CN110161699B - 一种虚拟现实显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种虚拟现实显示设备，包括显示面板和光学系统，所述光学系统设置于所述显示面板和用户观察侧之间；所述光学系统包括透镜组，所述透镜组包括第一透镜、第二透镜和设置于所述第一透镜、所述第二透镜之间的半透半反膜；所述显示面板和所述透镜组之间依次设置有第一1/4波片、第一透射型偏振片、第二1/4波片。第一次从半透半反膜反射回显示面板方向的杂光和第二次透过半透半反膜并向显示面板方向传播的杂光最终都转化成第二偏振方向的光并被第一透射型偏振片所吸收，不会进入后续的光学系统，因此最终被用户观察侧的人眼所观察到的光线剔除了杂光、消除了鬼像显示，提高了虚拟现实显示的显示效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及虚拟现实技术，尤其涉及一种虚拟现实显示设备。
背景技术
虚拟现实(virtual reality，VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，在游戏娱乐、教育、医疗、军事模拟等各方面都得到了广泛的应用。
现有短距离虚拟现实模组中都是利用半透半反膜来实现光路的折返，但半透半反膜除了引入成像光束外，还会引入光学系统内部辐射杂散光等非成像光线，也就是杂光，形成鬼像，使得图像质量下降，如对比度下降、信噪比下降等，即使屏幕表面贴的波片镀上增透膜也只能减小鬼像和杂光，但不能完全消除，导致成像不清晰，容易引起用户眩晕等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种虚拟现实显示设备，包括显示面板和光学系统，所述光学系统设置于所述显示面板和用户观察侧之间；所述光学系统包括透镜组，所述透镜组包括第一透镜、第二透镜和设置于所述第一透镜、所述第二透镜之间的半透半反膜；所述显示面板和所述透镜组之间依次设置有第一1/4波片、第一透射型偏振片、第二1/4波片。
可选地，所述第一透射型偏振片使第一偏振方向的光通过，吸收第二偏振方向的光，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向正交。
可选地，所述第一偏振方向的光为P型偏振光，所述第二偏振方向的光为S型偏振光；或者，所述第一偏振方向的光为S型偏振光，所述第二偏振方向的光为P型偏振光。
可选地，所述第一透镜为平凸透镜，所述第二透镜为平凹透镜，所述第一透镜靠近所述用户观察侧一侧设置，所述第二透镜靠近所述显示屏幕一侧设置；所述半透半反膜层镀膜形成在所述第一透镜靠近所述第二透镜一侧的凸起面上。
可选地，所述第二透镜、所述第二1/4波片、所述第一透射型偏振片、所述第一1/4波片依次相互紧密贴合。
可选地，所述第二1/4波片的折射率和所述第二透镜的折射率的差小于等于0.2。
可选地，所述第二1/4波片和所述第二透镜之间设置有增透膜。
可选地，所述显示面板发射的光穿过所述第一1/4波片后，其中第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，所述第一偏振方向的光穿过所述第二1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第二透镜并部分被所述半透半反膜反射；被反射的所述圆偏振光穿过所述第二1/4波片被转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述第一透射型偏振片吸收。
可选地，所述透镜组和所述用户观察侧之间依次设置有第三1/4波片、反射型偏振片、第二透射型偏振片、第四1/4波片。
可选地，所述第二透射型偏振片和所述第一透射型偏振片为同一类型的透射型偏振片。
可选地，所述第一透射型偏振片、所述第二透射型偏振片和所述反射型偏振片的透射轴相互平行。
可选地，所述第一透镜、所述第三1/4波片、所述反射型偏振片、所述第二透射型偏振片和所述第四1/4波片相互紧密贴合。
可选地，所述第三1/4波片的折射率和所述第一透镜的折射率的差小于等于0.2。
可选地，所述第三1/4波片和所述第一透镜之间设置有增透膜。
