[实用新型]一种合光装置、投影显示系统及AR眼镜

说明书

本实用新型公开了一种合光装置、投影显示系统和AR眼镜。合光装置包括波导基底和设置在所述波导基底上的耦合输出全息光栅和若干耦合输入全息光栅；还包括若干与所述耦合输入全息光栅对应设置的单色光源；所述耦合输入全息光栅用于将对应单色光源发出的单色光耦入所述波导基底，并在波导基底内以全反射的方式传输；所述耦合输出全息光栅用于将若干所述单色光以相同的出射角度耦出所述波导基底。本实用新型的合光装置体积小，成本低。

技术领域

本实用新型属于投影显示领域，具体地说涉及一种合光装置、投影显示系统及AR眼镜。

背景技术

随着人们对显示画面要求的提高，投影显示模块飞速发展，为提高图像的质量，合光棱镜作为重要的合光元件，其制备更是有着近乎苛刻的要求，其生产成本也相应提高，投入/产出比越来越小。

同时，用合光棱镜对图像合束时，其占用空间较大，这在某些发展趋势为小型化、轻型化的产品中是非常大的阻碍。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型设计了一种合光装置、投影显示系统及AR眼镜。

本实用新型提供了一种合光装置，包括波导基底和设置在所述波导基底上的耦合输出全息光栅和若干耦合输入全息光栅；还包括若干与所述耦合输入全息光栅对应设置的单色光源；所述耦合输入全息光栅用于将对应单色光源发出的单色光耦入所述波导基底，并在波导基底内以全反射的方式传输；所述耦合输出全息光栅用于将若干所述单色光以相同的出射角度耦出所述波导基底。

与现有技术相比，本实用新型摒弃了合光棱镜，采用波导进行合光，体积小、成本低，增加了投影显示模块中合光装置的多样性，尤其为某些对形状和体积有特殊要求致使合光棱镜不适用的环境增加了合光装置的可选择性。

优选的，还包括准直装置，所述单色光源发出的单色光通过所述准直装置进行准直后照射至所述耦合输入全息光栅。本优选方案的有益效果为：当单色光源可为点光源或者不能发出平行光时，通过准直装置后可形成平行光照射至耦合输入全息光栅上。

优选的，还包括光线转向装置，所述准直后的单色光通过所述光线转向装置改变方向后再照射至所述耦合输入全息光栅。本优选方案的有益效果为：准直装置是单个透镜或者透镜组，具有一个等效焦距，若增设准直装置，在不选用平凸的非球面透镜等高成本光学元件的情况下，单色光源与准直装置之间需要间隔一定距离，造成装置整体的宽度加大，且不增加成本，设置光线转向装置后可以将单色光的传输方向改变，一定程度减小装置的宽度，光线转向装置优选直角棱镜，即可将单色光源与准直装置之间的距离由横向(即波导基底的宽度方向)转移至纵向(波导基底的长度方向)或者深度方向(即波导基底长度和宽度构成的平面的垂直线所在的方向)，使得装置宽度降低。

优选的，若干所述单色光源位于所述波导基底的同侧或两侧。本优选方案的有益效果为：将若干所述单色光源设置在波导基底的同侧时，合光装置横向距离较短；分列于两侧时，可以缩短纵向距离，使得结构更为紧凑。

优选的，若干所述单色光源发出的单色光在所述波导基底内传输时传输角度相同。本优选方案的有益效果为：本实用新型所说的若干单色光传输角度相同是指单色光源中心点发出的光传输角度相同，控制若干所述单色光源发出的单色光在所述波导基底内传输时传输角度可以使得各个光栅之间耦合的单色光不会发生串扰，而且使得每个光栅的周期计算更为方便，耦合输出全息光栅的设置位置更容易确定。

优选的，所述波导基底上设有三个分别对红光、绿光或蓝光敏感的耦合输入全息光栅，与所述耦合输入全息光栅对应设置的单色光源可发出相应颜色的单色光；所述耦合输出全息光栅对白光敏感。本优选方案的有益效果为：红、绿、蓝三色光的比例足以合成多种颜色，将合成的光线输出后可得到彩色光。

优选的，所述单色光源发出的单色光携带有图像信息。本优选方案的有益效果为：将若干携带有图像信息的单色光合成并输出可得到带有图像信息的图像光，用于图像显示。