用于头戴式显示器的光学系统的制作方法

背景技术：

1、本发明整体涉及光学系统，并且更具体地讲，涉及用于头戴式显示器的光学系统。

2、头戴式显示器，诸如虚拟现实眼镜，使用透镜来为用户显示图像。微显示器可为用户的每个眼睛生成图像。可将透镜放置在用户的每只眼睛和微显示器的一部分之间，使得用户可查看虚拟现实内容。

3、如果不加注意，则头戴式显示器可能佩戴起来非常笨重且令人疲劳。用于头戴式显示器的光学系统可能使用体积庞大且重的透镜布置。将头戴式显示器更多地与这种类型的光学系统一起使用可能令人不适。

4、因此，期望能够提供改进的头戴式显示器。

技术实现思路

1、一种头戴式显示器可包括显示系统和光学系统。显示系统和光学系统可由佩戴在用户头部上的外壳支撑。该头戴式显示器可在外壳佩戴于用户头部的同时使用显示系统和光学系统将图像呈现给用户。

2、显示系统可具有产生与图像相关联的图像光的像素阵列。显示系统还可具有线性偏振器和四分之一波片，来自像素阵列的图像光穿过该线性偏振器，光在穿过线性偏振器之后穿过该四分之一波片。

3、该光学系统可以是具有单个透镜元件的折反射(catadioptric)光学系统。单个透镜元件可以具有涂覆在透镜元件的弯曲表面上的延迟器(retarder)。在一个示例中，延迟器可以涂覆在透镜元件的非球面凹形表面上。在另一个示例中，延迟器可以涂覆在透镜元件的非球面凸形表面上。延迟器可以插置在透镜元件与部分反射镜之间。

4、在一些情况下，延迟器可以形成在透镜元件的两侧上。由延迟器提供的累积延迟可以有效地形成四分之一波片。在另一种可能的布置中，光学系统中可以包括单个反射偏振器和延迟器层，而不是反射偏振器和单独的延迟器层。反射偏振器和延迟器层可任选地提供光焦度。

5、在一些情况下，光学系统可使用一个或多个直接3d打印步骤来制造。在3d打印过程中，光学系统中的部件的材料(例如，透镜元件的材料)可以直接打印在堆叠中的下面层上。这种类型的直接打印过程可以用于光学系统中的一个或多个部件。这种类型的制造技术可以允许从光学系统中省略一个或多个粘合剂层和/或一个或多个硬涂层。

技术特征：

1.一种头戴式显示器，所述头戴式显示器被配置为显示能够由用户查看的图像，所述头戴式显示器包括：

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述胆甾型液晶层形成反射偏振器和延迟器层。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述胆甾型液晶层具有在整个所述胆甾型液晶层上变化小于10％的厚度。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述透镜元件具有在所述第一侧上的第一表面以及在所述第二侧上的第二表面，其中所述部分反射镜被形成在所述第一表面上，其中所述胆甾型液晶层被形成在所述第二表面上，其中所述第一表面是非球面凸形表面，并且其中所述第二表面是非球面凹形表面。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述部分反射镜被插置在所述透镜元件和所述四分之一波片之间。

6.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述部分反射镜透射50％的入射光并反射50％的入射光。

7.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述线性偏振器是第一线性偏振器，并且其中，所述透镜模块还包括：

8.一种头戴式显示器，所述头戴式显示器被配置为显示能够由用户查看的图像，所述头戴式显示器包括：

9.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述第一透镜元件被插置在所述第二透镜元件和所述显示面板之间，其中所述第二透镜元件被插置在所述第一透镜元件和所述第三透镜元件之间，并且其中所述线性偏振器被插置在所述第三透镜元件和所述反射偏振器之间。

10.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中在所述反射偏振器和所述线性偏振器之间不存在粘合剂层。

11.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中在所述反射偏振器和所述第二透镜元件之间不存在粘合剂层。

12.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述透镜模块还包括：

13.根据权利要求8所述的头戴式显示器，还包括：

14.一种头戴式显示器，所述头戴式显示器被配置为显示能够由用户查看的图像，所述头戴式显示器包括：

15.根据权利要求14所述的头戴式显示器，其中，所述显示面板包括微透镜阵列，并且其中，所述第一透镜元件被插置在所述微透镜阵列和所述部分反射镜之间。

16.根据权利要求14所述的头戴式显示器，其中，所述透镜模块还包括：

17.根据权利要求16所述的头戴式显示器，其中，所述透镜模块还包括：

18.一种电子设备，包括：

19.一种电子设备，包括：

20.一种电子设备，包括：

技术总结本公开涉及用于头戴式显示器的光学系统。一种头戴式显示器可包括由外壳支撑的显示系统和光学系统。该光学系统可以是具有一个或多个透镜元件的折反射光学系统。在一个示例中，该光学系统包括单个透镜元件和涂覆在该透镜元件的弯曲表面上的延迟器。该延迟器可以涂覆在该透镜元件的非球面凹形表面上。在另一个示例中，该延迟器可以涂覆在该透镜元件的非球面凸形表面上。该光学系统的一个或多个部件可使用直接打印技术来形成。这可允许从该光学系统中省略一个或多个粘合剂层以及一个或多个硬涂层。透镜元件可被直接打印在该显示系统上以改善该光学系统与该显示系统之间的对准。技术研发人员：贺然,Z·王,B·J·鲍尔曼,F·R·雅各布,谭冠军,J·N·博德,S·O·伊西克曼,徐维良,刘迪受保护的技术使用者：苹果公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12