CN113267890A - 短距离光学系统 - Google Patents

Abstract

一种短距离光学系统，应用于微型头戴式显示器，其在显示屏前依序设置部分穿透部分反射元件、第一相位延迟片、第二相位延迟片及反射式偏振元件，以将显示屏所射出的光线经过多次的相位延迟和反射来导出，使光线在近似的光程情况下，得到显示屏和光学系统之间的最短距离，达到头戴式显示器的微形化，同时，本发明系采用二分之一波长相位延迟片和四分之一波长相位延迟片的组合作为第一相位延迟片和第二相位延迟片，藉以提高相位延迟片对于不同波长之相位延迟转换效率，从而提升图像清晰度。

Description

短距离光学系统

技术领域

本发明系有关一种光学系统，特别是指一种可应用于微型头戴式显示器之短距离光学系统。

背景技术

头戴式显示器(Head-mounted display)是近期相当热门的虚拟实境(virtualreality，VR)产品，通常是用眼罩或头盔的形式，将显示屏贴近使用者的眼睛，通过光路调整焦距以在近距离中对眼睛投射画面，产生虚像放大效果，增加临场体验感。

图1所示为虚拟实境的头戴式显示器之光学系统示意图，显示屏10投射出图像，经过一段光程为d的光路后入射至光学模块20，此光学模块20为单一透镜或多个透镜之组合，用以将图像导入至使用者的人眼22中，假设光程d为40mm，而头戴式显示器的长度为光程d加上光学模块的厚度、适眼距、外壳等，其总和对于戴在头上的眼罩和头盔而言略显笨重，对使用者的鼻梁、头顶、颈部都会造成负担无法久戴，故目前技术是致力于将头戴式显示器中光学系统的长度缩短，以使头戴式显示器的厚度缩小，便于使用者配戴使用。

除此之外，为了让头戴式显示器所提供的虚拟图像能够视觉重现，必须获取高规格的显示品质。因此，本发明即提出一种短距离光学系统，除了可将光学系统的距离缩短之外，更可提高显示图像的清晰度，有效解决上述该等问题，具体架构及其实施方式容后详述。

发明内容

本发明之主要目的在提供一种短距离光学系统，其利用二分之一波长相位延迟片和四分之一波长相位延迟片组成的第一和第二相位延迟片，来扩展相位延迟片之相位延迟有效波段，并将相位延迟片对于不同波长之转换效率予以提升，以达到消除图像色差，并提升图像清晰度。

本发明之另一目的在提供一种短距离光学系统，其在头戴式显示器的显示屏之前设置有部分反射部分穿透元件、第一和第二相位延迟片、反射式偏振元件等光学元件，利用光线的多次相位延迟及反射达到近似长度的光程，藉以缩短显示屏和光学系统的距离，而将头戴式显示器微型化。

为达上述目的，本发明提供一种短距离光学系统，应用于具有显示屏之微型头戴式显示器，显示屏用以输出图像及其光线，此短距离光学系统包括：一部分反射部分穿透元件，对应显示屏设置，接收来自显示屏之光线，并使光线部分穿透、部分反射；一第一相位延迟片，对应部分反射部分穿透元件设置，接收部分穿透部分反射部分穿透元件之光线，进行相位延迟，以形成第一偏振光；一第二相位延迟片，对应第一相位延迟片设置，接收第一偏振光，进行相位延迟，以形成第二偏振光；以及一反射式偏振元件，对应第二相位延迟片设置，接收第二偏振光，将第二偏振光部分反射，使由反射式偏振元件反射的第二偏振光经过第一相位延迟片、第二相位延迟片及部分反射部分穿透元件后，再反射回反射式偏振元件并穿透出去；其中，第一相位延迟片为二分之一波长相位延迟片时，第二相位延迟片对应为四分之一波长相位延迟片，且第一相位延迟片为四分之一波长相位延迟片时，第二相位延迟片则对应为二分之一波长相位延迟片。

