CN212391677U

CN212391677U - 光学系统及虚拟现实设备

Info

Publication number: CN212391677U
Application number: CN202021233306.9U
Authority: CN
Inventors: 翟睿智; 董会
Original assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2030-06-29

Abstract

本实用新型公开一种光学系统及虚拟现实设备，所述光学系统包括沿光线传输方向依次包括显示单元与第一透镜；所述光学系统还包括偏振反射片与第一相位延迟片，所述偏振反射片设于所述显示单元的出光面，所述第一相位延迟片设于所述偏振反射片与所述第一透镜之间；所述第一透镜的入光面表面设有分光器。本实用新型提供一种光学系统及虚拟现实设备，旨在解决现有技术中光学塑料透镜中的应力对光线的偏振态产生影响，从而产生杂散光，形成鬼影，影响用户对成像画面进行观察的问题。

Description

光学系统及虚拟现实设备

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统及虚拟现实设备。

背景技术

随着虚拟现实技术的发展，虚拟现实设备的形态与种类也日益繁多，并且应用领域也愈加广泛，目前的虚拟现实设备，为了减小虚拟现实设备的体积，现有技术中会应用光的偏振反射原理，采用折叠光路的方式，通过光线反射以及光线的偏振态变化的方式实现大视场，小体积的光学系统设计。

为了降低光学系统的重量，通常会使用光学塑料透镜，光学塑料透镜通过注塑成型的方式进行制备，但是由于注塑成型的光学透镜会产生内应力，而内应力容易导致经过光学透镜的偏振光的偏振态发生变化，从而造成光线的偏振度下降，由此产生的杂散光在射出光学系统后形成鬼影，从而影响用户对成像画面的观察。

实用新型内容

本实用新型提供一种光学系统及虚拟现实设备，旨在解决现有技术中光学塑料透镜中的应力对光线的偏振态产生影响，从而产生杂散光，形成鬼影，影响用户对成像画面进行观察的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种光学系统，所述光学系统包括沿光线传输方向依次包括显示单元与第一透镜；

所述光学系统还包括偏振反射片与第一相位延迟片，所述偏振反射片设于所述显示单元的出光面，所述第一相位延迟片设于所述偏振反射片与所述第一透镜之间；

所述第一透镜的入光面表面设有分光器。

可选的，所述第一透镜的入光面具有负光焦度，出光面具有正光焦度。

可选的，所述光学系统还包括补偿镜组，所述补偿镜组设于所述第一透镜远离所述显示单元的一侧，所述补偿镜组具有正光焦度。

可选的，所述补偿镜组包括第二透镜，所述第二透镜的入光面与出光面均具有正光焦度。

可选的，所述光学系统还包括第二相位延迟片，所述第二相位延迟片设于所述显示单元与所述偏振反射片之间。

可选的，所述第二相位延迟片的延迟轴方向与所述偏振反射片的透射方向呈45度夹角，以使所述显示单元发出并经过所述第二相位延迟片后的光线的偏振方向与所述偏振反射片的透射方向相同。

可选的，所述分光器为分光膜，所述分光膜贴附设置于所述第一透镜的入光面。

为实现上述目的，本申请提出一种虚拟现实设备，其特征在于，所述虚拟现实设备包括壳体和如上述任一项实施方式所述的光学系统，所述光学系统收容于所述壳体内。

本申请提出的技术方案中，所述光学系统包括沿光线传输方向依次包括显示单元与第一透镜，所述光学系统还包括偏振反射片与第一相位延迟片，所述偏振反射片设于所述显示单元的出光面，所述第一相位延迟片设于所述偏振反射片与所述第一透镜之间；所述第一透镜的入光面表面设有分光器。通过在所述显示单元的出光面设置偏振反射片以及第一相位延迟片，并且在所述第一透镜的入光面设置分光器，从而使所述显示单元发出的光线在所述显示单元与所述第一透镜的入光面之间进行折返，从而避免光线在进入所述第一透镜后，光线的偏振态受到所述第一透镜的应力影响而发生改变，产生杂散光出现鬼影的问题，从而解决了现有技术中光学塑料透镜中的应力对光线的偏振态产生影响，从而产生杂散光，形成鬼影，影响用户对成像画面进行观察的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型光学系统的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	显示单元	50	分光器
20	第一透镜	60	补偿镜组
				30	偏振反射片	61	第二透镜
40	第一相位延迟片

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种光学系统及虚拟现实设备。

请参照图1，所述光学系统包括沿光线传输方向依次包括显示单元10与第一透镜20；

所述光学系统还包括偏振反射片30与第一相位延迟片40，所述偏振反射片30设于所述显示单元10的出光面，所述第一相位延迟片40设于所述偏振反射片30与所述第一透镜20之间；

所述第一透镜20的入光面表面设有分光器50。

本申请提出的技术方案中，所述光学系统包括沿光线传输方向依次包括显示单元10与第一透镜20，所述光学系统还包括偏振反射片30与第一相位延迟片40，所述偏振反射片30设于所述显示单元10的出光面，所述第一相位延迟片40设于所述偏振反射片30与所述第一透镜20之间；所述第一透镜20的入光面表面设有分光器50。通过在所述显示单元10的出光面设置偏振反射片30以及第一相位延迟片40，并且在所述第一透镜20的入光面设置分光器50，从而使所述显示单元10发出的光线在所述显示单元10与所述第一透镜20的入光面之间进行折返，从而避免光线在进入所述第一透镜20后，光线的偏振态受到所述第一透镜20的应力影响而发生改变，产生杂散光出现鬼影的问题，从而解决了现有技术中光学塑料透镜中的应力对光线的偏振态产生影响，从而产生杂散光，形成鬼影，影响用户对成像画面进行观察的问题。

