CN217112897U - 一种照明系统及近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及增强现实技术领域，公开了一种照明系统及近眼显示设备，该照明系统包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的用于准直照明光以得到高斯光束的准直组件、用于扩束高斯光束以得到若干个小光源的复眼组件、用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出的偏振光转换组件、用于将转换得到的偏振光汇聚后输出的中继组件，本实用新型实施例提供的照明系统体积小且能够输出高光效、高均匀度的照明光。

Description

一种照明系统及近眼显示设备

技术领域

本实用新型实施例涉及增强现实技术领域，特别涉及一种照明系统及近眼显示设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)与虚拟现实(Virtual Reality，VR)是近年来广受关注的科技领域，它们的近眼显示(Near-eye display，NED)系统都是将显示器上的像素，通过一系列光学成像元件形成远处的虚像并投射到人眼中。不同之处在于，AR设备需要透视(see-through)，既要看到真实的外部世界，也要看到虚拟信息，所以成像系统不能挡在视线前方。这就需要多加一个或一组光学组合器(optical combiner)，通过“层叠”的形式，将虚拟信息和真实场景融为一体，互相补充，互相“增强”。

AR设备的光学显示系统通常由微型显示屏和光学元件组成。概括来说，目前市场上的AR眼镜采用的显示系统就是各种微型显示屏和棱镜、自由曲面、鸟浴(BirdBath)、光波导等光学元件的组合，其中光学组合器的不同，是区分AR显示系统的关键部分。微型显示屏，用来为设备提供显示内容；它可以是自发光的有源器件，比如发光二极管面板，像微型发光二极管(micro-LED)以及有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)；也可以是需要外部光源照明的液晶显示器，包括透射式的液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)和反射式的液晶附硅(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)，还可以是基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术的数字微镜阵列(DigitalMicromirror Devices，DMD，即DLP的核心)和激光束扫描仪(Laser Bean Scanner，LBS)，还有将微型电子显示器设备嵌入隐形眼镜的毫微微投影仪(femtoprojector)。

在实现本实用新型实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：在微型投影仪领域，大部分采用复眼透镜来进行匀光的方案，由于其匀光效果与后工作距有关，很难将设备体积压缩得非常小。在AR设备中，为了压缩体积而采用导光棒结合扩散片的方案，但是该方案是以牺牲光效和匀光为代价的，会导致了AR设备的显示亮度不足，特别是在户外使用的时候更加明显；均匀性不高也降低了用户的体验度；同时由于扩散片的工作特点，采用该照明方案的AR设备往往伴随着一些杂散光。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种照明系统及近眼显示设备。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种照明系统，包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的：准直组件，用于准直所述照明光以得到高斯光束；复眼组件，用于扩束所述高斯光束以得到若干个小光源；偏振光转换组件，用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出；中继组件，用于将转换得到的偏振光汇聚后输出。

在一些实施例中，所述复眼组件的双面对称设有微透镜阵列，靠近所述准直组件的一面上设置的微透镜阵列形成集光镜组，每个集光镜用于聚集接收到的所述高斯光束，靠近所述偏振光转换组件的另一面上设置的微透镜阵列形成场镜组，每个场镜用于调节对应所述集光镜聚集的高斯光束的光通量，以形成一个所述小光源。

在一些实施例中，所述偏振光转换组件包括微偏振分光单元阵列，组成所述微偏振分光单元阵列的各微偏振分光单元与组成所述微透镜阵列的各微透镜一一对应设置，所述微偏振分光单元阵列的单个周期由两个微偏振分光单元组成，其中一个微偏振分光单元用于透射所述小光源中的第一偏振光并对所述小光源中的第二偏振光进行第一次反射，设于所述一个微偏振分光单元的反射方向上的另一个微偏振分光单元对经过第一次反射后的第二偏振光进行第二次反射后输出。

在一些实施例中，所述偏振光转换组件还包括二分之一波片阵列，组成所述二分之一波片阵列的每个二分之一波片对应设于所述一个微偏振分光单元的透射方向上，用于将透射后的所述第一偏振光转换为所述第二偏振光后输出。

