CN113391393A - 光学系统和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学系统和可穿戴设备，光学系统包括：光源；准直单元；第一波导，第一波导内设有第一导光部，第一波导具有目标出射面，第一导光部的导光面朝向光源的出光面；反射单元，反射单元具有反射面，反射面朝向目标出射面；第二波导，第二波导设于第一波导的第一侧；光路调整单元，光路调整单元设于第二波导远离准直单元的一端，光路调整单元将反射面射出的光线导入第二波导；其中，光源发出的光线经过准直单元准直后，传输至第一波导中，并经过导光面反射后从目标出射面射出，反射面将从目标出射面射出的光线反射至光路调整单元，光路调整单元将反射面反射的光线导入第二波导，第二导光部将光路调整单元导入的光线导出第二波导。

Description

光学系统和可穿戴设备

技术领域

本申请属于增强现实眼镜光学技术领域，具体涉及一种光学系统和具有该光学系统的可穿戴设备。

背景技术

在AR技术领域中，光源发射的光线经过准直镜头从波导的一端导入，并从波导的另一端导出，最终进入人眼呈现画面。

但是，在目前现有的相关技术中，屏幕和准直镜头组成的投影模组体积较大，且折回式光路的像质(色彩，条纹)较差。

发明内容

本申请旨在提供一种光学系统和可穿戴设备，至少解决背景技术的问题之一。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种光学系统，包括：光源；准直单元，所述准直单元设于所述光源的发出的光线的传输路径上；第一波导，所述第一波导内设有第一导光部，所述第一波导具有目标出射面，所述第一导光部的导光面朝向所述光源的出光面；反射单元，所述反射单元具有反射面，所述反射面朝向所述目标出射面；第二波导，所述第二波导设于所述第一波导的第一侧，所述第二波导内设有第二导光部；光路调整单元，所述光路调整单元设于所述第二波导远离所述准直单元的一端，所述光路调整单元将所述反射面射出的光线导入所述第二波导；其中，所述光源发出的光线经过所述准直单元准直后，传输至所述第一波导中，并经过所述导光面反射后从所述目标出射面射出，所述反射面将从所述目标出射面射出的光线反射至所述光路调整单元，所述光路调整单元将所述反射面反射的光线导入所述第二波导，所述第二导光部将所述光路调整单元导入的光线导出所述第二波导。

第二方面，本申请实施例提出了一种可穿戴设备，包括上述任一实施例所述的光学系统。

在本申请的实施例中，通过将第二波导设于第一波导的第一侧，并且将光路调整单元设于第二波导远离准直单元的一端，使得光线可以从第一波导导入，然后经过反射单元的反射，最后经过光路调整单元导入第二波导，不仅能够提升像质，还可以提升光线的传播效率，减少光线的损失。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请一个实施例的光学系统的示意图；

图2是根据本申请又一个实施例的光学系统的示意图；

图3是根据本申请再一个实施例的光学系统的示意图；

图4是根据本申请再一个实施例的光学系统的示意图；

图5是根据本申请再一个实施例的光学系统的示意图。

附图标记：

光学系统100；

光源10；

准直单元20；

第一波导30；第一导光部31；

反射单元40；反射面41；

第二波导50；第二导光部51；

光路调整单元60；半透半反膜61；反射式偏振片62；

第一玻片63；第二玻片64；第三玻片65；第四玻片66；

人眼200。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图5描述根据本发明实施例的光学系统100。

如图1至图5所示，根据本发明一些实施例的光学系统100包括：光源10、准直单元20、第一波导30、反射单元40、第二波导50和光路调整单元60。

具体而言，准直单元20设于光源10发出的光线的传输路径上，第一波导30内设有第一导光部31，第一波导30具有目标出射面，第一导光部31的导光面朝向光源10的出光面，反射单元40具有反射面41，反射面朝向目标出射面，第二波导50设于第一波导30的第一侧，第二波导50内设有第二导光部51，光路调整单元60设于第二波导50远离准直单元20的一端，光路调整单元60将反射面41射出的光线导入第二波导50。其中，光源10发出的光线经过准直单元20准直后，传输至第一波导30中，并经过导光面反射后从目标出射面射出，反射面41将从目标出射面射出的光线反射至光路调整单元60，光路调整单元60将反射面41反射的光线导入第二波导50，第二导光部51将光路调整单元60导入的光线导出第二波导50。

