CN220064597U - 匀光器件、发光装置以及投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种匀光器件包括匀光棒以及偏折元件，匀光棒包括入光部和出光部，入光部位于匀光棒的端部，出光部位于匀光棒的侧面；偏折元件设置于匀光棒的另一端部，并与入光部相对，偏折元件用于将从入光部入射的光线引导至从出光部出射至匀光棒外。相较于现有技术中需要多个中继透镜和多个分光膜片的匀光装置，本申请采用端部入光以及侧面出光的匀光器件，光线直接在匀光棒内进行匀光和合光，通过偏折元件将光线引导至匀光棒的侧边射出，有助于减少匀光器件中的元器件的数量，减小匀光器件的体积。

Description

匀光器件、发光装置以及投影设备

技术领域

本申请涉及投影技术领域，具体涉及一种匀光器件、发光装置以及投影设备。

背景技术

随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术和增强现实(Augmented Reality，AR)技术的高速发展，逐渐满足了人们对视觉体验的追求。头戴式VR/AR设备能解放人们的双手，同时可以营造更好的视觉效果。对于头戴式设备，近眼显示是其技术的关键，成像质量和轻薄性则是主要的考虑因素。

近眼显示系统一般包括光学传输系统，图像源发出的图像画面，通过光学传输系统传递到人眼中。

对于光学传输系统，通常需要一个图像生成系统，称之为近眼显示的光机系统。目前，光机系统主要有自发光的显示芯片，例如micro LED(微米发光二极管)或micro OLED(微型有机硅)等等，另外还有一种需要额外通过发光装置提供照明光线的显示芯片，例如数字光处理(Digital Light Processing，DLP)或硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)芯片等。对于自发光的显示芯片，由于不需要额外的发光装置提供照明光线，因此光机系统的体积相对较小，对于另一种需要通过发光装置提供照明光线的显示芯片，由于发光装置的存在，光机系统的体积难以缩小。

实用新型内容

本申请的目的在于提出一种匀光器件、发光装置以及投影设备，以改善上述至少一项技术问题。本申请通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请实施方式提供了一种匀光器件，匀光器件包括匀光棒以及偏折元件，匀光棒包括入光部和出光部，入光部位于匀光棒的端部，出光部位于匀光棒的侧面；偏折元件设置于匀光棒的另一端部，并与入光部相对，偏折元件用于将从入光部入射的光线引导至从出光部出射至匀光棒外。

在一种实施方式中，匀光棒和偏折元件为一体成型结构。

在一种实施方式中，偏折元件拼接于匀光棒。

在一种实施方式中，匀光棒为透明实心结构。

在一种实施方式中，匀光棒为透明空心结构，匀光棒的表面设置有反射层并避让出光部。

在一种实施方式中，匀光棒为空心结构，出光部设有通光孔，匀光棒的内表面设置有反射层并避让通光孔。

在一种实施方式中，偏折元件为反射光学器件，或者偏折元件为衍射光学器件。

在一种实施方式中，匀光器件还包括偏振片，偏振片设置于出光部，偏振片用于反射第一偏振光，并透射第二偏振光，第一偏振光和第二偏振光中的其中一个为S偏振光，另一个为P偏振光。

第二方面，本申请实施方式提供了一种发光装置，发光装置包括光源模组以及上述任一实施方式中的匀光器件，入光部用于接收光源模组发出的光线，并经出光部出射至匀光器件外。

第三方面，本申请实施方式提供了一种投影设备，投影设备包括空间光调制器以及上述实施方式中的发光装置，空间光调制器用于接收出光部出射的光线。

本申请实施方式提供的匀光器件、发光装置以及投影设备中，匀光器件包括匀光棒以及偏折元件，匀光棒包括入光部和出光部，入光部位于匀光棒的端部，出光部位于匀光棒的侧面，偏折元件设置于匀光棒的另一端部，并与入光部相对，偏折元件用于将从入光部入射的光线引导至从出光部出射至匀光棒外。如此，光线可以从入光部进入匀光器件进行合光和匀光后出射至偏折元件，偏折元件接收光线并改变光线的偏折角度，使得光线可以从匀光棒侧面的出光部出射至匀光棒外，例如空间光调制器可以布置于匀光棒的侧方，光线可以从出光部出射至空间光调制器。相较于现有技术中需要多个中继透镜和多个分光膜片的匀光装置，本申请采用端部入光以及侧面出光的匀光器件，光线直接在匀光棒内进行匀光和合光，通过偏折元件将光线引导至匀光棒的侧边射出，有助于减少匀光器件中的元器件的数量，减小匀光器件的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施方式提供的匀光器件的结构示意图。

