投影显示系统以及头戴显示设备的制作方法

本申请实施例涉及光学显示，更具体地，本申请实施例涉及一种投影显示系统以及头戴显示设备。

背景技术：

1、头戴显示设备能够解放双手，降低对屏幕的依赖，同时营造更好的视觉效果。对于头戴显示设备，近眼显示是其技术的关键，成像质量和轻薄性是主要的考虑因素。现有的基于衍射光波导方案的ar(augmented reality)头戴显示设备主要搭配的显示屏为lcos(liquid crystal on silicon)或dlp。但是，采用dlp和lcos的系统由于是被动照明，导致整个投影光学部分的体积很大，成像时在人眼的视野区存在一定的遮挡问题，影响用户的观感。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种投影显示系统以及头戴显示设备的新技术方案。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种投影显示系统。所述投影显示系统包括光机组件及导光器件；所述光机组件包括照明光路部分，且所述照明光路部分相对于所述导光器件呈倾斜设置；

3、所述导光器件具有耦入口和耦出口；其中，所述耦入口位于所述光机组件的出光路径上。

4、可选地，所述照明光路部分包括照明模组及分光组件，且所述照明模组与所述分光组件的一侧为相邻设置；

5、其中，所述分光组件包括第一棱镜、第二棱镜及胶合设置在所述第一棱镜与所述第二棱镜之间的补偿镜，且所述分光组件相对于所述导光器件形成倾斜状态。

6、可选地，所述照明光路部分包括分光组件，且所述分光组件相对于所述导光器件形成倾斜状态。

7、可选地，所述分光组件包括第一棱镜、第二棱镜及胶合设置在所述第一棱镜与所述第二棱镜之间的补偿镜。

8、可选地，所述第一棱镜包括相互垂直的第一直角面和第二直角面，及与所述第一直角面和所述第二直角面连接的第一斜面；

9、所述第二棱镜包括相互垂直的第三直角面和第四直角面，及与所述第三直角面和所述第四直角面连接的第二斜面；

10、所述补偿镜位于所述第一直角面与所述第三直角面之间；

11、其中，所述第二直角面与所述第四直角面相对，所述第一斜面与所述第二斜面相对并与所述导光器件形成倾斜设置。

12、可选地，所述补偿镜包括第一表面及第二表面；

13、所述第一表面与所述第一直角面胶合，且二者之间设置有第一分光膜；所述第二表面与所述第三直角面胶合，且二者之间设置有第二分光膜；

14、所述第二直角面用于供照明光线入射；

15、所述第一斜面上设置有全反射膜；

16、所述第二斜面上设置有相位延迟器。

17、可选地，所述相位延迟器为四分之一波片。

18、可选地，所述照明光路部分还包括照明模组，所述照明模组用于发出照明光线；

19、所述照明模组靠近所述第二直角面设置；

20、所述照明模组与所述第一棱镜之间设置有偏振片。

21、可选地，所述补偿镜的第一表面及第二表面为平面或弧面。

22、可选地，所述分光组件还包括第一耦合透镜及第二耦合透镜；

23、所述第一耦合透镜胶合设置在所述第一棱镜与所述补偿镜之间、所述第二耦合透镜胶合设置在所述第二棱镜与所述补偿镜之间；

24、或者，

25、所述第一耦合透镜与所述第一棱镜为一体化结构、所述第二耦合透镜与所述第二棱镜为一体化结构。

26、可选地，所述第二直角面为弧面，或，所述第二直角面上胶合设置有透镜，以使所述第二直角面能够带有目标光焦度。

27、可选地，所述照明模组包括光源，经所述光源发出的光线被配置为能够垂直入射至所述所述第一棱镜的第二直角面。

28、可选地，所述照明模组还包括第三耦合透镜，所述第三耦合透镜设于所述光源与所述第一棱镜之间。

29、可选地，所述光机组件还包括成像模组，所述成像模组围设在所述分光组件的周侧，且所述分光组件位于所述成像模组的光路之间。

30、可选地，所述成像模组包括：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组及lcos芯片；

31、所述第一透镜组及所述lcos芯片靠近所述第一斜面设置，且所述第一透镜组位于所述所述lcos芯片与所述第一斜面之间；

32、所述第二透镜组靠近所述所述第二斜面设置；

33、所述第三透镜组靠近所述第四直角面设置。

34、可选地，所述第二透镜组远离所述lcos芯片的一侧设有反射膜。

35、可选地，s光经所述第一棱镜的第二直角面入射，经所述第一棱镜的第一斜面反射后，透过所述第一棱镜及所述第一透镜组射向所述lcos芯片，所述lcos芯片将s光调制成p光并携带显示画面信息经过所述第一透镜组、所述分光组件、所述相位延迟器及所述第二透镜组，所述p光经所述相位延迟器后，成为圆偏振光，所述圆偏振光入射至所述第二透镜组后被反射，经过所述相位延迟器后，成为成s光，所述s光经所述第二棱镜的第二斜面反射，透过所述第三透镜组射入所述导光器件，所述导光器件对光线进行传导后耦出。

