[实用新型]微型化头戴显示器的光学系统

说明书

本实用新型公开了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，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头戴显示器最后的光学模块再被导入人眼中。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，达到头戴显示器微型化的目的。

技术领域

本实用新型涉及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，藉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，部分该偏振光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，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，反射回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，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。

根据本实用新型的实施例，该反射式偏振元件为一偏振片，该第二相位延迟元件为一相位延迟片。

根据本实用新型的实施例，该反射式偏振元件为设于该光学模块中并且具反射式偏振功能的镀膜或为设于该光学模块中并且具反射式偏振功能的镜片，该第二相位延迟元件为一相位延迟片。

根据本实用新型的实施例，该反射式偏振元件为设于该光学模块中并且具反射式偏振功能的镀膜或为设于该光学模块中并且具反射式偏振功能的镜片，而该第二相位延迟元件同样设于该光学模块中并且为在反射式偏振元件之前以及具相位延迟功能的镀膜或为设于该光学模块中并且具相位延迟功能的镜片。

根据本实用新型的实施例，该显示屏送出并进入该部分反射部分穿透元件的该偏振光为圆偏振光。

根据本实用新型的实施例，该显示屏送出的该偏振光为线偏振光，于该显示屏及该部分反射部分穿透元件之间更设有一第一相位延迟元件，用以将该偏振光进行第一次相位延迟，成为第一偏振角度的偏振光，并使线偏振光经过该第一相位延迟元件后转换成圆偏振光。