CN111338086A - 显示光学系统及头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种显示光学系统，显示光学系统包括显示组件、投影光学组件及第一光学组件，显示组件包括显示器，显示器用于沿投射光路投射虚拟影像；投影光学组件，投影光学组件包括投影偏振件，投影偏振件用于允许沿所述第一方向偏振的光线通过；第一光学组件设置在投射光路上，投影光学组件设置于显示组件与第一光学组件之间，第一光学组件反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，第一方向垂直于第二方向。本申请还公开了一种头戴显示设备。本申请的显示光学系统及头戴显示设备中，虚拟影像到达第一光学组件时被第一光学组件反射，而不会有虚拟影像从第一光学组件透过，不会有光照射在用户的眼部下方，能够提高用户的使用体验。

Description

显示光学系统及头戴显示设备

技术领域

本申请涉及头戴式显示设备技术领域，更具体而言，涉及一种显示光学系统及头戴显示设备。

背景技术

AR眼镜是一种应用增强现实技术的可穿戴设备，人们佩戴AR眼镜，既可以看到真实环境的画面，也能看到叠加于真实环境的虚拟图像。人们使用AR眼镜时，显示系统的光线会透过AR眼镜的下侧，从而照射到用户的眼部下方，严重影响用户的使用体验且容易造成信息泄露。

发明内容

本申请实施方式提供一种显示光学系统及头戴显示设备。

本申请实施方式的显示光学系统包括显示组件、投影光学组件及第一光学组件，所述显示组件包括显示器，所述显示器用于沿投射光路投射虚拟影像；所述投影光学组件包括投影偏振件，所述投影偏振件用于允许沿所述第一方向偏振的光线通过；所述第一光学组件设置在所述投射光路上，所述投影光学组件设置于所述显示组件与所述第一光学组件之间；所述第一光学组件用于反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，所述第一方向垂直于所述第二方向。

在某些实施方式中，所述第一光学组件包括第一偏振件及偏振分光件，所述第一偏振件及所述投影偏振件分别位于所述偏振分光件的相背两侧，所述偏振分光件用于反射沿所述第一方向偏振的光线及透过沿所述第二方向偏振的光线，所述第一偏振件用于允许沿所述第二方向偏振的光线通过。

在某些实施方式中，所述第一光学组件还包括第一镜体及第一增透膜，所述第一镜体设置在所述第一偏振件远离所述偏振分光件的一侧，所述第一增透膜设置在所述第一镜体远离所述第一偏振件的一侧。

在某些实施方式中，所述虚拟影像经所述第一光学组件反射为沿所述第一方向偏振的第一虚拟影像，所述显示光学系统还包括第二光学组件，所述第二光学组件包括透射反射件及第二偏振件，所述透射反射件用于透射及反射光线，所述第一虚拟影像穿过所述透射反射件形成第二虚拟影像；所述第二虚拟影像到达所述第二偏振件时，所述第二虚拟影像能够被所述第二偏振件吸收。

在某些实施方式中，所述第二光学组件还包括第一偏振转换件，所述第一偏振转换件设置在所述透射反射件靠近所述第一光学组件的一侧，所述第一偏振转换件用于转换线偏振光与圆偏振光；其中，所述第一虚拟影像先穿过所述第一偏振转换件，然后由所述透射反射件反射、再次穿过所述第一偏振转换件后为第三虚拟影像，所述第三虚拟影像沿第二方向偏振且穿过所述第一光学组件。

在某些实施方式中，所述第二光学组件还包括第二偏振转换件，所述第二偏振转换件设置于所述透射反射件及所述第二偏振件之间，所述第二偏振转换件用于转换线偏振光与圆偏振光；其中，所述第二偏振件允许沿所述第一方向偏振的光线通过，所述第一虚拟影像先后穿过所述第一偏振转换件，透过所述透射反射件、穿过所述第二偏振转换件形成所述第二虚拟影像，所述第二虚拟影像沿所述第二方向偏振且能够被所述第二偏振件吸收。

在某些实施方式中，光线穿过所述透射反射件时，被所述透射反射件反射的光线，多于被所述透射反射件透射的光线。

在某些实施方式中，所述第二光学组件还包括第二镜体、第二增透膜及第三增透膜，所述第二镜体设置在所述第一偏振转换件及所述第二偏振转换件之间；所述第一偏振转换件及所述透射反射件设置在所述第二增透膜与所述第二镜体之间；及/或所述第二偏振转换件及所述第二偏振件设置在所述第三增透膜与所述第二镜体之间。

