[发明专利]光学装置、光学系统、显示装置、显示设备和显示系统

说明书

本发明涉及虚拟现实/增强现实显示领域，提供了一种光学装置、光学系统、显示装置、显示设备和显示系统，包括图像源、第一反射镜、第二反射镜和导光机构，第一反射镜和第二反射镜共同构造为将图像光整形为准直图像光；导光机构构造为：将准直图像光耦入导光机构的内部进行传播，并将导光机构内传播的准直图像光耦出。在使用时，由图像源出射用作显示的图像光，第一反射镜和第二反射镜将图像光整形为准直的图像光，之后准直图像光耦入导光机构中进行传播，然后导光机构将准直图像光耦出以供观看。本发明仅采用第一反射镜和第二反射镜实现准直，整体光路结构更加紧凑，整体体积小巧轻盈，成本低廉。

技术领域

本发明涉及虚拟现实/增强现实显示领域，具体涉及一种光学装置、光学系统、显示装置、显示设备和显示系统。

背景技术

目前虚拟现实/增强现实显示设备使用最广泛的方案之一为几何光波导架构，该方案的光学模组包括：微显示器、目镜组、光波导，光波导的内部设置为几个角度相同的阵列反射面，反射面镀有介质膜层。微显示器设置在目镜组的前端，用于发射光线，目镜组位于光波导的耦入端，用于将显示器发射出的图像光整形成平行光后耦合进入光波导中。光线在光波导内全反射传播，经过光波导内的阵列反射面后耦出到人眼中。在现有的技术中，需要采用由很多片透镜组成的透镜组对图像光进行准直，透镜组的结构一般较为复杂，占用体积大且重量重，会提高整个虚拟现实/增强现实显示设备的体积和重量，降低了使用便捷性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光学装置、光学系统、显示装置、显示设备和显示系统，能够以更小体积和更轻的重量完成对图像光的准直工作。

为解决上述技术问题，本发明提供一种近眼显示光学装置，其包括：图像源，出射图像光；第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜位于所述图像源的出光方向上，所述第二反射镜位于所述第一反射镜的反射方向上，所述第一反射镜和所述第二反射镜共同构造为：将所述图像光整形为准直图像光；以及导光机构，安装在所述第二反射镜的出光方向上，所述导光机构构造为：将所述准直图像光耦入所述导光机构的内部进行传播，并将所述导光机构内传播的所述准直图像光耦出。

可选地，所述第一反射镜的反射表面和所述第二反射镜的反射表面均为自由曲面。

可选地，所述图像源的光轴与所述第一反射镜的几何中心处的法线的夹角为0°至90°中的任一值，第一反射镜的几何中心处的法线与所述第二反射镜的几何中心处的法线的夹角为0°至90°中的任一值。

可选地，所述第一反射镜的一边与所述第二反射镜的一边相接。

可选地，该近眼显示光学装置还包括：第一透射面，设置在所述图像源和所述第一反射镜之间的光路上。

可选地，所述第一透射面的光学面为自由曲面。

可选地，该近眼显示光学装置还包括：第二透射面，设置在所述第二反射镜和所述导光机构之间的光路上。

可选地，所述第二透射面的光学面为自由曲面。

可选地，所述导光机构包括：光波导；耦入组件，安装在所述光波导的一个侧面上，所述耦入组件位于所述第二反射镜的反射方向上，所述耦入组件构造为：将所述第二反射镜出射的所述准直图像光耦入所述光波导的内部进行全反射传播；以及耦出组件，安装在所述光波导上，所述耦出组件构造为：将所述光波导内全反射传播的所述准直图像光耦出至所述光波导外。

可选地，所述耦入组件为多边棱镜，所述耦入组件包括第一表面和第二表面，所述第一表面部分地贴附在所述光波导的一个侧面上，所述第二表面位于所述第二反射镜的反射方向上。

另一实施例中，本发明提供一种光学系统，包括：前述的近眼显示光学装置，两个所述近眼显示光学装置分别作为左眼观看组件和右眼观看组件，所述左眼观看组件和所述右眼观看组件左右对称分布。