可选地，所述显示面板发射的光穿过所述第一1/4波片后，其中第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，所述第一偏振方向的光穿过所述第二1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第二透镜并部分透过所述半透半反膜；透过所述半透半反膜的圆偏振光穿过所述第一透镜和第三1/4波片被转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述反射型偏振片反射，被反射的所述第二偏振方向的光透过所述第三1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第一透镜并部分透过所述半透半反膜，部分被所述半透半反膜反射；透过所述半透半反膜的圆偏振光穿过第二透镜并透过所述第二1/4波片转换为第一偏振方向的光，所述第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，透过所述第一透射型偏振片的第一偏振方向的光透过所述第一1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光被所述显示面板反射，被所述显示面板反射的圆偏振光透过所述第一1/4波片转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述第一透射型偏振片吸收。
可选地，被所述半透半反膜反射的圆偏振光透过所述第一透镜并透过所述第三1/4波片被转化为第一偏振方向的光，所述第一偏振方向的光透过所述反射型偏振片、所述第二透射型偏振片后透过所述第四1/4波片26转变为圆偏振光，所述圆偏振光到达所述用户观察侧。
可选地，所述显示面板和所述第一1/4波片之间还设置有第二透镜组，所述第二透镜组包括一个或多个光学透镜。
可选地，所述用户观察侧和所述第四1/4波片之间还设置有第三透镜组，所述第三透镜组包括一个或多个光学透镜。
可选地，所述显示面板为液晶显示面板或者有机发光显示装置。
可选地，所述显示面板为硅基微型显示面板。
本发明还提供一种虚拟现实显示设备，包括显示面板和光学系统，所述光学系统设置于所述显示面板和用户观察侧之间；所述光学系统包括透镜组，所述透镜组包括第一透镜、第二透镜和设置于所述第一透镜、所述第二透镜之间的半透半反膜；所述显示面板和所述透镜组之间依次设置有第一1/4波片、第一透射型偏振片、第二1/4波片；所述透镜组和所述用户观察侧之间依次设置有第三1/4波片、反射型偏振片、第二透射型偏振片、第四1/4波片。
可选地，所述显示面板发射的光穿过所述第一1/4波片后，其中第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，所述第一偏振方向的光穿过所述第二1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第二透镜并部分被所述半透半反膜反射、部分透过所述半透半反膜；被反射的所述圆偏振光穿过所述第二1/4波片被转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述第一透射型偏振片吸收；透过所述半透半反膜的圆偏振光穿过所述第一透镜和第三1/4波片被转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述反射型偏振片反射，被反射的所述第二偏振方向的光透过所述第三1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第一透镜并部分透过所述半透半反膜，部分被所述半透半反膜反射；透过所述半透半反膜的圆偏振光穿过第二透镜并透过所述第二1/4波片转换为第一偏振方向的光，所述第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，透过所述第一透射型偏振片的第一偏振方向的光透过所述第一1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光被所述显示面板反射，被所述显示面板反射的圆偏振光透过所述第一1/4波片转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述第一透射型偏振片吸收。
可选地，被所述半透半反膜反射的圆偏振光透过所述第一透镜并透过所述第三1/4波片被转化为第一偏振方向的光，所述第一偏振方向的光透过所述反射型偏振片、所述第二透射型偏振片后透过所述第四1/4波片26转变为圆偏振光，所述圆偏振光到达所述用户观察侧
