投影光机及AR光学显示设备的制作方法

本申请实施例涉及投影显示，更具体地，本申请实施例涉及一种投影光机及ar光学显示设备。

背景技术：

1、在xr及微型投影领域，lcos技术因其成熟的工艺、较高的亮度以及相对较小的体积，成为了目前主流投影光机的技术方向之一。然而，lcos投影光机在工作过程中需要将自然光转换为偏振光，这一转换过程往往伴随着光能的大量损失，导致投影光机的整体光能量利用效率低下，进而增加了投影光机的功耗，不利于设备的轻量化与能效提升。

2、传统的lcos投影光机在光路设计上，多采用单一的偏振转换元件，如偏振分光棱镜(pbs)或偏振转换膜，这些元件在转换光偏振态的同时，不可避免地会有一部分光能被反射或吸收，从而降低了光能的整体利用率。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种投影光机及ar光学显示设备的新技术方案。

2、第一方面，本申请提供了一种投影光机。所述投影光机包括pbs棱镜，以及分设在所述pbs棱镜相对两侧的第一棱镜和第四棱镜、分设在所述pbs棱镜相对两侧的第二反射元件和第三反射元件；

3、所述第一棱镜的入光侧设有第一pbs膜，且在所述第一pbs膜的反射光路上设有第一反射元件，所述第一棱镜与所述pbs棱镜之间设有第一相位延迟器；

4、所述pbs棱镜包括第二棱镜及第三棱镜，所述第二棱镜与所述第三棱镜之间设有第二pbs膜，所述第二反射元件位于所述第二棱镜的一侧且二者之间设有第二相位延迟器，所述第二反射元件用于反射经所述第二pbs膜反射的第一偏振光，所述第三反射元件位于所述第三棱镜的一侧且二者之间设有第三相位延迟器，所述第三反射元件用于反射经所述第二pbs膜投射的第二偏振光。

5、可选地，所述投影光机包括成像芯片，所述成像芯片设置在所述第四棱镜背离所述pbs棱镜的一侧，所述成像芯片用于将经所述第二pbs膜反射的第一偏振光调制成第二偏振光并反射至所述第四棱镜中。

6、可选地，所述第四棱镜为直角棱镜，所述第四棱镜的一个直角面靠近所述成像芯片，所述第四棱镜的斜面靠近所述pbs棱镜，且所述第四棱镜的斜面形成全反射面，用于将经所述成像芯片调制后的所述第二偏振光反射至经所述第四棱镜的另一个直角面出射。

7、可选地，所述第一棱镜为直角棱镜，所述第一棱镜的入光面为斜面，所述第一pbs膜设置于所述入光面上，所述第一相位延迟器设置于所述第一棱镜靠近所述pbs棱镜一侧的表面上。

8、可选地，所述第一相位延迟器为半波片。

9、可选地，所述第一反射元件为平面反射镜，所述平面反射镜平行设置于所述第一棱镜的入光面一侧，所述第一反射元件用于将经所述第一pbs膜反射的第一偏振光反射至所述第二pbs膜。

10、可选地，所述第二棱镜及所述第三棱镜为直角棱镜，所述第二棱镜和所述第三棱镜的斜面胶合，且所述第二棱镜的斜面和所述第三棱镜的斜面之间设置有透射第二偏振光和反射第一偏振光的所述第二pbs膜。

11、可选地，所述第二棱镜包括第一直角面及第二直角面，所述第一直角面靠近所述第一棱镜，所述第二相位延迟器设置于所述第二直角面上，所述第二反射元件设置于所述第二相位延迟器上；

12、所述第三棱镜包括第三直角面及第四直角面，所述第三直角面靠近所述第四棱镜，所述第三相位延迟器设置于所述第四直角面上，所述第三反射元件设置于所述第三相位延迟器上。