根据本发明之实施例，更包括一透镜，透镜设置于部分反射部分穿透元件、第一相位延迟片、第二相位延迟片和反射式偏振元件中任一者之任一侧，将显示屏所输出之图像导入至少一人眼中。

进一步地，透镜可选自球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜及其组合之多片式透镜。

进一步地，人眼至该透镜之间可包括一至多片平板玻璃，且该透镜至该显示屏之间更可包括一至多片平板玻璃。

再进一步地，部分反射部分穿透元件、第一相位延迟片、第二相位延迟片和反射式偏振元件可为薄膜材料或光学镀膜，并以涂布、镀膜或粘合的形式设置于平板玻璃上。

根据本发明之实施例，显示屏送出并进入该部分反射部分穿透元件之光线为圆偏振光。

根据本发明之实施例，更包括至少一线偏振片、圆偏振片或相位延迟片，用以调整显示屏之偏振态，且线偏振片、圆偏振片和相位延迟片为薄膜材料或光学镀膜，并以涂布、镀膜或粘合的形式设置于显示屏或部分反射部分穿透元件上。

根据本发明之实施例，显示屏送出之光线为线偏振光，于显示屏及部分反射部分穿透元件之间更设有第三相位延迟片，使线偏振光经由第三相位延迟片进行相位延迟后，转换成圆偏振光。

根据本发明之实施例，该显示屏送出之光线为非偏振光，于显示屏及部分反射部分穿透元件之间更设有线偏振片及第三相位延迟片，线偏振片设于显示屏及第三相位延迟片之间，使非偏振光经过线偏振片后成为线偏振光，线偏振光再经由第三相位延迟片进行相位延迟后，转换成圆偏振光。

进一步地，上述第三相位延迟片可为四分之一波长延迟片。

根据本发明之实施例，显示屏送出之光线为非偏振光，于显示屏及部分反射部分穿透元件之间更设有圆偏振片，使非偏振光经由圆偏振片后转换成圆偏振光。

根据本发明之实施例，由反射式偏振元件所反射的第二偏振光经过第一相位延迟片和第二相位延迟片进行相位延迟后，以形成第三偏振光，第三偏振光再经由部分反射部分穿透元件部分反射后，通过第一相位延迟片和第二相位延迟片进行相位延迟，以形成第四偏振光，第四偏振光再穿透反射式偏振元件；其中，第一偏振光、第二偏振光和第四偏振光为线偏振光，第三偏振光为圆偏振光。

底下藉由具体实施例详加说明，当更容易了解本发明之目的、技术内容、特点及其所达成之功效。

附图说明

图1为先前技术中头戴式显示器的显示屏与人眼之间光程之示意图。

图2为本发明第一实施例之短距离光学系统之示意图。

图3为本发明第一实施例之短距离光学系统之分解图。

图4A至图4C为本发明第一实施例之短距离光学系统的光路传递过程。

图5为本发明第二实施例之短距离光学系统之分解图。

图6为本发明第三实施例之短距离光学系统之分解图。

附图标记列表：1-光线；1’-圆偏振光；1”-线偏振光；2-第一偏振光；3-第二偏振光；4-第三偏振光；5-第四偏振光；10-显示屏；11-部分反射部分穿透元件；12-第一相位延迟片；13-第二相位延迟片；14-反射式偏振元件；15-透镜；16-平板玻璃；17-第三相位延迟片；18-线偏振片；20-光学模块；22-人眼。

具体实施方式

本发明提供一种短距离光学系统，应用于微型头戴式显示器，其利用复数光学元件将光线进行多次反射，更在这些光学元件中搭配有不同角度之相位延迟片，其能有效提升图像的清晰度，消除图像色差，且能利用光线多次的相位延迟及反射达到近似长度的光程，藉以缩短显示装置和光学系统之间的距离，将头戴式显示器微型化。

