光学系统及头戴显示设备技术方案

本申请实施例提供一种光学系统及一种头戴显示设备，该系统包括具有光焦度反射面的光学镜组、部分反射平行平板及曲面部分反射镜。所述光学镜组的光焦度反射面用于至少将部分入射光线反射至所述部分反射平行平板的第一入光面。所述第一入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述曲面部分反射镜的第二入光面。所述第二入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述部分反射平行平板的出光面。所述出光面透射至少部所述入射光线至人眼成像。其中，由所述光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上形成有中间像面。本申请增大了系统视场。

【技术实现步骤摘要】
光学系统及头戴显示设备
本申请实施例涉及头戴显示
，尤其涉一种光学系统及一种头戴显示设备。
技术介绍
光学系统是指各种光学元件按一定次序组合形成的系统，通常用来成像或进行光学信息处理，被广泛应用于各种电子设备中，例如基于(AugmentedReality，增强现实)AR技术的头戴显示设备。在头戴显示设备中，显示器显示的虚拟图像就需要先经由光学系统放大，再与现实图像叠加呈现给用户。由于头戴显示设备佩戴在用户头部，为了减轻用户头部压力，紧凑化、轻量化是头戴显示设备成为需求设计方向。现有技术中，应用于头戴显示设备中基于部分反射平行平板及曲面部分反射镜组成的光学系统由于其结构紧凑、可大大减少光学系统占用的空间体积得到了广泛的应用。但由于受显示器尺寸和光学系统尺寸的限制难以获得较大的视场。
技术实现思路
本申请实施例提供一种光学系统及一种头戴显示设备，用以增大光学系统的视场。本申请提供了一种光学系统，包括具有光焦度反射面的光学镜组、部分反射平行平板及曲面部分反射镜；所述光学镜组的光焦度反射面用于将至少部分入射光线反射至所述部分反射平行平板的第一入光面；所述第一入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述曲面部分反射镜的第二入光面；所述第二入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述部分反射平行平板的出光面；所述出光面透射至少部所述入射光线至人眼成像；其中，由所述光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上形成有中间像面。优选地，所述光学镜组包括第一偏振反射棱镜及与所述第一偏振反射棱镜胶合的第二偏振反射棱镜；其中，所述第一偏振反射棱镜包括偏振反射面和第一光焦度反射面；所述入射光线经所述第一偏振反射棱镜的入光面进入所述第一偏振反射棱镜；至少部分所述入射光线被所述偏振反射面反射至所述第一偏振反射棱镜的第一光焦度反射面；至少部分来自所述偏振反射面的所述入射光线被所述第一光焦度反射面反射并透过所述第二偏振反射棱镜后出射。优选地，所述光学镜组包括具有第二光焦度反射面的曲面反射镜。优选地，还包括由至少一个透镜组成的投影镜组；至少部分所述光学镜组的光焦度反射面反射的所述入射光线经所述投影镜组透射后出射至所述部分反射平行平板的第一入光面。优选地，所述投影镜组与所述部分反射平行平板之间的光路上产生所述中间像面。优选地，所述光学镜组包括：第三偏振反射棱镜、第四偏振反射棱镜以及分别与所述第三偏振反射棱镜及所述第四偏振反射棱镜胶合的第一偏振分束片、具有第三光焦度反射面的第一折返射镜以及分别与所述第四偏振反射棱镜及所述第一折返射镜胶合的第一波片、具有第四光焦度反射面的第二折返射镜以及分别与所述第四偏振反射棱镜及所述第二折返射镜胶合的第二波片；所述入射光线经所述第三偏振反射棱镜的入光面进入所述第三偏振反射棱镜；至少部分所述入射光线被所述第三偏振反射棱镜透射至所述第一偏振分束片；至少部分所述入射光线被所述第一偏振分束片及所述第四偏振反射棱镜透射至所述第一波片；至少部分所述入射光线被所述第一波片透射至所述第三光焦度反射面并被所述第三光焦度反射面反射至所述第一波片；至少部分所述入射光线被所述第一波片及所述第四偏振反射棱镜透射至所述第一偏振分束片并被所述第一偏振分束片反射至所述第二波片；至少部分所述入射光线被所述第二波片透射至所述第四光焦度反射面；至少部分所述入射光线被所述第四光焦度反射面至少部分反射并透过所述第二波片、所述第四偏振反射棱镜、所述第一偏振分束片及所述第三偏振反射棱镜后出射至所述部分反射平行平板的第一入光面。优选地，所述光学镜组包括：第五偏振反射棱镜、第六偏振反射棱镜以及分别与所述第五偏振反射棱镜及所述第六偏振反射棱镜胶合的第二偏振分束片、具有第五光焦度反射面的第三折返射镜以及分别与所述第五偏振反射棱镜及所述第三折返射镜胶合的第三波片、具有第六光焦度反射面的第四折返射镜以及分别与所述第六偏振反射棱镜及所述第四折返射镜胶合的第四波片；所述入射光线经所述第五偏振反射棱镜的入光面进入所述第五偏振反射棱镜；至少部分所述入射光线被所述第五偏振反射棱镜透射至所述第二偏振分束片并被所述第二偏振分束片反射至所述第三波片；至少部分所述入射光线被所述第三波片透射至所述第五光焦度反射面；至少部分所述入射光线被所述第五光焦度反射面反射并经所述第三波片、所述第五偏振反射棱镜、所述第二偏振分束片及所述第六偏振反射棱镜透射至所述第四波片；至少部分所述入射光线被所述第四波片透射至所述第六光焦度反射面后被所述第六光焦度反射面反射至所述第四波片，并被所述第四波片、所述第六偏振反射棱镜透射至所述第二偏振分束片；至少部分所述入射光线被所述第二偏振分束片反射并透过所述第六偏振反射棱镜后出射至所述部分反射平行平板的第一入光面。优选地，所述曲面部分反射镜的入光面用于接收环境光线并将至少部分所述环境光线透射至所述部分反射平行平板的出光面；所述出光面用于将至少部分所述环境光线透射至人眼，以将至少部分所述环境光线与至少部分所述入射光线景融合到一起成像。本申请提供了一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括光学系统以及显示系统，其中所述光学系统具有上述实施例的任一项所述的结构；所述显示系统用于产生所述入射光线。优选地，所述显示系统包括第一显示器，所述第一显示器设置在所述光学镜组一侧。优选地，所述显示系统包括第二显示器和照明组件，所述照明组件和所述第二显示器分设于所述光学镜组两侧；所述照明组件出射的光透过所述光学镜组后照射到所述第二显示器上以点亮所述第二显示器。本申请实施例提供了一种光学系统及一种头戴显示设备，该光学系统具有光焦度反射面的光学镜组、部分反射平行平板及曲面部分反射镜。所述光学镜组的光焦度反射面用于将至少部分入射光线反射至所述部分反射平行平板的第一入光面。所述第一入光面用于将至少部分入射光线反射至所述曲面部分反射镜的第二入光面。所述第二入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述部分反射平行平板的出光面。所述出光面透射至少部所述入射光线至人眼成像。其中，由所述光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上形成中间像面。由于光学镜组的光焦度反射面可以将以宽光束形式存在入射光线调制后的发生汇聚，从而减小光线在系统传播过程中的光束宽度，并根据光线汇聚位置不同可以在光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上任一位置形成中间像面。因此，本申请通过该光学系统使入射光线在入射到人眼的光路中实现了二次成像，通过中间成像使以宽光束形式存在的入射光线产生汇聚，增大系统视场。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本申请提供的一种光学系统一个实施例的结构示意图；图2示出了本申请提供的一种光学系统又一个实施例的结构示意图；图3示出了本申请提供的一种光学系统的另一个实施例的结构示意图；图4示出了本申请提供的一种光学系统的另一个实施例的结构示意图；图5示出了本申请提供的一种光学系统一个实施例的光学镜组的结构示意图；图6示出了本申请提供的一种光学系统的另一个实施例的结构示意图；图7示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，其特征在于，包括具有光焦度反射面的光学镜组、部分反射平行平板及曲面部分反射镜；所述光学镜组的光焦度反射面用于将至少部分入射光线反射至所述部分反射平行平板的第一入光面；所述第一入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述曲面部分反射镜的第二入光面；所述第二入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述部分反射平行平板的出光面；所述出光面透射至少部分所述入射光线至人眼；其中，由所述光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上形成有中间像面。

