)與焦距f′成正比，在epd尺寸不變的情況下，這導(dǎo)致了鏡頭f數(shù)的快速減小，更小的f數(shù)下鏡頭具有更高分辨率的需求。因此，大fov、高分辨率和小型化需求對全彩ar光機設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的一個目的在于實現(xiàn)全彩光機系統(tǒng)大fov、高分辨率的同時保持鏡頭的小尺寸。

2、本申請的另一個目的在于實現(xiàn)全彩光機系統(tǒng)大fov的同時減少光機系統(tǒng)中產(chǎn)生的像差。

3、本申請的另一個目的在于實現(xiàn)全彩光機系統(tǒng)大fov的同時減少光機系統(tǒng)中產(chǎn)生的色差。

4、為達到以上目的，本申請采用的技術(shù)方案為：一種光機系統(tǒng)，包括：

5、照明組件，包括光源和轉(zhuǎn)折棱鏡，所述光源用于提供照明光，所述轉(zhuǎn)折棱鏡具有面向所述光源的入射面、反射面以及面向偏振分光元件的出射面，用于將所述照明光偏轉(zhuǎn)；

6、顯示芯片，用于將照明光調(diào)制成圖像光；

7、中繼成像組件，包括所述偏振分光元件、第一矯正透鏡組以及反射元件，所述顯示芯片與所述反射元件設(shè)置在所述偏振分光元件的相對側(cè)，且所述顯示芯片與所述轉(zhuǎn)折棱鏡設(shè)置在所述偏振分光元件的相鄰側(cè)，所述第一矯正透鏡組設(shè)置在所述偏振分光元件與所述顯示芯片之間，所述第一矯正透鏡組包括膠合的第四透鏡和第五透鏡，具有正光焦度的所述第四透鏡設(shè)置在靠近所述偏振分光元件的一側(cè)，具有負(fù)光焦度的所述第五透鏡設(shè)置在靠近所述顯示芯片的一側(cè)；所述反射元件具有正光焦度，所述反射元件的焦距f3與所述光機系統(tǒng)的焦距f滿足：0.6＜f/f3＜1。

8、作為一種優(yōu)選，所述反射元件遠離所述偏振分光元件的一面為非球面，所述非球面內(nèi)側(cè)鍍有反射膜，所述反射元件靠近所述偏振分光元件的一面為平面。

9、作為一種優(yōu)選，所述第四透鏡的折射率小于所述第五透鏡的折射率，所述第四透鏡的阿貝數(shù)大于所述第五透鏡的阿貝數(shù)。

10、作為一種優(yōu)選，所述第四透鏡的兩側(cè)表面均為凸面，所述第五透鏡遠離所述顯示芯片的表面為凹面，靠近所述顯示芯片的表面為凸面。

11、作為一種優(yōu)選，所述中繼成像組件還包括設(shè)置在所述偏振分光元件出光側(cè)的第二矯正透鏡組，所述第二矯正透鏡組包括正光焦度的第一透鏡和具有負(fù)光焦度的第二透鏡，所述第一透鏡設(shè)置在遠離所述偏振分光元件的一側(cè)，所述第二透鏡設(shè)置在靠近所述偏振分光元件的一側(cè)。

12、作為一種優(yōu)選，所述第一透鏡的折射率小于所述第二透鏡的折射率，所述第一透鏡的阿貝數(shù)小于所述第二透鏡的阿貝數(shù)。

13、作為一種優(yōu)選，所述第一透鏡的兩側(cè)表面均為凸面，所述第二透鏡靠近所述出光側(cè)的一面為凹面，遠離所述出光側(cè)的一面為平面。

14、作為一種優(yōu)選，所述第一透鏡與所述第二透鏡膠合。

15、作為一種優(yōu)選，所述中繼成像組件還包括第一偏光片和四分之一波片，所述第一偏光片設(shè)置在所述偏振分光元件的出光側(cè)且位于所述第二透鏡和所述偏振分光元件之間；所述四分之一波片設(shè)置在所述反射元件和所述偏振分光元件之間。