本发明提供的虚拟现实显示设备，第一次从半透半反膜反射回显示面板方向的杂光和第二次透过半透半反膜并向显示面板方向传播的杂光最终都转化成第二偏振方向的光并被第一透射型偏振片所吸收，不会进入后续的光学系统，因此最终被用户观察侧的人眼所观察到的光线剔除了杂光、消除了鬼像显示，提高了虚拟现实显示的显示效果。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的虚拟现实显示装置的示意图；
图2为实施例一中从显示面板至第一线性偏振片之间的光路图；
图3为实施例二提供的虚拟现实显示装置的示意图；
图4为实施例二中的光路图；
图5为实施例三中一种实施方式的示意图；
图6为实施例三中另一种实施方式的示意图；
图7为实施例三中再一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。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。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的虚拟现实显示装置的示意图，如图所示，虚拟现实显示装置包括：显示面板10和光学系统，光学系统设置于显示面板10和用户观察侧11之间，显示面板10用于产生图像。光学系统用于将显示面板10产生的近处影像拉到远处放大，近乎充满人的视野范围，从而产生沉浸感。
该光学系统为偏振折反光学系统，需要设置半透半反膜，对显示面板产生的自然光进行反射放大，然后再进行后续处理才能到达用户观察侧11。光学系统包括设置在显示面板10和用户观察侧11之间的透镜组12，透镜组12包括第一透镜121、第二透镜122和设置于第一透镜121、第二透镜122之间的半透半反膜123。显示面板10和透镜组12之间还依次设置有第一1/4波片13、第一透射型偏振片14和第二1/4波片15。
请参考图2，为从显示面板10至透镜组12之间的光路图。从显示面板10发出的自然光L1依次经过第一1/4波片13、第一透射型偏振片14和第二1/4波片15。第一透射型偏振片14的作用是透过第一偏振方向的光，吸收第二偏振方向的光，该第一偏振方向和第二偏振方向正交，在实施例一中，第一透射型偏振片14使P型偏振光透过，并吸收S型偏振光。第一1/4波片13、第二1/4波片15的作用是透过两次1/4波片的光的偏振方向改变。
光线L1透过第一1/4波片13后性质不变，仍然为光线L1。光线L1接着向第一线性偏振片14传播，光线L1中的P型偏振光L2通过第一线性偏振片14，其他方向的偏振光包括S型偏振光被通过第一线性偏振片14吸收。
P型偏振光L2接着透过第二1/4波片15转变为圆偏振光L3，然后向透镜组12方向传播。圆偏振光L3穿过透镜组12的第二透镜122后，其中一部分圆偏振光L31透过半透半反膜123进入后续的透镜系统，另一部分圆偏振光L32被半透半反膜123反射。
被反射的圆偏振光L32第二次穿过第二1/4波片15，圆偏振光L32转变为S型偏振光L4，S型偏振光L4再向第一透射型偏振片14传播并被第一透射型偏振片14吸收，不能透过第一透射型偏振片14。
如果没有设置第一1/4波片13、第一透射型偏振片14、第二1/4波片15，被半透半反膜123反射的部分光线可能进入后续光学系统，比如被显示面板10反射后进入后续光学系统，从而造成鬼影，降低虚拟现实显示装置的显示效果。在本发明中，通过设置第一1/4波片13、第一透射型偏振片14、第二1/4波片15，将被半透半反膜123反射的光线转化为S型偏振光并被第一透射型偏振片14所吸收，避免其进入后续光学系统，消除鬼影显示，提高了虚拟现实显示装置的显示效果。
在其他实施方式中，也可以设置第一透射型偏振片14为透过S型偏振光、吸收P型偏振光的偏振片，经过第一透射型偏振片14的S型偏振光穿过第二1/4波片15并部分被半透半反膜123反射，再经过第二1/4波片15转化为P型偏振光，P型偏振光被第一透射型偏振片14所吸收，不能在进入光学系统，从而消除鬼影显示，提高了虚拟现实显示装置的显示效果。
可选地，本发明实施例一提供的虚拟现实显示装置中，第一透镜121为平凸透镜，第二透镜122为平凹透镜，第一透镜121靠近用户观察侧11一侧，第二透镜122靠近显示屏幕10一侧。第一透镜121和第二透镜122之间的半透半反膜层123为镀膜形成在第一透镜121靠近第二透镜122一侧的凸起面上。在其他实施方式中，第一透镜、第二透镜还可以为其他类型的透镜，比如第一透镜为双凸透镜，或者第二透镜为双凸透镜。另外，虚拟现实显示装置的透镜还可以包括两个以上的透镜。
