一种基于菲涅尔透镜的光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于菲涅尔透镜的光学系统，属于光学成像技术领域，包括显示器、第一光学镜片、第二光学镜片和菲涅尔镜片，所述第一光学镜片设置于所述显示器的出光光路上，所述第二光学镜片设置于所述第一光学镜片的透射光光路上，所述菲涅尔镜片设置于所述第二光学镜片的反射光光路上，所述菲涅尔镜片的焦距为f，f＜500mm，所述第二光学镜片与所述显示器形成的夹角为α，30

An optical system based on Fresnel lens

【技术实现步骤摘要】
一种基于菲涅尔透镜的光学系统


[0001]本技术属于光学成像
，具体涉及一种基于菲涅尔透镜的光学系统。

技术介绍

[0002]增强现实(AR,Augmented Reality)是一种显示技术，通过穿透式的光学显示系统，将终端设备中的图像信息放大后呈现在用户眼前，该技术能够将虚拟信息与现实世界结合起来，带给用户全新的使用感受。目前增强显示设备已经广泛应用于观影、游戏、教育、工业、医疗等领域。随着“元宇宙”概念的普及，进一步推动了增强现实、虚拟现实、混合现实技术的发展，各类产品的应用也更加广泛，相应技术及产品性能也进一步提升。但是目前的产品还是存在漏光、重量重，体积大等问题。