16、作為一種優(yōu)選，所述照明組件還包括第二偏光片，所述第二偏光片設(shè)置在所述轉(zhuǎn)折棱鏡的出射面與所述偏振分光元件之間。

17、作為一種優(yōu)選，所述中繼成像組件還包括第一擴散片，所述第一擴散片設(shè)置在所述轉(zhuǎn)折棱鏡的出射面與所述第二偏光片之間。

18、作為一種優(yōu)選，一種近眼顯示設(shè)備，包括上述任一所述的光機系統(tǒng)以及波導(dǎo)器件，所述光機系統(tǒng)設(shè)置在所述波導(dǎo)器件的耦入側(cè)，用于投射所述圖像光至所述波導(dǎo)器件的耦入口。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果在于：本申請?zhí)峁┑墓鈾C系統(tǒng)中，反射元件可以承擔(dān)主要光焦度，實現(xiàn)光機系統(tǒng)大角度需要的短焦距，保證能夠提供大視場角；同時通過設(shè)置矯正透鏡組，來矯正因增大視場角導(dǎo)致的像差以及色差，實現(xiàn)高清晰度的全彩ar光機；反射元件、轉(zhuǎn)折棱鏡以及矯正透鏡組的復(fù)用，可以減小光機體積。這樣，可以實現(xiàn)大fov、高分辨率和小型化的全彩ar光機。

技術(shù)特征：

1.一種光機系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述反射元件遠離所述偏振分光元件的一面為非球面，所述非球面內(nèi)側(cè)鍍有反射膜，所述反射元件靠近所述偏振分光元件的一面為平面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述第四透鏡的折射率小于所述第五透鏡的折射率，所述第四透鏡的阿貝數(shù)大于所述第五透鏡的阿貝數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述第四透鏡的兩側(cè)表面均為凸面，所述第五透鏡遠離所述顯示芯片的表面為凹面，靠近所述顯示芯片的表面為凸面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼成像組件還包括設(shè)置在所述偏振分光元件出光側(cè)的第二矯正透鏡組，所述第二矯正透鏡組包括正光焦度的第一透鏡和具有負(fù)光焦度的第二透鏡，所述第一透鏡設(shè)置在遠離所述偏振分光元件的一側(cè)，所述第二透鏡設(shè)置在靠近所述偏振分光元件的一側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的折射率小于所述第二透鏡的折射率，所述第一透鏡的阿貝數(shù)小于所述第二透鏡的阿貝數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的兩側(cè)表面均為凸面，所述第二透鏡靠近所述出光側(cè)的一面為凹面，遠離所述出光側(cè)的一面為平面。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡與所述第二透鏡膠合。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼成像組件還包括第一偏光片和四分之一波片，所述第一偏光片設(shè)置在所述偏振分光元件的出光側(cè)且位于所述第二透鏡和所述偏振分光元件之間；所述四分之一波片設(shè)置在所述反射元件和所述偏振分光元件之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述照明組件還包括第二偏光片，所述第二偏光片設(shè)置在所述轉(zhuǎn)折棱鏡的出射面與所述偏振分光元件之間。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光機系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼成像組件還包括第一擴散片，所述第一擴散片設(shè)置在所述轉(zhuǎn)折棱鏡的出射面與所述第二偏光片之間。

12.一種近眼顯示設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1-11任一所述的光機系統(tǒng)以及波導(dǎo)器件，所述光機系統(tǒng)設(shè)置在所述波導(dǎo)器件的耦入側(cè)，用于投射所述圖像光至所述波導(dǎo)器件的耦入口。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種光機系統(tǒng)以及近眼顯示設(shè)備，包括：照明組件，包括光源和轉(zhuǎn)折棱鏡；顯示芯片；中繼成像組件，包括偏振分光元件、第一矯正透鏡組以及反射元件，顯示芯片與反射元件設(shè)置在偏振分光元件的相對側(cè)，且顯示芯片與轉(zhuǎn)折棱鏡設(shè)置在偏振分光元件的相鄰側(cè)，第一矯正透鏡組設(shè)置在偏振分光元件與顯示芯片之間，第一矯正透鏡組包括膠合的第四透鏡和第五透鏡，具有正光焦度的第四透鏡設(shè)置在靠近偏振分光元件的一側(cè)，具有負(fù)光焦度的第五透鏡設(shè)置在靠近顯示芯片的一側(cè)；反射元件具有正光焦度，反射元件的焦距f<subgt;3</subgt;與光機系統(tǒng)的焦距f滿足：0.6＜f/f<subgt;3</subgt;＜1。本申請在于實現(xiàn)全彩光機系統(tǒng)大角度、高分辨率的同時，保持鏡頭的小尺寸。

技術(shù)研發(fā)人員：徐昊天,張雨奇,劉冰玉,杜佳瑋
受保護的技術(shù)使用者：寧波舜宇光電信息有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8