36、第二方面，本申请实施例提供了一种头戴显示设备。所述头戴显示设备包括：

37、外壳；

38、如第一方面所述的投影显示系统。

39、本申请的有益效果为：

40、根据本申请实施例提供的投影光学系统，可应用于基于衍射光波导方案的ar(augmented reality)头戴显示产品中，通过对光学架构进行新设计，具体为将照明光路部分相对于导光器件形成倾斜设置，可对人眼两侧视野区域进行空间避让，可提高双眼视野的舒适度，从而提高用户体验感。

41、通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种投影显示系统，其特征在于，包括光机组件(10)及导光器件(90)；所述光机组件(10)包括照明光路部分，且所述照明光路部分相对于所述导光器件(90)呈倾斜设置；

2.根据权利要求1所述的投影显示系统，其特征在于，所述照明光路部分包括分光组件(40)，且所述分光组件(40)相对于所述导光器件(90)形成倾斜状态。

3.根据权利要求2所述的投影显示系统，其特征在于，所述分光组件(40)包括第一棱镜(41)、第二棱镜(43)及胶合设置在所述第一棱镜(41)与所述第二棱镜(43)之间的补偿镜(42)。

4.根据权利要求3所述的投影显示系统，其特征在于，所述第一棱镜(41)包括相互垂直的第一直角面(412)和第二直角面(413)，及与所述第一直角面(412)和所述第二直角面(413)连接的第一斜面(411)；

5.根据权利要求4所述的投影显示系统，其特征在于，所述补偿镜(42)包括第一表面及第二表面；

6.根据权利要求5所述的投影显示系统，其特征在于，所述相位延迟器(70)为四分之一波片。

7.根据权利要求5所述的投影显示系统，其特征在于，所述照明光路部分还包括照明模组(20)，所述照明模组(20)用于发出照明光线；

8.根据权利要求5所述的投影显示系统，其特征在于，所述补偿镜(42)的第一表面及第二表面为平面或弧面。

9.根据权利要求5所述的投影显示系统，其特征在于，所述分光组件(40)还包括第一耦合透镜(44)及第二耦合透镜(45)；

10.根据权利要求5-9中任一项所述的投影显示系统，其特征在于，所述第二直角面(413)为弧面，或，所述第二直角面(413)上胶合设置有透镜，以使所述第二直角面(413)能够带有目标光焦度。

11.根据权利要求7所述的投影显示系统，其特征在于，所述照明模组(20)包括光源(21)，经所述光源(21)发出的光线被配置为能够垂直入射至所述所述第一棱镜(41)的第二直角面(413)。

12.根据权利要求11所述的投影显示系统，其特征在于，所述照明模组(20)还包括第三耦合透镜(22)，所述第三耦合透镜(22)设于所述光源(21)与所述第一棱镜(41)之间。

13.根据权利要求10所述的投影显示系统，其特征在于，所述光机组件(10)还包括成像模组，所述成像模组围设在所述分光组件(40)的周侧，且所述分光组件(40)位于所述成像模组的光路之间。

14.根据权利要求13所述的投影显示系统，其特征在于，所述成像模组包括：第一透镜组(51)、第二透镜组(52)、第三透镜组(53)及lcos芯片(60)；

15.根据权利要求14所述的投影显示系统，其特征在于，所述第二透镜组(52)远离所述lcos芯片(60)的一侧设有反射膜。

16.根据权利要求15所述的投影显示系统，其特征在于，s光经所述第一棱镜(41)的第二直角面(413)入射，经所述第一棱镜(41)的第一斜面(411)反射后，透过所述第一棱镜(41)及所述第一透镜组(51)射向所述lcos芯片(60)，所述lcos芯片(60)将s光调制成p光并携带显示画面信息经过所述第一透镜组(51)、所述分光组件(40)、所述相位延迟器(70)及所述第二透镜组(52)，所述p光经所述相位延迟器(70)后，成为圆偏振光，所述圆偏振光入射至所述第二透镜组(52)后被反射，经过所述相位延迟器(70)后，成为成s光，所述s光经所述第二棱镜(43)的第二斜面(431)反射，透过所述第三透镜组(53)射入所述导光器件(90)，所述导光器件(90)对光线进行传导后耦出。

17.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种投影显示系统以及头戴显示设备；其中，所述投影显示系统包括光机组件及导光器件；所述光机组件包括照明光路部分，且所述照明光路部分相对于所述导光器件呈倾斜设置；所述导光器件具有耦入口和耦出口；其中，所述耦入口位于所述光机组件的出光路径上。本申请实施例，通过将照明光路部分进行倾斜设置的设计，可以对人眼两侧视野区域进行空间避让，可提高双眼视野的舒适度，从而提高用户体验感。

技术研发人员：饶轶,许礼强
受保护的技术使用者：歌尔光学科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16