请参考图2和图3，其分别为本发明第一实施例所提供的短距离光学系统之示意图及分解图。如图2所示，本实施例之短距离光学系统设置在微型头戴式显示器内，且位于显示屏10前端，由邻近显示屏10侧依序互相对应设置有一部分反射部分穿透元件11、一第一相位延迟片12、一第二相位延迟片13、一反射式偏振元件14及一透镜15。本发明中，第一相位延迟片12和第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片和四分之一波长相位延迟片之组合；具体而言，当第一相位延迟片12设置为二分之一波长相位延迟片，第二相位延迟片13对应设置为四分之一波长相位延迟片，而当第一相位延迟片12设置为四分之一波长相位延迟片，第二相位延迟片13则对应设置为二分之一波长相位延迟片。

如图3所示，在此实施例中，显示屏10输出图像并发出光线1，此光线1可为偏振光或非偏振光，当光线1是偏振光时，此偏振光可为线偏振光、圆偏振光或其他之偏振态。部分反射部分穿透元件11对应显示屏10设置，接收入射之光线1并将通过之光线1部分反射回显示屏10，剩余的则穿透部分反射部分穿透元件11；在一较佳实施例中，部分反射部分穿透元件11为一半反射、一半穿透。第一相位延迟片12对应部分反射部分穿透元件11设置，接收穿透部分反射部分穿透元件11之光线1，并进行第一次相位延迟，以形成第一偏振光2。第二相位延迟片13对应第一相位延迟片12设置，接收第一相位延迟片12之第一偏振光2，再进行第二次相位延迟，以形成第二偏振光3。反射式偏振元件14对应第二相位延迟片13设置，接收第二相位延迟片13之第二偏振光3，并将第二偏振光3全反射。而由反射式偏振元件14所反射回去的第二偏振光3再经过第二相位延迟片13、第一相位延迟片12进行第三次及第四次相位延迟，以形成第三偏振光4。第三偏振光4再经由部分反射部分穿透元件11的部分反射后，依序通过第一相位延迟片12、第二相位延迟片13进行第五次及第六次相位延迟，以形成第四偏振光5，此时第四偏振光5的位相差符合反射式偏振元件14的穿透条件，因此，反射式偏振元件14可让经过六次相位延迟之第四偏振光5通过。而透镜15可设置于上述光学系统中任一元件之任一侧，将显示屏10所输出之图像导入人眼22中。

在本发明中所设置之部分穿透部分反射元件11、第一相位延迟片12、第二相位延迟片13和反射式偏振元件14各别可为独立元件，如图2所示，这些光学元件也可为薄膜材料或光学镀膜，并以涂布、镀膜或粘合的形式设置于一至多片平板玻璃16上，一至多片平板玻璃16可对应设置在人眼22至透镜15之间，或是透镜15至显示屏10之间。而在第一实施例中，部分穿透部分反射元件11为一独立的部分穿透部分反射元件，且第一相位延迟片12、第二相位延迟片13和反射式偏振元件14是以粘贴或镀膜方式设置在同一平板玻璃16上。

在本发明中所设置之单一透镜15，其可为凸透镜，如图2所示，透镜15可设于部分穿透部分反射元件11、第一相位延迟片12、第二相位延迟片13及反射式偏振元件14中之任一侧，作用在于调节焦距，不论设在上述任意二光学元件之间，最终可达到缩短光学系统的效果，而在第一实施例中，透镜15是设于反射式偏振元件14之左侧，靠近人眼22。此外，本发明中之透镜15可为球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜(Fresnel lens)或前述组合之多片式透镜。

由于本发明中第一相位延迟片12及第二相位延迟片13为四分之一波长相位延迟片和二分之一波长相位延迟片的组合，故光线于传输光路上经由去回两次反射的结果，会经过六次相位延迟，总共延迟二又四分之一个波长。