在某些实施方式中，所述投影光学组件还包括投影镜组，所述投影镜组设置在所述显示器与所述投影偏振件之间，所述投影镜组用于对所述虚拟影像进行调制处理。

本申请实施方式的头戴显示设备包括主体及上述任一实施方式所述的显示光学系统，所述显示光学系统设置在所述主体内。

本申请实施方式的显示光学系统及头戴显示设备中，显示光学系统包括显示组件、投影光学组件及第一光学组件，显示组件包括显示器，第一光学组件设置在显示器的投射光路上，投影光学组件设置在显示器与第一光学组件之间，投影偏振件用于允许沿第一方向偏振的光线通过，虚拟影像穿过投影偏振件后，虚拟影像沿第一方向偏振，第一光学组件能够反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，且第一方向垂直于第二方向，由此，虚拟影像到达第一光学组件时被第一光学组件反射，而不会有虚拟影像从第一光学组件透过，不会有光照射在用户的眼部下方，能够提高用户的使用体验且不会造成虚拟影像泄露。

本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的头戴显示设备的结构示意图；

图2是本申请某些实施方式的显示光学系统的结构示意图；

图3是本申请某些实施方式的显示光学系统的结构示意图；

图4是本申请某些实施方式的显示光学系统的结构示意图；

图5是本申请某些实施方式的显示光学系统的结构示意图。

主要元件符号说明：

头戴显示设备1000、显示光学系统100、显示组件10、显示器11、投影光学组件20、投影偏振件21、投影镜组22、第一光学组件30、偏振分光件31、第一偏振件32、第一镜体33、第一增透膜34、第二光学组件40、第二增透膜41、第一偏振转换件42、透射反射件43、第二镜体44、第二偏振转换件45、第二偏振件46、第三增透膜47、主体200。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1，本申请实施方式的头戴显示设备1000包括主体200及显示光学系统100，其中显示光学系统100设置于所述主体200内，主体200可以对显示光学系统100起到保护及提供安装空间的作用。其中，头戴显示设备1000可以是AR设备、VR设备等，在此不做限制。本申请实施例中以头戴显示设备1000为AR设备为例进行描述，可以理解，头戴显示设备1000的具体形式可以是其它。

进一步地，请参阅图2，本申请实施方式的显示光学系统100包括显示组件10、投影光学组件20及第一光学组件30，显示组件10包括显示器11，显示器11用于沿投射光路投射虚拟影像，投影光学组件20包括投影偏振件21，投影偏振件21用于允许沿第一方向偏振的光线通过；第一光学组件30设置在投射光路上，投影光学组件20设置于显示组件10与第一光学组件30之间，第一光学组件30用于反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，第一方向垂直于第二方向。

本申请实施方式的显示光学系统100及头戴显示设备1000中，显示光学系统100包括显示组件10、投影光学组件20及第一光学组件30，显示组件10包括显示器11，第一光学组件30设置在显示器11的投射光路上，投影光学组件20设置在显示组件10与第一光学组件30之间，投影偏振件21用于允许沿第一方向偏振的光线通过，虚拟影像穿过投影偏振件21后，虚拟影像沿第一方向偏振，第一光学组件30能够反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，且第一方向垂直于第二方向，由此，虚拟影像到达第一光学组件30时被第一光学组件30反射，而不会有虚拟影像从第一光学组件30透过，不会有光照射在用户的眼部下方，能够提高用户的使用体验且不会造成虚拟影像泄露。

其中，显示光学系统100可以是光机，用于将虚拟影像及真实的环境影像投射至用户的眼睛中。具体地，显示组件10包括显示器11，显示器11用于沿投射光路投射虚拟影像，显示器11投射的虚拟影像可以是偏振光也可以是非偏振光，在此不做限制。显示器11可以是OLED型、LED型、LCOS型及LCD型等微型显示器，在此不做限制。

