[发明专利]光学模组及系统、显示装置、头戴式显示设备及其系统

说明书

本申请提供了一种光学模组、光学系统、显示装置、头戴式显示设备以及显示系统。所述光学模组包括：第一波片和第二波片，均位于入射光线的传输方向的一侧，入射光线包括第一光线，第一光线依次经过第一波片和第二波片，形成第二光线，第二光线为线偏振光；平面偏振反射组件，固定在第二波片的一侧，用于将第二光线反射至第二波片，得到第三光线；曲面反射组件，用于接收第三光线，并将第三光线再次反射至第二波片，形成第四光线，第四光线为振动方向与第二光线的振动方向垂直的线偏振光，且第四光线经过平面偏振反射组件透射至人眼。

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体涉及一种光学模组、光学系统、显示装置、头戴式显示设备以及显示系统。

背景技术

随着技术的发展，光学显示领域产生了翻天覆地的变化。其中，近眼显示(Near toEye Display，NED)技术取得了非常大的成果。用户可以通过虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality，AR)等NED技术获得沉浸式的感官体验。

光学模组的结构和性能直接影响了用户使用包括该光学模组的显示装置的体验。下面以图1和图2所示的光学模组说明现有技术存在的问题。

图1为一种光学模组100。光学模组100可以用于将显示屏101显示的光线转化为射入人眼的光线。光学模组包括第一光学组件102和第二光学组件103。

图1通过灰色折线表示光路，显示屏101发出的光线经过第一光学器件102反射至第二光学组件103，第二光学组件103将光线反射回第一光学组件102，第一光学组件102进一步将光线透射入人眼。

可以看出，光学模组100中包括一个或多个即可以透射又可以反射的元器件，在光线经过这些元器件的过程中，会造成一定的光损。例如，第一光学组件102的反射率为50％，透射率为50％，则显示屏101显示的原始图像到达人眼的剩余光效为50％×50％＝25％。由此可见，显示屏101发出的光线仅有很少的一部分可以进入人眼，进入人眼的光线的亮度较低，光学模组的光能利用率(光效)较低。为了达到人眼能接受的亮度，通常需要将屏幕亮度调至较高的水平，但是这会导致屏幕发热现象严重，不仅浪费能源，还会降低光学模组的寿命。

为了提高光学模组的光效，一般设置偏振反射组件以及波片。以图2所示的光学模组200为例，光学模组200包括：偏振反射组件202、波片203以及反射组件204。波片203一般与反射组件204的表面固定或者连接，此时，反射组件204可以作为波片203的支撑。为了实现更好的显示效果，反射组件204一般为曲面反射组件，为实现曲面反射组件和波片的连接，需要将波片加工为曲面结构，或者将平面波片贴合到曲面反射组件表面。但是，曲面波片加工工艺复杂，平面波片也很难与曲面反射组件的表面的贴合，即使实现了贴合，贴合效果也比较差。为了简化加工工艺，波片可以与曲面反射组件分离放置，但这需要额外增加波片的支撑结构，从而导致光学模组的体积、重量增加。光学模组应用的AR或VR显示装置通常为头戴式显示装置，头戴式装置的体积以及重量的增加将严重影响用户的体验感。

发明内容

有鉴于此，本申请致力于提供一种光学模组、光学系统、显示装置、头戴式显示设备以及显示系统，以解决现有光学模组为提高光效而导致的能耗增加、加工工艺复杂或体积增大等问题。

第一方面，本申请提供了一种光学模组，所述光学模组包括：第一波片和第二波片，均位于入射光线的传输方向的一侧，入射光线包括第一光线，第一光线依次经过第一波片和第二波片，形成第二光线，第二光线为线偏振光；平面偏振反射组件，固定在第二波片的一侧，用于将第二光线反射至第二波片，得到第三光线；曲面反射组件，用于接收第三光线，并将第三光线再次反射至第二波片，形成第四光线，第四光线为振动方向与第二光线的振动方向垂直的线偏振光，且第四光线经过平面偏振反射组件透射至人眼。

作为一个实施例，所述第一波片设于所述入射光线形成的组件的出光一侧表面，所述第二波片设于所述平面偏振反射组件靠近所述入射光线的一侧表面。