[发明专利]照明光学系统及光学显示设备

说明书

本发明涉及一种照明光学系统，其包括光源、扩束波导组件以及匀光组件，其中：光源，用于向扩束波导组件发出光源光束；扩束波导组件，用于接收光源光束，对光源光束进行光束扩展处理以形成第一光束，并将第一光束出射至匀光组件；匀光组件，用于接收第一光束，对第一光束进行匀光处理以形成第二光束，并出射第二光束，其中，第二光束用于充当投射至光学显示设备的投影入射光，或用于产生投射至光学显示设备的投影入射光。本发明的照明光学系统体积小、且有利于小型化设计。

技术领域

本发明涉及光学显示技术领域，特别是涉及一种照明光学系统及光学显示设备。

背景技术

随着显示技术的发展，出现了增强现实技术，增强现实技术是将虚拟信息和真实世界相融合的技术，其中近眼显示设备是增强现实技术中的关键环节。近眼显示设备可以让用户看到真实世界的同时看到计算机构建的虚拟图像。

传统技术中，近眼显示设备通常包括照明光学系统、偏振片、PBS棱镜、微显示屏、准直透镜组和扩瞳波导片等器件，照明光学系统产生的投影入射光依次经过偏振片、PBS棱镜及微显示屏，从微显示屏反射回来的投影入射光再依次经过PBS棱镜、准直透镜组和扩瞳波导片后，入射至人眼；其中，照明光学系统的优化设计是影响近眼显示设备成像的重要环节，照明光学系统所出射的光线的亮度及亮度均匀性是影响显示效果的重要因素，为了保证照明光学系统的亮度均匀性，需要在照明光学系统上设置多个菲涅尔透镜作为匀光结构。

然而，在实际使用中，由于多个菲涅尔透镜占用的体积较大，使得照明光学系统的体积较大，不利于小型化设计。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种体积小、且有利于小型化设计的照明光学系统及光学显示设备。

本发明提供一种照明光学系统，包括光源、扩束波导组件以及匀光组件，其中：

所述光源，用于向所述扩束波导组件发出光源光束；

所述扩束波导组件，用于接收所述光源光束，对所述光源光束进行光束扩展处理以形成第一光束，并将所述第一光束出射至所述匀光组件；

所述匀光组件，用于接收所述第一光束，对所述第一光束进行匀光处理以形成第二光束，并出射所述第二光束；其中，所述第二光束用于充当投射至光学显示设备的投影入射光，或用于产生投射至光学显示设备的投影入射光。

在一个实施例中，所述扩束波导组件包括转折分光膜阵列以及连接于所述转折分光膜阵列的耦出分光膜阵列，其中：

所述转折分光膜阵列，用于接收所述光源光束，对所述光源光束进行分光处理以形成至少两束转折光束，并分别将每一所述转折光束反射至所述耦出分光膜阵列；

所述耦出分光膜阵列，用于分别接收每一所述转折光束，对每一所述转折光束进行分光处理以形成至少两束耦出光束，并将所有所述耦出光束反射至所述匀光组件；其中，多束所述耦出光束共同形成所述第一光束。

在一个实施例中，所述转折分光膜阵列包括至少两个分别沿第一方向排列设置的第一分光膜，每一所述第一分光膜以第一预设倾斜角度与所述第一方向倾斜设置；所述耦出分光膜阵列包括至少两个分别沿第二方向排列设置的第二分光膜，每一所述第二分光膜以第二预设倾斜角度与所述第二方向倾斜设置；其中，所述第一方向与所述第二方向垂直设置。

在一个实施例中，多个所述第一分光膜相互平行设置，且所述第一预设倾斜角度为45°；多个所述第二分光膜相互平行设置，且所述第二预设倾斜角度为45°。

在一个实施例中，多个所述第一分光膜的反射率沿所述第一方向依次递增，多个所述第二分光膜的反射率沿所述第二方向依次递增。

在一个实施例中，所述扩束波导组件包括波导片、耦入光栅以及耦出光栅，所述波导片包括分别位于相邻两个侧面上的入光面和出光面，所述耦入光栅设置于所述入光面，所述耦出光栅设置于所述出光面，其中：