换言之，根据本申请实施例的光学系统100主要由可以发出成像光线的光源10、对光源10发出的光线进行准直调整的准直单元20、对经过准直调整的光线进行传输的第一波导30、可以对第一波导30的光线进行反射的反射单元40、能够将反射出的光线导入第二波导50的光路调整单元60以及能够将光线导出的第二波导50构成。其中，光源10可以为能够进行投影的投影设备，且由光源10发出的光线为投影设备实际发出的光线。在光源10不是偏振光时，则可以根据需要加入偏振片。

需要说明的是，准直单元20设于光源10发出的光线的传输路径上，准直单元20能够将光源10的光线进行准直调整。经过准直单元20准直后的光线能够从第一波导30靠近准直单元20的一端进入第一波导30。

进一步地，第一波导30内设有第一导光部31，第一导光部31可以位于第一波导30靠近准直单元20的一端。此外，第一导光部31具有导光面，导光面能够与光源10的出光面相对设置。光源10的光线经过准直单元20准直后，光线能够从第一波导30靠近准直单元20的一端进入第一波导30，并到达第一导光部31的导光面，随后光线在经过导光面的反射或折射后继续在第一波导30内传输。另外，第一波导30还具有目标出射面，目标出射面可以设于第一波导30远离准直单元20的一端，其中第一波导30内传输的光线可以通过目标出射面射出第一波导30。

还需要说明的是，反射单元40可以设于第一波导30远离准直单元20的一端，并且反射单元40具有反射面41，反射面41能够将从目标出射面射出的光线反射至光路调整单元60。

进一步地，光路调整单元60可以设于第二波导50远离准直单元20的一端，光路调整单元60能够将反射面41反射的光线导入第二波导50。需要说明的是，第二波导50设于第一波导30的第一侧。

此外，第二波导50内设有第二导光部51，第二导光部51能够将光路调整单元60导入的光线导出第二波导50，从而使得光线能够进入人眼200。

为了便于描述，如图1所示，可以将此处将第一波导30的延伸方向定义为左右延伸，将光源10、准直单元20和第一波导30的装配方向定义为沿上下方向装配。

也就是说，第一波导30的左端可以为靠近准直单元20的一端，第一波导30的右端可以为远离准直单元20的一端。第一导光部31可以设于第一波导30的内部且靠左侧的位置(此处的第一导光部31为光线导入部分，可以为几何导入，也可以为光栅导入，在此不作限定)，目标出射面可以设于第一波导30的右端端面。其中，第一导光部31的导光面能够与光源10的出光面相对设置。例如，第一导光部31可以位于光源10的正下方并且第一导光部31的导光面的面积可以大于出光面的面积。

进一步地，光源10发出的光线可以经过准直单元20调整后，从第一波导30的左端进入第一波导30的内部，从而光线可以传输到第一导光部31的导光面上。光线经过导光面的折射或反射等作用下，可以继续在第一波导30内部沿第一波导30的延伸方向进行传输，直到光线能够到达第一波导30的目标出射面。

此外，第二波导50可以设于第一波导30的上方，并且第二波导50的左端可以与第一波导30的左端临近设置。例如，第一波导30的延伸方向可以与第二波导50的延伸方向互相平行设置。

需要说明的是，光路调整单元60可以设于第二波导50的右端。例如，当反射单元40设于第一波导30的右端时，光路调整单元60可以位于反射单元40的上方。此外，人眼200可以位于第二波导50的上方，并且可以与第二导光部51相对。

其中，光源10位于准直单元20上方，光源10发出的光线经过准直单元20后，光线能够从第一波导30的左端向第一波导30的右端传输中，然后当光线达到第一波导30的右端时能够从目标出射面射出第一波导30。接下来，从目标出射面射出的光线能够到达反射单元40，反射单元40的反射面41能够将从目标出射面射出的光线反射至光路调整单元60。最后，光路调整单元60可以将反射面41反射的光线导入至第二波导50的右端，光线进入第二波导50后，第二波导50内的第二导光部51将光路调整单元60导入的光线导出第二波导50，到达人眼200，人眼200可以观看经过第二导光部51导出的光线。