投影光学组件20设置在显示组件10及第一光学组件30之间，投影光学组件20包括投影偏振件21，投影偏振件21允许沿第一方向偏振的光线通过，可以理解，投影偏振件21具备筛选光线偏振方向的功能，即，可以将光线中沿第一方向偏振的光线筛选出来，非偏振光穿过投影偏振件21后，沿第一方向偏振的光线可以穿过投影偏振件21，则穿过投影偏振件21的光线为沿第一方向偏振的光线。其中，投影偏振件21可以是偏振片也可以是偏光片，还可以是其它具备筛选偏振方向功能的元件，在此不做限制。第一方向可以是S偏振方向，也可以是P偏振方向，还可以是其它任意方向，在此不做限制。

进一步地，第一光学组件30设置在显示器11的投射光路上，即，虚拟影像可以到达第一光学组件30，第一光学组件30用于反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，且第一方向垂直于第二方向，即，沿第一方向偏振的光线到达第一光学组件30将被第一光学组件30反射，沿第二方向偏振的光线到达第一光学组件30将被第一光学组件30透射，也就是说，沿第二方向偏振的光线可以穿过第一光学组件30。

进一步地，投影光学组件20设置于显示组件10与第一光学组件30之间，显示器11投射的虚拟影像在到达第一光学组件30之前需要穿过投影光学组件20，也即是说，显示器11投射的虚拟影像在到达第一光学组件30之前需要穿过投影偏振件21，而投影偏振件21允许沿第一方向偏振的光线通过，故到达第一光学组件30的虚拟影像沿第一方向偏振，由此，到达第一光学组件30的虚拟影像只能被第一光学组件30反射而不能透过第一光学组件30，从而显示器11的显示光线不会照射在用户的眼部下方，不会在用户的眼部下方形成光斑，能够增强用户的使用体验且不会造成虚拟影像泄露，同时不会影响用户使用时脸部的美观。其中，第二方向可以是S偏振方向，也可以是P偏振方向，还可以是其它任意方向，在此不做限制。在一个实施例中，第一方向为S偏振方向，第二方向为P偏振方向。

进一步地，请再次参阅图2，显示器11投射的显示光线41穿过投影偏振件21后为投射光线42，投射光线42沿第一方向偏振，投射光线42到达第一光学组件30，第一光学组件30将投射光线反射为第一反射光线43，第一反射光线43沿第一方向偏振，由于第一光学组件30透射沿第二方向偏振的光线，故透射光线421将不会产生，即，显示器11发出的光线无法穿过第一光学组件30，由此，不会有光线照射在用户的眼部下方，可以提高用户的使用体验。

进一步地，请参阅图3，第一光学组件30包括第一偏振件32及偏振分光件31，第一偏振件32及投影偏振件21分别位于偏振分光件31的相背两侧，偏振分光件31用于反射沿第一方向偏振的光线及透过沿第二方向偏振的光线，第一偏振件32用于允许沿第二方向偏振的光线通过。具体地，第一偏振件32与投影偏振件21不在偏振分光件31的同一侧，投影偏振件21设置在第一光学组件30与显示器11之间，具体地，投影偏振件21在偏振分光件31靠近显示器11的一侧，第一偏振件32在偏振分光件31远离显示器11的一侧，即，后到达偏振分光件31，且第一偏振件32允许沿第二方向偏振的光线通过，第一光学组件30下侧的环境光穿过第一偏振件32转换为沿第二方向偏振，可以穿过偏振分光件31，到达显示组件10。

进一步地，由于投影偏振件21允许沿第一方向的光线通过，由于第一方向与第二方向垂直，则投影偏振件21能够吸收沿第二方向偏振的光线。到达投影偏振件21的环境光沿第二方向偏振，投影偏振件21能够吸收该环境光，同时投影偏振件21设置在第一光学组件30及显示器11之间，故第一光学组件30下侧的环境光无法到达显示器11，也即是说，第一光学组件30下侧的环境光不会照亮显示器11，可以防止第一光学组件30外侧环境光对头戴显示设备1000使用性能的影响，可以提高显示光学系统100的成像质量。

