[发明专利]光学系统

说明书

本发明公开了一种光学系统(200)，该光学系统在薄型紧凑系统中提供宽视场。光学系统(200)包括显示器(10)、反射偏振器(60)、反射镜(100)和部分反射器(110)，以在图像源和观察者(30)的眼睛之间提供折叠光路。

技术领域

本公开整体涉及光学系统，并且具体地涉及折叠光学器件。

背景技术

能够从被照射的物体形成图像的光学系统有许多重要的应用。光学系统可包括显示器以及在显示器与观察者的眼睛之间沿光路的各种光学部件。此类系统的优点是尺寸紧凑、视场宽、对比度高，并且在所有环境照明条件下都是可见的。光路的折叠产生了紧凑型光学系统，这在受空间限制的应用中是必需的。此类光学系统可被包括在头戴式显示器诸如虚拟现实显示器中，以向观察者提供图像。

发明内容

本文所述的各个方面和实施方案涉及具有折叠光路的光学系统。

在本说明书的一些方面，一种光学系统包括适于发射供观察者查看的图像的显示器。所发射的图像包括在显示器和观察者之间沿着折叠光轴传播的中心图像射线。光学系统包括反射偏振器。对于蓝色波长范围内的至少一个波长λ_b和绿色波长范围内的至少一个波长λ_g以及红色波长范围内的至少一个波长λ_r中的每一者，中心图像射线以介于约30度到约60度之间的第一入射角入射在反射偏振器上。反射偏振器透射具有第一偏振态的入射中心图像射线的至少70％并且反射具有正交的第二偏振态的入射中心图像射线的至少70％。此外，对于在λ_b和λ_g之间的至少一个波长λ_bg以及在λ_g和λ_r之间的至少一个波长λ_gr中的每一者，反射偏振器透射具有第一偏振态和第二偏振态中的每一者的入射中心图像射线的至少70％。光学系统还包括反射镜，该反射镜和显示器位于反射偏振器的相反两侧上。中心图像射线基本上法向入射在反射镜上，使得对于至少λ_b、λ_g和λ_r，反射镜对于第一偏振态和第二偏振态中的每一者反射入射中心图像射线的至少70％。光学系统还包括部分反射器，该部分反射器和观察者位于反射偏振器的相反两侧上。中心图像射线基本上法向入射在部分反射器上，使得对于至少λ_b、λ_g和λ_r以及对于第一偏振态和第二偏振态中的每一者，部分反射器反射所入射的中心图像射线的至少30％并透射所入射的中心图像射线的至少30％。

本申请的这些方面和其它方面根据下面的具体实施方式将是显而易见的。然而，在任何情况下都不应将上面的总结理解为是对所要求保护的主题的限制，该主题仅仅由所附权利要求限定。

附图说明

将参考附图更详细地讨论本公开的各个方面，其中，

图1是根据一个实施方案的折叠光学系统的示意图；

图2是透射率对波长的示意性图表。

图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。

具体实施方式

本说明书的光学系统可用于诸如头戴式显示器的装置中，以在薄型紧凑系统中提供高效的宽视场。在一些实施方案中，光学系统包括显示器、反射偏振器、反射镜和部分反射器，以在图像源和观察者的眼睛之间提供折叠光路。