[实用新型]短距离的光学系统

说明书

本创作提供一种短距离的光学系统，其依序包括一显示屏、包含一反射式偏振片、一第一相位延迟片、一部分穿透部分反射元件及至少一光学元件的光学模块及至少两个透镜组，此至少两个透镜组分别放置在光学模块中的所述等元件的任一侧。显示屏输出影像并发出光线后，经反射式偏振片使光线部分穿透、部分反射，穿透的光线经第一相位延迟片进行第一次相位延迟后，通过部分穿透部分反射元件部分穿透，部分则反射回第一相位延迟片及反射式偏振片进行第二次及第三次相位延迟，接着，经过第三次相位延迟的光线通过光学元件进行第四次相位延迟，再经由透镜组将影像导入至少一人眼中。

技术领域

本创作有关一种光学系统，特别是指一种可应用于头戴显示器之短距离的光学系统。

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，将显示屏贴近使用者的眼睛，通过光路调整焦距以在近距离中对眼睛投射画面，产生虚拟实境的效果，增加配戴者的临场感。

图1所示为虚拟实境的头戴显示器的光学系统示意图，显示屏10投射出影像，经过一段光程为d的光路后入射至透镜组22，此透镜组22为单一透镜或多个透镜的组合，用以将影像导入至使用者的人眼24中，假设光程d为40mm，而头戴显示器的长度为光程d加上透镜组的厚度、适眼距、外壳等，其总和对于戴在头上的眼罩和头盔而言略显笨重，对使用者的鼻梁、头顶、颈部都会造成负担无法久戴，故而目前技术致力于将头戴显示器中光学系统的长度缩短，以使头戴显示器的厚度缩小，便于使用者配戴使用。

因此，本创作即提出一种短距离的光学系统，除了可将光学系统的距离缩短之外，更可扩大视场，有效解决上述该等问题，具体架构及其实施方式容后详述。

实用新型内容

本创作之主要目的在提供一种短距离的光学系统，其在显示屏和透镜组之间设置反射式偏振片、相位延迟片、部分穿透部分反射元件等光学元件，利用光线的相位延迟及多次反射达到近似或相同长度的光程，藉以缩短显示屏和透镜组之间的距离，最终可用以将头戴显示器微型化。

本创作之另一目的在提供一种短距离的光学系统，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，以在缩短显示屏和透镜组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。

本创作之再一目的在提供一种短距离的光学系统，其可应用于头戴显示器、游戏机等产品上之广角镜头或广角目镜，利用二透镜组进行焦距调节，短距离、视场大，可达到良好的像差校正。

为达上述目的，本创作提供一种短距离的光学系统，包括：一显示屏，输出影像并发出光线；一光学模块，包括：一反射式偏振片，对应该显示屏设置，使该光线部分穿透、部分反射；一第一相位延迟片，对应该反射式偏振片设置，接收部分穿透该反射式偏振片的所述光线，并进行第一次相位延迟；一部分穿透部分反射元件，对应该第一相位延迟片设置，使经第一次相位延迟的所述光线部分穿透该部分穿透部分反射元件，部分则反射回该第一相位延迟片进行第二次及第三次相位延迟；至少一光学元件，对应该部分穿透部分反射元件设置，接收部分穿透该部分穿透部分反射元件且经过该第二、第三次相位延迟的所述光线，并进行第四次相位延迟，并让只经过两次相位延迟的光线不要通过而只让经过四次相位延迟的光线通过；以及至少两个透镜组，分别设置于该光学模块中至少一者的任一侧，以调节焦距并将影像导入至少一人眼中。

根据本创作之实施例，该光学元件包括：一第二相位延迟片，对应该部分穿透部分反射元件设置，接收部分穿透该部分穿透部分反射元件且经过该第二、第三次相位延迟的所述光线，并进行第四次相位延迟；以及一线偏振片，对应第二相位延迟片设置，线偏振片用以让只经过两次相位延迟的光线不要通过并只让经过四次相位延迟的光线通过。

根据本创作之另一实施例，该光学元件为一圆偏振片。