[发明专利]LCOS照明装置及AR设备

说明书

本发明提供的一种LCOS照明装置及AR设备，其中，LCOS照明装置包括：依次排列的光源设备、第一聚焦透镜、复眼透镜、第二聚焦透镜以及PBS；所述第一聚焦透镜上靠近所述复眼透镜的光学面，以及所述第二聚焦透镜上靠近所述PBS的光学面为凸非球面；所述复眼透镜的两个有效光学面上对称分布球面透镜阵列。在上述结构中，LCOS照明装置中的光线整形的光学元件数量较少、结构简单，使得LCOS照明装置的结构尺寸极大缩小，进而可在确保LCOS照明装置以更高的光效率照射在LCOS的显示芯片上的同时，使得AR设备进一步小型化。

技术领域

本发明涉及AR(Augmented Reality，增强现实)技术领域，尤其涉及一种LCOS照明装置及AR设备。

背景技术

目前，AR设备中，通常采用LCOS(Liquid Crystal on Silicon,液晶附硅)作为虚拟图像的展示设备。LCOS不能自主发光，需要采用偏振光来照明其显示芯片才能显示出不同的灰阶和颜色的画面。

现有技术中，通常采用光源设备、光线整形设备以及PBS(polarization beamsplitter，偏振分光棱镜)搭建LCOS的照明光路，以使LCOS显示芯片显示出不同的灰阶和颜色的画面。

但是，现有的光线整形设备通常需要采用较多的光学元件，进而导致LCOS的照明光路结构尺寸较大，不利于AR设备的小型化。

发明内容

本发明的多个方面提供一种LCOS照明装置及AR设备，用以在确保LCOS照明装置以更高的光效率照射在LCOS显示芯片上的同时，使得AR设备进一步小型化。

本发明提供一种LCOS照明装置，包括：

依次排列的光源设备、第一聚焦透镜、复眼透镜、第二聚焦透镜以及PBS；所述第一聚焦透镜上靠近所述复眼透镜的光学面，以及所述第二聚焦透镜上靠近所述PBS的光学面为凸非球面；所述复眼透镜的两个有效光学面上分别分布有球面透镜阵列，且两个有效光学面上分布的球面透镜阵列相互对称。

进一步可选地，所述球面透镜阵列上每个透镜单元的有效光学面为凸球面。

进一步可选地，所述复眼透镜的每个有效光学面上分布的球面透镜阵列包含：7排9列等间距透镜单元，且每个透镜单元上的光轴相互平行。

进一步可选地，所述透镜单元的第一尺寸在0.6-2.6mm范围内，第二尺寸在0.1-2.2mm范围内；每个透镜单元上的凸球面的球面半径在0.525-0.725mm范围内。

进一步可选地，所述第一聚焦透镜的焦距在2.4-3.4mm范围内，且所述第一聚焦透镜和所述光源设备之间的空气隙长度在0.5-1.5mm范围内。

进一步可选地，所述第一聚焦透镜上靠近所述复眼透镜的凸非球面对应的非球面方程中，二次曲线常数的取值范围在(-1.1)-(-0.9)之间。

进一步可选地，所述第二聚焦透镜的焦距在8.3-9.3mm范围内，且所述第二聚焦透镜和所述复眼透镜之间的空气隙长度在0.3-0.7mm范围内。

进一步可选地，所述第二聚焦透镜上靠近所述PBS的凸非球面对应的非球面方程中，二次曲线常数的取值范围在6-8之间。

进一步可选地，所述第二聚焦透镜上靠近所述复眼透镜的光学面为凸非球面，且对应的非球面方程中，二次曲线常数的取值范围在-0.5-1.5之间。

本发明还提供一种AR设备，包括：本发明提供的LCOS照明装置。