[发明专利]光学系统及头戴显示设备

说明书

本申请实施例提供一种光学系统及一种头戴显示设备，该系统包括具有光焦度反射面的光学镜组、部分反射平行平板及曲面部分反射镜。所述光学镜组的光焦度反射面用于至少将部分入射光线反射至所述部分反射平行平板的第一入光面。所述第一入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述曲面部分反射镜的第二入光面。所述第二入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述部分反射平行平板的出光面。所述出光面透射至少部所述入射光线至人眼成像。其中，由所述光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上形成有中间像面。本申请增大了系统视场。

技术领域

本申请实施例涉及头戴显示技术领域，尤其涉一种光学系统及一种头戴显示设备。

背景技术

光学系统是指各种光学元件按一定次序组合形成的系统，通常用来成像或进行光学信息处理，被广泛应用于各种电子设备中，例如基于(Augmented Reality，增强现实)AR技术的头戴显示设备。在头戴显示设备中，显示器显示的虚拟图像就需要先经由光学系统放大，再与现实图像叠加呈现给用户。由于头戴显示设备佩戴在用户头部，为了减轻用户头部压力，紧凑化、轻量化是头戴显示设备成为需求设计方向。

现有技术中，应用于头戴显示设备中基于部分反射平行平板及曲面部分反射镜组成的光学系统由于其结构紧凑、可大大减少光学系统占用的空间体积得到了广泛的应用。但由于受显示器尺寸和光学系统尺寸的限制难以获得较大的视场。

发明内容

本申请实施例提供一种光学系统及一种头戴显示设备，用以增大光学系统的视场。

本申请提供了一种光学系统，包括具有光焦度反射面的光学镜组、部分反射平行平板及曲面部分反射镜；

所述光学镜组的光焦度反射面用于将至少部分入射光线反射至所述部分反射平行平板的第一入光面；

所述第一入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述曲面部分反射镜的第二入光面；

所述第二入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述部分反射平行平板的出光面；

所述出光面透射至少部所述入射光线至人眼成像；

其中，由所述光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上形成有中间像面。

优选地，所述光学镜组包括第一偏振反射棱镜及与所述第一偏振反射棱镜胶合的第二偏振反射棱镜；其中，所述第一偏振反射棱镜包括偏振反射面和第一光焦度反射面；

所述入射光线经所述第一偏振反射棱镜的入光面进入所述第一偏振反射棱镜；

至少部分所述入射光线被所述偏振反射面反射至所述第一偏振反射棱镜的第一光焦度反射面；

至少部分来自所述偏振反射面的所述入射光线被所述第一光焦度反射面反射并透过所述第二偏振反射棱镜后出射。

优选地，所述光学镜组包括具有第二光焦度反射面的曲面反射镜。

优选地，还包括由至少一个透镜组成的投影镜组；

至少部分所述光学镜组的光焦度反射面反射的所述入射光线经所述投影镜组透射后出射至所述部分反射平行平板的第一入光面。

优选地，所述投影镜组与所述部分反射平行平板之间的光路上产生所述中间像面。

优选地，所述光学镜组包括：第三偏振反射棱镜、第四偏振反射棱镜以及分别与所述第三偏振反射棱镜及所述第四偏振反射棱镜胶合的第一偏振分束片、具有第三光焦度反射面的第一折返射镜以及分别与所述第四偏振反射棱镜及所述第一折返射镜胶合的第一波片、具有第四光焦度反射面的第二折返射镜以及分别与所述第四偏振反射棱镜及所述第二折返射镜胶合的第二波片；

所述入射光线经所述第三偏振反射棱镜的入光面进入所述第三偏振反射棱镜；