本申请涉及显示,尤其涉及一种光学系统及包括该光学系统的显示装置。
背景技术:
1、传统增强现实(augmented reality,ar)眼镜基于鸟盆(birdbath)光学方案实现显示ar图像。
2、请参阅图8,一传统的ar眼镜内光路系统包括显示器401、分束器402及透镜403。显示器401发射图像光的表面与分束器402具有45°夹角。分束器402将部分图像光反射至透镜403,透镜403背离分束器402的一侧形成有镀层404,以将部分图像光反射回分束器402,并使得部分图像光经分束器402透射至人眼500中。
3、受限于图1所示birdbath光学方案,传统ar眼镜的视窗口径(view aperture)v难以做大,视窗距(view distance)d难以进一步缩短,导致ar眼镜整体模组较厚(约25mm以上)。此外,对于传统ar眼鏡,无法从外部观察到佩戴者眼睛,只能从外部观察到深灰色镜片或者镜片反光。
技术实现思路
1、本申请第一方面提供一种光学系统,包括:
2、第一透镜,具有相互连接的入光面和第一导光面,所述第一导光面包括相互连接的第一区域和第二区域,所述第一区域用于全反射来自所述入光面的图像光,所述第二区域用于透射所述图像光;
3、第二透镜,位于所述第一透镜的所述第一导光面一侧;
4、反射偏振片,位于所述第一透镜背离所述第二透镜一侧;
5、第一四分之一波片,位于所述第一透镜与所述第二透镜之间;以及
6、选择反射件,位于所述第二透镜背离所述第一透镜一侧,用于朝向所述反射偏振片反射接收到的至少部分所述图像光。
7、本申请第二方面提供一种显示装置,包括:
8、微显示器,用于发射图像光;以及
9、如上述的光学系统,位于所述图像光光路上,用于调制所述图像光和外部的环境光以共同展示ar图像。
10、上述光学系统包括第一透镜、第二透镜、反射偏振片、第一四分之一波片及选择反射件。第一透镜和第二透镜用于共同聚焦图像光和环境光至人眼。第一四分之一波片用于对接收到的图像光作相位延迟,以改变其偏振方向。选择反射件用于朝向反射偏振片方向反射接收到的至少部分图像光。第一透镜的第一导光面包括用于全反射图像光的第一区域。通过将第一透镜、第二透镜及第一四分之一波片设置于反射偏振片与选择反射件之间,配合第一四分之一波片改变图像光的偏振态,再配合图像光在第一区域的全反射,可使得来自第一透镜的入光面的图像光在光学系统中往复传播后被投射至人眼,这有利于在保持光学系统轻薄化的基础上延长图像光的光路。
11、并且,通过设置选择反射件,来自光学系统外部的环境光也可部分从选择反射件透射进入光学系统被聚焦至人眼。用户可同时基于环境光和图像光观察到ar图像。当用户佩戴包括光学系统的显示装置时,由于光学系统的透光性,从外部即可观察到佩戴者的眼镜。
1.一种光学系统,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述第二透镜和所述第一四分之一波片在所述第一导光面上的正投影位于所述第二区域内。
3.如权利要求2所述的光学系统,其特征在于,所述第一透镜与所述第二透镜的光轴互相平行且不重合。
4.如权利要求2所述的光学系统,其特征在于,所述四分之一波片与所述第一导光面之间具有空气间隙。
5.如权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述第一透镜还包括第二导光面和底面,所述第一导光面与所述第二导光面分别垂直于所述第一透镜的光轴,所述入光面、所述第一导光面、所述底面及所述第二导光面依次连接;
6.如权利要求5所述的光学系统,其特征在于,所述第一导光面和所述入光面分别为平面,所述第一导光面与所述入光面之间的夹角为锐角。
7.如权利要求6所述的光学系统,其特征在于,所述第一导光面与所述入光面之间的夹角大于等于10°且小于等于70°。
8.如权利要求1所述的光学系统,其特征在于,还包括:
9.如权利要求1所述的光学系统,其特征在于,还包括位于所述反射偏振片远离所述第一透镜一侧的第二线偏振片。
10.如权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述选择反射件为分束器。
11.如权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述第一透镜与所述第二透镜固定连接。
12.如权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述第一透镜与所述第二透镜间隔设置,且所述第一透镜和/或所述第二透镜可沿所述第一透镜的光轴位移以调焦。
13.如权利要求1-12中任一项所述的光学系统,其特征在于,所述第一透镜为平凹透镜,所述第二透镜为平凸透镜。
14.一种显示装置,其特征在于,包括:
15.如权利要求14所述的显示装置,其特征在于,所述微显示器具有发射所述图像光的显示面,所述显示面贴附于所述第一透镜的所述入光面。
16.如权利要求14所述的显示装置,其特征在于,所述微显示器发射的所述图像光具有s偏振态。