在一些实施例中，所述准直组件包括平凸透镜和非球面透镜，所述平凸透镜靠近所述光源组件设置，所述非球面透镜靠近所述复眼组件设置。

在一些实施例中，所述平凸透镜的平面朝向所述光源组件设置，所述平凸透镜的凸面朝向所述非球面透镜设置。

在一些实施例中，所述非球面透镜的非球面朝向所述平凸透镜设置，所述非球面透镜的球面朝向所述复眼组件设置。

在一些实施例中，所述光源组件、所述准直组件、所述复眼组件、所述偏振光转换组件、所述中继组件设置在同一光轴上。

在一些实施例中，所述中继组件包括依次设于所述偏振光转换组件的出光方向上的：凸透镜，用于汇聚转换后的光；反射元件，用于调整汇聚光的出光方向；偏振分光棱镜，用于将一种偏振光反射出射。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种近眼显示设备，其包括如第一方面所述的照明系统，以及，依次设置在所述照明系统的出光方向上的：液晶显示器，用于接收所述照明系统输出的照明光并输出图像光束；成像系统，用于调整所述图像光束；波导片，用于将调整后的图像光束输出成像。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种照明系统及近眼显示设备，该照明系统包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的用于准直照明光以得到高斯光束的准直组件、用于扩束高斯光束以得到若干个小光源的复眼组件、用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出的偏振光转换组件、用于将转换得到的偏振光汇聚后输出的中继组件，本实用新型实施例提供的照明系统体积小且能够输出高光效、高均匀度的照明光。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例一提供的一种照明系统的结构示意图；

图2是图1所示照明系统的光路示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种照明系统的结构及光路示意图；

图4是本实用新型实施例三提供的一种近眼显示设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。为了便于连接结构限定，本实用新型以照明系统的出光方向为参考进行部件的位置限定。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了解决目前的基于微投影设备的照明方案存在体积较大或压缩体积时照明效果差的问题，从而导致基于该照明方案的AR设备体积较大或显示亮度欠佳，本实用新型实施例提供了一种应用于近眼显示设备的具有高光效、高均匀度、小体积的照明系统，能够提升亮度，提高均匀度，减少杂散光，提升用户的观看体验和佩戴体验。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

实施例一

本实用新型实施例提供了一种照明系统，请参阅图1，其示出了本实施例提供的一种照明系统的结构，所述照明系统包括：光源组件1，以及，依次设置在所述光源组件1的出光方向上的准直组件2、复眼组件4、偏振光转换组件5和中继组件。且有，在本实施例中，所述所述光源组件1、所述准直组件2、所述复眼组件4、所述偏振光转换组件5、所述中继组件设置在同一光轴X上。

所述光源组件1用于输出照明光，能够为整个近眼显示设备提供光照明，其可以是有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、无机发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)、有源矩阵有机发光二极体面板(Active-matrix Organic Light-Emitting Diode,AMOLED)、次毫米发光二极管(Mini Light-Emitting Diode,Mini LED)、微米发光二极管(Micro Light-Emitting Diode,Micro LED)等；优选地，所述光源组件1可以采用将RGB三原色封装在一个芯片上的LED灯，其能够在很大程度上减小体积，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

所述准直组件2，用于准直所述照明光以得到高斯光束，能够将照明光(例如RGB三种波长的光)准直后入射到复眼组件4中；具体地，所述准直组件2可包括平凸透镜21和非球面透镜22，所述平凸透镜21靠近所述光源组件1设置，所述非球面透镜22靠近所述复眼组件4设置，采用平凸透镜21能够有效地降低所述光源组件1发出的照明光进入透镜的入光面时的光反射率，而采用非球面透镜22则能够有效地减少准直所需的尺寸；所述平凸透镜21的平面朝向所述光源组件1设置，所述平凸透镜21的凸面朝向所述非球面透镜22设置；所述非球面透镜22的非球面朝向所述平凸球透镜2设置，所述非球面透镜22的球面朝向所述复眼组件4设置。其中，所述平凸透镜21可以是球面透镜，也可以是非球面透镜，具体地，所述平凸透镜21的形状设置及所述平凸透镜21和所述非球面透镜22的材料可根据实际需要进行设计。