进一步地，请结合图3，在一个实施例中，投影偏振件21包括第一偏光片，第一偏振件32包括第二偏光片，偏振分光件31包括偏振分光膜，其中，第一偏光片的偏振方向为第一方向，第二偏光片的偏振方向为第二方向，偏振分光膜能够反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向的光线，沿第一方向偏振的光线为第一偏振光，沿第二方向偏振的光线为第二偏振光。具体地，第一光学组件30下侧的环境光61穿过第二偏光片后变成第二偏振光，则环境光61可以穿过偏振分光膜后变成第一透射光62，第一透射光62到达第一偏光片后，第一透射光62为第二偏振光，由此，第一偏光片能够吸收第一透射光62，第一透射光62不会穿过第一偏光片到达显示器11，显示器11不会被照亮。同时，环境光61穿过第二偏光片后变成第二偏振光，环境光到达偏振分光膜时不会发生反射，由此，第一光学组件30下侧的环境光61不会进入到用户的眼睛中，不会形成伪影，用户的视觉体验更佳。

请参阅图4，在某些实施方式中，显示器11投射的虚拟影像经第一光学组件30反射为沿第一方向偏振的第一虚拟影像，显示光学系统100还包括第二光学组件40，第二光学组件40包括透射反射件43及第二偏振件46，第一虚拟影像穿过透射反射件43形成第二虚拟影像，第二虚拟影像到达第二偏振件46时，第二偏振件46能够吸收第二虚拟影像，由此，第二虚拟影像无法穿过第二光学组件40，使用户的观看的虚拟影像不会被其他用户看到，可以保护用户的隐私不泄露。

具体地，透射反射件43用于透射及反射光线，即，光线到达透射反射件43时，部分光线能够穿过透射反射件43，另一部分光线能够被透射反射件43反射，其中，透射与反射的比例可以调节，第一虚拟影像到达透射反射件43时，第一虚拟影像中被透射的部分形成第二虚拟影像。第二虚拟影像到达第二偏振件46时，第二偏振件46能够吸收第二虚拟影像，可以理解，第二偏振件46的筛选的偏振方向与第二虚拟影像的偏振方向垂直，由此，第二虚拟影像无法穿过第二偏振件46，也即是说，第二虚拟影像无法进入到外界。其中，第二偏振件46可以是偏振片、偏光片或者其他具备偏振筛选功能的元件，在此不做限制。

请结合图4，在某些实施方式中，第二光学组件40还包括第一偏振转换件42，可以理解，第二光学组件40包括透射反射件43、第二偏振件46及第一偏振转换件42，第一偏振转换件42设置在透射反射件43靠近第一光学组件30的一侧，也即是说，从第一光学组件30到第二光学组件40的光线将先穿过第一偏振转换件42，然后到达透射反射件43。其中，第一偏振转换件42用于转换线偏振光与圆偏振光，也即是说，线偏振光穿过第一偏振转换件42能够转换成圆偏振光，圆偏振光穿过第一偏振转换件42能够转换成线偏振光。其中，第一偏振转换件42可以是四分之一波片或者其他具备转换线偏振光与圆偏振光功能的元件，在此不做限制。

进一步地，由第一光学组件30反射的第一虚拟影像先后穿过第一偏振转换件42、由透射反射件43反射，穿过第一偏振转换件42后为第三虚拟影像，第三虚拟影像沿第二方向偏振且穿过第一光学组件30。具体地，第一虚拟影像穿过第一偏振转换件42到达透射反射件43，部分第一虚拟影像被透射反射件43反射回第一偏振转换件42，再次穿过第一偏振转换件42后为第三虚拟影像，由于第一虚拟影像沿第一方向偏振，则第三虚拟影像沿第二方向偏振，偏振分光片能够透射沿第二方向偏振的光线，第一偏振件32能够允许沿第二方向偏振的光线通过，则第三虚拟影像能够依次穿过偏振分光片及第一偏振件32后到达用户的眼睛，由此，用户可以观看到显示器11投射的虚拟影像。

进一步地，请结合图4，在某些实施方式中，第二光学组件40还包括第二偏振转换件45，第二偏振转换件45设置在透射反射件43及第二偏振件46之间，即，第一虚拟影像被透射反射件43透射的部分先穿过第二偏振转换件45，然后到达第二偏振件46。其中，第二偏振件46允许沿第一方向偏振的光线通过，即，第二偏振件46的偏振方向为第一方向，沿第二方向偏振的光线到达第二偏振件46时，将会被第二偏振件46吸收而无法穿过第二偏振件46。具体地，第一虚拟影像穿过第一偏振件32、透过透射反射件43然后穿过第二偏振转换件45形成第二虚拟影像，此时第二虚拟影像沿第二方向偏振，由此，第二虚拟影像能够被第二偏振件46吸收，由此，在第二光学组件40的外侧将无法看到显示器11上的显示内容，可以保护用户的观看隐私。其中，第二偏振转换件45可以是四分之一波片或者其他具备转换线偏振光与圆偏振光功能的元件，第二偏振转换件45可以与第一偏振转换件42相同，也可以是不同的元件，在此不做限制。

