[实用新型]近眼显示光学设备

说明书

一种近眼显示光学设备包括至少一图像光投射组件和至少一波导器件。该波导器件包括一波导组、一耦入元件组以及一耦出元件组。该波导组具有一耦入区域和一耦出区域，用于将从该耦入区域耦入的至少二单色图像光传播至该耦出区域。该耦入元件组被对应地设置于该波导组的该耦入区域，并且该耦入元件对应于该图像光投射组件，用于将经由该图像光投射组件投射的该至少二单色图像光从该耦入区域耦入该波导组。该耦出元件组被对应地设置于该波导组的该耦出区域，用于将经由该波导组传播的该至少二单色图像光从该耦出区域耦出，以形成具有相同角度空间分布的至少二单色图像光。

技术领域

本实用新型涉及近眼显示技术领域，特别是涉及一种近眼显示光学设备。

背景技术

近年来，随着LED技术和微型显示芯片技术的出现，使得小型化和高分辨率的投影显示成为可能。而随着投影显示技术的不断发展以及市场需求，大视场、高成像质量、小体积、可穿戴的微型投影光引擎越来越受到重视，尤其是在现如今发展火热的增强现实(Augmented reality,简称AR)、近眼显示(Near-eye display,简称NED)以及可穿戴等领域。

目前，现有的近眼显示系统通常由微型投影光引擎和波导显示器件组成，以通过波导显示器件将来自该微型投影光引擎的图像光传递至人眼中以实现近眼显示。具体地，如图1所示，现有的微型投影光引擎1P通常照明系统10P、中继镜组20P、显示芯片30P以及投影成像系统40P，其中该中继镜组20P位于该照明系统10P的照明路径，并且该显示芯片30P和该投影成像系统40P分别位于该中继镜组20P的相对侧。当该照明系统10P沿照明路径发射照明光束时，该中继镜组20P先将照明光束传输至该显示芯片30P，以在通过诸如LCOS的显示芯片30P将该照明光束调制成图像光之后，再将该图像光传输至该投影成像系40P，以通过该投影成像系统40P将该图像光投影成像。

此外，为了实现彩色显示，现有的微型投影光引擎1P的照明系统10P通常采用诸如X合色棱镜(X-Cube)等之类的合色装置将来自三条光路的基色光合并到同一条光路中。如图1所示，X合色棱镜通常由四个直角棱镜11P沿直角面胶合而成，并且直角棱镜11P的直角面镀有相应的第一和第二膜系12P、13P；其中四个直角棱镜11P的斜面分别作为光的输入面和输出面，并且红、绿、蓝三基色偏振光源14P分别对应于三个直角棱镜11P的斜面，其余的一个直角棱镜11P的斜面作为三基色光合成白光后的输出面。

然而，虽然该X合色棱镜能够将三路基色光合成一路白光，但是受该X合色棱镜自身结构的限制，其结构比较松散、体积大，导致配置有该X合色棱镜的照明系统的体积和重量均比较大。特别地，现有的微型投影光引擎因自身结构的限制(如图1所示，该照明系统10P所发出的照明光束必须通过体积大、重量重的中继镜组20P来达到显示芯片30P所需的照射面积，并且转向地传输照明光束，以便通过所述显示芯片30P调制出图像光等等)而存在很多不足之处，例如尺寸大、设备笨重、制造难度极大等等，很难满足市场对小体积、轻重量的微型投影光引擎的需求，尤其是无法在增强现实、近眼显示以及可穿戴等领域得到广泛应用和普及。

实用新型内容

本实用新型的一优势在于提供一种近眼显示光学设备，其能够满足市场对小体积、轻重量的近眼显示光学设备的需求。

本实用新型的另一优势在于提供一种近眼显示光学设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述近眼显示光学设备的波导器件能够实现近眼显示的基础上，又能够实现诸如X合色棱镜的合色功能，以便克服因现有的微型投影光引擎自身结构的限制而引起的体积较大、重量较重的问题。

本实用新型的另一优势在于提供一种近眼显示光学设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述波导器件能够将不同角度空间分布的单色图像光调制成相同角度空间分布的图像光，以便在人眼前直接实现合色，进而无需额外设置合色器件就能够实现彩色显示。