所述复眼组件4，用于扩束所述高斯光束以得到若干个小光源，所述复眼组件4通过对入射光束(即高斯光束)的细分，得到光能分布的均匀性将优于入射光束的多个细光束(即若干个小光源)，可使待照明的液晶显示器(如硅基液晶等)上得到的光斑均匀性大大提高，液晶显示器上的所有位置均能被细分后的入射光束(即小光源)照射到；具体地，所述复眼组件4具有双面微透镜阵列结构，具体的，其双面对称设有微透镜阵列，靠近所述准直组件2的一面上设置的微透镜阵列形成集光镜组，每个集光镜41用于聚集接收到的所述高斯光束，靠近所述偏振光转换组件5的另一面上设置的微透镜阵列形成场镜组，每个场镜42用于调节来自对应所述集光镜聚集的高斯光束的光通量、以形成一个所述小光源；也就是说，设置的集光镜组能够尽可能多地收集从光源发出的照明光，设置的场镜组可作为该照明系统的光阑调节该照明系统的光通量，从而所述高斯光束经复眼组件4可被分解成若干个小光源。进一步的，集光镜41的面和场镜42的面具有相同的球面参数；每个集光镜41与与其对应设置的场镜42皆构成柯勒照明系统，从而复眼组件4整体上也构成柯勒照明系统。

所述偏振光转换组件5，用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出，示例性的，所述偏振光转换组件5可以是偏振转换器；具体地，所述偏振光转换组件5可以包括微偏振分光单元阵列，组成所述微偏振分光单元阵列的各所述微偏振分光单元51与组成所述微透镜阵列的各微透镜(包括集光镜41和场镜42)一一对应设置，所述微偏振分光单元阵列的单个周期由两个微偏振分光单元组成，其中一个微偏振分光单元用于透射所述小光源中的第一偏振光(如P偏振光)并对所述小光源中的第二偏振光(如S偏振光)进行第一次反射，设于所述一个微偏振分光单元的反射方向上的另一个微偏振分光单元对经过第一次反射后的第二偏振光进行第二次反射后输出。也就是说，所述偏振光转换组件5可以将小光源中的第一偏振光经透射分离后转换为第二偏振光输出，将小光源中的第二偏振光经第一次反射被分离后、再经第二反射沿与所述透射的方向一致的方向输出，如此通过将小光源中的第一偏振光转换第二偏振光实现偏振光复用，从而可以提升照明光的光效率；由于所述微偏振分光单元51与所述复眼组件4的组成所述微透镜阵列的各微透镜一一对应设置，则所述微偏振分光单元51对应设置的所述复眼组件4的微透镜设于同一出光方向上，从而所述若干个小光源通过所述偏振光转换组件5后，出射的光束就形成一个虚光源阵列，虚光源阵列中的各个虚光源的偏振方向相同。进一步地，所述偏振光转换组件5还可以包括二分之一波片阵列，组成所述二分之一波片阵列的每个二分之一波片52对应设于所述一个微偏振分光单元的透射方向上，用于将透射后的所述第一偏振光转换为所述第二偏振光后输出。具体的，所述微偏振分光单元51可为微偏振分光棱镜或微偏振分光片。

所述中继组件，用于将转换的光汇聚输出，能够将若干小光源发出的光均匀的汇聚在硅基液晶等液晶显示器上，激发液晶以输出图像光束。在本实用新型实施例中，所述中继组件可包括一凸透镜6。

请一并参见图2，其示出了本实施例提供的图1所示照明系统的光路图。

本实施例提供的照明系统在工作时，首先，所述光源组件1发射的光经准直组件2后形成准直的高斯光束，平行光束经(即高斯光束)复眼组件4(如双面复眼微透镜)的入光面上的微透镜阵列(即集光镜组)可分为多个细光束，多个细光束经复眼组件4的出光面上相对设置的微透镜阵列(即过镜组)扩散后形成若干个小光源入射至偏振光转换组件5。如此，可使待照明的液晶显示器上得到的光斑为每一个细光束(即小光源)经光学系统得到独立光斑后再相互叠加，故液晶显示器上的所有位置均能被细分后的入射光束(即小光源)照射到；此外，由于复眼组件4对入射光束的细分，每个细光束内部光能分布的均匀性将优于入射的平行宽光束(即高斯光束)；由于以上原因，可使待照明的液晶显示器上得到的光斑均匀性大大提高。

