一种成像光路及具有其的成像装置的制作方法

专利2024-12-25  37


本技术属于成像光学,具体涉及一种成像光路及具有其的成像装置。


背景技术:

1、为了改善近距离用眼问题,市面上出现了一些桌面虚像显示产品。此类产品的原理是通过将近处小尺寸平面放到6m远处形成巨幅虚像显示,其实质是源于增强现实中较为成熟的birdbath共轴折反光方案,如图1所示,但由于birdbath光学原理的限制,分光合光元件2与主光轴存在20°~45°的夹角,其虚像显示窗口向上倾斜45°左右,这就与生活中常见的各类实像lcd/led显示器的发光主光线与窗口相互垂直的形态存在较大差别;同时,另一方面,其对于消除杂光的处理并不理想,具有改进空间。


技术实现思路

1、为解决上述相关现有技术不足,本实用新型提供一种成像光路及具有其的成像装置,与常见实像显示器相仿的窗口垂直形态,并降低杂光。

2、为了实现本实用新型的目的,拟采用以下方案:

3、一种成像光路,包括像源屏、分光合光元件、曲面镜,分光合光元件沿主光线轴倾斜设置,用于将像源屏的出射光线反射至曲面镜进行反射,并将曲面镜反射后的沿主光线轴的光线透射后继续沿主光线轴出射,沿主光线轴垂直设有位于分光合光元件透射光路上的窗口玻璃。

4、进一步,像源屏、分光合光元件、曲面镜、窗口玻璃密封形成一密封腔体。

5、进一步,窗口玻璃和/或分光合光元件上设有至少一层圆偏光片,圆偏光片包括沿光线出射方向依次设置的一个1/4波片和一个线偏光片。

6、进一步,窗口玻璃的内侧或外侧设有一层圆偏光片,或分光合光元件的外侧设有一层圆偏光片。

7、更进一步,像源屏上沿光线出射方向依次设有一个线偏光片和一个1/4波片,像源屏上的线偏光片出射光偏振方向与像源屏上的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角,圆偏光片的1/4波片慢轴方向与像源屏上的1/4波片慢轴方向平行或垂直,圆偏光片的线偏光片出射光偏振方向与圆偏光片的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角。

8、进一步,窗口玻璃的内侧或外侧设置两层圆偏光片,或窗口玻璃的内侧和外侧各设置一层圆偏光片,或窗口玻璃的内侧或外侧和分光合光元件的外侧分别设有一层圆偏光片。

9、更进一步,像源屏上沿光线出射方向依次设有一个线偏光片和一个1/4波片,设像源屏上的线偏光片出射光偏振方向与像源屏上的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角,沿出射方向,第一层圆偏光片的1/4波片慢轴方向与像源屏上的1/4波片慢轴方向平行或垂直,第一层圆偏光片的线偏光片出射光偏振方向与第一层圆偏光片的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角,第二层圆偏光片的1/4波片慢轴方向与第一层圆偏光片的1/4波片慢轴方向夹角为α,α∈[0,45°],第二层圆偏光片的线偏光片出射光偏振方向与第二层圆偏光片的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角。

10、又进一步,第一层圆偏光片外侧还设有一1/4波片,沿出射方向,第一层圆偏光片的1/4波片慢轴方向与像源屏上的1/4波片慢轴方向平行或垂直,第一层圆偏光片的线偏光片出射光偏振方向与第一层圆偏光片的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角,第二层圆偏光片的1/4波片慢轴方向与第一层圆偏光片的1/4波片慢轴方向夹角为α,α∈[0,45°],第二层圆偏光片的线偏光片出射光偏振方向与第二层圆偏光片的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角,第一层圆偏光片外侧的1/4波片慢轴方向与第二层圆偏光片的1/4波片慢轴方向平行或垂直;第二层圆偏光片的线偏光片出射光偏振方向与第二层圆偏光片的1/4波片慢轴方向呈±45°夹角。

11、进一步,窗口玻璃的外侧和/或内侧设有减反膜,当减反膜设置的一侧具有圆偏光片时,减反膜位于窗口玻璃上的圆偏光片表面。

12、一种成像装置,具有所述的成像光路。

13、本实用新型的有益效果:

14、1、在光路中引入垂直设于主光线轴的窗口玻璃,可使成像装置外观与当前市场上常见的发光主光线与窗口垂直形态的实像显示器相仿,更加利于产品化及应用普及推广;同时,相比于现有技术的方案,本实用新型的方案中引入垂直设于主光线轴的窗口玻璃,将使现有技术中圆偏光片在非正入射条件下漏光严重的问题得到有效避免;

15、2、设计密封腔体,使成像光仅可通过窗口玻璃出射到腔体外,外部环境光仅可通过窗口玻璃进入腔体,利于营造光学黑体效果,并控制及消除杂光;

