CN209014827U - 用于ar头显的lbs投影光路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于AR头显的LBS投影光路，包括光输出部、光接收部、光扫描模块和扩束透镜组件，光输出部用于将两种或两种以上波长激光合成同一光路，并发射合成光束；光接收部用于接收光输出部发射的合成光束；光输出部至光接收部之间的光路设置有光扫描模块，且光扫描模块具有一反射扫描面，光输出部发射的合成光束经反射扫描面反射后射向光接收部，光扫描模块用于扫描合成光束；扩束透镜组件设置于光输出部至光接收部之间的光路中。本实用新型提供一种用于AR头显的LBS投影光路，能够减少光斑的产生，改善用户的观看效果，提升用户的佩戴体验。
Description
技术领域
本实用新型涉及头戴显示技术领域，尤其涉及一种用于AR头显的LBS投影光路。
背景技术
增强现实技术(Augmented Reality简称AR)，是一种实时地计算摄影机摄像的位置及角度并加上相应图像、视频以及3D模型的技术。实现增强现实技术的头戴设备可以有多种光学显示方式，其中波导形式的增强现实头戴设备具有轻薄化及较大的发展和提升空间，被认为是未来实现增强现实技术的主流之一。
波导形式的增强现实头戴系统一般包括投影部分和波导部分，其中投影部分目前大多采用DLP(Digital Light Procession)数字光处理技术或者LCOS(Liquid Crystal onSilicon)反射式液晶投影技术等成像方式，其中LBS(Laser Bean Scanning)基于激光束扫描技术具有效率高、功耗低的优点，更利于配合波导式增强完成头戴设备显示，但是LBS投影系统产生的激光束直接输入至波导系统的耦合光栅时，由于激光自身具有较强的相干性，光束易发生干涉现象，导致人眼看到周期性分布的光斑，这种光斑作为杂光存在严重影响用户的观看效果，降低了用户的佩戴体验。
实用新型内容
基于此，针对目前LBS投影显示技术与波导技术配合时，由于激光自身的相干性导致人眼观察到周期性分布光斑的问题，有必要提供一种用于AR头显的LBS投影光路，能够减少光斑的产生，改善用户的观看效果，提升用户的佩戴体验。
为实现上述目的，本实用新型提出的用于AR头显的LBS投影光路，包括，
光输出部，用于将两种或两种以上波长激光合成同一光路，并发射合成光束；
光接收部，用于接收所述光输出部发射的所述合成光束；
光扫描模块，所述光输出部至所述光接收部之间的光路设置有所述光扫描模块，且所述光扫描模块具有一反射扫描面，所述光输出部发射的所述合成光束经所述反射扫描面反射后射向所述光接收部，所述光扫描模块用于扫描所述合成光束；
扩束透镜组件，设置于所述光输出部至所述光接收部之间的光路中。
优选地，所述扩束透镜组件包括沿所述合成光束传播方向依次设置的会聚透镜和准直透镜，所述会聚透镜焦距为f1，所述准直透镜焦距为f2，且f2大于f1。
优选地，所述会聚透镜和所述准直透镜依次设置于所述光扫描模块的反射扫描面至所述光接收部之间的光路中，所述会聚透镜与所述光扫描模块的反射扫描面光路距离为f1，所述会聚透镜与所述准直透镜的光路距离为f1与f2之和，所述光接收部朝向所述合成光束的表面距所述准直透镜的光路距离为f2。
优选地，所述会聚透镜设置于所述光输出部至所述光扫描模块的反射扫描面之间的光路中，所述准直透镜设置于所述光扫描模块的反射扫描面至所述光接收部之间的光路中，所述会聚透镜与所述光扫描模块的反射扫描面光路距离为f1，所述准直透镜与所述光扫描模块的反射扫描面光路距离为f2。
优选地，所述会聚透镜为平凸透镜或双凸透镜中任意一种，所述准直透镜为平凸透镜或双凸透镜中任意一种。
优选地，所述光输出部至所述光扫描模块之间的光路设置有反射镜组，以调整所述合成光束传播方向。
优选地，所述合成光束与所述反射镜组的入射角范围在15°-75°。
优选地，所述合成光束与所述光扫描模块的反射扫描面的入射角范围在25°-65°。
优选地，所述光输出部包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器，以及将所述红光激光器、所述绿光激光器和所述蓝光激光器发射的激光合成所述合成光束的激光合成模块，所述光扫描模块为微机电扫描模块，所述光接收部为波导耦合光栅。
优选地，所述光扫描模块至所述光接收部之间的光路中设置有调制光路。
本实用新型提出的技术方案中，光输出部发射的合成光束经过光扫描模块扫描后射向光接收部，其中扩束透镜组件设置于光输出部至光接收部之间的光路中，通过扩束透镜组件的扩束作用，将合成光束的直径扩大，改变激光每个点的光程，即改变激光的相位，破坏激光的相干性，减少光斑的产生，同时扩大合成光束的直径，能够将光照能量分散，减少光斑的对比度，使光斑不易发现，改善用户的观看效果，提升用户的佩戴体验。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型用于AR头显的LBS投影光路一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型用于AR头显的LBS投影光路另一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 光输出部 | 300 | 光扫描模块 |
| 110 | 合成光束 | 310 | 反射扫描面 |
| 120 | 红光激光器 | 400 | 扩束透镜组件 |
