[发明专利]光学系统以及头戴式显示装置

权利要求书

1.一种光学系统，用于接收影像光束，其特征在于，所述光学系统包括第一光波导元件以及第二光波导元件，

所述第一光波导元件包括第一入光面、第一出光面以及至少一第一分光片，

所述影像光束由所述第一入光面进入所述第一光波导元件；

所述第一出光面连接所述第一入光面，所述影像光束经由所述第一出光面离开所述第一光波导元件；

所述至少一第一分光片配置于所述第一光波导元件中；

所述第二光波导元件配置于所述第一光波导元件旁，所述第二光波导元件包括第一表面、第二表面以及至少一第二分光片，

所述第一表面的一部分为面对所述第一出光面的第二入光面，所述第一表面的另一部分为第二出光面，且所述影像光束经由所述第二入光面进入所述第二光波导元件并由所述第二出光面离开所述第二光波导元件；

所述第二表面相对于所述第一表面，其中所述第二表面上具有多个光学微结构，且各所述光学微结构包括反射面；以及

至少一第二分光片，配置于所述第二光波导元件中。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，进入所述第一光波导元件的所述影像光束的一部分适于在所述至少一第一分光片上发生反射，而由所述第一出光面离开所述第一光波导元件，离开所述第一光波导元件的所述影像光束适于由所述第二入光面进入所述第二光波导元件，所述反射面适于反射进入所述第二光波导元件的所述影像光束，且被所述反射面反射的所述影像光束的一部分适于在所述至少一第二分光片上发生反射，而由所述第二出光面离开所述第二光波导元件。

3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一光波导元件还包括第一侧面、第二侧面以及第三侧面，所述第一侧面连接所述第一入光面，所述第一侧面与所述第一出光面平行，所述至少一第一分光片配置于所述第一侧面与所述第一出光面之间，所述第二侧面连接所述第一侧面以及所述第一出光面，所述第三侧面连接所述第一侧面以及所述第一出光面，且所述第三侧面平行于所述第二侧面，其中所述影像光束适于行进于所述第一侧面与所述第一出光面之间以及所述第二侧面与所述第三侧面之间，且至少部分所述影像光束抵达所述第二侧面以及所述第三侧面之前即被所述至少一第一分光片反射而由所述第一出光面离开所述第一光波导元件。

4.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述第二表面与所述第二出光面平行，所述至少一第二分光片配置于所述第二表面与所述第二出光面之间，其中至少部分所述影像光束适于以全反射行进于所述第二表面与所述第二出光面之间。

5.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，离开所述第二光波导元件的所述影像光束适于进入光瞳，进入所述第一光波导元件前的所述影像光束在第一方向上具有第一入瞳张角且在第二方向上具有第二入瞳张角，离开所述第二光波导元件且进入所述光瞳的所述影像光束在第三方向上具有第一光收敛角且在第四方向上具有第二光收敛角，其中所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第三方向与所述第四方向垂直，所述第一入瞳张角相等于所述第一光收敛角，且所述第二入瞳张角相等于所述第二光收敛角。

6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，各所述光学微结构还包括连接所述反射面的连接面，各所述反射面与参考平面之间所夹的锐角相等于所述至少一第二分光片与所述第二出光面之间的所夹的锐角，各所述连接面与所述参考平面之间具有夹角，所述夹角大于0度且所述夹角小于或等于90度，其中所述参考平面平行于所述第二出光面。

7.如权利要求6所述的光学系统，其特征在于，各所述光学微结构还包括光反射层以及光吸收层，所述光反射层配置于所述反射面上，且所述光吸收层配置于所述连接面上。

8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括反射镜，配置于所述第一入光面旁，所述反射镜适于反射所述影像光束以使所述影像光束由所述第一入光面进入所述第一光波导元件。