图2示出了本申请另一实施方式提供的匀光器件的结构示意图。

图3示出了本申请又一实施方式提供的匀光器件的结构示意图。

图4示出了本申请实施方式提供的发光装置的结构示意图。

图5示出了本申请实施方式提供的投影设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1、图4和图5，本申请实施方式提供了一种匀光器件100，匀光器件100可以对光线进行合光和匀光。匀光器件100可以应用于发光装置10，以对发光装置10中的光源发出的光线进行合光和匀光，发光装置10可以应用于投影设备1，以为投影设备1提供照明光线。其中，图4中带单侧箭头的虚线表示光线的传播路径。

匀光器件100包括匀光棒110以及偏折元件130，匀光棒110包括入光部111和出光部113，入光部111位于匀光棒110的端部，出光部113位于匀光棒110的侧面，偏折元件130设置于匀光棒110的另一端部，并与入光部111相对。具体而言，匀光棒110包括相对的两端部，入光部111位于匀光棒110的其中一个端部，偏折元件130位于匀光棒110的另一个端部，入光部111、出光部113以及偏折元件130依次沿匀光棒110的长度方向分布。

偏折元件130用于将从入光部111入射的光线引导至从出光部113出射至匀光棒110外。如此，光线可以从入光部111进入匀光器件100进行合光和匀光后出射至偏折元件130，偏折元件130接收光线并改变光线的偏折角度，使得光线可以从匀光棒110侧面的出光部113出射至匀光棒110外，例如空间光调制器30可以布置于匀光棒的侧方，光线可以从出光部113出射至空间光调制器30。相较于现有技术中需要多个中继透镜和多个分光膜片的匀光装置，本申请采用端部入光以及侧面出光的匀光器件100，光线直接在匀光棒110内进行匀光和合光，通过偏折元件130将光线引导至匀光棒110的侧边射出，有助于减少匀光器件100中的元器件的数量，减小匀光器件100的体积，从而减小了发光装置10的体积，减小了投影设备1的体积。

在一些实施方式中，匀光棒110可以为方棒或者锥棒，本申请不做限制。

在一些实施方式中，匀光棒110和偏折元件130可以为一体成型结构，如图2所示，如此，节省了匀光棒110和偏折元件130的组装过程，且匀光棒110和偏折元件130之间没有相对运动，可以便于后续工人进行组装，提升了生产效率。

在一些实施方式中，偏折元件130可以拼接于匀光棒110，如图1所示，例如，偏折元件130可以粘接于匀光棒110。如此，偏折元件130和匀光棒110进行单独生产，降低了生产难度，提升了偏折元件130和匀光棒110的生产效率。

在一些实施方式中，偏折元件130和匀光棒110的材质可以相同，从而有助于避免光线在偏折元件130和匀光棒110的交界处出现角度的偏转或者能量损耗等。

其中，匀光棒110可以采用透明材质。

具体地，在一些实施方式中，匀光棒110可以为透明实心结构，例如，匀光棒110可以采用透明玻璃材质。由于匀光棒110为实心结构，有助于降低匀光棒110的生产难度，且降低了生产成本。此外，由于匀光棒110为透明实心结构，则光线从入光部111进入匀光棒110后，光线在匀光棒110内通过全内反射进行光线的传播，提升了光线的反射效率，降低了能量损耗。光线的传播路径可以为：光线经入光部111进入匀光棒110后，通过在匀光棒110内进行全内反射，从而匀光棒110可以对光线起到匀光和合光的作用，经过匀光棒110进行匀光和合光后，光线出射至偏折元件130，偏折元件130改变光线的偏折角度，使得光线可以出射至匀光棒110的出光部113，并通过出光部113透射至匀光棒110外。

在一些实施方式中，偏折元件130可以改变光线的偏折角度，使得光线可以通过特定的角度从出光部113透射至匀光棒110外。

在一些实施方式中，匀光棒110还可以为透明空心结构，匀光棒110的表面设置有反射层并避让出光部113。由于匀光棒110为空心结构，有助于减轻匀光棒110的重量，从而可以减轻发光装置10和投影设备1的重量。此外，由于匀光棒110通过反射层反射光线，因而不需要为满足全内反射的条件而限制光线的传播角度，从而可以调整光线在匀光棒110内反射角度，以增加光线在匀光棒110内的反射次数，从而可以提升了匀光棒110的匀光和合光的效果。光线的传播路径可以为：光线经入光部111进入匀光棒110后，通过在反射层进行反射，从而匀光棒110可以对光线起到匀光和合光的作用，经过匀光棒110进行匀光和合光后，光线出射至偏折元件130，偏折元件130改变光线的偏折角度，使得光线可以出射至匀光棒110的出光部113，并通过出光部113透射至匀光棒110外。