进一步地，在一个实施例中，投影偏振件21包括第一偏光片，显示器11投射的虚拟影像为非偏振光，偏振分光件31包括偏振分光膜，第一偏振件32包括第二偏光片，第一偏振转换件42包括第一四分之一波片，透射反射件43包括透射反射膜，第二偏振转换件45包括第二四分之一波片，第二偏振件46包括第三偏光片，第一偏光片的偏振方向为第一方向，第二偏光片的偏振方向为第二方向，第三偏光片的偏振方向为第一方向，沿第一方向偏振的光线为第一偏振光，沿第二方向偏振的偏振方向为第二偏振光。

进一步地，请结合图4，显示器11投射的显示光线410穿过投影偏振件21的投射光线420为第一偏振光，投射光线420被偏振分光件31反射为第一反射光430，第一反射光430为第一偏振光，第一反射光430穿过第一偏振转换件42变为左旋圆偏振光440，左旋圆偏振光440被透射反射件43分为第二透射光441及右旋圆偏振光450，右旋圆偏振光450穿过第一偏振转换件42为第三透射光460，此时第三透射光46为第二偏振光，第三透射光460可以穿过第一光学组件30为第四透射光470，最后第四透射光470进入到用户的眼睛中，使用户可以观看到显示器11投射的显示光线410，即用户可以观看到虚拟影像。

进一步地，被透射反射件43透射的第二透射光441为左旋圆偏振光，第二透射光441穿过第二偏振转换件45后为第四透射光442，第四透射光442为第二偏振光，第二偏振件46的偏振方向为第一方向，则第四透射光442无法穿过第二偏振件46，故显示光学系统100上显示器11投射的光不会泄露出去，除用户自己其他的用户无法观看到显示器11的投射的内容，可以保护用户的隐私。

其中，透射反射件43中透射与反射的比例可以是1:1、1:4、3:7、3:2、2:3、7:3、4:1等，在此不做限制。透射反射件43中透射与反射的比例为1:1，即光线到达透射反射件43是，50％的光线被透射，50％的光线被反射。

在某些实施方式中，光线穿过透射反射件43时，被透射反射件43反射的光线多余被透射反射件43透射的光线，也即是说，透射反射件43中的反射率大于透射率，例如透射反射件43中透射与反射的比例可以是1:4、3:7、2:3。第一虚拟影像到达透射反射件43时，更多地第一虚拟影像可以被反射回第一光学组件30，由此用户可以看到更加清晰的虚拟影像，可以提升用户的视觉体验，同时还可以均衡虚拟影像以及环境影像的光效。

请参阅图5，第二光学组件40外侧的环境影像先后穿过第二偏振件46、穿过第二偏振转换件45、穿过透射反射件43、穿过第一偏振转换件42后为第一环境影像，第一环境影像沿第二方向偏振且穿过第一光学组件30，最后进入到用户的眼睛中，由此，用户在观看虚拟影像的同时，还可以获取到真实的环境影像，能够增强用户的视觉体验。

具体地，环境影像即第二光学组件40外侧的视场环境光51，视场环境光51为自然光，即为非偏振光，视场环境光51穿过第二偏振件46后为第一环境光52，第一环境光52为第一偏振光，第一环境光52穿过第二偏振转换件45后为第二环境光53，第二环境光53为右旋圆偏振光，第二环境光53到达透射反射件43时将被分为透射和反射的两束光，其中第二环境光53中被透射的部分穿过第一偏振转换件42后为第三环境光54，第三环境光54为第二偏振光，由此第三环境光54可以穿过偏振分光件31及第一偏振件32后到达用户的眼睛，用户可以看到真实的视场环境。

