一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备技术方案

本发明专利技术提供一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备，短焦折叠光学系统包括：显示单元和光线折叠单元；所述显示单元用于朝所述光线折叠单元发出圆偏振状态的图像光线；所述光线折叠单元用于将所述图像光线折叠传播至人眼。本发明专利技术实施例的短焦折叠光学系统，通过设置所述光线折叠单元，所述光线折叠单元包括第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和反射型偏振片，其利用光的偏振特性，使得图像光线在光线折叠单元中进行多次反射和折射，通过增加图像光线的折返次数来缩短光学系统的长度(厚度)，同时还可以减少使用的光学镜片的数量，实现体积小、重量轻以及高解析力的优点。重量轻以及高解析力的优点。重量轻以及高解析力的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备


[0001]本专利技术涉及虚拟现实显示设备
，特别是涉及一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备。

技术介绍

[0002]市面上现有虚拟现实显示设备的体积、重量，以及显示分辨率(清晰度)都不够令人满意，主要是受制于虚拟现实光学系统的设计方案，虚拟现实光学系统决定了虚拟现实显示设备的最终形态，目前虚拟现实的光学系统设计不够合理，图像光线在光学系统中折返不足，使得光学系统的长度(厚度)无法降低，此类光学系统的体积较大，重量较大，不利于减少虚拟现实显示设备的体积和重量。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种短焦折叠光学系统，以解决现有技术中的缺点与不足。
[0004]本专利技术的一种短焦折叠光学系统，包括：显示单元和光线折叠单元；
[0005]所述显示单元用于朝所述光线折叠单元发出圆偏振状态的图像光线；所述光线折叠单元用于将所述图像光线折叠传播至人眼；
[0006]所述光线折叠单元包括第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和反射型偏振片；所述第一透镜和第二透镜沿所述图像光线发出方向依次布置，所述第一透镜和第二透镜均具有朝向所述显示单元的入光面以及背向所述显示单元的出光面，所述第一透镜的入光面或出光面上设置有半透半反膜；所述第一四分之一波片和反射型偏振片均位于所述第一透镜背向所述显示单元的一侧，且两者沿所述图像光线发出方向依次布置；所述圆偏振状态的图像光线首次经过所述第一四分之一波片时，被透射变换为第一线偏振状态的图像光线；所述反射型偏振片用于反射第一线偏振状态的光和透射第二线偏振状态的光。
[0007]本专利技术实施例的短焦折叠光学系统，通过设置所述光线折叠单元，所述光线折叠单元包括第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和反射型偏振片，其利用光的偏振特性，使得图像光线在光线折叠单元中进行多次反射和折射，通过增加图像光线的折返次数来缩短光学系统的长度(厚度)，同时还可以减少使用的光学镜片的数量，实现体积小、重量轻以及高解析力的优点。
[0008]在一优选或可选实施例中，所述半透半反膜设置于所述第一透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述第一透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第二透镜的入光面上。
[0009]在一优选或可选实施例中，所述第一透镜的入光面为凸面，出光面为平面；
[0010]所述第二透镜的入光面为凸面，出光面为凹面。
[0011]在一优选或可选实施例中，所述半透半反膜设置于所述第一透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第二透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述反射
型偏振片背向所述第二透镜的一面上。
[0012]在一优选或可选实施例中，所述第一透镜和第二透镜的入光面均为凸面，出光面均为凹面。
[0013]在一优选或可选实施例中，所述半透半反膜设置于所述第一透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述第二透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第一四分之一波片背向所述第二透镜的一面上。
[0014]在一优选或可选实施例中，所述第一透镜和第二透镜的入光面均为凸面，出光面均为平面。
[0015]在一优选或可选实施例中，所述光线折叠单元还包括吸收型偏振片，所述吸收型偏振片用于吸收第一线偏振状态的光和透射第二线偏振状态的光，所述第一四分之一波片、反射型偏振片和吸收型偏振片沿所述图像光线发出方向依次布置。
[0016]在一优选或可选实施例中，所述显示单元包括显示装置和第二四分之一波片，所述显示装置用于发出第二线偏振状态的图像光线至所述第二四分之一波片，所述第二线偏振状态的图像光线经过所述第二四分之一波片时，被透射变换为所述圆偏振状态的图像光线。
[0017]本专利技术还提供一种虚拟现实显示设备，其包括眼镜架和上述的短焦折叠光学系统；所述眼镜架形成一光学系统容腔，所述短焦折叠光学系统设置于所述光学系统容腔内。
[0018]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。
附图说明
[0019]图1为本专利技术短焦折叠光学系统的其中一种结构示意图；
[0020]图2为本专利技术显示单元的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例1的短焦折叠光学系统的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术实施例1的短焦折叠光学系统的另一个结构示意图；
[0023]图5为本专利技术显示装置的其中一种结构示意图；
[0024]图6为本专利技术实施例1的短焦折叠光学系统对应的调制传递函数MTF曲线图；
[0025]图7为本专利技术实施例2的短焦折叠光学系统的结构示意图；
[0026]图8为本专利技术实施例2的短焦折叠光学系统的另一个结构示意图；
[0027]图9为本专利技术实施例2的短焦折叠光学系统对应的调制传递函数MTF曲线图；
[0028]图10为本专利技术实施例3的短焦折叠光学系统的结构示意图；
[0029]图11为本专利技术实施例3的短焦折叠光学系统的另一个结构示意图；
[0030]图12为本专利技术实施例3的短焦折叠光学系统对应的调制传递函数MTF曲线图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0032]需要理解的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、
“
右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“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。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0033]需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”、“空心”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申请中的具体含义。
[0034]请参阅图1，本专利技术提供一种短焦折叠光学系统，包括显示单元10和光线折叠单元20。
[0035]所述显示单元10用于朝所述光线折叠单元20发出圆偏振状态的图像光线101，所述光线折叠单元20用于将所述图像光线101折叠传播至人眼30。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短焦折叠光学系统，其特征在于，包括：显示单元和光线折叠单元；所述显示单元用于朝所述光线折叠单元发出圆偏振状态的图像光线；所述光线折叠单元用于将所述图像光线折叠传播至人眼；所述光线折叠单元包括第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和反射型偏振片；所述第一透镜和第二透镜沿所述图像光线发出方向依次布置，所述第一透镜和第二透镜均具有朝向所述显示单元的入光面以及背向所述显示单元的出光面，所述第一透镜的入光面或出光面上设置有半透半反膜；所述第一四分之一波片和反射型偏振片均位于所述第一透镜背向所述显示单元的一侧，且两者沿所述图像光线发出方向依次布置；所述圆偏振状态的图像光线首次经过所述第一四分之一波片时，被透射变换为第一线偏振状态的图像光线；所述反射型偏振片用于反射第一线偏振状态的光和透射第二线偏振状态的光。2.根据权利要求1所述的短焦折叠光学系统，其特征在于：所述半透半反膜设置于所述第一透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述第一透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第二透镜的入光面上。3.根据权利要求2所述的短焦折叠光学系统，其特征在于：所述第一透镜的入光面为凸面，出光面为平面；所述第二透镜的入光面为凸面，出光面为凹面。4.根据权利要求1所述的短焦折叠光学系统，其特征在于：所述半透半反膜设置于所述第一透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第二透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述反射型偏振片背向所述第二透镜的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪冰，庞斌，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：