投影光机和AR显示装置的制作方法

本技术涉及光学显示设备，具体而言，涉及一种投影光机和ar显示装置。

背景技术：

1、目前的投影光机一般由光源、照明组件、显示芯片和投影镜头组成。所用的光源主要有超高压汞灯、氙气灯、发光二极管led、激光二极管ld等，而显示芯片分为crt、lcd、dlp、lcos等。照明组件用于把光源发出的光线进行会聚及匀化处理，使该光源的能量最大限度的被利用并且均匀地照射在显示芯片上。

2、在照明组件中，主流的匀光器件有积分棒和复眼透镜两种。积分棒的基本原理是光线在棒内经过多次反射后出射，从而形成多个光源镜像实现能量的角度重叠。复眼透镜是由一系列几何参数相近的微透镜单元组合而成，每个微透镜单元成像的分散光斑都在目标被照面上进行空间重叠。积分棒式的匀光器件还需要在显示芯片与积分棒出口之间设计一组光学透镜，将出口处的光斑成像到显示芯片上，从而实现均匀的矩形照明。复眼透镜式的匀光器件通常采用阵列间距等于微透镜焦距的双排复眼透镜阵列，搭配聚光透镜将多个细分子光束重叠会聚在像面上，实现均匀照明效果。上述两种匀光器件均可以在目标被照面上取得良好的照明效果，但是这些光学器件由于器件较多，增加了照明组件的结构复杂度，同时会增加投影光机的整体体积，难以实现小型化和轻量化，难以应用在小尺寸、便携式的设备中。另外，现有的方案使得光线在积分棒内的多次反射以及通过复眼透镜时会导致较多的能量损耗，降低投影光机的光能利用率。

3、也就是说，现有技术中的投影光机存在结构复杂、体积大和光能利用率低的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种投影光机和ar显示装置，以解决现有技术中的投影光机存在结构复杂、体积大和光能利用率低的问题。

2、为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种投影光机，包括：光源；照明组件，照明组件至少包括设置在光源出光侧的光准直透镜和第一透镜，第一透镜位于光准直透镜远离光源的一侧，光准直透镜的至少部分沿远离光源的方向呈喇叭状，光准直透镜具有入光曲面、侧壁曲面和出光面，出光面为第一微透镜阵列曲面，第一微透镜阵列曲面由多个第一微透镜曲面阵列而成；偏振组件，偏振组件位于第一透镜远离光源的一侧，偏振组件用于把非偏振光转化为线偏振光，并实现后继光路的偏振分光；显示芯片，显示芯片位于偏振组件的反射路径上；成像透镜组，成像透镜组位于偏振组件远离显示芯片的一侧，以使显示芯片反射的光透过偏振组件进入成像透镜组中。

3、进一步地，入光曲面朝向靠近光源的一侧凸出设置，侧壁曲面为全反射面，光准直透镜的入光侧还包括折射面，折射面呈筒状布置，呈筒状布置的折射面沿远离光源的方向进行延伸，且呈筒状布置的折射面远离光源的一侧与入光曲面的外周侧连接。

4、进一步地，光准直透镜沿远离光源的方向包括第一部分和第二部分，第一部分呈喇叭状设置，第二部分呈圆柱状设置。

5、进一步地，第一部分的出光侧沿平行于光源的方向的截面积小于第二部分的入光侧沿平行于光源的方向的截面积。

6、进一步地，第一透镜朝向光准直透镜的一侧表面为第二微透镜阵列曲面，第二微透镜阵列曲面由多个第二微透镜曲面阵列而成。

7、进一步地，多个第一微透镜曲面与多个第二微透镜曲面一一对应，且第一微透镜曲面和第二微透镜曲面朝向靠近彼此的方向凸出设置；和/或第一透镜的出光面为凸面。

8、进一步地，照明组件还包括位于偏振组件和显示芯片之间的第二透镜和第三透镜，第三透镜位于第二透镜朝向显示芯片的一侧。

9、进一步地，偏振组件包括线偏振片和偏振分光棱镜，偏振分光棱镜位于线偏振片远离光源的一侧。

10、进一步地，成像透镜组包括多个透镜，多个透镜至少包括第四透镜、第五透镜和第六透镜，第四透镜、第五透镜和第六透镜沿远离偏振组件的方向依序设置。

11、根据本实用新型的另一方面，提供了一种ar显示装置，包括：光波导结构，光波导结构具有耦入口；上述的投影光机，投影光机发射的图像光通过耦入口进入光波导结构中。

12、应用本实用新型的技术方案，投影光机包括光源、照明组件、偏振组件、显示芯片和成像透镜组，照明组件至少包括设置在光源出光侧的光准直透镜和第一透镜，第一透镜位于光准直透镜远离光源的一侧，光准直透镜的至少部分沿远离光源的方向呈喇叭状，光准直透镜具有入光曲面、侧壁曲面和出光面，出光面为第一微透镜阵列曲面，第一微透镜阵列曲面由多个第一微透镜曲面阵列而成；偏振组件位于第一透镜远离光源的一侧，偏振组件用于把非偏振光转化为线偏振光；显示芯片位于偏振组件的反射路径上；成像透镜组位于偏振组件远离显示芯片的一侧，以使显示芯片反射的光透过偏振组件进入成像透镜组中。