接着，每个细光束经过偏振光转换组件5的一个微偏振分光单元51(具有透射第一偏振光反射第二偏振光的性能)后分为方向垂直的第一偏振光(如P偏振光)和第二偏振光(如S偏振光)，第二偏振光经另一个微偏振分光单元的偏振面反射后出射至中继组件(如凸透镜6)，第一偏振光经所述偏振光转换组件5的二分之一波片52转换第二偏振光出射至中继组件，如此，通过使每个细光束均转换为能够照明液晶显示器的第二偏振光，可大大减少光能损失，提高光效。

最后，第二偏振光经中继组件聚集后经传播至液晶显示器，即可实现照射液晶显示器。

实施例二

本实施例提供了一种照明系统，请参阅图3，其示出了本实施例提供的一种照明系统的结构及光路，所述照明系统包括：光源组件1，以及，依次设置在所述光源组件1的出光方向上的准直组件2、复眼组件4、偏振光转换组件5和中继组件。且有，在本实用新型实施例中，所述中继组件可包括凸透镜6、反射元件7和偏振分光棱镜8，所述光源组件1、所述准直组件2、所述复眼组件4、所述偏振光转换组件5、凸透镜6设置在同一光轴X上。

所述光源组件1用于输出照明光，能够为整个近眼显示设备提供光照明，其可以是有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、无机发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)、有源矩阵有机发光二极体面板(Active-matrix Organic Light-Emitting Diode,AMOLED)、次毫米发光二极管(Mini Light-Emitting Diode,Mini LED)、微米发光二极管(Micro Light-Emitting Diode,Micro LED)等；优选地，所述光源组件1可以采用的将RGB三原色封装在一个芯片上的LED灯，其能够在很大程度上减小体积，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

所述准直组件2，用于准直所述照明光以得到高斯光束，能够将照明光(例如RGB三种波长的光)准直后入射到复眼组件4中；具体地，所述准直组件2可包括平凸透镜21和非球面透镜22，所述平凸透镜21靠近所述光源组件1设置，所述非球面透镜22靠近所述复眼组件4设置，采用平凸透镜21能够有效地降低所述光源组件1发出的照明光进入透镜的入光面时的光反射率，而采用非球面透镜22则能够有效地减少准直所需的尺寸；所述平凸透镜21的平面朝向所述光源组件1设置，所述平凸透镜21的凸面朝向所述非球面透镜22设置；所述非球面透镜22的非球面朝向所述平凸球透镜2设置，所述非球面透镜22的球面朝向所述复眼组件4设置。其中，所述平凸透镜21可以是球面透镜，也可以是非球面透镜，具体地，所述平凸透镜21的形状设置及所述平凸透镜21和所述非球面透镜22的材料可根据实际需要进行设计。

所述复眼组件4，用于扩束所述高斯光束以得到若干个小光源；所述复眼组件4通过对入射光束(即高斯光束)的细分，得到光能分布的均匀性优于入射光束的多个细光束(即若干个小光源)，可使待照明的液晶显示器(硅基液晶等)上得到的光斑均匀性大大提高，液晶显示器上的所有位置均能被细分后的入射光束(即小光源)照射到；具体地，所述复眼组件4具有双面微透镜阵列结构，具体的，其双面对称设有微透镜阵列，靠近所述准直组件2的一面上设置的微透镜阵列形成集光镜组，每个集光镜41用于聚集接收到的所述高斯光束，靠近所述偏振光转换组件的另一面上设置的微透镜阵列形成场镜组，每个场镜42用于调节来自对应所述集光镜聚集的高斯光束的光通量、以形成一个所述小光源；也就是说，设置的集光镜组能够尽可能多地收集从光源发出的照明光，设置的场镜组可作为该照明系统的光阑调节该照明系统的光通量，从而所述高斯光束经复眼组件4可被分解成若干个小光源。进一步的，集光镜的面和场镜的面具有相同的球面参数；每个集光镜41与与其对应设置的场镜42皆构成柯勒照明系统，从而复眼组件4整体上也构成柯勒照明系统。