在可选的实施方式中，所述第一透镜20的入光面具有负光焦度，出光面具有正光焦度。其中，光焦度用于表示光学系统偏折光线的能力，其中，当透镜为正光焦度透镜时，透镜具有汇聚光线的能力，当透镜为负光焦度透镜时，透镜具有发散光线的能力。具体的，所述第一透镜20的入光面凹向所述显示单元10设置，当所述显示单元10发出的光线传输至所述第一透镜20的入光面时，所述光线在所述入光面反射后聚焦，并在传输至所述偏振反射片30后发生反射，光线再次经过所述入光面后透射，由于所述入光面凹向所述显示单元10设置，光线在经过所述入光面后发散，并在经过所述出光面后聚焦，优选实施方式中，所述出光面的曲率半径小于所述入光面的曲率半径，从而保证所述出光面的正光焦度的绝对值大于所述入光面的负光焦度。

在可选的实施方式中，所述光学系统还包括补偿镜组60，具体的，为了减小所述光学系统的腔长，从而减小所述光学系统的体积，所述光学系统还设有所述补偿镜组60，所述补偿镜组60具有正光焦度，从而保证所述显示单元10发出的光线在经过所述第一透镜20后，在所述补偿镜组60进一步聚焦，从而减小所述光学系统与人眼之间的距离。

优选实施方式中，所述光学系统包括第二透镜61，所述第二透镜61的入光面与出光面均具有正光焦度，其中，经过所述第一透镜20的光线在透射经过所述第二透镜61的入光面与出光面，为了提高所述第二透镜61的整体光焦度，设置所述第二透镜61的入光面与出光面均具有正光焦度，具体的，所述第二透镜61的入光面凸向所述第一透镜20设置，所述第二透镜61的出光面为凸面结构。

可以理解的是，所述补偿镜组60还可以包括除所述第二透镜61的其他透镜，具体的，所述补偿镜组60用于对所述光学系统的像差进行补偿，并且减小所述光学系统的体积，所述补偿镜组60还可以为多个透镜组合，且多个透镜中每个透镜的材料，面型参数以及其他光学参数不进行具体限定。

在可选的实施方式中，所述显示单元10发出的入射光线为线偏振光，当所述显示单元10发出的入射光线为圆偏振光时，所述光学系统还包括第二相位延迟器，所述第二相位延迟片设于所述显示单元10与所述偏振反射片30之间，从而保证所述显示单元10发出的入射光线在经过所述第二相位延迟器后转变为线偏振光，方便光线在所述偏振反射片30与所述分光镜之间进行反射，从而形成折叠光路。

优选实施方式中，所述第二相位延迟片的延迟轴方向与所述偏振反射片30的透射方向呈45度夹角，以使所述显示单元10发出并经过所述第二相位延迟片后的光线的偏振方向与所述偏振反射片30的透射方向相同。其中，当所述第二相位延迟片的延迟轴方向与所述偏振反射片30的透射方向呈45度时，所述显示单元10发出的圆偏振光经过所述第二相位延迟片后转变为线偏振光，并且所述线偏振光的偏振方向与所述偏振反射片30的透射方向相同，当第二相位延迟片的延迟轴方向与所述偏振反射片30的透射方向不为45度时，所述显示单元10发出并经过所述第二相位延迟片的线偏振光与所述偏振反射片30的透射方向存在夹角，从而在经过所述偏振反射片30时，线偏振光的能量会部分被所述偏振反射片30阻挡，从而降低了所述光学系统的光线传输效率。

在可选的实施方式中，所述分光器50为分光膜，所述分光膜贴附设置于所述第一透镜20的入光面。具体的，分光器50可以为分光膜或分光装置，当所述分光器50为分光膜时，所述分光膜可以通过镀膜或贴附的方式设于所述第一透镜20的入光面，同理，所述偏振反射膜可以通过镀膜或贴附的方式设于所述第一透镜20的入光面，进一步的，所述分光膜为半反半透膜，所述半反半透膜的透射率与反射率的比例为1:1，可以理解的是，所述分光膜分光比例不限于此，于其他实施方式中，所述分光膜的透射率与反射率的比例还可以为4:6或3:7。

本实用新型还提出一种虚拟现实设备，所述虚拟现实设备包括如上述任一实施方式所述的光学系统，该光学系统的具体结构参照上述实施例，由于该光学系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括沿光线传输方向依次包括显示单元与第一透镜；

所述第一透镜的入光面表面设有分光器。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的入光面具有负光焦度，出光面具有正光焦度。

3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括补偿镜组，所述补偿镜组设于所述第一透镜远离所述显示单元的一侧，所述补偿镜组具有正光焦度。

4.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述补偿镜组包括第二透镜，所述第二透镜的入光面与出光面均具有正光焦度。

5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括第二相位延迟片，所述第二相位延迟片设于所述显示单元与所述偏振反射片之间。

6.如权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述第二相位延迟片的延迟轴方向与所述偏振反射片的透射方向呈45度夹角，以使所述显示单元发出并经过所述第二相位延迟片后的光线的偏振方向与所述偏振反射片的透射方向相同。

7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述分光器为分光膜，所述分光膜贴附设置于所述第一透镜的入光面。

8.一种虚拟现实设备，其特征在于，所述虚拟现实设备包括壳体和如权利要求1-7任一项所述的光学系统，所述光学系统收容于所述壳体内。