可选地，如图1所示，在实施例一中，第二透镜122、第二1/4波片15、第一透射型偏振片14、第一1/4波片13依次相互紧密贴合。如果第二透镜为平凹透镜，第二1/4波片15、第一透射型偏振片14、第一1/4波片13依次贴附在平凹透镜的平面一侧，如果第二透镜为双凸透镜，第二1/4波片15、第一透射型偏振片14、第一1/4波片13依次贴附在双凸透镜的曲面上，并也呈弯曲状态。上述各光学膜片紧密贴合，可避免膜片之间有空气层，如果膜片之间具有空气层，空气层的折射率和膜片的折射率不同，将会发生光线的折射或反射，降低光学效果。而将膜片相互紧密贴合排除空气层，可以避免上述不良。
可选地，第二1/4波片和第二透镜的折射率一致，或者第二1/4波片和第二透镜之间设置有增透膜。如图2所示，当光线L32从第二透镜122射向第二1/4波片15，设置第二1/4波片15和第二透镜122的折射率一致或者非常接近，比如两者的折射率差值在0.2以内，或者设置增透膜，可以避免在两者的界面间发生光线的反射和折射，提高光学效果。
实施例二
请参考图3和图4，图3为实施例二提供的虚拟现实显示装置的示意图，图4为图3所示虚拟现实显示装置的光路图。实施例二提供的虚拟现实显示装置包括显示面板20和光学系统，光学系统设置于显示面板20和用户观察侧21之间，显示面板20用于产生图像，光学系统用于将显示面板20产生的近处影像拉到远处放大，近乎充满人的视野范围，从而产生沉浸感。
该光学系统为偏振折反光学系统，需要设置半透半反膜，对显示面板20产生的自然光进行反射放大，然后再进行后续处理才能到达用户观察侧21。光学系统包括透镜组22，透镜组22包括第一透镜221、第二透镜222和设置于第一透镜221、第二透镜222之间的半透半反膜223。在显示面板20和透镜组22之间依次设置有第一1/4波片23、第一透射型偏振片24、第二1/4波片25，在透镜组22和用户观察侧21之间依次设置有第三1/4波片26、反射型偏振片27、第二透射型偏振片28和第四1/4波片29。第一透射型偏振片24、第二透射型偏振片28的作用是透过第一偏振方向的光，吸收第二偏振方向的光，该第一偏振方向和第二偏振方向正交。第一1/4波片23、第二1/4波片25、第三1/4波片26和第四1/4波片29的作用是使透过两次1/4波片的光的偏振方向改变。反射型偏振片27的作用是反射第二偏振方向的光并透过第一偏振方向的光。
光线L1透过第一1/4波片23后性质不变，仍然为光线L1。光线L1接着向第一线性偏振片24传播，光线L1中的P型偏振光L2通过第一线性偏振片24，其他方向的偏振光包括S型偏振光被第一线性偏振片24吸收。P型偏振光L2接着透过第二1/4波片25转变为圆偏振光L3，然后向透镜组22方向传播。圆偏振光L3穿过透镜组22的第二透镜222后，其中一部分圆偏振光L31透过半透半反膜223进入后续的透镜系统，另一部分圆偏振光L32被半透半反膜223反射。被反射的圆偏振光L32第二次穿过第二1/4波片25，圆偏振光L32转变为S型偏振光L4，S型偏振光L4再向第一透射型偏振片24传播并被第一透射型偏振片24吸收，不能透过第一透射型偏振片24。从而被半透半反膜223反射回来的这部分杂光不会在产生鬼像，提高了虚拟现实显示装置的显示效果。
透过半透半反膜223进入后续的透镜系统的圆偏振光L31光路如下：圆偏振光L31穿过第一透镜221、第三1/4波片26，圆偏振光L31转变为S型偏振光L5。S型偏振光L5向反射型偏振片27传播，被反射型偏振片27反射。被反射后的S型偏振光L5透过第三1/4波片26并转换为圆偏振光L6，圆偏振光L6接着穿过第一透镜221，一部分圆偏振光L62被半透半反膜223反射进入后续光学系统，另一部分圆偏振光L61透过半透半反膜223。
透过半透半反膜223的圆偏振光L61的光路如下：圆偏振光L61透过第二透镜222、第二1/4波片25，转变为P型偏振光L7，P型偏振光L7透过第一透射型偏振片24，再透过第一1/4波片23转变为圆偏振光L8，圆偏振光L8被显示面板20反射射向第一1/4波片23，圆偏振光L8透过第一1/4波片23后转化为S型偏振光L9，S型偏振光L9被第一透射型偏振片24所吸收不能透过。因此，穿过半透半反膜223的光线中被反射型偏振片27又反射回来并透过半透半反膜223的杂光，最终转化为S型偏振光被第一透射型偏振片24吸收，不会进入后续光学系统，就不会在产生鬼像，提高了显示装置的显示效果。
