[实用新型]一种光学系统及近眼显示设备

说明书

本实用新型实施例涉及光学器件设计领域，公开了一种光学系统，该光学系统包括：图像源、转折棱镜和光波导，转折棱镜设置在所述图像源和所述光波导之间，图像源用于出射包含图像信息的光束，转折棱镜用于接收所述包含图像信息的光束并将所述包含图像信息的光束平行输入到所述光波导中，光波导用于传递并输出包含图像信息的光束，本实用新型实施例采用转折棱镜作为光波导的耦入装置，应用于近眼显示设备中时能够大大缩小光学系统的体积，减少用户佩戴设备时的负担，提升用户体验。

技术领域

本实用新型实施例涉及光学器件设计技术领域，特别涉及一种光学系统及近眼显示设备。

背景技术

光波导是一种能够引导光波在其中传播的介质装置，又称为介质光波导，通常由光透明介质，如石英玻璃构成，能够将光波局限在波导及其周围有限区域内传播，由于其具有传输衰减小、频带宽等优点，因此被应用在各类需要进行光传输的光学系统中。例如，常见的一种情况是应用于近眼显示设备，如AR眼镜中，光波导能够将图像源出射的包含图像信息的光束传输到目标位置后输出。

在实现本实用新型实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：为实现光束在光波导的耦入和耦出，光波导的输入侧和输出侧需要分别设置光学系统和耦出装置，以使得光束能够进入光波导以及从光波导出射，目前，光波导的光学系统通常由多个透镜组合构成，总长通常在30mm以上，同时在图像源的输出侧无法正对光波导时还需要在光学系统中增设反射镜，这进一步会增加光学系统的体积和重量，当应用在近眼显示设备这类设备上时，会影响到用户的使用体验。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例的目的是提供一种体积小且能够实现光线转折的光学系统及近眼显示设备。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种光学系统，包括：

图像源，用于出射包含图像信息的光束；

光波导，用于传递并输出包含图像信息的光束；

转折棱镜，其设置在所述图像源和所述光波导之间，用于接收所述包含图像信息的光束并将所述包含图像信息的光束平行输入到所述光波导中。

在一些实施例中，所述转折棱镜包括：

第一透射面，用于接收图像源出射的包含图像信息的光束并透射出射第一光束；

第一反射面，其与所述第一透射面相交且其能够反射光束的一侧朝向所述第一透射面的出光侧，用于反射所述第一光束；

第二反射面，其与所述第一透射面相交且与所述第一反射面相对设置，用于将反射后的所述第一光束进行二次反射形成第二光束，其中，所述第二光束为平行光；

第二透射面，其分别与所述第一反射面和所述第二反射面相交且与所述第一透射面相对设置，用于将所述第二光束透射出射。

在一些实施例中，所述第二透射面与所述光波导的入光面贴合设置。

在一些实施例中，所述第一透射面、所述第一反射面和所述第二反射面皆为曲面。

在一些实施例中，所述第一透射面的凸面、所述第一反射面的凹面和第二反射面的凹面朝向所述转折棱镜的内部。

在一些实施例中，所述转折棱镜的长度小于20mm。

在一些实施例中，所述光学系统还包括：耦出装置，设置在所述光学系统的输出端一侧，用于耦出所述包含图像信息的光束。

在一些实施例中，所述光学系统还包括：光学透镜组，其设置在所述转折棱镜的入光侧，用于调整所述图像源所出射的光束。