[实用新型]微型投影光引擎和穿戴式显示设备

说明书

一种微型投影光引擎和穿戴式显示设备。该微型投影光引擎包括一照明组件、一显示芯片、一成像组件以及一异形偏振分光组件。该显示芯片用于将该偏振照明光调制成携带有图像信息的偏振图像光。该成像组件具有一成像光路，用于沿着该成像光路投射该偏振图像光。该异形偏振分光组件具有与该照明组件对应的一入射面，与该显示芯片对应的一显示面以及与该成像组件对应的一出射面，并且该异形偏振分光组件的该出射面和该显示面之间的夹角为锐角或钝角，用于将来自该照明组件的该偏振照明光传输至该显示芯片，并将来自该显示芯片的该偏振图像光传输至该成像组件，使得该成像组件的该成像光路偏向或偏离该显示芯片。

技术领域

本实用新型涉及微投影技术领域，特别是涉及一种微型投影光引擎和穿戴式显示设备。

背景技术

近年来，随着微型投影技术日趋成熟，微型投影早已走出了概念阶段，逐渐步入商品实用化的阶段，越来越多的小型便携式投影媒体播放器、投影手机、穿戴式显示设备(如AR眼镜等)开始面市，使得微投影技术的应用模式更加多样化，发展前景备受期待。

微型投影技术通常是基于微投显示芯片而开发的，目前主流的微投显示芯片有TFT-LCD、LCoS以及DMD芯片。但在这三种显示芯片中：首先，基于TFT-LCD芯片的光引擎的对比度较低、光能利用率低、亮度较低以及分辨率较低；其次，基于DMD芯片的光引擎虽然具有较高的对比度和光能利用率，但目前小尺寸领域内的物理分辨率比LCoS低，同时由于是独家技术，价格非常贵；最后，基于LCoS芯片的光引擎具有良好的物理分辨率和光能利用率，同时鉴于LCoS成熟的技术和良好的质量，即使相比于DMD芯片，LCoS芯片的价格也是具有明显的优势。因此，综合来看，在上述三种芯片中，LCoS芯片还是具有较高的性价比的。此外，对于AR应用领域的投影光机而言，由于大多数波导都是需要偏振光耦入的，而LCoS芯片本身就是偏振光调制器件，因此，从这一层面上来讲，LCoS芯片也具有先天性优势。

然而，目前微型投影光引擎所面临的挑战主要还是在于光引擎的体积和重量，特别是，配合波导的大多数LCoS投影光引擎通常采用的是常规PBS分光棱镜，使得现有的投影光引擎的成像镜头的成像光路与LCoS芯片之间通常保持平行，导致该现有的投影光引擎中常规PBS分光棱镜需要具备足够大的尺寸才能与LCoS芯片和成像镜头相匹配，进而造成该现有的投影光引擎的体积和重量较大。

与此同时，为了避免该投影光引擎的成像镜头与波导配合时产生结构干涉，通常会对应地设置一个较大尺寸的耦出棱镜在该投影光引擎的该成像镜头和该波导之间。而耦出棱镜的尺寸增大不仅会增加该成像镜头的设计压力，同时也会造成光引擎的整体重量和体积进一步增加，使得该现有的投影光引擎无法满足诸如AR眼镜、VR眼镜等穿戴式显示设备对光引擎的小体积和轻重量的要求，更无法满足电子设备的小型化反战潮流，不利于在增强现实、虚拟现实以及近眼显示等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微型投影光引擎和穿戴式显示设备，其能够满足市场对小体积、轻重量的微型投影光引擎的需求。

本实用新型的另一优势在于提供一种微型投影光引擎和穿戴式显示设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述微型投影光引擎采用异形偏振分光组件来替代常规PBS分光棱镜，有助于使所述微型投影光引擎的结构超紧凑，进而大幅地减小微型投影光引擎的体积。

本实用新型的另一优势在于提供一种微型投影光引擎和穿戴式显示设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述微型投影光引擎的所述异形偏振分光组件能够使得成像光路与显示芯片之间的夹角为锐角或钝角，这不仅能够减小分光棱镜自身的体积和重量，而且还能够直接利用较小体积和重量的耦出棱镜来避免产生结构干涉。

本实用新型的另一优势在于提供一种微型投影光引擎和穿戴式显示设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述微型投影光引擎的整体体积足够小、便于携带，适于在增强现实、虚拟现实以及近眼显示等可穿戴领域得到应用和普及。