被半透半反膜223反射的圆偏振光L62的光路如下：圆偏振光L62透过第一透镜221、然后再次透过第三1/4波片26，圆偏振光L62转变为P型偏振光L10，P型偏振光L10透过反射型偏振片27，然后透过第二透射型偏振片28。第二透射型偏振片28和第一透射型偏振片24都是同一类透射型偏振片，可以让P型偏振光，吸收S型偏振光。然后P型偏振光L10经过第四1/4波片29转变为圆偏振光L11，最终被用户观察侧21的人眼所观察到。
本发明实施例提供的虚拟现实显示装置中，从半透半反膜223反射回显示面板20方向的杂光和被反射型偏振片27反射回显示面板20方向的杂光最终都转化成S型偏振光并被第一透射型偏振片24所吸收，不会进入后续的光学系统，因此最终被用户观察侧21的人眼所观察到的光线L11剔除了杂光、消除了鬼像显示，提高了虚拟现实显示的显示效果。
可选地，本发明实施例二提供的虚拟现实显示装置中，第一透镜221为平凸透镜，第二透镜222为平凹透镜，第一透镜221靠近用户观察侧一侧，第二透镜222靠近显示屏幕20一侧。第一透镜221和第二透镜222之间的半透半反膜层223为镀膜形成在第一透镜221靠近第二透镜222一侧的凸起面上。在其他实施方式中，第一透镜、第二透镜还可以为其他类型的透镜，比如第一透镜为双凸透镜，或者第二透镜为双凸透镜。另外，虚拟现实显示装置的透镜还可以包括两个以上的透镜。
另外，在本发明实施例二提供的虚拟现实显示装置中，第一透射型偏振片24、第二透射型偏振片28和反射型偏振片27的透射轴可以设置为相互平行，当然第一透射型偏振片24、第二透射型偏振片28和反射型偏振片27的透射轴方向还可以存在着合理的误差，比如三者的透射轴方向之间存在±2度的误差。
在本发明实施例二中，第二透射型偏振片28和第一透射型偏振片24为同一种类型的偏振片，都为透过P型偏振光、吸收S型偏振光的透过性偏振片。在其他实施方式中，也可以设置第一透射型偏振片24、第二透射型偏振片28为透过S型偏振光、吸收P型偏振光的反射式偏振片。同时，反射型偏振片27反射第一偏振方向的光并透过第二偏振方向的光，具体地，反射型偏振片27反射P型偏振光并透过S型偏振光。
具体地，光线L1透过第一1/4波片23后性质不变，仍然为光线L1。光线L1接着向第一线性偏振片24传播，光线L1中的S型偏振光L2通过第一线性偏振片24，其他方向的偏振光包括P型偏振光被通过第一线性偏振片24吸收。S型偏振光L2接着透过第二1/4波片25转变为圆偏振光L3，然后向透镜组22方向传播。圆偏振光L3穿过透镜组22的第二透镜222后，其中一部分圆偏振光L31透过半透半反膜223进入后续的透镜系统，另一部分圆偏振光L32被半透半反膜223反射。被反射的圆偏振光L32第二次穿过第二1/4波片25，圆偏振光L32转变P型偏振光L4，P型偏振光L4再向第一透射型偏振片24传播并被第一透射型偏振片24吸收，不能透过第一透射型偏振片24。从而被半透半反膜223反射回来的这部分杂光不会在产生鬼像，提高了显示装置的显示效果。
透过半透半反膜223进入后续的透镜系统的圆偏振光L31光路如下：圆偏振光L31穿过第一透镜221、第三1/4波片，圆偏振光L31转变为P型偏振光L5。P型偏振光L5向反射型偏振片27传播，被反射型偏振片27反射。被反射后的P型偏振光L5透过第三1/4波片26并转换为圆偏振光L6，圆偏振光L6接着穿过第一透镜221，一部分圆偏振光L62被半透半反膜223反射进入后续光学系统，另一部分圆偏振光L61透过半透半反膜223。
透过半透半反膜223的圆偏振光L61的光路如下：圆偏振光L61透过第二透镜222、第二1/4波片25，转变为S型偏振光L7，S型偏振光L7透过第一透射型偏振片24，再透过第一1/4波片23转变为圆偏振光L8，圆偏振光L8被显示面板20反射射向第一1/4波片23，圆偏振光L8透过第一1/4波片23后转化为P型偏振光L9，P型偏振光L9被第一透射型偏振片24所吸收不能透过。因此，穿过半透半反膜223的光线中被反射型偏振片27又反射回来并透过半透半反膜223的杂光，最终转化为P型偏振光被第一透射型偏振片24吸收，不会进入后续光学系统，就不会在产生鬼像，提高了显示装置的显示效果。
被半透半反膜223反射的圆偏振光L62的光路如下：圆偏振光L62透过第一透镜221、然后再次透过第三1/4波片26，圆偏振光L62转变为S型偏振光L10，S型偏振光L10透过反射型偏振片27，然后透过第二透射型偏振片28。第二透射型偏振片28和第一透射型偏振片24都是同一类透射型偏振片，可以让S型偏振光。然后S型偏振光L10经过第四1/4波片26转变为圆偏振光L11，最终被用户观察侧21的人眼所观察到。