所述偏振光转换组件5，用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出，示例性的，所述偏振光转换组件5可以是偏振转换器；具体地，所述偏振光转换组件5可以包括微偏振分光单元阵列，组成所述微偏振分光单元阵列的各所述微偏振分光单元51与组成所述微透镜阵列的各微透镜(包括集光镜41和场镜42)一一对应设置，所述微偏振分光单元阵列的单个周期由两个微偏振分光单元组成，其中一个微偏振分光单元用于透射所述小光源中的第一偏振光(如P偏振光)并对所述小光源中的第二偏振光(如S偏振光)进行第一次反射，设于所述一个微偏振分光单元的反射方向上的另一个微偏振分光单元对经过第一次反射后的第二偏振光进行第二次反射后输出。也就是说，所述偏振光转换组件5可以将小光源中的第一偏振光经透射分离后转换为第二偏振光输出，将小光源中的第二偏振光经第一次反射被分离后、再经第二反射沿与所述透射的方向一致的方向输出，如此通过将小光源中的第一偏振光转换第二偏振光实现偏振光复用，从而可以提升照明光的光效率；由于所述微偏振分光单元51与所述复眼组件4的组成所述微透镜阵列的各微透镜一一对应设置，则所述微偏振分光单元51对应设置的所述复眼组件4的微透镜设于同一出光方向上，从而所述若干个小光源通过所述偏振光转换组件5后，出射的光束就形成一个虚光源阵列，虚光源阵列中的各个虚光源的偏振方向相同。进一步地，所述偏振光转换组件5还可以包括二分之一波片阵列，组成所述二分之一波片阵列的每个二分之一波片52对应设于所述一个微偏振分光单元的透射方向上，用于将透射后的所述第一偏振光转换为所述第二偏振光后输出。具体的，所述微偏振分光单元51可为微偏振分光棱镜或微偏振分光片。

所述中继组件，用于将转换后的光汇聚输出，能够将若干小光源发出的光均匀的汇聚在硅基液晶等液晶显示器上，激发液晶以输出图像光束。在本实用新型实施例中，所述中继组件包括依次设于所述偏振光转换组件5的出光方向上的：凸透镜6，用于汇聚转换后的光；反射元件7，用于调整汇聚光的出光方向，所述反射元件7可以是反射镜；偏振分光棱镜8，用于将一种偏振光反射出射，且所述偏振分光棱镜8设置在所述反射元件7的反射方向上。

请继续参见图3，本实用新型实施例提供的照明系统在工作时，首先，所述光源组件1发射的光经准直组件2后形成准直的高斯光束，平行光束(即高斯光束)经双面复眼微透镜构成的复眼组件4(如双面复眼微透镜)的入光面上的微透镜阵列可分为多个细光束，多个细光束经复眼组件4的出光面上相对设置的微透镜阵列扩散后形成若干个小光源入射至偏振光转换组件5。如此，可使待照明的液晶显示器上得到的光斑为每一个细光束(即小光源)经光学系统得到独立光斑后再相互叠加，故液晶显示器上的所有位置均能被细分后的入射光束(即小光源)照射到；此外，由于复眼组件4对入射光束的细分，每个细光束内部光能分布的均匀性将优于入射的平行宽光束(即高斯光束)；由于以上原因，可使待照明的液晶显示器上得到的光斑均匀性大大提高。

接着，每个细光束经过偏振光转换组件5的一个微偏振分光单元51(具有透射第一偏振光反射第二偏振光的性能)后分为方向垂直的第一偏振光(如P偏振光)和第二偏振光(如S偏振光)，第二偏振光经另一个微偏振分光单元的偏振面反射后出射至中继组件，第一偏振光经所述偏振光转换组件5的二分之一波片52转换第二偏振光出射至中继组件，如此，通过使每个细光束均转换为能够照明液晶显示器的第二偏振光，可大大减少光能损失，提高光效。

最后，第二偏振光进入所述中继组件后，经凸透镜6聚集后出射至反射元件7，经反射元件7反射后汇聚至偏振分光棱镜8，经偏振分光棱镜8的偏振面(具有透射第一偏振光反射第二偏振光的性能)反射，即可照射在液晶显示器(如液晶显示屏9)上。