13、通过设置光准直透镜的至少部分沿远离光源的方向呈喇叭状，光准直透镜具有入光曲面、侧壁曲面和出光面，出光面为第一微透镜阵列曲面，第一微透镜阵列曲面由多个第一微透镜曲面阵列而成，合理规划了光准直透镜的结构形状，使得光准直透镜能够接收光源发射的大部分光线并进行聚光和准直，使得侧壁曲面能够将光源发射的大角度光线进行全反射，从而避免光线的损失，有利于提高光能利用率，同时通过将出光面设置成第一微透镜阵列曲面，使得第一微透镜阵列曲面的多个第一微透镜曲面能够实现对入射光束的细分和整形，有利于后续的匀光效果，进而保证照射在显示芯片上的光束的均匀性。另外，光准直透镜和第一透镜的配合简化了照明组件的结构，节省了光学器件，降低了照明组件的结构复杂度，进一步压缩了投影光机的整体体积，有利于实现小型化。

技术特征：

1.一种投影光机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述入光曲面(23)朝向靠近所述光源(10)的一侧凸出设置，所述侧壁曲面(25)为全反射面，所述光准直透镜(20)的入光侧还包括折射面(24)，所述折射面(24)呈筒状布置，呈筒状布置的所述折射面(24)沿远离所述光源(10)的方向进行延伸，且呈筒状布置的所述折射面(24)远离所述光源(10)的一侧与所述入光曲面(23)的外周侧连接。

3.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述光准直透镜(20)沿远离所述光源(10)的方向包括第一部分(21)和第二部分(22)，所述第一部分(21)呈喇叭状设置，所述第二部分(22)呈圆柱状设置。

4.根据权利要求3所述的投影光机，其特征在于，所述第一部分(21)的出光侧沿平行于所述光源(10)的方向的截面积小于所述第二部分(22)的入光侧沿平行于所述光源(10)的方向的截面积。

5.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第一透镜(30)朝向所述光准直透镜(20)的一侧表面为第二微透镜阵列曲面(31)，所述第二微透镜阵列曲面(31)由多个第二微透镜曲面(311)阵列而成。

6.根据权利要求5所述的投影光机，其特征在于，多个所述第一微透镜曲面(261)与多个所述第二微透镜曲面(311)一一对应，且所述第一微透镜曲面(261)和所述第二微透镜曲面(311)朝向靠近彼此的方向凸出设置；和/或所述第一透镜(30)的出光面为凸面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的投影光机，其特征在于，所述照明组件还包括位于所述偏振组件和所述显示芯片(80)之间的第二透镜(50)和第三透镜(60)，所述第三透镜(60)位于所述第二透镜(50)朝向所述显示芯片(80)的一侧。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的投影光机，其特征在于，所述偏振组件包括线偏振片(41)和偏振分光棱镜(42)，所述偏振分光棱镜(42)位于所述线偏振片(41)远离所述光源(10)的一侧。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的投影光机，其特征在于，所述成像透镜组包括多个透镜，所述多个透镜至少包括第四透镜(90)、第五透镜(100)和第六透镜(110)，所述第四透镜(90)、所述第五透镜(100)和所述第六透镜(110)沿远离所述偏振组件的方向依序设置。

10.一种ar显示装置，其特征在于，包括：

技术总结本技术提供了一种投影光机和AR显示装置。投影光机包括：光源；照明组件，照明组件至少包括设置在光源出光侧的光准直透镜和第一透镜，光准直透镜的至少部分沿远离光源的方向呈喇叭状，光准直透镜具有入光曲面、侧壁曲面和出光面，出光面为第一微透镜阵列曲面，第一微透镜阵列曲面由多个第一微透镜曲面阵列而成；偏振组件位于第一透镜远离光源的一侧；显示芯片，显示芯片位于偏振组件的反射路径上；成像透镜组，成像透镜组位于偏振组件远离显示芯片的一侧，以使显示芯片反射的光透过偏振组件进入成像透镜组中。本技术解决了现有技术中的投影光机存在结构复杂、体积大和光能利用率低的问题。技术研发人员：王聪,谢检来,程治明,明玉生,汪杰,陈远受保护的技术使用者：宁波舜宇奥来技术有限公司技术研发日：20231017技术公布日：2024/6/2