由此，根据本申请实施例的光学系统100，通过将第二波导50设于第一波导30的第一侧，并且将光路调整单元60设于第二波导50的远离准直单元20的一端，使得光线可以从第一波导30导入，然后经过反射单元40的反射，最后经过光路调整单元60导入第二波导50，不仅能够提升像质，而且在光源10发出的光线为偏振光的条件下，还可以提升光线的传播效率，减少光线的损失。

根据本申请的一个实施例，如图1至图4所示，反射单元40设于第一波导30的远离准直单元20的一端，光学系统100的光轴与反射单元40的切面相垂直，切面为光线传输至反射单元时，光线与反射单元的接触点的切面。也就是说，当第一波导30的远离所述准直单元的一端为右端时，反射单元40可以位于第一波导30的右端，并且反射单元40能够与第一波导30的目标出射面相对设置。

进一步地，光学系统100的光轴能够与反射单元的切面垂直设置，其中需要说明的是，这里的切面是指经过光线与反射单元的接触点的面。当光学系统100的光轴能够与反射单元的切面垂直时，此时光学系统能够处于同轴的状态，从而可以形成较好地画质，不会出现成像模糊等情况。

通过将反射单元40设于第一波导30的远离所述准直单元的一端，可以使得反射面41反射的光线更好地到达光路调整单元60，从而便于光路调整单元60对光线的调整。此外，通过将光学系统100的光轴与反射单元40的切面垂直设置，可以使得从目标出射面射出的光线能够更好地落入反射面41，确保反射面41能够将光线反射到光路调整单元60内，从而可以更好地减少光线的损失。

根据本申请的一些可选实施例，如图1所示，光路调整单元60为半透半反膜61，半透半反膜61设于第一波导30的远离准直单元20的一端与第二波导50的远离准直单元20的一端之间。

也就是说，光路调整单元60可以为半透半反膜61。当第一波导30的远离准直单元20的一端为右端时，第二波导50的远离准直单元20的一端也为右端，半透半反膜61可以位于第一波导30的右端和第二波导50的右端之间的位置。

此时，光线的传播路径可以为：光源10发出的光线经过准直单元20的准直后，到达第一波导30的左端。光线经过第一导光部31的反射或折射后继续向第一波导30的右端传输，当光线到达第一波导30的右端时，经过目标出射面射出的光线可以到达反射单元40。经过反射面41反射后的光线可以经过半透半反膜61，其中，一部分光线透过半透半反膜61进入第二波导50，剩余的光线经过半透半反膜61的反射到达反射单元40，然后经过反射面41的反射后投射穿过半透半反膜61到达第二波导50，然后经过第二导光部51射向人眼200。

需要说明的是，采用上述传输方式时，可以使光学系统100处于同轴的条件下，能够有效避免画质不清楚，甚至图像畸变的情况发生。

也就是说，每次当光线传输到设有半透半反膜61部分时，其中一部分光线能够透射射入第二波导50，另一部分光线能够经过半透半反膜61的反射，然后进入反射单元40，光线经过反射面41的反射后可以到达第二波导50。在产品实际使用过程中，可以采用如图1中光线的路径(即先反射后透射的路径)，实现较为理想的光学效率，其中光学效率为反射率＊透射率，例如光学效率50％＊50％＝25％。

可选地，光源10发出的光线为线偏振光。例如LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示器)发出的光线。当光源的发出光线为线偏振光时，可以提升光线的传播效率。

可选地，光源10与导光面之间设有偏振片。也就是说，当光源10发出的光线为自然光时，可以通过在导光面与光源10之间设置偏振片，使得光源10发出光线经过偏振片后变为偏振光射入第一波导30内，从而提升光线的传播效率。

根据本申请的一个实施例，如图2所示，光路调整单元60包括：反射式偏振片62和第一玻片63，反射偏式振片设于第一波导30的远离准直单元20的一端与第二波导50的远离准直单元20的一端之间，第一玻片63设于目标出射面与反射单元40之间。需要说明的是，在本实施例中的光学系统100处于同轴的条件下，也能实现较为理想的效果，具体原因在此不再赘述。

具体地，当光路调整单元60为反射式偏振片62和第一玻片63时，其中，反射式偏振片62可以位于第一波导30的远离准直单元20的一端与第二波导50的远离准直单元20的一端之间。例如，当第一波导30的远离准直单元的一端为右端，且第二波导50的远离准直单元20的一端也为右端时，反射式偏振片62可以位于第一波导30和第二波导50之间，并且，反射式偏振片62可以同时位于第一波导30和反射单元40的上方。可选地，反射式偏振片62的截面可以为长条形。