| 130 | 绿光激光器 | 410 | 会聚透镜 |
| 140 | 蓝光激光器 | 420 | 准直透镜 |
| 150 | 激光合成模块 | 500 | 调制光路 |
| 200 | 光接收部 | 600 | 反射镜组 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
请参阅图1和图2，本实用新型提出的用于AR头显的LBS投影光路，包括光输出部100、光接收部200、光扫描模块300和扩束透镜组件400。
光输出部100用于将两种或两种以上波长激光合成同一光路，并发射合成光束110；
光接收部用200于接收光输出部100发射的合成光束110；
光输出部100至所述光接收部200之间的光路设置有光扫描模块300，且光扫描模块300具有一反射扫描面310，光输出部100发射的合成光束110经反射扫描面310反射后射向光接收部200，光扫描模块300用于扫描合成光束110；
扩束透镜组件400设置于光输出部100至光接收部200之间的光路中。
具体地，光扫描模块300在反射合成光束110时与合成光束110的入射角度不断变化，以形成不同视场。
本实用新型提出的技术方案中，光输出部100发射的合成光束110经过光扫描模块300扫描后射向光接收部200，其中扩束透镜组件400设置于光输出部100至光接收部200之间的光路中，通过扩束透镜组件400的扩束作用，将合成光束110的直径扩大，改变激光每个点的光程，破坏激光的相干性，减少光斑的产生，同时扩大合成光束110的直径，能够将光照能量分散，减少光斑的对比度，使光斑不易发现，改善用户的观看效果，提升用户的佩戴体验。
作为一种优选方式，扩束透镜组件400包括沿合成光束110传播方向依次设置的会聚透镜410和准直透镜420，会聚透镜410焦距为f1，准直透镜420焦距为f2，且f2大于f1，通过准直透镜420的焦距大于会聚透镜410，保证合成光束110依次经过会聚透镜410和准直透镜420时光线的直径扩大，减弱光斑之间的对比度。
参阅图1，在其中一实施例中，会聚透镜410和准直透镜420依次设置于光扫描模块300的反射扫描面310至光接收部200之间的光路中，会聚透镜410与光扫描模块300的反射扫描面310光路距离为f1，准直透镜420与会聚透镜310的光路距离为f1与f2之和，光接收部200朝向合成光束110的表面距准直透镜420的光路距离为f2，合成光束110的直径与f2和f1相关联，例如合成光束110的直径扩束为经会聚透镜410前的两倍时，f2≈2f1。
参阅图2，在另一实施例中，会聚透镜410设置于光输出部100至光扫描模块300的反射扫描面310之间的光路中，准直透镜420设置于光扫描模块300的反射扫描面310至光接收部200之间的光路中，会聚透镜410与光扫描模块300的反射扫描面310光路距离为f1，准直透镜420与光扫描模块300的反射扫描面310光路距离为f2，合成光束110的直径与f2和f1相关联，例如合成光束110的直径扩束为经会聚透镜410前的两倍时，f2≈2f1；此外，会聚透镜410设置于光输出部100至光扫描模块300之间的光路中，减小准直透镜420和反射扫描面310之间的距离，由此进一步减小投影光路的体积。
作为一种优选方式，会聚透镜410为平凸透镜或双凸透镜中任意一种，准直透镜420为平凸透镜或双凸透镜中任意一种，会聚透镜410和准直透镜420均为正透镜，平凸透镜或双凸透镜均能够保证光线的会聚或准直。
作为一种优选方式，光输出部100至光扫描模块300之间的光路设置有一反射镜组600，AR头显中由于设置空间有限，需要经过反射镜组600调整合成光束110传播方向，同时能够根据光路的设置需要调整光路方向。
进一步地，合成光束110与反射镜组600的入射角范围在15°-75°，例如入射角度为45°，反射镜组600的入射角的调整根据AR头显中的空间设置，保证充分利用光路空间。
进一步地，合成光束110与光扫描模块300的反射扫描面310的入射角范围在25°-65°，例如反射扫描面310入射角为45°，反射扫描面310入射角的调整根据AR头显中的空间设置反射镜组600，保证充分利用光路空间，除此之外也能够根据设计需求设置反射镜组和反射扫描面310的入射角。
作为一种优选方式，光输出部100包括红光激光器120、绿光激光器130和蓝光激光器140，以及将红光激光器120、绿光激光器130和蓝光激光器140发射的激光混合成合成光束110的激光合成模块150，光扫描模块300为微机电扫描模块，微机电扫描模块(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)在反射合成光束110时与合成光束110的入射角度不断变化，以形成不同视场，光接收部200为波导耦合光栅，具体地，激光合成模块150面向红光激光器120设置有第一分束镜(未标示)，红光激光器120发射的红光经第一分束镜反射后射出；光合成模块150面向绿光激光器130设置有第二分束镜(未标示)，绿光激光器130发射的绿光经第二分束镜反射后射向第一分束镜，并穿透所述第一分束镜与红光混合；合成模块150面向蓝光激光器140设置有第三分束镜(未标示)，蓝光激光器140发射的蓝光经第三分束镜反射后射向依次穿透第一分束镜和第二分束镜，并与红光和绿光混合。