进一步以第一相位延迟片12及第二相位延迟片13分别为四分之一波长相位延迟片和二分之一波长相位延迟片为例，详细说明上述实施例中显示屏10发出之光线1进入光学系统时的传递过程，请参考图4A至图4C。首先于图4A中，本实施例之显示屏10输出图像，且将发出的光线1操作在圆偏振光的偏振态下，当圆偏振光由部分反射部分穿透元件11所接收，部分反射部分穿透元件11使圆偏振光部分穿透至第一相位延迟片12、部分反射回显示屏10，而穿透部分反射部分穿透元件1之圆偏振光经过第一相位延迟片12之后，会增加四分之一波长相位延迟，而转变成线偏振光(第一偏振光2)，线偏振光再经过第二相位延迟片13后，线偏振光延迟一个位相差，其相位延迟至四分之三波长，然后，线偏振光(第二偏振光3)在反射式偏振元件14处被全反射。

接着，于图4B中，由反射式偏振元件14反射的线偏振光(第二偏振光3)再度返回第二相位延迟片13和第一相位延迟片12，增加四分之一波长相位延迟后，而形成圆偏振光(第三偏振光4)，然后，圆偏振光再于部分穿透部分反射元件11处进行部分穿透、部分反射。

之后，于图4C中，由部分穿透部分反射元件11部分反射的圆偏振光(第三偏振光4)再依序通过第一相位延迟片12和第二相位延迟片13，增加四分之一波长相位延迟后，而转变成线偏振光(第四偏振光5)。继而，线偏振光到达反射式偏振元件14，反射式偏振元件14将经过多次相位延迟之线偏振光穿透并进入透镜15，最后，由透镜15将穿透之光线导入至少一人眼22中。

上述实施例中的一种实施态样，显示屏10所发出之光线1为具有45度位相差之圆偏振光，第一相位延迟片12为四分之一波长相位延迟片，可使圆偏振光的偏振态延迟45度位相差，因此，第一偏振光2为具有90度位相差之线偏振光。第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片，可使线偏振光的偏振态再延迟90度位相差，则第二偏振光3为具180度位相差之线偏振光，第三偏振光4为具有315度位相差之圆偏振光，第四偏振光5为具有90度位相差之线偏振光。在此实施态样中，反射式偏振元件14仅提供90度或270度位相差的偏振光穿透，因此第四偏振光5可穿透反射式偏振元件14。

上述实施例中的另一种实施态样，显示屏10所发出之光线1为具有135度位相差之圆偏振光，第一相位延迟片12为四分之一波长相位延迟片，可使圆偏振光的偏振态延迟45度位相差，因此，第一偏振光2为具有180度位相差之线偏振光。第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片，可使线偏振光的偏振态再延迟90度位相差，则第二偏振光3为具有270度位相差之线偏振光，第三偏振光4为具有45度位相差之圆偏振光，第四偏振光5为具有180度位相差之线偏振光。在此实施态样中，反射式偏振元件14同样仅提供180度位相差偏振光穿透，因此第四偏振光5可穿透反射式偏振元件14。

另外，本发明在显示屏10及部分反射部分穿透元件11之间，更可依据显示屏10之偏振情况增加一个或多个线偏振片、圆偏振片或相位延迟片，以调整显示屏10之偏振态，而线偏振片、圆偏振片和相位延迟片之材质可为薄膜材料或光学镀膜，其可利用涂布、镀膜或粘合的形式设置于显示屏10或部分反射部分穿透元件11上。

请参照图5，为本发明第二实施例所提供的短距离光学系统之分解图。在此实施例中，以第一相位延迟片12及第三相位延迟片17为四分之一波长相位延迟片，及第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片为例作说明。若显示屏10发出的光线1不是圆偏振光而是线偏振光，则需在显示屏10后增加一第三相位延迟片17，使显示屏10发出之线偏振光进行第一次相位延迟，增加四分之一波长相位延迟，而转变成圆偏振光1’。接着，圆偏振光1’进入部分反射部分穿透元件11之后的传递状态与上述第一实施例相同，部分反射部分穿透元件11使圆偏振光1’部分反射、部分穿透。穿透的圆偏振光接续通过第一相位延迟片12进行第二次相位延迟，增加四分之一波长相位延迟，转变成线偏振光(第一偏振光2)，线偏振光再经过第二相位延迟片13进行第三次相位延迟，其相位延迟至一波长。然后，线偏振光(第二偏振光3)再被反射式偏振元件14全反射返回第二相位延迟片13和第一相位延迟片12，再进行第四次和第五次相位延迟后，转变为圆偏振光(第三偏振光4)。圆偏振光穿透第一相位延迟片12后到达部分反射部分穿透元件11，再被部分反射部分穿透元件11部分反射回第一相位延迟片12和第二相位延迟片13，进行第六次和第七次相位延迟后，而转变成线偏振光(第四偏振光5)。此时，线偏振光的位相差符合反射式偏振元件14的穿透条件，而可穿透反射式偏振元件14并入射透镜，再导入至少一人眼22中。