13、可选地，所述第二相位延迟器及所述第三相位延迟器为四分之一波片。

14、可选地，所述第二反射元件及所述第三反射元件为曲面反射镜，所述第二反射元件及所述第三反射元件背离所述pbs棱镜的表面为曲面。

15、可选地，所述第一偏振光为s偏振光，所述第二偏振光为p偏振光。

16、第二方面，本申请提供了一种ar光学显示设备，所述ar光学显示设备包括：

17、外壳；及

18、如第一方面所述的投影光机。

19、本申请的有益效果为：

20、本申请实施例提供了一种新型的基于lcos显示的投影光机的结构，通过引入相位延迟器和反射镜的组合，再结合pbs膜，实现了对自然光的高效偏振转换，能够最大限度地降低了光能在转换过程中的损失，提高了光机的整体光能利用率；由于光能利用率的提升，投影光机在工作过程中消耗的电能就会相应减少，从而有利于降低投影光机的整体功耗；此外，特殊的光学架构设计使得投影光机具有较为紧凑的结构。

21、通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种投影光机，其特征在于，包括pbs棱镜，以及分设在所述pbs棱镜相对两侧的第一棱镜(2)和第四棱镜(12)、分设在所述pbs棱镜相对两侧的第二反射元件(6)和第三反射元件(11)；

2.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述投影光机包括成像芯片(13)，所述成像芯片(13)设置在所述第四棱镜(12)背离所述pbs棱镜的一侧，所述成像芯片(13)用于将经所述第二pbs膜(8)反射的第一偏振光调制成第二偏振光并反射至所述第四棱镜(12)中。

3.根据权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述第四棱镜(12)为直角棱镜，所述第四棱镜(12)的一个直角面靠近所述成像芯片(13)，所述第四棱镜(12)的斜面靠近所述pbs棱镜，且所述第四棱镜(12)的斜面形成全反射面，用于将经所述成像芯片(13)调制后的所述第二偏振光反射至经所述第四棱镜(12)的另一个直角面出射。

4.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第一棱镜(2)为直角棱镜，所述第一棱镜(2)的入光面为斜面，所述第一pbs膜(1)设置于所述入光面上，所述第一相位延迟器(3)设置于所述第一棱镜(2)靠近所述pbs棱镜一侧的表面上。

5.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第一相位延迟器(3)为半波片。

6.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第一反射元件(4)为平面反射镜，所述平面反射镜平行设置于所述第一棱镜(2)的入光面一侧，所述第一反射元件(4)用于将经所述第一pbs膜(1)反射的第一偏振光反射至所述第二pbs膜(8)。

7.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第二棱镜(5)及所述第三棱镜(9)为直角棱镜，所述第二棱镜(5)和所述第三棱镜(9)的斜面胶合，且所述第二棱镜(5)的斜面和所述第三棱镜(9)的斜面之间设置有透射第二偏振光和反射第一偏振光的所述第二pbs膜(8)。

8.根据权利要求7所述的投影光机，其特征在于，所述第二棱镜(5)包括第一直角面及第二直角面，所述第一直角面靠近所述第一棱镜(2)，所述第二相位延迟器(7)设置于所述第二直角面上，所述第二反射元件(6)设置于所述第二相位延迟器(7)上；

9.根据权利要求8所述的投影光机，其特征在于，所述第二相位延迟器(7)及所述第三相位延迟器(10)为四分之一波片。

10.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第二反射元件(6)及所述第三反射元件(11)为曲面反射镜，所述第二反射元件(6)及所述第三反射元件(11)背离所述pbs棱镜的表面为曲面。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的投影光机，其特征在于，所述第一偏振光为s偏振光，所述第二偏振光为p偏振光。

12.一种ar光学显示设备，其特征在于，包括：

技术总结本申请实施例提供了一种投影光机及AR光学显示设备；投影光机包括PBS棱镜，及分设在PBS棱镜相对两侧的第一棱镜和第四棱镜、分设在PBS棱镜相对两侧的第二反射元件和第三反射元件；第一棱镜的入光侧设有第一PBS膜，且在第一PBS膜的反射光路上设有第一反射元件，第一棱镜与PBS棱镜之间设有第一相位延迟器；PBS棱镜包括第二棱镜及第三棱镜，第二棱镜与第三棱镜之间设有第二PBS膜，第二反射元件位于第二棱镜的一侧且二者之间设有第二相位延迟器，第二反射元件用于反射经第二PBS膜反射的第一偏振光，第三反射元件位于第三棱镜的一侧且二者之间设有第三相位延迟器，第三反射元件用于反射经第二PBS膜投射的第二偏振光。技术研发人员：阚立峰,陶淑林受保护的技术使用者：歌尔光学科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10