技术实现思路

[0003]本技术实施方式的目的在于提供一种基于菲涅尔透镜的光学系统，体积小，重量轻，成像质量好，视场角范围大，无显示漏光，大大提升了用户体验感。
[0004]本技术的实施方式是这样实现的：
[0005]本技术的实施方式提供了一种基于菲涅尔透镜的光学系统，包括显示器、第一光学镜片、第二光学镜片和菲涅尔镜片，所述第一光学镜片设置于所述显示器的出光光路上，所述第二光学镜片设置于所述第一光学镜片的透射光光路上，所述菲涅尔镜片设置于所述第二光学镜片的反射光光路上，所述第二光学镜片与所述显示器形成的夹角为α，30
°
≤α≤60
°
。
[0006]可选的，所述第一光学镜片包括第一透镜和圆偏光片，所述圆偏光片设置于所述第一透镜的一侧。
[0007]可选的，所述第二光学镜片包括第二光学基片、第二吸收型偏振膜、第二偏振反射膜、第二四分之一波片层和第二增透膜；所述第二吸收型偏振膜设置于所述第二光学基片的靠近所述第一光学镜片的一侧，所述第二偏振反射膜设置于所述第二吸收型偏振膜的远离所述第二光学基片的一侧，所述第二四分之一波片层设置于所述第二偏振反射膜的远离所述第二光学基片的一侧，所述第二四分之一波片层的远离所述第二光学基片的一侧和所述第二光学基片的远离所述第二吸收型偏振膜的一侧均设有所述第二增透膜。
[0008]可选的，所述菲涅尔镜片包括菲涅尔基片、半透半反射膜和第三增透膜；所述半透半反射膜设置于所述菲涅尔基片的一侧，所述第三增透膜设置于所述菲涅尔基片的另一侧。
[0009]可选的，所述第一光学镜片为透射镜。
[0010]可选的，所述第二光学镜片包括第二光学基片、第二吸收型偏振膜、第二偏振反射膜和第二增透膜；所述第二吸收型偏振膜设置于所述第二光学基片的靠近所述第一光学镜片的一侧，所述第二偏振反射膜设置于所述第二吸收型偏振膜的远离所述第二光学基片的一侧，所述第二偏振反射膜的远离所述第二光学基片的一侧和所述第二光学基片的远离所
述第二吸收型偏振膜的一侧均设有所述第二增透膜。
[0011]可选的，所述菲涅尔镜片包括菲涅尔基片、半透半反射膜、第三四分之一波片层和第三增透膜；所述菲涅尔基片的菲涅尔面背离所述第二光学镜片，所述半透半反射膜设置于所述菲涅尔基片的靠近所述第二光学镜片的一侧，所述第三四分之一波片层设置于所述半透半反射膜的远离所述菲涅尔基片的一侧，所述第三四分之一波片层的远离所述半透半反射膜的一侧和所述菲涅尔基片的菲涅尔面一侧均设有所述第三增透膜。
[0012]可选的，所述菲涅尔镜片包括菲涅尔基片、半透半反射膜、填充层、第三四分之一波片层和第三增透膜；所述菲涅尔基片的菲涅尔面朝向所述第二光学镜片，所述半透半反射膜设置于所述菲涅尔基片的靠近所述第二光学镜片的一侧，所述填充层设置于所述半透半反射膜的远离所述菲涅尔基片的一侧，所述第三四分之一波片层设置于所述填充层的远离所述菲涅尔基片的一侧，所述第三四分之一波片层的远离所述填充层的一侧和所述菲涅尔基片的远离所述半透半反射膜的一侧均设有所述第三增透膜。
[0013]可选的，所述菲涅尔基片的矢高为r，0＜r＜25mm。
[0014]可选的，所述菲涅尔基片的菲涅尔面一侧具有多圈环形槽，另一侧表面为平面或曲面，所述环形槽的截面为V形，所述环形槽的槽深为h，h＜0.5mm，所述环形槽的槽宽为w，w＜0.5mm。
[0015]可选的，所述环形槽的两个侧面分别为工作面和非工作面，其中非工作面与所述菲涅尔基片的光轴之间形成的夹角为θ，0
°
≤θ≤30
°
。
[0016]上述各光学镜片中，增透膜的作用是为了提高光学镜片的透过率，降低杂散光带来的影响；偏振膜的作用是吸收某一方向的线偏振光，透射另一方向的线偏振光；偏振反射膜的作用是反射某一方向的线偏振光，透射另一方向的线偏振光；四分之一波片层是改变光的偏振态。
[0017]本技术的有益效果为：
[0018]本技术实施方式提供的基于菲涅尔透镜的光学系统，其结构紧凑，体积小，重量轻，成像质量好，视场角范围大，无显示漏光，较好的保护了隐私，还消除了杂散光，大大提升了用户体验感。
附图说明
[0019]图1为本技术实施例一的基于菲涅尔透镜的光学系统的光学架构示意图；
[0020]图2为实施例一的第二光学镜片的一种结构示意图；
[0021]图3为实施例一的第二光学镜片的另一种结构示意图；
[0022]图4为实施例一的第二光学镜片的又一种结构示意图；
[0023]图5为实施例一的第二光学镜片的再一种结构示意图；
[0024]图6为实施例一的菲涅尔镜片的结构示意图；
[0025]图7为菲涅尔基片的结构示意图；
[0026]图8为本技术实施例二的基于菲涅尔透镜的光学系统的光学架构示意图；
[0027]图9为实施例二的第二光学镜片的一种结构示意图；
[0028]图10为实施例二的第二光学镜片的另一种结构示意图；
[0029]图11为实施例二的第二光学镜片的又一种结构示意图；
[0030]图12为实施例二的菲涅尔镜片的结构示意图；
[0031]图13为本技术实施例三的基于菲涅尔透镜的光学系统的光学架构示意图；
[0032]图14为实施例三的菲涅尔镜片的结构示意图；
[0033]图中：10
‑
第一光学镜片；101
‑
第一透镜；102
‑
圆偏光片；20
‑
第二光学镜片；201
‑
第二光学基片；202
‑
第二吸收型偏振膜；203
‑
第二偏振反射膜；204
‑
第二四分之一波片层；205
‑
第二增透膜；30
‑
菲涅尔镜片；301
‑
菲涅尔基片；302
‑
第三增透膜；303
‑
半透半反射膜；304
‑
第三四分之一波片层；305
‑
填充层；40
‑
显示器。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于菲涅尔透镜的光学系统，其特征在于：包括显示器、第一光学镜片、第二光学镜片和菲涅尔镜片，所述第一光学镜片设置于所述显示器的出光光路上，所述第二光学镜片设置于所述第一光学镜片的透射光光路上，所述菲涅尔镜片设置于所述第二光学镜片的反射光光路上，所述菲涅尔镜片的焦距为f，f＜500mm，所述第二光学镜片与所述显示器形成的夹角为α，30
°
≤α≤60
°
。2.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的光学系统，其特征在于：所述第一光学镜片包括第一透镜和圆偏光片，所述圆偏光片设置于所述第一透镜的一侧。3.根据权利要求2所述的基于菲涅尔透镜的光学系统，其特征在于：所述第二光学镜片包括第二光学基片、第二吸收型偏振膜、第二偏振反射膜、第二四分之一波片层和第二增透膜；所述第二吸收型偏振膜设置于所述第二光学基片的靠近所述第一光学镜片的一侧，所述第二偏振反射膜设置于所述第二吸收型偏振膜的远离所述第二光学基片的一侧，所述第二四分之一波片层设置于所述第二偏振反射膜的远离所述第二光学基片的一侧，所述第二四分之一波片层的远离所述第二光学基片的一侧和所述第二光学基片的远离所述第二吸收型偏振膜的一侧均设有所述第二增透膜。4.根据权利要求2所述的基于菲涅尔透镜的光学系统，其特征在于：所述菲涅尔镜片包括菲涅尔基片、半透半反射膜和第三增透膜；所述半透半反射膜设置于所述菲涅尔基片的一侧，所述第三增透膜设置于所述菲涅尔基片的另一侧。5.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的光学系统，其特征在于：所述第一光学镜片为透射镜。6.根据权利要求5所述的基于菲涅尔透镜的光学系统，其特征在于：所述第二光学镜片包括第二光学基片、第二吸收型偏振膜、第二偏振反射膜和第二增透膜；所述第二吸收型偏振膜设置于所述第二光学基片的靠近所述第一光学镜片的一侧，所述第二偏振反射膜设置于所述第二吸收型偏振膜的远离所述第二光学基片的一侧，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周莹，王锐，
申请(专利权)人：江苏鸿蚁光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：