此外，第一玻片63可以设于目标出射面与反射单元40之间，例如，第一玻片63可以为四分之一玻片，此时光源10发出的光线可以为线偏振光，也可以为自然光，当光源发出的光为自然光时，则需要在光源10与导光面之间增设偏振片。需要说明的是，玻片是能使互相垂直的两光振动间产生附加光程差(或相位差)的光学器件。玻片通常由具有精确厚度的石英、方解石或云母等双折射晶片制作而成，其光轴与晶片表面平行。当线偏振光垂直入射到晶片时，其振动方向与晶片光轴夹θ角(θ≠0°)，入射的光振动可分解成垂直于光轴(o振动)和平行于光轴(e振动)两个分量。

其中需要说明的是，能使o光和e光产生λ/4附加光程差的玻片称为四分之一玻片；能使o光和e光产生λ/2附加光程差的玻片称为二分之一玻片。而光程差可任意调节的玻片称补偿器。其中，线偏振光经过1/2玻片后仍然是线偏振光(但相位改变了)。而线偏振光通过1/4玻片时(当线偏振光振动方向与晶轴成45度角)，出射圆偏振光，一般情况下出射椭圆偏振光。圆偏振光通过1/4玻片后变为线偏振光，再用偏振片观察会有消光现象。自然光通过1/4玻片，将形成无穷多个无固定位相关系的各种椭圆偏振光，其组合后仍然是自然光，用偏振片观察光强无变化。

也就是说，当第一玻片63为四分之一玻片时，光线的传播路径可以为：光源10的发出的光线经过准直单元20的准直后，到达第一波导30的左端。光线经过第一导光部31的反射或折射后继续向第一波导30的右端传输，当光线到达第一波导30的右端时，经过目标出射面射出的光线可以经过第一玻片63。

由于线偏振光经过四分之一玻片后会形成圆偏振光，因此，从目标出射面射出的光线经过第一玻片63后形成圆偏振光，圆偏振光到达反射单元40后，经过反射面41的反射会再次经过第一玻片63形成线偏振光，线偏振光可以到达反射式偏振片62。

由于反射式偏振片62可以筛选光线，因此经过反射面41反射的光线再次经过第一玻片63后的线偏振光，可以通过反射式偏振片62到达第二波导50，然后光线可以经过第二导光部51导出第二波导50射向人眼200，从而形成较好地像质。

根据本申请的一些可选实施例，如图3所示，光路调整单元60包括：反射式偏振片62、第二玻片64和第三玻片65，反射式偏振片62设于第一波导30的远离准直单元20的一端与第二波导50的远离准直单元20的一端之间，第二玻片64设于第一波导30的靠近准直单元20的一端与准直单元20之间。光线在经过准直单元20准直后，穿过第二玻片64进入第一波导30。由于第三玻片65设于第一波导30的远离准直单元20的一端与反射式偏振片62之间，因此第一导光部31导出的光线穿过第三玻片65传输至反射式偏振片62，在经过反射式偏振片62反射后穿过第三玻片65传输至反射面41，随后经过反射面41反射后，再次穿过第三玻片65，并穿过反射式偏振片62进入第二波导50。

光路调整单元60还可以由反射式偏振片62、第二玻片64和第三玻片65组成。当第一波导30的远离准直单元20的一端为右端，且第二波导50的远离准直单元20的一端也为右端时，反射式偏振片62可以设于第一波导30的右端与第二波导50的右端之间的位置，并且第三玻片65可以设于第一波导30的右端与反射式偏振片62之间。也就是说，反射式偏振片62和第三玻片65可以同时位于第一波导30和第二波导50之间，并且反射式偏振片62可以位于第三玻片65的上侧。此外，第二玻片64可以设于第一波导30的左端，并且位于第一波导30与准直单元20之间。

需要说明的是，在本实施例中的光学系统100处于同轴的条件下，也能实现较为理想的效果，具体原因在此不再赘述。

可选地，第二玻片64和第三玻片65均可以为四分之一玻片，此时光源10发出的光线仍然可以为线偏振光或自然光，当光源发出的光线为自然光时，则需要在光源10与第二玻片64之间增设偏振片。