进一步地，第二环境光53中被透射反射件43反射的部分，被透射反射件43反射为第四环境光531，第四环境光531为左旋圆偏振光，第四环境光531穿过第二偏振转换件45后为第五环境光532，第五环境光532为第二偏振光，第二偏振件46允许沿第一方向偏振的光线通过，则第五环境光532无法穿过第二偏振件46，由此，可以实现第二光学组件40外侧的环境光无反射。

请参阅图3至图5，在某些实施方式中，第一光学组件30还包括第一镜体33及第一增透膜34，第一镜体33设置在第一偏振件32远离偏振分光件31的一侧，第一增透膜34设置在第一镜体33远离第一偏振件32的一侧。其中，第一镜体33的材料可以是玻璃，也可以是其他透光材料。第一镜体33可以为第一偏振件32及偏振分光件31提供安装载体，通过使用第一镜体33，使第一偏振件32及偏振分光件31安装方便同时更加稳定。通过安装第一增透膜34可以增加进入到用户眼睛中的虚拟影像以及环境影像，提高了用户的视觉体验。当然，第一镜体33与第一增透膜34的安装位置还可以是其他。

进一步地，在某些实施方式中，第二光学组件40还包括第二镜体44、第二增透膜41及/或第三增透膜47。其中，第二镜体44设置在第一偏振转换件42及第二偏振转换件45之间，第二镜体44可以为透射反射件43、第一偏振转换件42、第二偏振转换件45及第二偏振件46提供安装载体。第一偏振转换件42及透射反射件43设置在第二增透膜41与第二镜体44之间，也即是说，第二增透膜41设置在第一偏振转换件42靠近第一光学组件30的一侧，第二增透膜41可以使更多的环境影像及虚拟影像进入到第一光学组件30，从而使更多的环境影像及虚拟影像进入到用户的眼睛中。第二偏振转换件45设置在第三增透膜47及第二镜体44之间，也即是说，第三增透膜47设置在第二偏振转换件45远离透射反射件43的一侧，由此，第三增透膜47可以将更多的环境影像透射至第二偏振转换件45，进一步地，使更多的环境影像进入到用户的眼睛中，使用户可以更清楚的看到真实的环境影像。

具体地，第二镜体44可以是球面、非球面或自由曲面面型的表面，第一偏振转换件42为第一四分之一波片，第二偏振转换件45为第二四分之一波片，透射反射件43为透射反射膜，安装时先将第二镜体44固定住，在第二镜体44靠近于第一光学组件30的一侧先安装透射反射膜，然后安装第一四分之一波片，将第一四分之一波片以曲面的形式粘贴在透射反射膜上，更具体地，可以先将第一四分之一波片制成曲面，粘贴在透射反射膜上，也可以是将第一四份之一波片通过热压成曲面的时候直接粘贴。在第二镜体44远离第一光学组件30的一侧，将第二四分之一波片以曲面的形式粘贴上去，更具体地，可以先将第二四分之一波片制成曲面，再粘贴上去，也可以是将第一四份之一波片通过热压成曲面的时候直接粘贴，由此，实现了第二光学组件40的集成。

在一个实施例中，第二光学组件40包括第二增透膜41，可以使更多的环境影像及虚拟影像进入到用户的眼睛中，用户的视觉体验较佳。在另一个实施例中，第二光学组件40包括第三增透膜47，可以使更多地环境影像进入到用户的眼睛中，用户的视觉体验较佳。还有一个实施例中，第二光学组件40包括第二增透膜41及第三增透膜47，可以使环境影像及虚拟影像更多地进入到用户的眼睛中，增强了用户的视觉体验。

请参阅图2，在某些实施方式中，投影光学组件20还包括投影镜组22，投影镜组22设置在显示器11与投影偏振件21之间，投影镜组22用于对显示器11投射的虚拟影像进行调制处理。具体地，投影镜组22可以是多个透镜的组合，也可以是一个透镜，在此不做限制。将投影镜组22设置在显示器11与投影偏振件21之间，显示器11投射的虚拟影像先穿过投影镜组22，投影镜组22可以对到达的虚拟影像进行像差校正和放大缩小等调制处理，以使用户看到的虚拟影像更加地清楚或视野更大，可以增强用户的视觉体验。

