光学组件和头戴显示设备的制作方法

本实用新型涉及光学产品
技术领域：
，尤其涉及一种光学组件和头戴显示设备。
背景技术：
：头戴显示设备(headmounteddisplay)是一种能够为用户提供身临其境体验的电子产品，其中显示原理包括虚拟现实(virtualreality)技术，增强现实(augmentedreality)技术以及混合现实(mixedreality)技术。在目前的头戴显示设备中，为了使光线具有足够的光程，需要设置折反射光路。在折反射光路中设置有两个透过方向正交的偏光片，两偏光片负责阻挡直透漏光或鬼影，但是阻挡消光在较小角度的视场内能够使成像清晰，而对于较大的视场，由于投影关系，两个偏光片的透过轴不再垂直，造成严重的漏光现象，降低图像的成像质量。技术实现要素：基于此，针对较大的视场，两个偏光片的透过轴不再垂直，导致严重的漏光，降低图像的成像质量的问题，有必要提供一种光学组件和头戴显示设备，旨在能够在较大的视场上，减少漏光现象，提高图像的成像质量。为实现上述目的，本实用新型提出的一种光学组件，所述光学组件应用于头戴显示设备，所述光学组件包括：显示屏幕，所述显示屏幕发射光线，沿所述光线的传播方向依次设置第一偏振片和第二偏振片，所述第一偏振片具有第一透过轴，所述第二偏振片具有第二透过轴，所述第一透过轴和所述第二透过轴正交；和视角补偿膜，所述视角补偿膜设于所述第一偏振片和所述第二偏振片之间，所述视角补偿膜具有所述光线通过的慢轴；所述视角补偿膜的慢轴和所述第二偏振片的第二透过轴正交，或者，所述视角补偿膜的慢轴和所述第二偏振片的第二透过轴平行。可选地，所述视角补偿膜的慢轴与所述第二透过轴正交时，所述视角补偿膜包括包括正性双曲折单轴a-补偿膜，所述正性双曲折单轴a-补偿膜的慢轴和所述第二偏振片的第二透过轴正交。可选地，所述视角补偿膜为复合膜层，所述视角补偿膜还包括正性双曲折单轴c-补偿膜，所述正性双曲折单轴a-补偿膜与所述正性双曲折单轴c-补偿膜的复合形成所述视角补偿膜。可选地，所述光学组件中正性双曲折单轴a-补偿膜的面内光程差为re1，且满足：100nm＜re1＜180nm。可选地，所述正性双曲折单轴c-补偿膜的面内光程差为re2，则满足：0nm＜re2＜20nm；所述正性双曲折单轴c-补偿膜的面外光程差为rth，-300nm＜rth＜-30nm。可选地，所述视角补偿膜的慢轴与所述第二透过轴平行时，所述视角补偿膜包括一张或两张双轴b-补偿膜。可选地，所述双轴b-补偿膜的面内光程差为re3，则满足：100nm＜re3＜400nm。可选地，所述光学组件还包括沿所述光线传播方向依次设置的第一四分之一波片、半反半透膜和第二四分之一波片；所述第一四分之一波片、所述半反半透膜和所述第二四分之一波片设于所述第一偏振片和所述第二偏振片之间；所述第一四分之一波片的慢轴与所述第一偏振片的第一透过轴成一定角度，从所述第一偏振片的出来的线偏振光经所述第一四分之一波片之后，被转换为圆偏振光；所述第二四分之一波片的慢轴与所述第一四分之一波片的慢轴垂直；所述视角补偿膜设于第一偏振片与所述第一四分之一波片之间，或所述视角补偿膜设于所述第二四分之一波片和所述第二偏振片之间。可选地，所述第二偏振片为反射式偏振片。此外，为了实现上述目的，本实用新型还提供一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括外壳和如上文所述的光学组件，所述光学组件设于所述外壳。本实用新型提出的技术方案中，显示屏幕发射光线，光线依次通过第一偏振片和第二偏振片，第一偏振片的第一透过轴和第二偏振片的第二透过轴正交，视角补偿膜设置在第一偏振片和第二偏振片之间。视角补偿膜的慢轴和第二透过轴正交，如此光线在经过视角补偿膜时，光线的振动方向和第二透过轴正交，避免大角度下的光线振动方向和第二透过轴之间出现偏转，导致漏光。或者，视角补偿膜的慢轴和第二偏振片的第二透过轴平行，如此光线在经过视角补偿膜时，光线的振动方向和第二透过轴正交，避免大角度下的光线振动方向和第二透过轴之间出现偏转，导致漏光。通过视角补偿膜来保证大角度下的光线经过第二透过轴时，光线的振动方向与第二透过轴正交，从而减少漏光，有效的提高图像的成像质量。