可选地，如图3所示，在实施例二中，第二透镜222、第二1/4波片25、第一透射型偏振片24、第一1/4波片23依次相互紧密贴合。如果第二透镜为平凹透镜，第二1/4波片25、第一透射型偏振片24、第一1/4波片23依次贴附在平凹透镜的平面一侧，如果第二透镜为双凸透镜，第二1/4波片25、第一透射型偏振片24、第一1/4波片23依次贴附在双凸透镜的曲面上，并也呈弯曲状态。第一透镜221、第三1/4波片26、反射型偏振片27、第二透射型偏振片28和第四1/4波片29相互紧密贴合。如果第一透镜为平凸透镜，第三1/4波片26、反射型偏振片27、第二透射型偏振片28和第四1/4波片29依次贴附在平凸透镜的平面一侧，如果第一透镜为双凸透镜，第三1/4波片26、反射型偏振片27、第二透射型偏振片28和第四1/4波片29依次贴附在双凸透镜的曲面上，并也呈弯曲状态。上述各光学膜片紧密贴合，可避免膜片之间有空气层，如果膜片之间具有空气层，空气层的折射率和膜片的折射率不同，将会发生光线的折射或反射，降低光学效果。而将膜片相互紧密贴合排除空气层，可以避免上述不良。
可选地，第二1/4波片和第二透镜的折射率一致或者非常接近，比如两者的折射率的差值在0.2以内，或者第二1/4波片和第二透镜之间设置有增透膜；第三1/4波片和第一透镜的折射率一致，或者第三1/4波片和第一透镜之间设置有增透膜。如图4所示，当光线L32从第二透镜222射向第二1/4波片25，设置第二1/4波片25和第二透镜222的折射率一致或者非常接近，比如两者的折射率的差值在0.2以内，或者设置增透膜，可以避免光线L32在两者的界面间发生光线的反射和折射，提高光学效果。同样，光线L5从反射型偏振片27被射回第三1/4波片26和第一透镜221方向时，设置第三1/4波片26和第一透镜221的折射率一致或者非常接近，比如两者的折射率的差值在0.2以内，或者设置增透膜，可以避免光线L6在两者的界面产生反射光，再进入人眼，提高光学效果。
可选地，显示面板20可以为液晶显示面板或者有机发光显示装置。
可选地，显示面板20为硅基微型显示面板。硅基微型显示面板以单晶硅片为基底，像素尺寸约为传统显示器就的1/10，具有功耗低、体积小、分辨率高等优点，非常适用于近距离观察的虚拟现实显示设备。
实施例三
请参考图5，为实施例三中一种实现方式的示例图，和实施例二相同部分此处不再赘述，图5所示结构和实施例二不同之处在于，在显示面板20和第一1/4波片23之间还设置有第二透镜组30，第二透镜组30包括一个光学透镜31，具体地，该光学透镜31为平凸透镜。在其他实施例中，第二透镜组30还可以为多个光学透镜，多个光学透镜可以是单独设置的，也可以是在一起的。
请参考图6，为实施例三中另一种实现方式的示例图，图6所示结构中，在用户观察侧和第四1/4波片之间还设置有第三透镜组，第三透镜组40包括一个光学透镜41，具体地，该光学透镜41为双凸透镜。在其他实施例中，第三透镜组40还可以为多个光学透镜，多个光学透镜可以是单独设置的，也可以是在一起的。
请参考图7，为实施例三中再一种实现方式的示例图，图7所示结构中，在显示面板20和第一1/4波片23之间还设置有第二透镜组30，第二透镜组30包括一个光学透镜31，具体地，该光学透镜31为平凸透镜。在用户观察侧和第四1/4波片之间还设置有第三透镜组40，第三透镜组40包括一个光学透镜41，具体地，该光学透镜41为双凸透镜。在其他实施方式中，第二透镜组30、第三透镜组40还可以为多个光学透镜，多个光学透镜可以是单独设置的，也可以是在一起的。
增加第二透镜组、第三透镜组可以起到增大图像的放大倍数，优化场曲、慧差、球差、像散等参数，但是第二透镜组、第三透镜组还会发生轻微的杂光反射。
参考图4和图5，比如，从透过半透半反膜223透过的圆偏振光L61，透过第二透镜222、第二1/4波片25，转变为S型偏振光L7，S型偏振光L7透过第一透射型偏振片24，再透过第一1/4波片23转变为圆偏振光L8，圆偏振光L8不但被显示面板20反射，也会被光学透镜31反射，如果没有本发明实施例上述结构，光学透镜31反射的光线会到达用户观察侧21的人眼，造成鬼像显示。而在本发明实施中，被光学透镜31反射的杂光最终被第一透过性偏振片吸收，消除了鬼像，减小和透镜组之间的相互影响。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (17)
1.一种虚拟现实显示设备，其特征在于，包括显示面板和光学系统，所述光学系统设置于所述显示面板和用户观察侧之间；