需要说明的是，图2至图5中，显示组件10包括的各个部件可以是依次贴合的，例如显示器11、投影镜组12及投影偏振件13依次贴合，第一光学组件30包括的各个部件可以是依次贴合的，例如偏振分光件31、第一偏振件32、第一镜体33及第一增透膜34依次贴合，第二光学组件40包括的各个部件可以是依次贴合的，例如第二增透膜41、第一偏振转换件42、透射反射件43、第二镜体44、第二偏振转换件45、第二偏振件46、第三增透膜47依次贴合。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种显示光学系统，其特征在于，所述显示光学系统包括：

显示组件，所述显示组件包括显示器，所述显示器用于沿投射光路投射虚拟影像；

投影光学组件，所述投影光学组件包括投影偏振件，所述投影偏振件用于允许沿所述第一方向偏振的光线通过；及

第一光学组件，所述第一光学组件设置在所述投射光路上，所述投影光学组件设置于所述显示组件与所述第一光学组件之间，所述第一光学组件用于反射沿第一方向偏振的光线及透射沿第二方向偏振的光线，所述第一方向垂直于所述第二方向。

2.根据权利要求1所述的显示光学系统，其特征在于，所述第一光学组件包括第一偏振件及偏振分光件，所述第一偏振件及所述投影偏振件分别位于所述偏振分光件的相背两侧，所述偏振分光件用于反射沿所述第一方向偏振的光线及透过沿所述第二方向偏振的光线，所述第一偏振件用于允许沿所述第二方向偏振的光线通过。

3.根据权利要求2所述的显示光学系统，其特征在于，所述第一光学组件还包括第一镜体及第一增透膜，所述第一镜体设置在所述第一偏振件远离所述偏振分光件的一侧，所述第一增透膜设置在所述第一镜体远离所述第一偏振件的一侧。

4.根据权利要求1所述的显示光学系统，其特征在于，所述虚拟影像经所述第一光学组件反射为沿所述第一方向偏振的第一虚拟影像，所述显示光学系统还包括第二光学组件，所述第二光学组件包括：

透射反射件，所述透射反射件用于透射及反射光线，所述第一虚拟影像穿过所述透射反射件形成第二虚拟影像；及

第二偏振件，所述第二虚拟影像到达所述第二偏振件时，所述第二虚拟影像能够被所述第二偏振件吸收。

5.根据权利要求4所述的显示光学系统，其特征在于，所述第二光学组件还包括：

第一偏振转换件，所述第一偏振转换件设置在所述透射反射件靠近所述第一光学组件的一侧，所述第一偏振转换件用于转换线偏振光与圆偏振光；

其中，所述第一虚拟影像先穿过所述第一偏振转换件，然后由所述透射反射件反射，再次穿过所述第一偏振转换件后为第三虚拟影像，所述第三虚拟影像沿第二方向偏振且穿过所述第一光学组件。

6.根据权利要求5所述的显示光学系统，其特征在于，所述第二光学组件还包括：

第二偏振转换件，所述第二偏振转换件设置于所述透射反射件及所述第二偏振件之间，所述第二偏振转换件用于转换线偏振光与圆偏振光；

其中，所述第二偏振件允许沿所述第一方向偏振的光线通过，所述第一虚拟影像先后穿过所述第一偏振转换件，透过所述透射反射件、穿过所述第二偏振转换件形成所述第二虚拟影像，所述第二虚拟影像沿所述第二方向偏振且能够被所述第二偏振件吸收。

7.根据权利要求4所述的显示光学系统，其特征在于，光线穿过所述透射反射件时，被所述透射反射件反射的光线，多于被所述透射反射件透射的光线。

8.根据权利要求4所述的显示光学系统，其特征在于，所述第二光学组件还包括：

第二镜体，所述第二镜体设置在所述第一偏振转换件及所述第二偏振转换件之间；

第二增透膜，所述第一偏振转换件及所述透射反射件设置在所述第二增透膜与所述第二镜体之间；及/或

第三增透膜，所述第二偏振转换件及所述第二偏振件设置在所述第三增透膜与所述第二镜体之间。

9.根据权利要求1所述的显示光学系统，其特征在于，所述投影光学组件还包括投影镜组，所述投影镜组设置在所述显示器与所述投影偏振件之间，所述投影镜组用于对所述虚拟影像进行调制处理。

10.一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括：

主体；及

权利要求1至9任意一项所述的显示光学系统，所述显示光学系统设置于所述主体内。

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