具体地，当第二玻片64和第三玻片65均可以为四分之一玻片时，光线的传播路径可以如下：光源10发出的光线经过准直单元20的准直后，可以通过第二玻片64进入第一波导30的左端，此时光线由线偏振光变为圆偏振光，然后圆偏振光可以经过第一导光部31的反射或折射后继续向第一波导30的右端传输，直至到达目标出射面。

如图3所示，为了便于描述，可以将光线落入反射面41的点定义为D点，如果光线再到达D点之前的光线是第一圆偏振光，第一圆偏振光在第一次经过第三玻片65时，第一圆偏振光会变成第一线偏振光，此时，反射式偏振片62的反射轴方向合适时，可以反射这个第一线偏振光；被反射的第一线偏振光可以第二次经过第三玻片65，此时第一线偏振光变为第二圆偏振光，并且可以到达D点；然后第二圆偏振光可以经过反射面41的反射第三次经过第三玻片65，此时第二圆偏振光变为第二线偏振光，第二线偏振光与第一线偏振光的偏振方向转了90度，使得第二线偏振光可以恰好透过反射式偏振片62进入第二波导50。

可选地，在第一波导30和第二波导50之间的反射式偏振片62和第三玻片65可以选择合适的长度，扩大可以从这个反射式偏振片62和第三玻片65通过的光的量。

也就是说，通过设置反射式偏振片62、第二玻片64和第三玻片65，可以提升光线的传播效率，避免光线的浪费，从而确保像质色彩和线条的清晰。

根据本申请的一个实施例，如图4所示，光源10发出的光线为圆偏振光，光路调整单元60包括：反射式偏振片62和第四玻片66。

具体地，反射偏式振片设于第一波导30的远离准直单元的一端与第二波导50的远离准直单元的一端之间，第四玻片66设于第一波导30的远离准直单元20的一端与反射式偏振片62之间，第一导光部31导出的光线穿过第四玻片66传输至反射式偏振片62，经过反射式偏振片62反射后穿过第四玻片66传输至反射面41，经过反射面41反射后，再次穿过第四玻片66，并穿过反射式偏振片62进入第二波导50。

也就是说，当光源10发出的光线直接为圆偏振光时，则不需要在第一波导30的靠近准直单元20的一端与准直单元20之间设置四分之一玻片，省略将线偏振光转化为圆偏振光的步骤，大大提升了光线的传播效率。

根据本申请的一个实施例，如图1至图4所示，目标出射面相对于第二波导50远离准直单元20的一端端面向第一波导30靠近准直单元20的一端所在方向错开，反射单元40设于目标出射面与第二波导50远离准直单元20的一端端面之间。也就是说，当第一波导30靠近准直单元20的一端为左端时，第一波导30远离准直单元20的一端为右端时，第二波导50远离准直单元20的一端也为右端。此时，当以第二波导50的右端端面为基准时，第一波导30的右端可以位于第二波导50的右端端面的左侧。换句话说，第二波导50的右端较第一波导30的右端更向右侧延伸一段距离，第二波导50的右端伸出第一波导30的右端一段距离。

此时，反射单元40可以位于第二波导50的右端的下方，并且反射单元40的左侧可以与目标出射面相对设置。此时光路调整单元60可以大量经过反射单元40反射的光线。

通过将目标出射面与第二波导50远离准直单元20的一端端面彼此错开设置，并且将反射单元40设于目标出射面与第二波导50远离准直单元20的一端端面之间，不仅使得整体结构更加紧凑，而且有利于光线的传输，使得更多的光线通过光路调整单元60导入第二波导50。

根据本申请的一些可选实施例，如图5所示，光路调整单元60为柱面反射镜，光路调整单元60的反射面41与第二波导50的远离准直单元20的一端端面相对，且光路调整单元60的反射面41与反射单元40的反射面41相对设置，光学系统100的光轴与反射单元40的切面具有预设角度，预设角度为0°～90°，切面为光线传输至反射单元40时，光线与反射单元40的接触点的切面。

需要说明的是，根据本实施例的传输方式，可以使光学系统100处于离轴的条件下，实现较为理想效果，因此可以将光学系统100的光轴与反射单元40的切面设置预设角度，预设角度为0°～90°，不包括右端点值，其中需要说明的是，这里的切面同样是指光线照射到反射单元时，经过光线与反射单元的接触点的面。