作为一种优选方式，光扫描模块300至光接收部200之间的光路上设置有调制光路500，一般经过光扫描模块300扫描反射后易产生光畸变，即显示的图像扭曲变形，调制光路500用来消除光路系统产生的光畸变，提高人员观看效果。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，包括，
光输出部，用于将两种或两种以上波长激光合成同一光路，并发射合成光束；
光接收部，用于接收所述光输出部发射的所述合成光束；
光扫描模块，所述光输出部至所述光接收部之间的光路设置有所述光扫描模块，且所述光扫描模块具有一反射扫描面，所述光输出部发射的所述合成光束经所述反射扫描面反射后射向所述光接收部，所述光扫描模块用于扫描所述合成光束；
扩束透镜组件，设置于所述光输出部至所述光接收部之间的光路中。
2.如权利要求1所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述扩束透镜组件包括沿所述合成光束传播方向依次设置的会聚透镜和准直透镜，所述会聚透镜焦距为f1，所述准直透镜焦距为f2，且f2大于f1。
3.如权利要求2所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述会聚透镜和所述准直透镜依次设置于所述光扫描模块的反射扫描面至所述光接收部之间的光路中，所述会聚透镜与所述光扫描模块的反射扫描面光路距离为f1，所述会聚透镜与所述准直透镜的光路距离为f1与f2之和，所述光接收部朝向所述合成光束的表面距所述准直透镜的光路距离为f2。
4.如权利要求2所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述会聚透镜设置于所述光输出部至所述光扫描模块的反射扫描面之间的光路中，所述准直透镜设置于所述光扫描模块的反射扫描面至所述光接收部之间的光路中，所述会聚透镜与所述光扫描模块的反射扫描面光路距离为f1，所述准直透镜与所述光扫描模块的反射扫描面光路距离为f2。
5.如权利要求2-4任一所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述会聚透镜为平凸透镜或双凸透镜中任意一种，所述准直透镜为平凸透镜或双凸透镜中任意一种。
6.如权利要求1-4任一所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述光输出部至所述光扫描模块之间的光路设置有反射镜组，以调整所述合成光束传播方向。
7.如权利要求6所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述合成光束与所述反射镜组的入射角范围在15°-75°。
8.如权利要求7所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述合成光束与所述光扫描模块的反射扫描面的入射角范围在25°-65°。
9.如权利要求1-4任一所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述光输出部包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器，以及将所述红光激光器、所述绿光激光器和所述蓝光激光器发射的激光合成所述合成光束的激光合成模块，所述光扫描模块为微机电扫描模块，所述光接收部为波导耦合光栅。
10.如权利要求1-4任一所述的用于AR头显的LBS投影光路，其特征在于，所述光扫描模块至所述光接收部之间的光路中设置有调制光路。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201822058241.8U CN209014827U (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 用于ar头显的lbs投影光路 |
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| CN201822058241.8U CN209014827U (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 用于ar头显的lbs投影光路 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN209014827U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112904657A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-04 | 众瑞速联（武汉）科技有限公司 | 一种超小型激光图像投影设备 |
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2018
- 2018-12-07 CN CN201822058241.8U patent/CN209014827U/zh active Active
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| CN112904657A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-04 | 众瑞速联（武汉）科技有限公司 | 一种超小型激光图像投影设备 |
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