[發明專利]用于頭戴式顯示器的光學系統

有效

• 申請號: 201911033913.2
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN110703444B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: S·A·卡恩;N·朱;G·B·米勒;B·J·博爾曼;T·安德森;W·程;J·N·波德
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/28
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 王其文;吳麗麗

1.一種頭戴式顯示器，所述頭戴式顯示器被配置為顯示能夠由用戶查看的圖像，所述頭戴式顯示器包括：

像素陣列，所述像素陣列被配置為產生所述圖像；

線偏振器，與所述圖像相關聯的光穿過所述線偏振器；

第一四分之一波片，所述第一四分之一波片從所述線偏振器接收所述光；

第一透鏡元件，所述第一透鏡元件具有相對的第一表面和第二表面，其中所述第一表面面對所述第一四分之一波片且是凸表面，并且其中所述第二表面是圓柱形凹表面；

部分反射鏡，所述部分反射鏡在所述第一表面上；

反射偏振器；

第二四分之一波片，所述第二四分之一波片具有在所述第二表面處的圓柱形表面，其中所述第二四分之一波片在所述反射偏振器和所述部分反射鏡之間；

第二透鏡元件，所述第二透鏡元件具有第三表面和第四表面，所述第三表面是在所述第二四分之一波片處的圓柱形凸表面，所述第四表面是凹表面，其中所述反射偏振器形成在所述第四表面處；和

第三透鏡元件，所述第三透鏡元件具有相對的第五表面和第六表面，其中所述第二透鏡元件介于所述第一透鏡元件和所述第三透鏡元件之間，其中所述第三透鏡元件是圓頂透鏡。

2.根據權利要求1所述的頭戴式顯示器，還包括額外的線偏振器，所述光在穿過所述反射偏振器之后穿過所述額外的線偏振器。

3.根據權利要求1所述的頭戴式顯示器，還包括在所述第三透鏡元件的表面處的額外的線偏振器，其中所述第三透鏡元件介于所述額外的線偏振器和所述反射偏振器之間。

4.根據權利要求1所述的頭戴式顯示器，還包括：

控制電路，所述控制電路被配置為向所述像素陣列提供圖像數據；和

輸入-輸出設備，所述輸入-輸出設備耦接到所述控制電路。

5.根據權利要求4所述的頭戴式顯示器，其中所述輸入-輸出設備包括相機。

6.一種頭戴式顯示器，所述頭戴式顯示器被配置為顯示能夠由用戶查看的圖像，所述頭戴式顯示器包括：

像素陣列，所述像素陣列被配置為產生所述圖像；

線偏振器，與所述圖像相關聯的光穿過所述線偏振器；

第一四分之一波片，所述第一四分之一波片從所述線偏振器接收所述光；

第一透鏡元件，所述第一透鏡元件具有相對的第一表面和第二表面，其中所述第一表面面對所述第一四分之一波片且是凸表面，并且其中所述第二表面是凹表面或平面表面；

第二透鏡元件，所述第二透鏡元件具有相對的第三表面和第四表面，其中所述第四表面是凹表面，所述第三表面面對所述第二表面并且具有與所述第二表面配對的形狀；

第三透鏡元件，所述第三透鏡元件具有相對的第五表面和第六表面，其中所述第五表面面對所述第四表面，其中所述第三透鏡元件是圓頂透鏡并且所述第五表面是與所述第四表面配對的凸表面，并且其中所述第二透鏡元件介于所述第一透鏡元件和所述第三透鏡元件之間；

部分反射鏡，所述部分反射鏡在所述第一表面上；

第二四分之一波片，其中所述第二四分之一波片在所述第二表面和所述第三表面之間；和

反射偏振器，所述反射偏振器在所述第四表面和所述第五表面之間。

7.根據權利要求6所述的頭戴式顯示器，還包括在所述第六表面處的額外的線偏振器，所述光在穿過所述反射偏振器之后穿過所述額外的線偏振器。

8.根據權利要求7所述的頭戴式顯示器，其中所述第二表面是平面表面。

9.根據權利要求8所述的頭戴式顯示器，其中所述第三表面是平面表面。

10.根據權利要求7所述的頭戴式顯示器，其中所述第二表面是凹表面，并且所述第三表面是凸表面。

11.根據權利要求7所述的頭戴式顯示器，其中所述第二表面是凹表面，所述第三表面是凸表面，并且所述第二表面和所述第三表面具有圓柱形形狀。