也就是说，当光路调整单元60为柱面反射镜时，可以将光路调整单元60设于第二波导50的远离准直单元20的一端，并且光路调整单元60的反射面可以与反射单元40的反射面41相对设置。

此时，当第二波导50的远离准直单元20的一端面为右端面时，光线的传输路径可以为：首先，光源10可以位于准直单元20上方，光源10发出的光线经过准直单元20准直后，光线能够从第一波导30的左端向第一波导30的右端传输，当光线到达第一波导30的右端时能够从目标出射面射出。然后，从目标出射面射出的光线能够到达反射单元40，反射单元40的反射面41能够将从目标出射面射出的光线反射至光路调整单元60。接下来，光线到达光路调整单元60的反射面，反射面41射出的光线经过光路调整单元60的反射面反射后可以传输至第二波导50，到达第二波导50后，光线可以经过第二导光部51导出第二波导50，从而到达人眼200。

通过将光路调整单元60设置为与反射单元40相对设置的柱面反射镜，可以利用光路调整单元60与反射单元40互补的特点，将光线从反射单元40导入至第二波导50中，弥补了离轴造成的图像显示的缺点。

根据本申请的一个实施例，如图5所示，目标出射面与第二波导50的远离准直单元20的一端端面平齐，光路调整单元60与反射单元40对称设置。也就是说，当光路调整单元60为与反射单元40相对设置的柱面反射镜，为了使从反射面41反射出的光线能够得到更全面的调整，将目标出射面与第二波导50的远离准直单元20的一端端面平齐设置，并且将光路调整单元60与反射单元40对称设置，使得通过反射面41反射的光线能够更多地被反射至光路调整单元60的反射面上。

当第二波导50的远离准直单元20的一端为右端时，第一波导30的右端可以与第二波导50的右端处于同一水平面，并且第二波导50的右端可以位于第一波导30的右端的正上方。

当光路调整单元60与反射单元40均为柱面反射镜时，光路调整单元60的大小可以与反射单元40的大小可以相同，在此不进行限定。光路调整单元60的形状也可以和反射单元40的形状相同，在此不作限定。例如，当光路调整单元60与反射单元40的大小和形状完全相同时，可以将光路调整单元60与反射单元40对称设置，并且可以将光路调整单元60的反射面与反射单元40的反射面41相对。

根据本申请的一些可选实施例，第一波导30和第二波导50在各自厚度方向上的外表面设有不透光层。为了更好地吸收从第一波导30和第二波导50射出的杂散光，可以在第一波导30和第二波导50的厚度方向上的外表面设有不透光层，例如将第一波导30和第二波导50的周围边缘涂黑等，在此对不透光层的具体材质不进行限定。

总而言之，根据本申请实施例的光学系统100，通过将第一波导30设为导入波导，将第二波导50设为导出波导，将第二波导50设于第一波导30的第一侧，并且将光路调整单元60设于第二波导50的远离准直单元20的一端，从而使得光线从第一波导30导出后可先经过反射单元40后再经过光路调整单元60，最终导入第二波导50后，从第二波导50射入人眼200。根据本实施例的光学系统100不仅能够使得光学成像的画质得到了更好的优化，而且还能够提升光线的效率，避免大量光线在折返的过程中能量的散失。

根据本申请实施例的可穿戴设备，包括根据上述实施例的光学系统100，由于根据本申请上述实施例的光学系统100具有上述技术效果，因此，根据本申请实施例的可穿戴设备也具有相应的技术效果，即实现了整体结构更加紧凑，图像画质的色彩和线条更加清晰，从而能够提高人眼200观看体验效果。

其中，可穿戴设备可以是AR眼镜，波导30可以是AR眼镜的镜片，光源10可以是设于AR眼镜的一个镜腿上的投影设备，反射单元40则可以设于眼镜中部靠近鼻梁的位置，光源10发出的光线从一个镜片靠近该光源10的一端，向该镜片靠近鼻梁的另一端传输，经过反射单元40反射后，光线返回镜片，并且从镜片上的光线导出位置导出到人眼200，人眼200即可观看到光源10发出的虚像。

根据本发明实施例的可穿戴设备的其他构成例如投影设备和波导的装配结构等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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例或示例。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例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