16、3、通过设置圆偏光片来调整偏振状态以更好的实现杂光消除,并保持整体较高的透射率;并通过进一步优选实施例解决了由于npbs材料及工艺限制引起的杂光问题;并通过再一步优选实施例解决了最后出光偏振态不匹配导致的成像光损失问题。



技术特征:

1.一种成像光路,包括像源屏(1)、分光合光元件(2)、曲面镜(3),分光合光元件(2)沿主光线轴倾斜设置,用于将像源屏(1)的出射光线反射至曲面镜(3)进行反射,并将曲面镜(3)反射后的沿主光线轴的光线透射后继续沿主光线轴出射,其特征在于,沿主光线轴垂直设有位于分光合光元件(2)透射光路上的窗口玻璃(5)。

2.根据权利要求1所述的成像光路,其特征在于,像源屏(1)、分光合光元件(2)、曲面镜(3)、窗口玻璃(5)密封形成一密封腔体。

3.根据权利要求1所述的成像光路,其特征在于,窗口玻璃(5)和/或分光合光元件(2)上设有至少一层圆偏光片(6),圆偏光片(6)包括沿光线出射方向依次设置的一个1/4波片(61)和一个线偏光片(62)。

4.根据权利要求3所述的成像光路,其特征在于,窗口玻璃(5)的内侧或外侧设有一层圆偏光片(6),或分光合光元件(2)的外侧设有一层圆偏光片(6)。

5.根据权利要求4所述的成像光路,其特征在于,像源屏(1)上沿光线出射方向依次设有一个线偏光片(62)和一个1/4波片(61),像源屏(1)上的线偏光片(62)出射光偏振方向与像源屏(1)上的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角,圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向与像源屏(1)上的1/4波片(61)慢轴方向平行或垂直,圆偏光片(6)的线偏光片(62)出射光偏振方向与圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角。

6.根据权利要求3所述的成像光路,其特征在于,窗口玻璃(5)的内侧或外侧设置两层圆偏光片(6),或窗口玻璃(5)的内侧和外侧各设置一层圆偏光片(6),或窗口玻璃(5)的内侧或外侧和分光合光元件(2)的外侧分别设有一层圆偏光片(6)。

7.根据权利要求6所述的成像光路,其特征在于,像源屏(1)上沿光线出射方向依次设有一个线偏光片(62)和一个1/4波片(61),设像源屏(1)上的线偏光片(62)出射光偏振方向与像源屏(1)上的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角,沿出射方向,第一层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向与像源屏(1)上的1/4波片(61)慢轴方向平行或垂直,第一层圆偏光片(6)的线偏光片(62)出射光偏振方向与第一层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角,第二层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向与第一层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向夹角为α,α∈[0,45°],第二层圆偏光片(6)的线偏光片(62)出射光偏振方向与第二层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角。

8.根据权利要求6所述的成像光路,其特征在于,第一层圆偏光片(6)外侧还设有一1/4波片(61),沿出射方向,第一层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向与像源屏(1)上的1/4波片(61)慢轴方向平行或垂直,第一层圆偏光片(6)的线偏光片(62)出射光偏振方向与第一层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角,第二层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向与第一层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向夹角为α,α∈[0,45°],第二层圆偏光片(6)的线偏光片(62)出射光偏振方向与第二层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角,第一层圆偏光片(6)外侧的1/4波片(61)慢轴方向与第二层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向平行或垂直;第二层圆偏光片(6)的线偏光片(62)出射光偏振方向与第二层圆偏光片(6)的1/4波片(61)慢轴方向呈±45°夹角。

9.根据权利要求3所述的成像光路,其特征在于,窗口玻璃(5)的外侧和/或内侧设有减反膜(7),当减反膜(7)设置的一侧具有圆偏光片(6)时,减反膜(7)位于窗口玻璃(5)上的圆偏光片(6)表面。

10.一种成像装置,其特征在于,具有如权利要求1-9中任意一项所述的成像光路。


技术总结
本申请提供一种成像光路及具有其的成像装置,其中,成像光路包括像源屏、分光合光元件、曲面镜,分光合光元件沿主光线轴倾斜设置,用于将像源屏的出射光线反射至曲面镜进行反射,并将曲面镜反射后的沿主光线轴的光线透射后继续沿主光线轴出射,沿主光线轴垂直设有位于分光合光元件透射光路上的窗口玻璃。成像装置包括所述成像光路,应用于桌面虚像显示成像。通过对光路的优化,实现成像装置结构与常见实像显示器相仿的窗口垂直形态,同时可通过设置密封腔体和/或圆偏振片改善杂光情况,提高成像效果。

技术研发人员:周祥滇,黄小静,项刚,彭洪森,钟军炜,郭亮
受保护的技术使用者:深圳九州光电子技术有限公司
技术研发日:20231103
技术公布日:2024/6/26
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