在第二实施例中的一种实施态样，显示屏10所发出之光线1为具有0度位相差之线偏振光，第三相位延迟片17为四分之一波长相位延迟片，因此，进行第一次相位延迟后，可使线偏振光的偏振态延迟45度位相差，而形成具有45度位相差之圆偏振光。第一相位延迟片12为四分之一波长相位延迟片，因此，进行第二次相位延迟后，可使圆偏振光的偏振态延迟45度位相差，转变成具有90度位相差之线偏振光(第一偏振光2)。第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片，因此，进行第三次相位延迟后，可使线偏振光的偏振态再延迟90度位相差，转变成具有180度位相差之线偏振光(第二偏振光3)，而在进行第四次和第五次相位延迟后，可转变成具有315度位相差之圆偏振光(第三偏振光4)，在进行第六次和第七次相位延迟后，再转变成具有90度位相差之线偏振光(第四偏振光5)。在此实施态样中，反射式偏振元件14仅提供90度或270度位相差的偏振光穿透，因此第四偏振光5可穿透反射式偏振元件14。

在第二实施例中的另一种实施态样，显示屏10所发出之光线1为具有90度位相差之线偏振光，第三相位延迟片17为四分之一波长相位延迟片，因此，进行第一次相位延迟后，可使线偏振光的偏振态延迟45度位相差，而形成具有135度位相差之圆偏振光。第一相位延迟片12为四分之一波长相位延迟片，因此，进行第二次相位延迟后，可使圆偏振光的偏振态延迟45度位相差，转变成具有180度位相差之线偏振光(第一偏振光2)。第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片，因此，进行第三次相位延迟后，可使线偏振光的偏振态再延迟90度位相差，转变成具有270度位相差之线偏振光(第二偏振光3)，而在进行第四次和第五次相位延迟后，可转变成具有45度位相差之圆偏振光(第三偏振光4)，在进行第六次和第七次相位延迟后，再转变成具有90度位相差之线偏振光(第四偏振光5)。在此实施态样中，反射式偏振元件14仅提供0度或180度位相差之偏振光穿透，因此第四偏振光5可穿透反射式偏振元件14。

请参照图6，为本发明第二实施例所提供的短距离光学系统之分解图。在此实施例中，同样以第一相位延迟片12及第三相位延迟片17为四分之一波长相位延迟片，及第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片为例作说明。若显示屏10发出的光线1是在无特定偏振态下之非偏振光，则需在显示屏10后依序增加一线偏振片18及一第三相位延迟片17，显示屏10所发出之非偏振光先经过线偏振片18后转换为线偏振光1”，然后，线偏振光1”经由第三相位延迟片17进行第一次相位延迟，增加四分之一波长相位延迟，以转换成圆偏振光1’。接着，圆偏振光1’进入部分反射部分穿透元件11之后的传递状态与上述第一、二实施例相同。圆偏振光1’经由部分反射部分穿透元件11部分反射、部分穿透。穿透的圆偏振光接续通过第一相位延迟片12进行第二次相位延迟，增加四分之一波长相位延迟，转变成线偏振光(第一偏振光2)，线偏振光再经过第二相位延迟片13进行第三次相位延迟，其相位延迟至一波长。然后，线偏振光(第二偏振光3)再被反射式偏振元件14全反射返回第二相位延迟片13和第一相位延迟片12，再进行第四次和第五次相位延迟后，转变为圆偏振光(第三偏振光4)。圆偏振光穿透第一相位延迟片12后到达部分反射部分穿透元件11，再被部分反射部分穿透元件11部分反射回第一相位延迟片12和第二相位延迟片13，进行第六次和第七次相位延迟后，而转变成线偏振光(第四偏振光5)。此时，线偏振光的位相差符合反射式偏振元件14的穿透条件，而可穿透反射式偏振元件14并入射透镜，再导入至少一人眼22中。

