[发明专利]光学系统以及头戴式显示装置

说明书

一种光学系统，用于接收影像光束。光学系统的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。光学系统的第二光波导元件包括第一表面、相对于第一表面的第二表面以及至少一第二分光片。影像光束由第一入光面进入第一光波导元件，且经由第一出光面离开第一光波导元件。第一表面的一部分为第二入光面，且第一表面的另一部分为第二出光面。影像光束经由第二入光面进入第二光波导元件并由第二出光面离开第二光波导元件。第二表面上具有多个光学微结构，且各光学微结构包括反射面。所述光学系统传递影像光束并使影像光束在两个方向上扩张，不会产生鬼影，且具有体积轻薄的情况下具有良好的影像显示品质。

技术领域

本发明是有关于一种光学系统以及显示装置，且特别是有关于一种光学系统以及头戴式显示装置。

背景技术

近眼显示器(Near Eye Display,NED)以及头戴式显示器(Head-mountedDisplay,HMD)是目前极具发产潜力的下一代杀手级产品。在近眼显示技术的相关应用上，目前可分为扩增实境(Augmented Reality,AR)技术以及虚拟实境(Virtual Reality,VR)技术。对扩增实境的技术而言，相关开发人员目前致力于如何在头戴式显示器体积轻薄的前提下，同时可提供最佳的影像品质。

在头戴式显示器实现扩增实境的基本光学架构中，用于显示的影像光束由投影装置发出后，经由具半反射半穿透的光学元件反射而进入使用者的眼睛。显示影像的光束以及外界的环境光束都可进入使用者的眼睛，而达到扩增实境的显示效果。目前而言，为了实现广视角的显示效果，一种分光片阵列波导(Beam Splitter Array Waveguide)架构是各种扩增实境的近眼显示器的光学架构中，可以兼顾广视角、全彩影像以及体积轻薄的最佳选择。此种架构的光波导元件具有多个分光片，而可以将投影装置的影像光束导入使用者的眼睛。

一般而言，此种架构的头戴式显示器的分光片具有镀膜，而可以使以较小入射角入射的光线反射，并使以较大入射角入射的光线穿透。上述反射的光线通常会以一预期方向些微倾斜地导入使用者的眼睛，进而使得使用者观看到预期的影像画面。另外，上述穿透分光片的光线则可以行进至下一片分光片。然而，在实际使用上，镀膜仅能使得在特定入射角范围的入射光线穿透。当光线在光波导元件行进的过程中以过大的入射角入射分光片时，一部分的光线反而会在分光片上发生反射。此非预期的反射光线(杂散光线)会继续于光波导元件中行进，而在后续以较小角度入射分光片的情况下，以与前述预期方向相反的方向倾斜地导入使用者的眼睛。此时，使用者除了会观看到原本预期的影像画面外，同时还会观看到镜像的非预期的影像画面。因此，使用者容易在使用头戴式显示器的过程中感觉显示画面有鬼影的存在，而感受到头戴式显示器的显示品质不佳。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种光学系统，其可以传递影像光束并使影像光束在两个方向上扩张，当其应用于头戴式显示装置时，头戴式显示装置不会产生鬼影，且在兼具体积轻薄的情况下具有影像良好的显示品质。

本发明提供一种头戴式显示装置，其包括上述光学系统。头戴式显示装置不会产生鬼影，且具有良好的显示品质。

本发明提供一种头戴式显示装置，其包括上述光波导元件，且在兼具体积轻薄的情况下具有良好的显示品质。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。