光学系统及具有其的虚拟现实设备的制作方法

本发明涉及光学成像
技术领域：
，尤其涉及一种光学系统及具有其的虚拟现实设备。
背景技术：
：虚拟现实技术是利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中的技术，其中，虚拟现实设备的光学系统通常采用单片透镜或多片透镜组合的方式实现，入射光线在经过光学系统时，会由于透镜表面产生反射光线，反射光线经过光学系统并进入人眼后形成鬼影，从而影响用户对虚拟现实设备的使用。技术实现要素：本发明提供一种光学系统及具有其的虚拟现实设备，旨在解决现有技术中经过虚拟现实设备的光学系统的光线容易产生鬼影，影响用户对虚拟现实设备使用的问题。为实现上述目的，本发明提出了一种光学系统，所述光学系统沿光线传输方向顺序包括显示单元、反射式偏振片以及镜组，所述显示单元的中心垂线与所述镜组的光轴的延长线相交；所述镜组包括靠近所述反射式偏振片的第一表面以及远离所述反射式偏振片的第二表面；所述光学系统还包括相位延迟片，所述相位延迟片包括第一相位延迟片，所述第一相位延迟片设于所述反射式偏振片靠近所述显示单元的一侧；所述第一表面或第二表面设有分光器；所述显示单元发出的入射光线经过所述第一相位延迟片后变为第一线偏振光，所述第一线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片的反射轴方向相同，所述第一线偏振光被所述反射式偏振片反射后返回所述第一相位延迟片，变为与入射光线相同旋性的第一圆偏振光或第一椭圆偏振光，所述第一圆偏振光或所述第一椭圆偏振光射向所述镜组，被所述分光器透射与反射，透射光线从所述第二表面射出所述镜组后传输至人眼；反射光线变为第二圆偏振光或第二椭圆偏振光，所述第二圆偏振光的旋性与所述第一圆偏振光的旋性相反，所述第二椭圆偏振光的旋性与所述第一椭圆偏振光的旋性相反；所述第二圆偏振光或所述第二椭圆偏振光再次经过所述第一相位延迟片后变为第二线偏振光，所述第二线偏振光从所述反射式偏振片透射射出所述光学系统。可选地，所述反射式偏振片的反射轴与所述第一相位延迟片的延迟轴的夹角为45度。可选地，所述第一相位延迟片为1/4波片。可选地，所述相位延迟片包括第一相位延迟片与第二相位延迟片；所述第一相位延迟片设于所述反射式偏振片靠近所述显示单元的一侧表面，并靠近所述显示单元的一端设置，所述第二相位延迟片设于所述反射式偏振片靠近所述显示单元的一侧表面，并靠近所述镜组的一端设置；所述显示单元发出的入射光线经过所述第一相位延迟片后变为第一线偏振光，所述第一线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片的反射轴方向相同，所述第一线偏振光被所述反射式偏振片反射后返回所述第一相位延迟片，变为与入射光线相同旋性的第一圆偏振光或第一椭圆偏振光，所述第一圆偏振光或所述第一椭圆偏振光射向所述镜组，被所述分光器透射与反射，透射光线从所述第二表面射出所述镜组后传输至人眼；反射光线变为第二圆偏振光或第二椭圆偏振光，所述第二圆偏振光的旋性与所述第一圆偏振光的旋性相反，所述第二椭圆偏振光的旋性与所述第一椭圆偏振光的旋性相反；所述第二圆偏振光或所述第二椭圆偏振光经过所述第二相位延迟片后变为第二线偏振光，所述第二线偏振光从所述反射式偏振片透射射出所述光学系统。可选地，所述反射式偏振片的反射轴与所述第一相位延迟片的延迟轴以及所述第二相位延迟片的延迟轴的夹角均为45度。可选地，所述第一相位延迟片与所述第二相位延迟片均为1/4波片。可选地，所述反射式偏振片与所述显示单元的夹角为45度；所述反射式偏振片的中心垂线与所述镜组的光轴夹角为45度；所述显示单元与所述镜组相互垂直。可选地，所述光学系统还包括第三相位延迟片，所述第三相位延迟片设于所述显示单元与所述第一相位延迟片之间。可选地，所述光学系统还包括消光元件，所述消光元件设于所述反射式偏振片远离所述镜组的一侧。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如上述任一项实施方式所述的光学系统。本申请提出的技术方案中，所述光学系统沿光线传输方向顺序包括显示单元、反射式偏振片以及镜组，所述镜组包括靠近所述反射式偏振片的第一表面以及远离所述反射式偏振片的第二表面；所述光学系统还包括相位延迟片，所述相位延迟片包括第一相位延迟片，所述第一相位延迟片设于所述反射式偏振片靠近所述显示单元的一侧；所述显示单元发出的入射光线经过所述第一相位延迟片后在所述反射式偏振片发生反射，再次穿过所述第一相位延迟片后变为第一圆偏振光并射向所述镜组，所述第一表面或所述第二表面设有分光器，所述第一圆偏振光被所述分光器反射后边为第二圆偏振光，所述第二圆偏振光的旋性与所述第一圆偏振光的旋性相反，所述第二圆偏振光经过所述第一相位延迟片变为所述第二线偏振光，所述第二线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片的透射轴的方向相同，因此所述第二线偏振光从所述反射式偏振片透过。