实施例三

本实用新型实施例提供了一种近眼显示设备，请参见图4，其示出了本实用新型实施例提供的一种近眼显示设备的结构，所述近眼显示设备包括照明系统10，以及，依次设置在所述照明系统10的出光方向上的：液晶显示器20、成像系统30和波导片40。

所述照明系统10为实施例一或实施例二所述的照明系统，用于为所述近眼显示设备提供照明光，具体地，其结构及工作原理请参见上述实施例一及附图1、附图2和附图3所示，此处不再详述。

所述液晶显示器20，用于接收所述照明系统10输出的照明光并输出图像光束，所述液晶显示器20为需要照明的图像源，例如透射式的液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)、反射式的硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)等，或者，可以是实施例二中所示的液晶显示屏9，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

所述成像系统30，用于调整所述图像光束；具体地，可为近眼显示领域现有的任意成像系统，可根据实际需要进行选择。

所述波导片40，用于将调整后的图像光束输出成像,例如，可为阵列光波导或衍射光波导，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

本实用新型实施例中提供了一种照明系统及近眼显示设备，该照明系统包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的用于准直照明光以得到高斯光束的准直组件、用于扩束高斯光束以得到若干个小光源的复眼组件、用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出的偏振光转换组件、用于将转换得到的偏振光汇聚后输出的中继组件，本实用新型实施例提供的照明系统体积小且能够输出高光效、高均匀度的照明光。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种照明系统，其特征在于，包括用于输出照明光的光源组件，以及，依次设置在所述光源组件的出光方向上的：

准直组件，用于准直所述照明光以得到高斯光束；

复眼组件，用于扩束所述高斯光束以得到若干个小光源；

偏振光转换组件，用于将所述若干个小光源中的偏振态互为正交的两种偏振光转换为一种偏振光后输出；

中继组件，用于将转换得到的偏振光汇聚后输出。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，

所述复眼组件的双面对称设有微透镜阵列，靠近所述准直组件的一面上设置的微透镜阵列形成集光镜组，每个集光镜用于聚集接收到的所述高斯光束，

靠近所述偏振光转换组件的另一面上设置的微透镜阵列形成场镜组，每个场镜用于调节对应所述集光镜聚集的高斯光束的光通量，以形成一个所述小光源。

3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，

所述偏振光转换组件包括微偏振分光单元阵列，组成所述微偏振分光单元阵列的各微偏振分光单元与组成所述微透镜阵列的各微透镜一一对应设置，

所述微偏振分光单元阵列的单个周期由两个微偏振分光单元组成，其中一个微偏振分光单元用于透射所述小光源中的第一偏振光并对所述小光源中的第二偏振光进行第一次反射，设于所述一个微偏振分光单元的反射方向上的另一个微偏振分光单元对经过第一次反射后的第二偏振光进行第二次反射后输出。

4.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，

所述偏振光转换组件还包括二分之一波片阵列，组成所述二分之一波片阵列的每个二分之一波片对应设于所述一个微偏振分光单元的透射方向上，用于将透射后的所述第一偏振光转换为所述第二偏振光后输出。

5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，

所述准直组件包括平凸透镜和非球面透镜，所述平凸透镜靠近所述光源组件设置，所述非球面透镜靠近所述复眼组件设置。

6.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，

所述平凸透镜的平面朝向所述光源组件设置，所述平凸透镜的凸面朝向所述非球面透镜设置。

7.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，

所述非球面透镜的非球面朝向所述平凸透镜设置，所述非球面透镜的球面朝向所述复眼组件设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的照明系统，其特征在于，

所述光源组件、所述准直组件、所述复眼组件、所述偏振光转换组件、所述中继组件设置在同一光轴上。

9.根据权利要求1-7任一项所述的照明系统，其特征在于，所述中继组件包括依次设于所述偏振光转换组件的出光方向上的：

凸透镜，用于汇聚转换后的光；

反射元件，用于调整汇聚光的出光方向；

偏振分光棱镜，用于将一种偏振光反射出射。

10.一种近眼显示设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的照明系统，以及，依次设置在所述照明系统的出光方向上的：

液晶显示器，用于接收所述照明系统输出的照明光并输出图像光束；

成像系统，用于调整所述图像光束；

波导片，用于将调整后的图像光束输出成像。

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