在一些实施方式中，反射层可以设置于匀光棒110的内表面。在其他一些实施方式中，反射层还可以设置于匀光棒110的外表面。

此外，匀光棒110也可以采用不透明材质。

具体地，在一些实施方式中，匀光棒110可以为空心结构，出光部113设有通光孔1131，匀光棒110的内表面设置有反射层并避让通光孔1131。如此，由于匀光棒110不需要采用透明材质，从而匀光棒110的材质的选择可以多样化，提升了匀光棒110的生产效率。光线的传播路径可以为：光线经入光部111进入匀光棒110后，通过在反射层进行反射，从而匀光棒110可以对光线起到匀光和合光的作用，经过匀光棒110进行匀光和合光后，光线出射至偏折元件130，偏折元件130改变光线的偏折角度，使得光线可以穿过通光孔1131出射至匀光棒110外。

在一些实施方式中，偏折元件130可以为反射光学器件131，如图1和图2所示。反射光学器件131可以具有反射面1311，从入光部111入射的光线在匀光棒110内进行匀光和合光后，出射至偏折元件130的反射面1311，反射面1311将光线引导至出光部113。其中，反射面1311可以根据需求设置面形，以获得所需的光线的偏折角度，例如，反射面1311可以为弧面、平面或者其他面形。

在一些实施方式中，偏折元件130为衍射光学器件133，如图3所示，衍射光学器件133可以通过光的衍射将出射至偏折元件130的光线引导至出光部113。衍射光学器件133相较于反射光学器件131可以进一步减小匀光器件100的体积，减小发光装置10的体积，从而减小了投影设备1的体积。其中，图3中带单侧箭头的虚线表示光线的传播路径。

在一些实施方式中，匀光器件100还包括偏振片150，偏振片150设置于出光部113，偏振片150用于反射第一偏振光，并透射第二偏振光，第一偏振光和第二偏振光中的其中一个为S偏振光(S-polarized light)，另一个为P偏振光(P-polarized light)。如此，偏振片150可以对光线进行偏振提纯，以减少不需要的偏振光的透射率。

作为一种示例，第一偏振光为S偏振光，第二偏振光为P偏振光，从而偏振片150可以反射S偏振光，并透射P偏振光，从可以减少S偏折光的透射率。

作为另一种示例，第一偏振光为P偏振光，第二偏振光为S偏振光，从而偏振片150可以反射P偏振光，并透射S偏振光，从可以减少P偏折光的透射率。

本申请实施方式还提供了一种发光装置10，发光装置10包括光源模组300以及上述任一实施方式中的匀光器件100，入光部111用于接收光源模组300发出的光线，并经出光部113出射至匀光器件100外。

在一些实施方式中，光源模组300可以用于发出多色混合光线。例如，光源模组300可以包括多色合一的发光芯片，发光芯片可以发出多色混合光线。如此，可以减少光源模组300的数量，进一步减小发光装置10的体积，从而可以进一步减小投影设备1的体积。

在一些实施方式中，光源模组300可以为激光光源模组300，或者光源模组300还可以为LED光源模组300，本申请不做限制。

此外，由于发光装置10包括匀光器件100，故而，发光装置10具有匀光器件100所具有的一切有益效果，在此不再一一赘述。

本申请实施方式还提供了一种投影设备1，投影设备1可以是VR设备(例如VR眼镜)、AR设备(例如AR眼镜)、投影仪、其他穿戴设备或者投影设备等。投影设备1包括空间光调制器30以及上述实施方式中的发光装置10，空间光调制器30用于接收出光部113出射的光线。

在一些实施方式中，投影设备1还可以包括投影镜头70，经空间光调制器30调制后的光线通过投影镜头70输出。

在一些实施方式中，投影设备1可以包括棱镜50，棱镜50可以设置于匀光棒110的侧方，例如，棱镜50可以和出光部113相对设置，棱镜50可以位于匀光器件100的出射光路与空间光调制器30的出射光路。如此，有助于结构之间的布局较为紧凑，有助于缩小投影设备1的体积。

例如匀光器件100出射的光线经棱镜50透射至空间光调制器30，空间光调制器30将接收的光线调制后出射至棱镜50，棱镜50将经空间光调制器30调制后的光线反射至投影镜头70，以便于投影镜头70投射出投影画面。

在一些实施方式中，空间光调制器30可以包括DLP(Digital Light Processing，数字光处理)芯片，其中DLP芯片可以包括DMD(Digital Micromirror Device)芯片。光源模组300发出的光线经过匀光器件100匀光后出射至棱镜50，然后光线经过棱镜50后出射至DMD芯片，经过DMD芯片偏振调制后出射至棱镜50，并经棱镜50反射至投影镜头70，并通过投影镜头70投射出投影画面。

