CN213122444U - 一种ar光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种AR光学系统，包括照明光源、准直机构、扩散膜、偏光机构以及LCOS芯片，扩散膜设于照明光源、准直机构以及偏光机构构成的照明光路上，照明光源产生的照明光线经过准直机构准直后，通过扩散膜扩散并经偏光机构反射变换成S偏振光，S偏振光经LCOS芯片变换成P偏振光，P偏振光透射偏光机构后进入成像系统。通过在AR光学系统的照明光路中设置一扩散膜，以使光线能够以特定发散角进行均匀，达到提高LCOS屏显示亮度的均匀性效果；同时由于扩散膜结构较薄，能够在很大限度上节约照明光路的空间，只要将扩散膜所需的大小和形状并固定在所需位置上就能实现特定发散角的扩散功能，生产成本低，且组装工艺更加简单。
Description
技术领域
本实用新型属于光学系统技术领域，尤其涉及一种AR光学系统。
背景技术
随着AR技术的发展、以及AR系统在仿真界的应用越来越广泛，人们对 AR各模块的性能要求也越来越高，在AR系统中有一个图像显示系统，目前市场上主要有三种方案，即LCD、LCOS、以及OLED。由于LCD对光能利用率太低，而OLED效果虽好但成本太高，固LCOS方案在AR系统中越来越受重视，但是现有LCOS方案还是存在有如下缺点：(1)透镜组配光光路复杂，光路结构较长；(2)显示亮度不够均匀；(3)透镜组加工生产成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于至少一定程度上解决现有技术中的不足，提供一种 AR光学系统。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种AR光学系统，包括照明光源、准直机构、扩散膜、偏光机构以及LCOS芯片，所述扩散膜设于所述照明光源、准直机构以及偏光机构构成的照明光路上，所述照明光源产生的照明光线经过所述准直机构准直后，通过所述扩散膜扩散并经所述偏光机构反射变换成S偏振光，所述S偏振光经所述LCOS芯片变换成P偏振光，所述P偏振光透射所述偏光机构后进入成像系统。
一个实施例中，所述准直机构为一TIR准直透镜。
一个实施例中，所述扩散膜设于所述准直机构和偏振机构之间。
一个实施例中，所述扩散膜固定在所述准直机构的出光面上。
一个实施例中，所述照明光源为一LED灯。
一个实施例中，所述偏光机构为一偏振片，所述偏振片与所述准直机构的出射光轴成45°。
从上述本实用新型实施例可知，本实用新型通过在AR光学系统的照明光路中设置一扩散膜，以使光线能够以特定发散角进行均匀，达到提高LCOS屏显示亮度的均匀性效果；同时由于扩散膜结构较薄，能够在很大限度上节约照明光路的空间，只要将扩散膜所需的大小和形状并固定在所需位置上就能实现特定发散角的扩散功能，生产成本低，且组装工艺更加简单。
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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型AR光学系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本实用新型公开了一种AR光学系统，包括照明光源1、准直机构2、扩散膜3、偏光机构4以及LCOS芯片5(即硅基液晶)；其中，照明光源1采用LED灯作为点光源。
所述照明光源1、准直机构2以及偏光机构4构成照明光路，所述扩散膜3 设于所述照明光路上，所述照明光源1产生的照明光线经过所述准直机构2准直后，通过所述扩散膜3扩散并经所述偏光机构4反射变换成S偏振光，所述 S偏振光经所述LCOS芯片5变换成P偏振光，所述P偏振光透射所述偏光机构4后进入成像系统。
具体地，扩散膜3所述扩散膜3设于所述准直机构2和偏振机构之间的任意位置上，可根据扩散膜3所在位置以及实际需要选择不同发散角的扩散膜3，以使准直机构2所发射出的照明光线经扩散膜3扩散成对应发射角的光线后再经过偏光机构4，该偏光机构4将光线的两种偏振形态分开，S偏振光反射后进入LCOS芯片5上，P偏振光透射出照明系统之外，当LCOS芯片5工作显示所要成像的图像时，图案所对应的液晶将入射的S偏振光变换为P偏振光的形态，再反射至偏光机构4并透射出去最终进入成像系统中。而由于LCOS芯片 5中显示图像之外的暗部分所对应的液晶不工作，入射的S偏振光的偏振状态不变，经LCOS芯片5反射至偏光机构4后会被反射回准直机构2中，而不进入成像系统当中，因此，成像系统能正常显示出我们想要的图像。
根据本实施例的AR光学系统，通过在AR光学系统的照明光路中设置一扩散膜3，以使光线能够以特定发散角进行均匀，达到提高LCOS屏显示亮度的均匀性效果；同时由于扩散膜3结构较薄，能够在很大限度上节约照明光路的空间，只要将扩散膜3所需的大小和形状并固定在所需位置上就能实现特定发散角的扩散功能，相对需要开模的透镜组来说，本实施例生产成本低，且组装工艺更加简单。
进一步地，所述准直机构2为一TIR准直透镜，为了便于扩散膜3的安装，本实施例的扩散膜3采用直接固定在TIR准直透镜的出光面上；当然，在其他实施例中，扩散膜3也可以采用扩散板结构，直接固定在准直机构2和偏振机构之间的任意位置上。
所述偏光机构4为一偏振片，所述偏振片与所述准直机构2的出射光轴成 45°；也就是说，照明光线沿水平方向照射在偏振片上后，反射出的S偏振光沿竖直方向向下照射在LCOS芯片5上，并经LCOS芯片5变换成P偏振光反射后从偏振片透射出去并进入成像系统中。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本实用新型所提供的技术方案的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (6)
1.一种AR光学系统，其特征在于，包括照明光源、准直机构、扩散膜、偏光机构以及LCOS芯片，所述扩散膜设于所述照明光源、准直机构以及偏光机构构成的照明光路上，所述照明光源产生的照明光线经过所述准直机构准直后，通过所述扩散膜扩散并经所述偏光机构反射变换成S偏振光，所述S偏振光经所述LCOS芯片变换成P偏振光，所述P偏振光透射所述偏光机构后进入成像系统。
2.根据权利要求1所述的AR光学系统，其特征在于，所述准直机构为一TIR准直透镜。
3.根据权利要求1或2所述的AR光学系统，其特征在于，所述扩散膜设于所述准直机构和偏振机构之间。
4.根据权利要求3所述的AR光学系统，其特征在于，所述扩散膜固定在所述准直机构的出光面上。
5.根据权利要求1所述的AR光学系统，其特征在于，所述照明光源为一LED灯。
6.根据权利要求1所述的AR光学系统，其特征在于，所述偏光机构为一偏振片，所述偏振片与所述准直机构的出射光轴成45°。
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