从而避免了反射光线再次进入人眼后形成鬼影，从而解决了现有技术中经过虚拟现实设备的光学系统的光线容易产生鬼影，影响用户对虚拟现实设备使用的问题。附图说明为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明光学系统一实施例的光路示意图；图2是本发明光学系统又一实施例的光路示意图；图3是本发明光学系统又一实施例的光路示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10显示单元33第三相位延迟片20反射式偏振片40镜组30相位延迟片41第一表面31第一相位延迟片42第二表面32第二相位延迟片50消光元件本发明目的的实现、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发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明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，在本发明中如涉及“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。在本发明的描述中，“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。在本发明中，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发明中的具体含义。另外，本发明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，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提供一种光学系统及具有其的虚拟现实设备。请参照图1至图3，所述光学系统沿光线传输方向顺序包括显示单元10、反射式偏振片20以及镜组40，所述显示单元10的中心垂线与所述镜组40的光轴的延长线相交；所述镜组40包括靠近所述反射式偏振片20的第一表面41以及远离所述反射式偏振片20的第二表面42；所述光学系统还包括相位延迟片30，所述相位延迟片30设于所述反射式偏振片20靠近所述显示单元10的一侧；所述第一表面41或所述第二表面42设有分光器；所述显示单元10发出的入射光线经过所述相位延迟片30后变为第一线偏振光，所述第一线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片20的反射轴方向相同，所述第一线偏振光被所述反射式偏振片20反射后返回所述相位延迟片30，变为与入射光线相同旋性的第一圆偏振光或第一椭圆偏振光，所述第一圆偏振光或所述第一椭圆偏振光射向所述镜组40，被所述分光器透射与反射，透射光线从所述第二表面42射出所述镜组40后传输至人眼；反射光线变为第二圆偏振光或第二椭圆偏振光，所述第二圆偏振光的旋性与所述第一圆偏振光的旋性相反，所述第二椭圆偏振光的旋性与所述第一椭圆偏振光的旋性相反；所述第二圆偏振光或所述第二椭圆偏振光再次经过所述相位延迟片30后变为第二线偏振光，所述第二线偏振光从所述反射式偏振片20透射射出所述光学系统。本申请提出的技术方案中，所述光学系统沿光线传输方向顺序包括显示单元10、反射式偏振片20以及镜组40，所述镜组40包括靠近所述反射式偏振片20的第一表面41以及远离所述反射式偏振片20的第二表面42；所述光学系统还包括相位延迟片30，所述相位延迟片30设于所述反射式偏振片20靠近所述显示单元10的一侧；所述显示单元10发出的入射光线经过所述相位延迟片30后在所述反射式偏振片20发生反射，再次穿过所述相位延迟片30后变为第一圆偏振光并射向所述镜组40，所述第一表面41或所述第二表面42设有分光器，所述第一圆偏振光被所述分光器反射后边为第二圆偏振光，所述第二圆偏振光的旋性与所述第一圆偏振光的旋性相反，所述第二圆偏振光经过所述相位延迟片30变为所述第二线偏振光，所述第二线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片20的透射轴的方向相同，因此所述第二线偏振光从所述反射式偏振片20透过。从而避免了反射光线再次进入人眼后形成鬼影，从而解决了现有技术中经过虚拟现实设备的光学系统的光线容易产生鬼影，影响用户对虚拟现实设备使用的问题。