在一些实施方式中，空间光调制器30可以包括LCOS芯片，棱镜50表面可以设置有偏振元件，偏振元件可以位于匀光器件100的出射光路。例如偏振元件可以为反射s偏振光，且吸收p偏振光的偏振片，具体地，偏振元件可以设置于棱镜50的斜面上，且于出光部113相对设置。匀光棒110的出光部113可以设置有上述反射s偏振光，且透射p偏振光的偏振片150，通过偏振片150提纯后的偏振光经过LCOS芯片偏振调制后通过棱镜50反射至投影镜头70，并通过投影镜头70投射出投影画面。光线的传播路径可以为：光线经入光部111进入匀光棒110后，通过匀光棒110对光线进行匀光和合光，经过匀光棒110进行匀光和合光后，光线出射至偏折元件130，偏折元件130改变光线的偏折角度，使得光线可以出射至匀光棒110的出光部113，然后出射至设置于出光部113的偏振片150，偏振片150反射s偏振光并透射p偏振光，减少了s偏振光的透射率，然后光线出射至设置于棱镜50的偏振元件，该偏振元件反射s偏振光并吸收p偏振光，进一步减少了s偏振光的透射率，然后光线依次经过棱镜50、LCOS芯片，最后经棱镜50反射至投影镜头70，并通过投影镜头70投射出投影画面。

对于LCOS芯片，可以设计偏折元件300形状或者结构等等，以调整光线的偏折角度，使得光线可以近似垂直LCOS芯片，从而投影镜头70可以获取从LCOS芯片的出射的光线，投射出投影画面。

此外，由于投影设备1包括发光装置10，而发光装置10包括匀光器件100，故而，投影设备1具有发光装置10以及匀光器件100所具有的一切有益效果，在此不再一一赘述。

本申请实施方式提供的匀光器件100、发光装置10以及投影设备1中，匀光器件100包括匀光棒110以及偏折元件130，匀光棒110包括入光部111和出光部113，入光部111位于匀光棒110的端部，出光部113位于匀光棒110的侧面，偏折元件130设置于匀光棒110的另一端部，并与入光部111相对，偏折元件130用于将从入光部111入射的光线引导至从出光部113出射至匀光棒110外。如此，光线可以从入光部111进入匀光器件100进行合光和匀光后出射至偏折元件130，偏折元件130接收光线并改变光线的偏折角度，使得光线可以从匀光棒110侧面的出光部113出射至匀光棒110外，例如空间光调制器30可以布置于匀光棒的侧方，光线可以从出光部113出射至空间光调制器30。相较于现有技术中需要多个中继透镜和多个分光膜片的匀光装置，本申请采用端部入光以及侧面出光的匀光器件100，光线直接在匀光棒110内进行匀光和合光，通过偏折元件130将光线引导至匀光棒110的侧边射出，有助于减少匀光器件100中的元器件的数量，减小匀光器件100的体积，从而减小了发光装置10的体积，减小了投影设备1的体积。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触，或者通过中间媒介的表面接触连接。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申请中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，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方式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申请各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种匀光器件，其特征在于，包括：

匀光棒，所述匀光棒包括入光部和出光部，所述入光部位于所述匀光棒的端部，所述出光部位于匀光棒的侧面；以及

偏折元件，所述偏折元件设置于所述匀光棒的另一端部，并与所述入光部相对，所述偏折元件用于将从所述入光部入射的光线引导至从所述出光部出射至所述匀光棒外。

2.根据权利要求1所述的匀光器件，其特征在于，所述匀光棒和所述偏折元件为一体成型结构。

3.根据权利要求1所述的匀光器件，其特征在于，所述偏折元件拼接于所述匀光棒。

4.根据权利要求1所述的匀光器件，其特征在于，所述匀光棒为透明实心结构。

5.根据权利要求1所述的匀光器件，其特征在于，所述匀光棒为透明空心结构，所述匀光棒的表面设置有反射层并避让所述出光部。

6.根据权利要求1所述的匀光器件，其特征在于，所述匀光棒为空心结构，所述出光部设有通光孔，所述匀光棒的内表面设置有反射层并避让所述通光孔。

7.根据权利要求1所述的匀光器件，其特征在于，所述偏折元件为反射光学器件，或者所述偏折元件为衍射光学器件。

8.根据权利要求1所述的匀光器件，其特征在于，所述匀光器件还包括偏振片，所述偏振片设置于所述出光部，所述偏振片用于反射第一偏振光，并透射第二偏振光，所述第一偏振光和所述第二偏振光中的其中一个为S偏振光，另一个为P偏振光。

9.一种发光装置，其特征在于，包括：

光源模组；以及

根据权利要求1-8任一项所述的匀光器件，所述入光部用于接收所述光源模组发出的光线，并经所述出光部出射至所述匀光器件外。

10.一种投影设备，其特征在于，包括：

根据权利要求9所述的发光装置；以及

空间光调制器，所述空间光调制器用于接收所述出光部出射的光线。