[发明专利]一种适用于近眼显示器的小型投影光学组件和投影光学系统

权利要求书

1.一种用于近眼显示器的小型投影光学组件，其特征在于，所述投影光学组件包括：

透镜组(14)，用来接收来自微型显示器的图像光；

棱镜(13)，被构成为离轴折反射式，沿光路方向上被置于所述透镜组之后，用于实现光轴折转并校正系统中的离轴像差，包括至少一有效光学表面为非球面或自由曲面，并且，所述棱镜的其中一个光学表面设置有全反射膜；

楔角棱镜(12)，沿光路方向被置于所述棱镜的出光侧，用于控制图像光相对于投影光学组件的出瞳平面(11)的角度；所述楔角棱镜的有效光学表面包括至少一非球面或自由曲面；

经过投影光学组件的图像光在出瞳平面(11)被耦合至一预定的波导型光学片；

所述透镜组和棱镜的垂轴方向最大外径均不超过7mm；楔角棱镜以囊括形式被罩在棱镜下，楔角棱镜在垂轴方向不超出棱镜的最大外径；所述楔角棱镜的体积小于所述棱镜的体积；

所述投影光学组件的后截距小于15mm。

2.根据权利要求1所述的投影光学组件，其中，所述透镜组包含至少一胶合透镜，所述胶合透镜包含至少一片高折射率小阿贝数的负透镜，以及至少一片低折射率大阿贝数的正透镜。

3.根据权利要求1所述的投影光学组件，其中，棱镜(13)使光轴发生折转，光轴折转的角度为45～75度。

4.根据权利要求3所述的投影光学组件，其中，所述棱镜(13)的有效光学表面构成为使图像光在其中传播时发生至少一次全反射。

5.根据权利要求1所述的投影光学组件，其中，所述楔角棱镜(13)与棱镜(12)的两个相邻的表面具有相同的形状，所述楔角棱镜(13)与棱镜(12)的两个相邻的表面之间具有间距。

6.根据权利要求5所述的投影光学组件，其中，所述楔角棱镜(13)与所述棱镜(12)相邻的面为非球面。

7.一种包括权利要求1-6任一投影光学组件的投影光学系统，其特征在于，进一步包括反射式液晶显示器(LCoS)型图像源。

8.如权利要求7所述的投影光学系统，其特征在于所述图像源(45)包括：

反射式液晶开关层；

被置于上述开关层反射出光面前预定距离的偏振分光器；

用来提供初始光束的LED光源，以及被置于LED光源和偏振分光器之间的至少一整形透镜(Lens1)，所述整形透镜用以调整初始光束的发散角后将光线投射至微透镜阵列(LA1、LA2)，用来进一步使光束均匀。

9.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于所述偏振分光器为偏振分光立方棱镜或具备支撑结构的分光膜。

10.如权利要求9所述的投影光学系统，其特征在于所述整形透镜具有非球面的前、后表面，用以将照明光束耦合进入光路。

11.一种包括权利要求1-6任一投影光学组件的投影光学系统，其特征在于，进一步包括MEMS(Micro Electromechanical System，微机电系统)激光扫描镜作为图像源，所述MEMS扫描镜通过照射至其上的激光束在预定位置的反射/散射表面(311)上扫描出完整的一幅平面图像，所述预定位置为所述投影光学组件的图像源面位置。

12.一种包括权利要求1-6任一投影光学组件的投影光学系统，其特征在于，所述投影光学系统进一步包括图像源，所述图像源的类型选自有机发光半导体显示器(OLED)型、微发光二极管显示器(MicroLED)型，液晶显示器(LCD)型微显示器之一。