优选实施方式中，所述分光器为分光膜，具体的，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，所述分光器分光比例不限于此，于其他实施方式中，所述分光器的透射率与反射率的比例还可以为4:6或3:7。可以理解的是，所述分光器还可以是分光元件，所述分光元件可以为分光片或其他能够对光线进行分光的光学元件。请参照图1，在一些可选的实施方式中，所述相位延迟片30包括第一相位延迟片31，具体的，所述第一相位延迟片31覆盖所述反射式偏振片20靠近所述显示单元10的一侧表面设置，所述第一表面41设有分光器。所述显示单元10发出的入射光线经过所述第一相位延迟片31后变为第一线偏振光，所述第一线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片20的反射轴方向相同，所述第一线偏振光被所述反射式偏振片20反射后返回所述第一相位延迟片31，变为与入射光线相同旋性的第一圆偏振光或第一椭圆偏振光，所述第一圆偏振光或所述第一椭圆偏振光射向所述镜组40，被所述分光器透射与反射，透射光线从所述第二表面42射出所述镜组40后传输至人眼；反射光线变为第二圆偏振光或第二椭圆偏振光，所述第二圆偏振光的旋性与所述第一圆偏振光的旋性相反，所述第二椭圆偏振光的旋性与所述第一椭圆偏振光的旋性相反；所述第二圆偏振光或所述第二椭圆偏振光再次经过所述第一相位延迟片31后变为第二线偏振光，由于所述第二线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片20的透射轴方向相同，因此所述第二线偏振光从所述反射式偏振片20透射射出所述光学系统。优选实施方式中，所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31的夹角为45度。具体的，当所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31的夹角为45度时，经过所述反射式偏振片20的反射的所述第一线偏振光在经过所述第一相位延迟片31后，所述第一线偏振光的偏振态从线偏振光转变为圆偏振光，当所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31的延迟轴不为45度时，所述第一线偏振光的偏振态从线偏振光转变为椭圆偏振光，椭圆偏振光在经过所述分光器的反射后回到所述反射式偏振片20时重新变为线偏振光，由于所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31的延迟轴不为45度，椭圆偏振光转变成的线偏振光无法全部透过所述反射式偏振片20，因此存在部分被所述反射式偏振片20反射的光线，最终容易回到所述镜组40，并形成鬼影，影响用户的观感。优选的，所述第一相位延迟片31为第一1/4波片，具体实施方式中，所述第一1/4波片的中心波长与所述入射光线的波长相等，所述第一1/4波片的快轴或慢轴与所述入射光线的偏振方向的夹角为45度，具体的，所述入射光线为右旋圆偏振光，所述入射光线经过所述第一1/4波片后变为所述第一线偏振光，所述第一线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片20的反射轴方向相同，因此所述第一线偏振光被所述反射式偏振片20反射，所述第一线偏振光再次经过所述第一1/4波片后变为第一圆偏振光，所述第一圆偏振光为右旋圆偏振光，所述第一圆偏振光被所述分光器反射后变为所述第二圆偏振光，所述第二圆偏振光为左旋圆偏振光，所述第二圆偏振光再次经过所述第一1/4波片后变为所述第二线偏振光，所述第二线偏振光的偏振方向与所述第一线偏振光的偏振方向相互垂直，并且与所述反射式偏振片20的透射轴方向相同，因此所述第二线偏振光透过所述反射式偏振片20，不沿原光路进行传输，从而避免了所述光学系统中的反射光线导致鬼影的问题。请参照图2，在一些可选的实施方式中，所述相位延迟片30包括第一相位延迟片31与第二相位延迟片32。具体的，所述第一相位延迟片31设于所述反射式偏振片20靠近所述显示单元10的一侧表面，并靠近所述显示单元10的一端设置，所述第二相位延迟片32设于所述反射式偏振片20靠近所述显示单元10的一侧表面，并靠近所述镜组40的一端设置，所述第二表面42设有分光器。所述显示单元10发出的入射光线经过所述第一相位延迟片31后被所述反射式偏振片20反射，再次经过所述第一相位延迟片31后射向所述镜组40，在被所述镜组40的所述分光器反射后，经过所述第二相位延迟片32，从所述反射式偏振片20射出所述光学系统。优选实施方式中，所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31以及所述第二相位延迟片32的夹角均为45度。