[发明专利]光学系统

说明书

本发明公开了一种允许观察者(10)同时看到由电子显示器(20)产生的图像以及真实世界物体(30b)的光学系统(200)，该光学系统包括作为用于头戴式显示器的图像组合器的反射偏振器(41)和布置在同一组合器中的吸收偏振器(42)，以通过使来自该反射偏振器的环境反射最小化来减少眩光。为了防止吸收偏振器(42)阻挡线性偏振光源透射穿过组合器，提供弱吸收偏振器以允许偏振源的透射，同时仍使眩光最小化。

技术领域

本公开整体涉及用于显示图像的光学系统和透视光学系统。

背景技术

光学系统可包括在头戴式显示器(HMD)中以向观察者提供图像。光学系统可包括显示面板以及显示面板与观察者的眼睛之间的各种光学部件。

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。

本说明书的一些方面涉及用于向观察者显示第一图像和第二图像的光学系统。光学系统包括不同的第一显示器和第二显示器以及光学叠堆。光学叠堆被构造为接收来自第一显示器的第一光线，并且反射所接收到的第一光线以供观察者观察。光学叠堆还被构造为接收来自第二显示器的不同于第一光线的第二光线，并且透射所接收到的第二光线以供观察者观察。光学叠堆包括面向第一显示器的反射偏振器，以及设置在反射偏振器上并且面向第二显示器的吸收偏振器。反射偏振器和吸收偏振器中的每一者包括正交的透光轴和阻光轴。对于波长在约400nm至约700nm的范围内的基本上为法向的入射光，反射偏振器反射沿反射偏振器的阻光轴偏振的入射光的至少70％，并且透射沿反射偏振器的透光轴偏振的入射光的至少70％。吸收偏振器吸收沿吸收偏振器的阻光轴偏振的入射光的至少50％和至多85％，并且透射沿吸收偏振器的透光轴偏振的入射光的至少70％。反射偏振器的阻光轴和吸收偏振器的阻光轴彼此成介于约5度至约40度之间的角度。

本公开的一些其他方面涉及用于向观察者显示虚拟图像的透视光学系统。该系统包括被构造为发射具有第一偏振态的第一图像的第一显示器，以及沿两个相互正交的方向弯曲的光学叠堆。光学叠堆被构造为接收所发射的第一图像并且反射所接收到的第一图像以供观察者观察。观察者观看第一图像的放大的虚拟图像，并且能够通过光学叠堆接收并看到真实世界场景中的偏振的真实世界物体。对于具有在预定波长范围内的至少一个波长并且沿基本上为法向的入射方向传播的光，光学叠堆反射沿第一偏振态偏振的入射光的至少70％，并且吸收具有正交的第二偏振态的入射光的至少50％和至多85％。当光学叠堆围绕从偏振的真实世界物体入射在光学叠堆上的光连续地旋转至少180度时，该偏振的真实世界物体保持可被观察者观察到。

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是根据本公开的某些方面的光学系统的示意图；

图2是根据某些实施方案的穿过反射偏振器和吸收偏振器的各个轴线的光的角取向的示意图；

图3是示出具有反射偏振器的光学系统中的透射率的曲线图；

图4是示出具有吸收偏振器的光学系统中的透射率的曲线图；并且

图5是示出具有反射偏振器和吸收偏振器的组合的光学系统中的透射率的曲线图。

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