在第三实施例中的一种实施态样，第一相位延迟片12、第三相位延迟片17为四分之一波长相位延迟片，第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片，线偏振片18仅提供0度偏振光穿透，部分反射部分穿透元件11为一半反射一半穿透，反射式偏振元件14仅提供90度或270度位相差之偏振光穿透，则在显示屏10未有特定偏振态的状态下，非偏振光先经过线偏振片11后变为线偏振光，接着通过第三相位延迟片17进行第一次相位延迟后，使线偏振光转变成具有45度位相差之圆偏振光。接着如同前述，经过第二次相位延迟后，使圆偏振光转变成具有90度位相差之线偏振光(第一偏振光2)。经过第三次相位延迟后，再转变成具有180度位相差之线偏振光(第二偏振光3)，而在进行第四次和第五次相位延迟后，转变成具有315度位相差之圆偏振光(第三偏振光4)，在进行第六次和第七次相位延迟后，再转变成具有90度位相差之线偏振光(第四偏振光5)，并可穿透反射式偏振元件14。

在第三实施例中的另一种实施态样，第一相位延迟片12、第三相位延迟片17为四分之一波长相位延迟片，第二相位延迟片13为二分之一波长相位延迟片，线偏振片18仅提供90度偏振光穿透，部分反射部分穿透元件11为一半反射一半穿透，反射式偏振元件14仅提供0度或180度位相差之偏振光穿透，则在显示屏10未有特定偏振态的状态下，非偏振光先经过线偏振片18后变为线偏振光，接着通过第三相位延迟片17进行第一次相位延迟后，使线偏振光转变成具有135度位相差之圆偏振光。接着如同前述，经过第二次相位延迟后，可使圆偏振光转变成具有180度位相差之线偏振光(第一偏振光2)。经过第三次相位延迟后，可再转变成具有270度位相差之线偏振光(第二偏振光3)，而在进行第四次和第五次相位延迟后，可转变成具有45度位相差之圆偏振光(第三偏振光4)，在进行第六次和第七次相位延迟后，再转变成具有180度位相差之线偏振光(第四偏振光5)，并可穿透反射式偏振元件14。

本发明中所有元件皆在同轴上，并依据头戴式显示器之显示屏10的偏振状况，利用第4图及图5之第三相位延迟片17及线偏振片18做增减进行调整，总而言之，若显示屏10射出的是圆偏振光，便不需要设置线偏振片18及第三相位延迟片17；若显示屏10射出的是线偏振光，则需设置第三相位延迟片17；若显示屏10射出的是无特定偏振态的非偏振光，则需同时设置线偏振片18及第三相位延迟片17；或者，线偏振片18及第三相位延迟片17也可利用一圆偏振片来取代。

综上所述，本发明所提供之短距离光学系统，利用四分之一波长相位延迟片和二分之一波长相位延迟片的组合，来扩展相位延迟片之相位延迟有效波段，而提高不同波长的相位延迟转换效率，藉此，可减少杂光，消除图像色差，并提升对比度，达到提升图像清晰度的效果。同时，本发明透过在显示屏前设置部分穿透部分反射元件、第一相位延迟片、第二相位延迟片及反射式偏振元件，利用光线多次的相位延迟及反射达到近似长度的光程，藉以缩短显示屏和光学系统之间的距离，以将头戴式显示器微型化。且本发明之上述所有架构，皆可用于近视调节的功能。