所述光学系统包括透镜组，所述透镜组包括第一透镜、第二透镜和设置于所述第一透镜、所述第二透镜之间的半透半反膜；
所述显示面板和所述透镜组之间依次设置有第一1/4波片、第一透射型偏振片、第二1/4波片；
所述透镜组和所述用户观察侧之间依次设置有第三1/4波片、反射型偏振片、第二透射型偏振片、第四1/4波片；
所述显示面板发射的光穿过所述第一1/4波片后，其中第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，所述第一偏振方向的光穿过所述第二1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第二透镜并部分透过所述半透半反膜；
透过所述半透半反膜的圆偏振光穿过所述第一透镜和第三1/4波片被转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述反射型偏振片反射，被反射的所述第二偏振方向的光透过所述第三1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第一透镜并部分透过所述半透半反膜，部分被所述半透半反膜反射；
透过所述半透半反膜的圆偏振光穿过第二透镜并透过所述第二1/4波片转换为第一偏振方向的光，所述第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，透过所述第一透射型偏振片的第一偏振方向的光透过所述第一1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光被所述显示面板反射，被所述显示面板反射的圆偏振光透过所述第一1/4波片转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述第一透射型偏振片吸收；
被所述半透半反膜反射的圆偏振光透过所述第一透镜并透过所述第三1/4波片被转化为第一偏振方向的光，所述第一偏振方向的光透过所述反射型偏振片、所述第二透射型偏振片，然后透过所述第四1/4波片转变为圆偏振光，所述圆偏振光到达所述用户观察侧。
2.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一透射型偏振片使第一偏振方向的光通过，吸收第二偏振方向的光，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向正交。
3.如权利要求2所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一偏振方向的光为P型偏振光，所述第二偏振方向的光为S型偏振光；或者，所述第一偏振方向的光为S型偏振光，所述第二偏振方向的光为P型偏振光。
4.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一透镜为平凸透镜，所述第二透镜为平凹透镜，所述第一透镜靠近所述用户观察侧一侧设置，所述第二透镜靠近所述显示屏幕一侧设置；所述半透半反膜层镀膜形成在所述第一透镜靠近所述第二透镜一侧的凸起面上。
5.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第二透镜、所述第二1/4波片、所述第一透射型偏振片、所述第一1/4波片依次相互紧密贴合。
6.如权利要求5所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第二1/4波片的折射率和所述第二透镜的折射率的差小于等于0.2。
7.如权利要求5所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第二1/4波片和所述第二透镜之间设置有增透膜。
8.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述显示面板发射的光穿过所述第一1/4波片后，其中第一偏振方向的光透过所述第一透射型偏振片，所述第一偏振方向的光穿过所述第二1/4波片转换为圆偏振光，所述圆偏振光穿过第二透镜并部分被所述半透半反膜反射；
被反射的所述圆偏振光穿过所述第二1/4波片被转换为第二偏振方向的光，所述第二偏振方向的光被所述第一透射型偏振片吸收。
9.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第二透射型偏振片和所述第一透射型偏振片为同一类型的透射型偏振片。
