[发明专利]用于头戴式显示系统的光学系统

权利要求书

1.光学系统，用于与微显示器一起使用以将光从所述微显示器聚焦到用户的眼睛，所述光学系统包括：

第一透镜元件，相对靠近所述微显示器设置，所述第一透镜元件包括面向所述微显示器的第一表面和朝向所述用户的眼睛的、背离所述微显示器的第二表面，所述第一表面包括提供负屈光度的凹形状以及所述第二表面包括提供负屈光度的凹形状，以及所述第一表面和所述第二表面中的至少一个上具有菲涅尔特征，所述菲涅尔特征包括凹槽，所述凹槽近似提供正屈光度的透镜的连续曲率，其中，对于其上包括所述菲涅尔特征的所述第一表面和所述第二表面中的每个，表面上的菲涅尔特征和表面的凹形状导致正负像差相互抵消；以及

第二透镜元件，相对远离所述微显示器设置，所述第二透镜元件包括面向所述微显示器的第三表面和朝向所述用户的眼睛的、背离所述微显示器的第四表面，所述第三表面包括凸形状以及所述第四表面包括凹形状，所述第三表面和所述第四表面中的至少一个上具有菲涅尔特征。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，至少所述第一表面和所述第三表面上具有菲涅尔特征。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，至少所述第二表面和所述第三表面上具有菲涅尔特征。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，至少所述第一表面和所述第四表面上具有菲涅尔特征。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，至少所述第二表面和所述第四表面上具有菲涅尔特征。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的至少三个上具有菲涅尔特征。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的至少一个包括由多个菲涅尔图案限定的菲涅尔特征，所述多个菲涅尔图案中的至少一个提供用于第一视场角度的第一焦距，并且所述多个菲涅尔图案中的另一个提供用于与所述第一视场角度不同的第二视场角度的第二焦距。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的至少一个包括由单个菲涅尔图案限定的菲涅尔特征。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的至少一个包括由提供用于第一视场角度的第一焦距的第一菲涅尔图案限定的第一区域和由提供用于第二视场角度的第二焦距的第二菲涅尔图案限定的第二区域，所述第二视场角度与所述第一视场角度不同。

10.根据权利要求9所述的光学系统，其中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的所述至少一个包括设置在所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域，所述第三区域由第三菲涅尔图案限定，其中，所述第三菲涅尔图案在所述第一区域与所述第二区域之间的所述第三区域中提供平滑过渡。

11.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述第三菲涅尔图案由表示所述第一菲涅尔图案的第一函数与表示所述第二菲涅尔图案的第二函数复用或相乘中的至少一个限定。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的至少一个中的每个均包括由第一菲涅尔图案限定的第一区域和由第二菲涅尔图案限定的第二区域。

13.根据权利要求12所述的光学系统，其中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的所述至少一个中的每个均包括设置在所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域，所述第三区域由第三菲涅尔图案限定，其中，所述第三菲涅尔图案在所述第一区域与所述第二区域之间的所述第三区域中提供平滑过渡。