[实用新型]微型化头戴显示器的光学系统

说明书

本实用新型提供一种微型化头戴显示器的光学系统，其在光学模块后、显示屏前，摆放至少一相位延迟元件、部分穿透部分反射元件及反射式偏振元件进行排列，使显示屏射出的光线入射后经过多次偏振、反射、再偏振，得到可穿透最后一层反射式偏振元件的偏振光，穿过该反射式偏振元件后入射光学模块再被导入人眼中，当光学模块中的至少一光学镜片为N个时，1≤N≤3，其中V_dj及n_j分别为光学镜片的阿贝数及折射率，1≤j≤3。本实用新型中所有光学元件皆在同轴上，通过多次偏振及反射使光线在近似的光程情况下，得到显示屏和最终光学模块之间的最短距离，达到头戴显示器的微型化目的。

技术领域

本实用新型有关一种头戴显示器的技术，特别是指一种微型化头戴显示器的光学系统。

背景技术

头戴显示器(Head-mounted display)是用于显示图像及色彩的设备，通常是用眼罩或头盔的形式，将显示屏贴近用户的眼睛，通过光路调整焦距以在近距离中对眼睛投射画面，产生虚像放大效果，增加临场体验感。

图1所示为虚拟现实的头戴显示器，显示屏10投射的影像经过一段光程为d的光路后入射光学模块20，光学模块20再将影像导入到用户的人眼22中，假设光程d为40mm，则头戴显示器的长度由光程d加上光学模块及适眼距和外壳后必然大于40mm，对于戴在头上的眼罩和头盔而言略显笨重，故将头戴显示器的厚度缩小、便于使用者配戴使用为一项重要的课题。

因此，本实用新型即提出一种微型化头戴显示器的光学系统，有效解决上述该等问题，具体架构及其实施方式将详述于下：

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种微型化头戴显示器的光学系统，其是在头戴显示器的显示屏和光学模块之间设置偏振元件、相位延迟元件、部分反射部分穿透元件等光学元件，利用光线的相位延迟及多次反射达到近似长度的光程，以缩短显示屏和光学模块之间的距离，以将头戴显示器微型化。

本实用新型的另一目的在于提供一种微型化头戴显示器的光学系统，其是将所有光学元件设在同轴上，依据显示屏的偏振情况进行调整，以在缩短显示屏和光学模块之间的距离的前提下增加光学系统配置的变化性与灵活性。

为达上述目的，本实用新型提供一种微型化头戴显示器的光学系统，包括：一显示屏，输出影像并发出偏振光；一部分反射部分穿透元件，对应该显示屏设置，使该偏振光部分反射，部分穿透该部分反射部分穿透元件；一第二相位延迟元件，对应该部分反射部分穿透元件，将部分穿透该部分反射部分穿透元件的该偏振光进行相位延迟，成为第二偏振角度的偏振光；一反射式偏振元件，对应该第二相位延迟元件设置，接收该第二偏振角度的偏振光并进行全反射，反射到该第二相位延迟元件，该第二偏振角度的偏振光经过该第二相位延迟元件及该部分反射部分穿透元件后，再被该部分反射部分穿透元件反射回该第二相位延迟元件及该反射式偏振元件并穿透；以及一光学模块，对应该反射式偏振元件，该光学模块中包括至少一光学镜片，以接收穿透该反射式偏振元件的偏振光，并将其导入至少一人眼中，其中，光学模块中的该至少一光学镜片为N个时，其中V_dj为光学镜片的阿贝数，n_j为光学镜片的折射率，1≤j≤3。

根据本实用新型的实施例，该光学模块的该至少一光学镜片中最靠近该人眼的光学面的曲率半径为R_eye，

根据本实用新型的实施例，该至少一光学镜片中最靠近该人眼的是一第一透镜，该第一透镜不包含平面透光元件与具偏振功能的膜片，该第一透镜朝向该人眼的光学面的曲率半径为R₁，另一侧的曲率半径为R₂，该光学系统的最大可视半径为H，

根据本实用新型的实施例，该光学模块的该至少一光学镜片中最靠近该人眼的光学面为平面、球面、非球面、菲涅尔面、自由型式或部分凹部分凸。

根据本实用新型的实施例，该光学模块中包括一线偏振片，其设于一平面透光元件或该光学镜片上。