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，包括具有光焦度反射面的光学镜组、部分反射平行平板及曲面部分反射镜；所述光学镜组的光焦度反射面用于将至少部分入射光线反射至所述部分反射平行平板的第一入光面；所述第一入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述曲面部分反射镜的第二入光面；所述第二入光面用于将至少部分所述入射光线反射至所述部分反射平行平板的出光面；所述出光面透射至少部分所述入射光线至人眼；其中，由所述光焦度反射面至所述第二入光面之间的光路上形成有中间像面。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学镜组包括第一偏振反射棱镜及与所述第一偏振反射棱镜胶合的第二偏振反射棱镜；其中，所述第一偏振反射棱镜包括偏振反射面和第一光焦度反射面；所述入射光线经所述第一偏振反射棱镜的入光面进入所述第一偏振反射棱镜；至少部分所述入射光线被所述偏振反射面反射至所述第一偏振反射棱镜的第一光焦度反射面；至少部分来自所述偏振反射面的所述入射光线被所述第一光焦度反射面反射并透过所述第二偏振反射棱镜后出射。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学镜组包括具有第二光焦度反射面的曲面反射镜。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括由至少一个透镜组成的投影镜组；至少部分所述光学镜组的光焦度反射面反射的所述入射光线经所述投影镜组透射后出射至所述部分反射平行平板的第一入光面。5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述投影镜组与所述曲面部分反射镜之间的光路上产生所述中间像面。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学镜组包括：第三偏振反射棱镜、第四偏振反射棱镜以及分别与所述第三偏振反射棱镜及所述第四偏振反射棱镜胶合的第一偏振分束片、具有第三光焦度反射面的第一折返射镜以及分别与所述第四偏振反射棱镜及所述第一折返射镜胶合的第一波片、具有第四光焦度反射面的第二折返射镜以及分别与所述第四偏振反射棱镜及所述第二折返射镜胶合的第二波片；所述入射光线经所述第三偏振反射棱镜的入光面进入所述第三偏振反射棱镜；至少部分所述入射光线被所述第三偏振反射棱镜透射至所述第一偏振分束片；至少部分所述入射光线被所述第一偏振分束片及所述第四偏振反射棱镜透射至所述第一波片；至少部分所述入射光线被所述第一波片透射至所述第三光焦度反射面并被所述第三光焦度反射面反射至所述第一波片；至少部分所述入射光线被所述第一波片及所述第四偏振反射棱镜透射至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高震宇，赵东峰，史柴源，姜滨，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37