[发明专利]棱镜式AR显示装置

权利要求书

1.一种棱镜式AR显示装置，其特征在于，包括：

沿第一轴依次排列的LCOS显示芯片、偏振分光棱镜PBS、双胶合透镜、第一单透镜以及分光棱镜，以及设于与所述第一轴垂直的第二轴上，且靠近所述PBS的LCOS照明设备；

其中，所述双胶合透镜包括正透镜以及负透镜，所述负透镜靠近所述PBS，所述正透镜靠近所述第一单透镜；

所述分光棱镜的第一入光面靠近所述第一单透镜，且光轴与所述第一单透镜的光轴重合；所述分光棱镜的第二入光面的光轴与所述第一入光面的光轴垂直，且所述第二入光面与第一出光面相对；

所述LCOS照明设备用于照明所述LCOS显示芯片，以使所述LCOS显示芯片发出虚拟图像光；所述LCOS显示芯片发出的虚拟图像光，经所述PBS透射以及所述双胶合透镜折射后进入所述第一单透镜，经所述第一单透镜折射入所述分光棱镜，在所述分光棱镜的第一入光面上，与来自所述分光棱镜的第二入光面的环境光进行合光后从所述分光棱镜的第一出光面透射至人眼；

其中，所述分光棱镜包括：依次排列的第一棱镜以及第二棱镜；

所述第一棱镜的斜棱面与所述第二棱镜的斜棱面胶合，且胶合面上镀有半透半反介质膜以形成所述分光棱镜的分光面；

所述第一棱镜上靠近所述第一单透镜，且光轴与所述第一单透镜的光轴重合的面为所述第一入光面；

所述第一棱镜上，光轴与所述第一单透镜的光轴垂直的面为所述第一出光面；

所述第二棱镜上，光轴与所述第一单透镜的光轴垂直的面为所述第二入光面；

其中，所述LCOS照明设备包括：沿所述第二轴依次排列的凹凸透镜以及光源设备；

其中，所述凹凸透镜靠近所述光源设备的第一面为凹球面，靠近所述PBS的第二面为凸球面；

所述光源设备发出的光经所述凹凸透镜汇聚至所述PBS，经所述PBS偏振化后以垂直线偏振光进入所述LCOS显示芯片。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一单透镜为正透镜。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一入光面和/或所述第二入光面镀有增透膜。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：偏振元件；

所述偏振元件位于所述分光棱镜的第二出光面的出光侧，且所述偏振元件的偏振方向与所述PBS的偏振方向垂直；所述第二出光面与所述第一入光面相对。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一入光面和/或所述第二入光面为凹面。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的装置，其特征在于，所述分光棱镜包括：依次排列的第二棱镜以及第一棱镜；

所述第二棱镜的斜棱面与所述第一棱镜的斜棱面胶合，且胶合面上镀有半透半反介质膜以形成所述分光棱镜的分光面；

所述第二棱镜上靠近所述第一单透镜，且光轴与所述第一单透镜的光轴重合的面为所述第一入光面；

所述第二棱镜上，光轴与所述第一单透镜的光轴垂直的面为所述第二入光面，所述第二入光面为凸面且镀有半透半反介质膜；

所述第一棱镜上，光轴与所述第一单透镜的光轴垂直的面为所述第一出光面。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一出光面为与所述第二入光面同心且曲率半径相同的凹面。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：设于所述第二轴上，且位于所述凹凸透镜和所述PBS之间的非球面正透镜；

所述非球面正透镜用于将所述凹凸透镜折射来的所述光源设备发出的光均匀地折射至所述PBS，以供所述PBS偏振化后进入所述LCOS显示芯片。