具体的，所述第一相位延迟片31与所述第二相位延迟片32均平行于所述反射式偏振片20，当所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31以及所述第二相位延迟片32的夹角为45度时，经过所述反射式偏振片20的反射的所述第一线偏振光在经过所述第一相位延迟片31后，所述第一线偏振光的偏振态从线偏振光转变为圆偏振光，当所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31的延迟轴不为45度时，所述第一线偏振光的偏振态从线偏振光转变为椭圆偏振光，椭圆偏振光在经过所述分光器的反射后经过所述第二相位延迟片32回到所述反射式偏振片20时重新变为线偏振光，由于所述反射式偏振片20的反射轴与所述第一相位延迟片31的延迟轴不为45度，椭圆偏振光转变成的线偏振光无法全部透过所述反射式偏振片20，因此存在部分被所述反射式偏振片20反射的光线，最终容易回到所述镜组40，并形成鬼影，影响用户的观感。优选实施方式中，所述第一相位延迟片31与所述第二相位延迟片32均为1/4波片。具体的，所述第一1/4波片的中心波长与所述入射光线的波长相等，所述第二1/4波片的中心波长与所述入射光线的波长相等，所述第一1/4波片的快轴或慢轴与所述入射光线的偏振方向的夹角为45度，所述第二1/4波片的快轴或慢轴与所述入射光线的偏振方向的夹角为45度，所述第一1/4波片与所述第二1/4波片用于将线偏振光转变为圆偏振光。在一些可选的实施方式中，所述反射式偏振片20与所述显示单元10的夹角为45度；所述反射式偏振片20的中心垂线与所述镜组40的光轴夹角为45度；所述显示单元10与所述镜组40相互垂直。具体实施方式中，所述显示单元10发出的所述入射光线在所述反射式偏振片20的入射角与反射角均为45度，所述第一圆偏振光的光线传输方向与所述镜组40的光轴方向相同，因此保证所述第一圆偏振光在传输至所述镜组40时，能够被所述分光器后沿原相反方向回到所述反射式偏振片20。当所述反射式偏振片20与所述显示单元10的夹角不为45时，需要通过精密调整所述显示单元10、所述反射式偏振片20以及所述镜组40的相对位置，从而保证所述显示单元10发出的所述入射光线在被所述反射式偏振片20反射后，能够传输至所述镜组40，增大了所述光学系统的组装难度。请参照图1至图3，在一些可选的实施方式中，所述光学系统还包括消光元件50，所述消光元件50设于所述反射式偏振片20远离所述镜组40的一侧，具体的，为了避免所述第二线偏振光在透过所述反射式偏振片20后，再次被反射从所述反射式偏振片20透过，在所述反射式偏振片20远离所述镜组40的一侧设置所述消光元件50，所述消光元件50用于吸收或散射透过所述反射式偏振片20的所述第二线偏振光，优选实施方式中，所述消光元件50为黑色幕布。可以理解的是，所述消光元件50不限于此，于其他实施例中，所述消光元件50可以为吸收膜片或防眩玻璃或由黑色涂层。请参照图3，在一些可选的实施方式中，所述相位延迟片30还包括第三相位延迟片33，所述第三相位延迟片33设于所述显示单元10与所述第一相位延迟片31之间。具体的，当所述显示单元10发出的所述入射光线为线偏振光时，为了保证所述入射光线在经过所述光学系统后能够消除或减小鬼影的影响，在所述显示单元10与所述第一相位延迟片31之间设置所述第三相位延迟片33，所述第三相位延迟片33用于将所述显示单元10发出的所述入射光线从线偏振光转变为圆偏振光或椭圆偏振光，从而保证所述光学系统的消鬼影效果。优选实施方式中，所述第三相位延迟片33的延迟轴与所述入射光线的偏振方向夹角为45度，从而使所述入射光线转变为圆偏振光。在一些可选的实施方式中，所述第三相位延迟器为第三1/4波片，具体实施方式中，所述第三1/4波片的中心波长与所述入射光线的波长相等，所述第三1/4波片的快轴或慢轴与所述入射光线的偏振方向的夹角为45度，当所述入射光线为线偏振光时，所述入射光线经过所述第三1/4波片后，所述入射光线从线偏振光变为圆偏振光。在一些可选的实施方式中，所述光学系统还包括分光镜(未图示)，所述分光镜平行于所述反射式偏振片20设置，具体的，所述分光镜与所述反射式偏振片20连接，所述分光镜用于承托所述反射式偏振片20，并对所述反射式偏振片20进行定位。本发明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。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明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：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12