一种光学系统及显示设备技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种光学系统及显示设备，适用于光学显示技术领域，用于提升用户的体验效果

【技术实现步骤摘要】
一种光学系统及显示设备


[0001]本专利技术涉及光学显示
，尤其涉及一种光学系统及显示设备
。

技术介绍

[0002]随着显示技术的发展，虚拟现实
(virtual reality,VR)
显示技术受到了广泛的关注，逐渐出现在了人们的生活和工作中
。
当前
VR
眼镜仍以非球面透镜为主，但其有着体积大，画质差等缺陷
。
在正常情况下，
VR
眼镜的畸变一般在
20
％～
40
％，如果在算法不矫正的情况下，
VR
眼镜会出现画面变形，沉浸感差等问题
。
[0003]为了减小
VR
设备的体积，目前可以采用
Pancake
式的折叠光路的结构，通过光线反射以及光线的偏振态变化的方式实现轻薄化设计，但目前大部分的
Pancake
光学模组的系统总长大于
22mm
，这相比于菲涅尔方案已降低很多，但仍有下降空间
。
[0004]综上，目前需要一种光学系统，用以减少光学设备
(
如
VR
眼镜
)
的畸变，减少了光学设备的总长，提升用户的体验效果
。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种光学系统及显示设备，用以减少设备的畸变，减少设备的总长，提升用户的体验效果
。
[0006]本专利技术实施例提供一种光学系统及显示设备，包括显示组件和透镜组件
。
[0007]透镜组件位于显示组件和人眼之间；显示组件用于发射光线；透镜组件用于对来自显示组件发射的光线进行透射，并将透射后的光线传输至人眼；其中，透镜组件包括第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜中存在至少一个透镜的一个或多个表面为自由曲面
。
[0008]在上述设计中，将自由曲面应用于光学系统中，能减少畸变，提高成像质量
。
[0009]进一步地，显示组件包括显示屏
、
贴在显示屏上的线偏振片和贴在线偏振片上的第一四分之一波片；显示屏用于发射图像光线；线偏振片用于将图像光线转换为符合对应偏振方向的线偏振光；第一四分之一波片用于通过转换线偏振光的偏振态，将线偏振光转换成圆偏振光
。
[0010]进一步地，透镜组件还包括贴在第二透镜上的第二四分之一波片和贴在第二四分之一波片上的偏振反射片；第二四分之一波片，用于通过转换光的偏振态，将来自第一四分之一波片的圆偏振光转换成线偏振光，以及，将来自偏振反射片的线偏振光转换成圆偏振光；偏振反射片，用于反射不符合对应偏振方向的线偏振光，以及透射符合对应偏振方向的线偏振光
。
[0011]进一步地，第一透镜和第二透镜满足如下条件：第一透镜靠近显示屏的表面为非球面；第一透镜远离显示屏的表面为自由曲面；第二透镜靠近显示屏的表面为自由曲面；第二透镜远离显示屏的表面为平面
。
[0012]进一步地，第一透镜远离显示屏的表面设置有半透半反膜，半透半反膜在靠近显
示屏的表面为透射面，且在远离显示屏的表面为反射面
。
[0013]在上述设计中，线偏振片
、
第一四分之一波片
、
第一透镜
、
第二透镜
、
半透半反膜和偏振反射片形成折叠光路，减少了光学系统的总长
。
[0014]可选地，第一透镜的参数满足如下内容中的至少一项：第一透镜的厚度位于
(2mm,7mm)
范围内；第一透镜靠近显示屏的表面曲率半径位于
(
‑
200mm,20mm)
范围内；第一透镜远离显示屏的表面曲率半径位于
(
‑
200mm,
‑
20mm)
范围内
。
[0015]可选地，第二透镜的参数满足如下内容中的至少一项：第二透镜的厚度位于
(3mm,7mm)
范围内；第二透镜靠近显示屏的表面曲率半径位于
(
‑
200mm,
‑
20mm)
范围内
。
[0016]可选地，第一透镜和第二透镜的材料为环烯烃类共聚物
。
[0017]进一步地，第二透镜与人眼的距离的范围为
[11mm,15mm]；光学系统总长的范围为
[9.3mm,15.3mm]。
[0018]上述设计中，使用自由曲面的透镜组件总长位于一定的范围内，相比于现有技术，不仅能减少系统畸变，而且系统的总长更小
。
[0019]本专利技术实施例还提供一种光学设备，包括上述光学系统
。
[0020]从以上技术方案可以看出，在
pancake
折叠光路结构中，采用包含自由曲面的透镜组件，减少了系统的畸变，减少了系统的总长，进而减轻了光学系统的重量，提高了成像质量，提升了用户体验效果
。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种光学系统的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的一种光学系统的光路示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的一种光学系统根据实际设计参数设计时的
yoz
面的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例提供的一种光学系统根据实际设计参数设计时的
xoz
面的结构示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例提供的一种光学系统面型示意图；
[0027]图6为本专利技术实施例提供的一种光学系统
yoz
面的仿真光路示意图；
[0028]图7为本专利技术实施例提供的一种光学系统
xoz
面的仿真光路示意图；
[0029]图8为本专利技术实施例提供的一种光学系统对应的
MTF
曲线图；
[0030]图9为本专利技术实施例提供的一种光学系统对应的场曲曲线图；
[0031]图
10
为本专利技术实施例提供的一种光学系统对应的畸变曲线图；
[0032]图
11
为本专利技术实施例提供的一种光学系统对应的点列图
。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进
一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光学系统，其特征在于，包括显示组件和透镜组件，所述透镜组件位于所述显示组件和人眼之间；所述显示组件，用于发射光线；所述透镜组件，用于对来自所述显示组件发射的光线进行透射，并将透射后的光线传输至所述人眼；其中，所述透镜组件包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜中存在至少一个透镜的一个或多个表面为自由曲面
。2.
如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述显示组件包括显示屏
、
贴在所述显示屏上的线偏振片和贴在所述线偏振片上的第一四分之一波片；所述显示屏，用于发射图像光线；所述线偏振片，用于将所述图像光线转换为符合对应偏振方向的线偏振光；所述第一四分之一波片，用于通过转换所述线偏振光的偏振态，将所述线偏振光转换成圆偏振光
。3.
如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述透镜组件还包括贴在所述第二透镜上的第二四分之一波片和贴在所述第二四分之一波片上的偏振反射片；所述第二四分之一波片，用于通过转换光的偏振态，将来自所述第一四分之一波片的所述圆偏振光转换成所述线偏振光，以及，将来自所述偏振反射片的线偏振光转换成圆偏振光；所述偏振反射片，用于反射不符合对应偏振方向的所述线偏振光，以及透射符合对应偏振方向的所述线偏振光
。4.
如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜满足如下条件：所述第一透镜靠近所述显示屏的表面为非球面；所述第一透镜远离所述显示屏的表面为自由曲面；所述第二透镜靠近所述显示屏的表面为自由曲面；所述第二透镜远离所述显示屏的表面为平面
。5.
如权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜远离所述显示屏的表面设置有半透半反膜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振超，陈必然，朱能胜，张梓轩，
申请(专利权)人：上海摩软通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：