光源；

准直单元，所述准直单元设于所述光源发出的光线的传输路径上；

第一波导，所述第一波导内设有第一导光部，所述第一波导具有目标出射面，所述第一导光部的导光面朝向所述光源的出光面；

反射单元，所述反射单元具有反射面，所述反射面朝向所述目标出射面；

第二波导，所述第二波导设于所述第一波导的第一侧，所述第二波导内设有第二导光部；

光路调整单元，所述光路调整单元设于所述第二波导远离所述准直单元的一端，所述光路调整单元将所述反射面射出的光线导入所述第二波导；

其中，所述光源发出的光线经过所述准直单元准直后，传输至所述第一波导中，并经过所述导光面反射后从所述目标出射面射出，所述反射面将从所述目标出射面射出的光线反射至所述光路调整单元，所述光路调整单元将所述反射面反射的光线导入所述第二波导，所述第二导光部将所述光路调整单元导入的光线导出所述第二波导。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反射单元设于所述第一波导的远离所述准直单元的一端，所述光学系统的光轴与所述反射单元的切面相垂直，所述切面为光线传输至所述反射单元时，所述光线与所述反射单元的接触点的切面。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光路调整单元为半透半反膜，所述半透半反膜设于所述第一波导的远离所述准直单元的一端与所述第二波导的远离所述准直单元的一端之间。

4.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光源发出的光线为线偏振光。

5.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光源与所述导光面之间设有偏振片。

6.根据权利要求4或5所述的光学系统，其特征在于，所述光路调整单元包括：

反射式偏振片，所述反射偏式振片设于所述第一波导的远离所述准直单元的一端与所述第二波导的远离所述准直单元的一端之间；

第一玻片，所述第一玻片设于所述目标出射面与所述反射单元之间。

7.根据权利要求4或5所述的光学系统，其特征在于，所述光路调整单元包括：

反射式偏振片，所述反射式偏振片设于所述第一波导的远离所述准直单元的一端与所述第二波导的远离所述准直单元的一端之间；

第二玻片，所述第二玻片设于所述第一波导的靠近所述准直单元的一端与所述准直单元之间，光线经过所述准直单元准直后，穿过所述第二玻片进入所述第一波导；

第三玻片，所述第三玻片设于所述第一波导的远离所述准直单元的一端与所述反射式偏振片之间，所述第一导光部导出的光线穿过所述第三玻片传输至所述反射式偏振片，经过所述反射式偏振片反射后穿过所述第三玻片传输至所述反射面，经过所述反射面反射后，再次穿过所述第三玻片，并穿过所述反射式偏振片进入所述第二波导。

8.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光源发出的光线为圆偏振光，所述光路调整单元包括：

反射式偏振片，所述反射偏式振片设于所述第一波导的远离所述准直单元的一端与所述第二波导的远离所述准直单元的一端之间；

第四玻片，所述第四玻片设于所述第一波导的远离所述准直单元的一端与所述反射式偏振片之间，所述第一导光部导出的光线穿过所述第四玻片传输至所述反射式偏振片，经过所述反射式偏振片反射后穿过所述第四玻片传输至所述反射面，经过所述反射面反射后，再次穿过所述第四玻片，并穿过所述反射式偏振片进入所述第二波导。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述目标出射面相对于所述第二波导远离所述准直单元的一端端面向所述第一波导靠近所述准直单元的一端所在方向错开，所述反射单元设于所述目标出射面与所述第二波导远离所述准直单元的一端端面之间。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光路调整单元为柱面反射镜，所述光路调整单元的所述反射面与所述第二波导的远离所述准直单元的一端端面相对，且所述光路调整单元的所述反射面与所述反射单元的所述反射面相对设置，所述光学系统的光轴与所述反射单元的切面具有预设角度，所述预设角度为0°～90°，所述切面为光线传输至所述反射单元时，所述光线与所述反射单元的接触点的切面。

11.根据权利要求10所述的光学系统，其特征在于，所述目标出射面与所述第二波导的远离所述准直单元的一端端面平齐，所述光路调整单元与所述反射单元对称设置。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一波导和所述第二波导在各自厚度方向上的外表面设有不透光层。

13.一种可穿戴设备，其特征在于，包括权利要求1－12中任一项所述的光学系统。

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