唯以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施之范围。故即凡依本发明申请范围所述的特征及精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本发明之申请专利范围内。

Claims (11)

1.一种短距离光学系统，应用于具有一显示屏之一微型头戴式显示器，该显示屏系输出图像及其光线，其特征在于，该短距离光学系统包括：

一部分反射部分穿透元件，对应该显示屏设置，接收来自该显示屏之该光线，并使该光线部分穿透、部分反射；

一第一相位延迟片，对应该部分反射部分穿透元件设置，接收部分穿透该部分反射部分穿透元件之该光线，进行相位延迟，以形成一第一偏振光；

一第二相位延迟片，对应该第一相位延迟片设置，接收该第一偏振光，进行相位延迟，以形成一第二偏振光；以及

一反射式偏振元件，对应该第二相位延迟片设置，接收该第二偏振光并进行全反射，使该第二偏振光经过该第一相位延迟片、该第二相位延迟片及该部分反射部分穿透元件后，再反射回该反射式偏振元件并穿透；

其中，该第一相位延迟片为二分之一波长相位延迟片时，该第二相位延迟片对应为四分之一波长相位延迟片，且该第一相位延迟片为四分之一波长相位延迟片时，该第二相位延迟片对应为二分之一波长相位延迟片。

2.如权利要求1所述的短距离光学系统，其特征在于，更包括一透镜，该透镜设置于该部分反射部分穿透元件、该第一相位延迟片、该第二相位延迟片和该反射式偏振元件中任一者之任一侧，将该显示屏所输出之该图像导入至少一人眼中。

3.如权利要求2所述的短距离光学系统，其特征在于，该透镜系选自球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜抑或是以上任意组合之多片式透镜。

4.如权利要求3所述的短距离光学系统，其特征在于，人眼至该透镜之间可包括一至多片平板玻璃，且该透镜至该显示屏之间更可包括一至多片平板玻璃。

5.如权利要求4所述的短距离光学系统，其特征在于，该部分反射部分穿透元件、该第一相位延迟片、该第二相位延迟片和该反射式偏振元件为薄膜材料或光学镀膜，并以涂布、镀膜或粘合的形式设置于该平板玻璃上。

6.如权利要求1所述的短距离光学系统，其特征在于，该显示屏送出并进入该部分反射部分穿透元件之该光线为圆偏振光。

7.如权利要求1所述的短距离光学系统，其特征在于，该显示屏送出之该光线为线偏振光，于该显示屏及该部分反射部分穿透元件之间更设有一第三相位延迟片，使该线偏振光经由该第三相位延迟片进行相位延迟后，转换成圆偏振光。

8.如权利要求1所述的短距离光学系统，其特征在于，该显示屏送出之该光线为非偏振光，于该显示屏及该部分反射部分穿透元件之间更设有一线偏振片及一第三相位延迟片，该线偏振片设于该显示屏及该第三相位延迟片之间，使该非偏振光经过该线偏振片后成为线偏振光，该线偏振光再经由该第三相位延迟片进行相位延迟后，转换成圆偏振光。

9.如权利要求7或8所述的短距离光学系统，其特征在于，该第三相位延迟片为四分之一波长延迟片。

10.如权利要求1所述的短距离光学系统，其特征在于，该显示屏送出之该光线为非偏振光，于该显示屏及该部分反射部分穿透元件之间更设有一圆偏振片，使该非偏振光经由该圆偏振片后转换成圆偏振光。

11.如权利要求1所述的短距离光学系统，其特征在于，该反射式偏振元件所反射的该第二偏振光经过该第一相位延迟片和该第二相位延迟片进行相位延迟后，形成一第三偏振光，该第三偏振光再经由该部分反射部分穿透元件部分反射后，通过该第一相位延迟片和该第二相位延迟片进行相位延迟，形成一第四偏振光，该第四偏振光穿透该反射式偏振元件，且该第一偏振光、该第二偏振光和该第四偏振光为线偏振光，该第三偏振光为圆偏振光。

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