10.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一透射型偏振片、所述第二透射型偏振片和所述反射型偏振片的透射轴相互平行。
11.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一透镜、所述第三1/4波片、所述反射型偏振片、所述第二透射型偏振片和所述第四1/4波片相互紧密贴合。
12.如权利要求11所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第三1/4波片的折射率和所述第一透镜的折射率的差小于等于0.2。
13.如权利要求11所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第三1/4波片和所述第一透镜之间设置有增透膜。
14.如权利要求9所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述显示面板和所述第一1/4波片之间还设置有第二透镜组，所述第二透镜组包括一个或多个光学透镜。
15.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述用户观察侧和所述第四1/4波片之间还设置有第三透镜组，所述第三透镜组包括一个或多个光学透镜。
16.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板或者有机发光显示装置。
17.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述显示面板为硅基微型显示面板。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of registration: 20191120 Address after: 201206 Shanghai, Pudong New Area, China (Shanghai) free trade zone, new Jinqiao Road, No. 13, building 2, floor 27 Applicant after: Shanghai Shiou Photoelectric Technology Co.,Ltd. Address before: 20120106 Forty-five buildings and six floors of Jinhai Road 1000, Pudong New Area Free Trade Pilot Area, Shanghai Applicant before: SEEYA INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200826 Address after: 230012 Hefei Comprehensive Bonded Zone, new station, Hefei, Anhui Applicant after: Hefei Shiya Technology Co.,Ltd. Address before: 201206 Shanghai, Pudong New Area, China (Shanghai) free trade zone, new Jinqiao Road, No. 13, building 2, floor 27 Applicant before: Shanghai Shiou Photoelectric Technology Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room a5-103, No.999, Wenzhong Road, Xinzhan District, Hefei City, Anhui Province, 230012 Patentee after: Vision Technology Co.,Ltd. Address before: 230012 Hefei Comprehensive Bonded Zone, new station, Hefei, Anhui Patentee before: Hefei Shiya Technology Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |