[实用新型]头戴式显示器及其光学装置

说明书

本实用新型提供一种头戴式显示器及其光学装置。该头戴式显示器包括显示元件、光学装置以及光学透镜，光学装置接收来自显示元件的复数光束，且沿着头戴式显示器的光轴方向依序包括偏光分离元件、第一相位延迟元件、分光元件以及第二相位延迟元件。其中，偏光分离元件供属于第一偏振性的光束通过其中，并供属于第二偏振性的光束于其上产生反射；第一相位延迟元件使通过其中的光束的偏振状态相对于该偏光分离元件的光轴朝一方向旋转一第一角度；分光元件供投射至其上的一部分光束通过其中，另一部分光束则于其上反射；第二相位延迟元件使通过其中的光束转换为属于该第一偏振性的光束或属于该第二偏振性的光束。藉此能够缩小头戴式显示器的体积。

技术领域

本实用新型涉及光学领域，尤其关于一种光学装置及显示器。

背景技术

随着科技日新月异，人们对于多媒体视讯的需求日渐增加，一般常见的多媒体播放装置是搭配LCD或是LED等显示器来显示影像，然而其所能显示的影像像素及大小会受限于显示器的尺寸及效能，且视觉上可带来的效果有限，长时间使用也容易造成眼睛的疲劳。

因此，市面上出现了头戴显示器(Head-Mounted Display，HMD)。头戴显示器是一种立体视觉显示的光学产品，其是将具有两眼视差的立体效果的信号，依序透过设置于双眼前方的显示元件以及光学透镜而传送至双眼，进而产生立体且大尺寸的影像。头戴式显示器通常是应用在扩增实境(augmented reality，AR)系统或是虚拟实境(virtualreality，VR)系统，除了可跟着使用者移动，还能当作一种输入设备来接收使用者的反应，此外，图像和文字还可以加到使用者所观看的影像上，进而达到虚拟实境或是扩增实境的效果。

特别说明的是，在现有的头戴式显示器中，显示元件以及人眼之间因应视场角(Field of View，FOV)的规格与光学透镜的等效焦距而需间隔一特定距离，以供来自显示元件的光束行进，一般来说，该特定距离至少要有50毫米以上，但如此却导致头戴显示器无法有效的微型化。为了克服上述缺陷，显示元件以及人眼之间除了设置有光学透镜外，还需设置其它的光学元件及/或于光学透镜上涂布反射膜等手段来缩短显示元件与人眼之间所需的距离，其相关技术如公告号为CN105093555B的中国发明专利、公开号为US20060232862的美国专利申请、公告号为US5715023的美国专利以及公告号为US5966242的美国专利所揭露。

然而，上述专利仍具有缺陷如下：(1)采用偏振效率不佳的光学元件，如胆固醇液晶(Cholesteric Liquid Crystal Display，CLCD)；(2)来自显示元件的光束于通过多个光学元件及光学透镜后仅有少部分的光能抵达人眼，整体来说，光使用效率不佳；(3)光学结构及光路设计仅适用于特定的头戴式显示器，无法被直接地配置于另外的头戴式显示器中而使该另外的头戴式显示器缩小体积。

根据以上的说明可知，现有的头戴式显示器具有改善的空间。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种供光束于其中多次来回行进的光学装置，应用于头戴式显示器时可缩短头戴式显示器的显示元件与人眼之间的间隔距离，且能够提升偏振效率以及光使用效率。

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有上述光学装置的头戴式显示器，能够有效缩小体积，得以微型化。