[其他]具紧凑型准直图像投影仪的光学系统

说明书

本实用新型公开一种光学系统(100)包括图像准直型棱镜(102)，图像准直型棱镜(102)具有多个外表面，与外表面相关联的分别有：一偏振源、反射型显示装置(70)；至少一光波准直构件(16)及一光波出射表面(20)。一偏振选择型分束器配置(10)被布署在倾斜于光波入射表面(8)的一平面上的棱镜(102)内。反射型显示装置通过被反射自偏振选择型分束器配置(10)的光被照射，并且产生相应相应于图像的多个亮区的偏振的旋转。来自反射型显示装置(70)的一图像通过偏振选择型分束器配置(10)被选择性地传送、通过光波准直构件(16)被准直、从偏振选择型分束器配置(10)被反射，并且通过出射表面(20)被投射。在一些实现方案中，额外的偏振器位于或邻近入射表面，以助于优化消除不想要的多个照射射线。

技术领域及背景技术

本实用新型涉及多种光学系统，特别是涉及具一紧凑型准直图像投影仪的一光学系统。

诸多头戴式显示器(HMDs)领域特别需要诸多紧凑型光学装置(compact opticaldevices)，其中一光学模块执行图像生成(一“成像器”)并将所述图像准直到无穷远处(collimation of the image to infinity)等多种功能，以传递到一观察者的眼睛。所述图像可以从一显示装置(display device)被获得，或者直接从一空间光调制器(SLM)被获得，诸如从一阴极射线管(CRT)、一液晶显示器(LCD)、一硅基液晶投影显示器(LCoS)、一数字微镜装置(DMD)、一OLED显示器、一扫描源或诸多类似装置，或者，通过一中继透镜装置或一光纤束装置(means of a relay lens or an optical fiber bundle)间接地获得。由一像素阵列构成的所述图像通过一准直布置(collimating arrangement)聚焦到无限远处，并且所述图像通常通过一反射型表面(reflecting surface)或一部分反射型表面(partially reflecting surface)充作一组合器，而被传送到所述观察者的眼睛中，分别用于诸多非透视(non-see-through)应用及诸多透视(see-through)应用。通常地，一种传统的自由空间光学模块(free-space optical module)被用于这些目的。

随着所述系统的期望的视野(field-of-view，FOV)增加，这种类型的传统光学模块变得更沉重及更笨重，因此即使对于一适度性能装置(moderate performance device)也是不切实际的。这是各种显示器的一主要缺点，尤其是在诸多头戴式应用中，所述系统必须尽可能的轻巧。

对紧凑性的追求导致几种不同的复杂光学解决方案，其中许多在大多数实际应用中仍然不够紧凑，并且同时在成本、复杂性及可制造性方面遭受影响。在一些情况下，在全范围的光学视角可见的所述眼动盒(EMB)是小的，例如：小于6毫米(mm)，光学系统的渲染性能(rendering performance)对光学系统相对于所述观看者的眼睛的甚至很小的移动是敏感的，并且不能适应充足的瞳孔运动，以便从这样的显示器舒适地阅读文字。

对诸多HMD及诸多近眼显示器(near-eye displays)的特别有利的一系列解决方案可从(以色列商)鲁姆斯有限公司(Lumus Ltd.)商购获得。通常采用具有诸多部分反射表面的诸多光导基板(波导)或其他适用的诸多光学元件，以将一图像传递给一用户的眼睛。在以下PCT专利公开案中描述鲁姆斯有限公司(Lumus Ltd.)技术的各个方面，通过引用结合于此作为本实用新型的相关背景：WO 01/95027、WO 2006/013565、WO 2006/085309、WO2006/085310、WO 2007/054928、WO 2008/023367及WO 2008/129539。

实用新型内容

本实用新型是具一紧凑型准直图像投影仪的一光学系统。本实用新型的某些更佳实施例为宽广的FOV及相对大的EMB值提供一简单及紧凑的解决方案。产出的所述光学系统可以被实现以提供一大的、高品质的图像，所述图像也适应眼睛的大范围运动。