[发明专利]光学模组、光学系统及头戴式显示设备

说明书

本申请涉及光学显示技术领域，提供了一种光学模组、光学系统及头戴式显示设备，其中光学模组包括第一显示区域、第二显示区域、部分透射部分反射组件、光路改向组件以及目镜，部分透射部分反射组件透射所述第二图像，光路改向组件将第一图像进行改向并成像在部分透射部分反射组件的一侧形成第一图像对应的等效像面，目镜将反射后的等效像面重叠成像在第二图像所呈的像上。在使用时，光路改向组件将第一图像改向并成像在部分透射部分反射组件的一侧形成等效像面，部分透射部分反射组件便可以将等效像面进行反射，反射后的等效像面经过目镜后和第二图像重叠成像。经过目镜的成像后，实际上等效于第一图像重叠在第二图像上。

技术领域

本申请涉及光学显示技术领域，具体涉及光学模组、光学系统及头戴式显示设备。

背景技术

近年来，由于虚拟现实增强现实技术的发展，人们对虚拟现实或增强现实设备构建的虚拟环境要求越来越高，对看到的画面的清晰度要求越来越高。然而，目前现有的显示技术的局限性，无法同时兼顾高分辨率显示和大视场显示。在人眼观看图像时，仅对中心视场或特定的某个区域的图像的分辨率要求较高，并且视野范围内的视场越大则整体观感越佳，但是大视场的显示方案并不能实现高分辨率显示。因此在本领域中，如何同时进行大视场显示和某个特定区域的高分辨率显示，是需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种光学模组、光学系统及头戴式显示设备，能够实现同时进行大视场显示和某个特定区域的高分辨率显示。

第一方面，本申请提供的一种光学模组，包括：第一显示区域，出射第一图像；第二显示区域，出射第二图像，所述第二显示区域相邻设置在所述第一显示区域的一侧；部分透射部分反射组件，设置在所述第二显示区域的出光范围之内，所述部分透射部分反射组件构造为透射所述第二图像；光路改向组件，具有正光焦度，所述光路改向组件设置在所述第一显示区域的出光范围之内，所述光路改向组件构造为将所述第一图像进行改向并成像在所述部分透射部分反射组件的一侧，以形成与所述第一图像对应的等效像面；其中，所述部分透射部分反射组件构造为反射所述等效像面；以及目镜，设置在所述第二显示区域的出光范围之内；所述部分透射部分反射组件对所述等效像面的反射方向朝向所述目镜；所述目镜构造为：对所述第二图像进行成像，并将所述部分透射部分反射组件反射后的所述等效像面重叠成像在所述第二图像所呈的像上。

本方面在使用时，第一显示区域出射第一图像后，光路改向组件将第一图像改向并成像在部分透射部分反射组件的一侧形成等效像面，部分透射部分反射组件便可以将等效像面进行反射，反射后的等效像面经过目镜后和第二图像重叠成像。经过目镜的成像后，实际上等效于第一图像重叠在第二图像上。经过图像的重叠，本方面可以提高经过目镜后的图像中某个区域的分辨率，实现特定区域的高清显示。具体的，可以使得经过目镜后的第一图像在空域或时域上，增加经过目镜后的第二图像的像素点，从而提高重叠图像的分辨率。例如当人眼处于目镜的出光方向上时，经过目镜后的第一图像显示在人眼的中心视场处以满足中心视场高分辨需求，第二图像主要用于大视场图像显示。光路改向组件和部分透射部分反射组件能够将第一显示区域的第一图像提供给中心视场以实现中心视场处的高分辨率显示，目镜将第二图像成像后进行大视场图像显示。第二显示区域的尺寸可选用较大尺寸的显示屏幕，从而实现大视场图像显示。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述光路改向组件包括：半透半反镜，倾斜设置在所述第一显示区域的出光范围之内，所述半透半反镜所在平面和所述第一显示区域所在平面的第一锐角夹角为40度至50度中的任一值；以及第一聚焦结构，设置在所述第一锐角夹角所朝向的范围内，且设置在所述第一显示区域的出光范围之外；其中，所述部分透射部分反射组件为部分透射部分反射镜，所述部分透射部分反射组件位于所述第一聚焦结构的反射范围之内。