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为本实用新型光学组件中一实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10显示屏幕50第一四分之一波片20第一偏振片60半反半透膜30第二偏振片70第二四分之一波片40视角补偿膜80人眼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。头戴显示设备(headmounteddisplay)是一种能够为用户提供身临其境体验的电子产品，其中显示原理包括虚拟现实(virtualreality)技术，增强现实(augmentedreality)技术以及混合现实(mixedreality)技术。在目前的头戴显示设备中，为了使光线具有足够的光程，需要设置折反射光路。在折反射光路中设置有两个透过方向正交的偏光片，两偏光片负责阻挡直透漏光或鬼影，但是阻挡消光在较小角度的视场内能够使成像清晰，而对于较大的视场，由于投影关系，两个偏光片的透过轴不再垂直，造成严重的漏光现象，降低图像的成像质量。为了解决上述问题，参阅图1所示，本实用新型提供一种光学组件，光学组件应用于头戴显示设备，光学组件包括：显示屏幕10和视角补偿膜40。显示屏幕10发射光线，沿光线的传播方向依次设置第一偏振片20和第二偏振片30，第一偏振片20具有第一透过轴，第二偏振片30具有第二透过轴，第一透过轴和第二透过轴正交；第一透过轴可以理解为透过方向，就是光线在沿第一透过轴的振动方向振动时，光线才能够通过第一透过轴，光线的振动方向和第一透过轴垂直时，则光线无法穿过第一透过轴。同样地，光线在沿第二透过轴的振动方向振动时，光线才能够通过第二透过轴，光线的振动方向和第二透过轴垂直时，则光线无法穿过第二透过轴。为了保证光线具有足够的光程，光线在第一偏振片20和第二偏振片30之间进行折反射，光线的偏振状态会发生变化。通过第一透过轴和第二透过轴的垂直，减少漏光或者鬼影。视角补偿膜40设于第一偏振片20和第二偏振片30之间，视角补偿膜40具有光线通过的慢轴；慢轴是指传播速度慢的光矢量方向。快轴是指传播速度快的光矢量方向。视角补偿膜40的慢轴和第二偏振片30的第二透过轴正交，或者，视角补偿膜40的慢轴和第二偏振片30的第二透过轴平行。光线在经过视角补偿膜40的慢轴后，光线的振动方向和第二透过轴之间具有两种情况，一种是视角补偿膜40的慢轴和第二透过轴正交，如此，光线在经过视角补偿膜40后，在显示屏幕10的边缘位置，光线的振动方向和第二透过轴正交，弥补两者之间的角度偏差，避免产生漏光。另一种情况是，视角补偿膜40的慢轴和第二透过轴平行，如此，光线在经过视角补偿膜40后，在显示屏幕10的边缘位置，光线的振动方向和第二透过轴正交，弥补两者之间的角度偏差，避免产生漏光。本实施例提出的技术方案中，显示屏幕10发射光线，光线依次通过第一偏振片20和第二偏振片30，第一偏振片20的第一透过轴和第二偏振片30的第二透过轴正交，视角补偿膜40设置在第一偏振片20和第二偏振片30之间。视角补偿膜40的慢轴和第二透过轴正交，如此大角度下的光线在经过视角补偿膜40时，光线的振动方向和第二透过轴正交，避免大角度下的光线振动方向和第二透过轴之间出现偏转，导致漏光。或者，视角补偿膜40的慢轴和第二偏振片30的第二透过轴平行，如此光线在经过视角补偿膜40时，光线的振动方向和第二透过轴正交，同样能够避免大角度下光线振动方向和第二透过轴之间出现偏转，导致漏光。通过视角补偿膜40来保证光线经过第二透过轴时，光线的振动方向与第二透过轴正交，从而减少漏光，有效的提高图像的成像质量。在本申请的一实施例中，视角补偿膜40的慢轴与第二透过轴正交时，视角补偿膜40包括正性双曲折单轴a-补偿膜，正性双曲折单轴a-补偿膜的慢轴和第二偏振片30的第二透过轴正交。为了有效的减少漏光，视角补偿膜40中设置正性双曲折单轴a-补偿膜，nx1为正性双曲折单轴a-补偿膜面内x方向的折射率，ny1为正性双曲折单轴a-补偿膜面内y方向的折射率，nz1为正性双曲折单轴a-补偿膜面外z方向的折射率，x方向和y方向正交，z方向垂直于x方向和y方向所在平面，则满足：nx1＞ny1＝nz1。正性双曲折单轴a-补偿膜也称为a-plate。通过正性双曲折单轴a-补偿膜能够有效的减少漏光，避免产生鬼影。正性双曲折单轴a-补偿膜可以理解为双折射晶体，正性双曲折单轴a-补偿膜包括慢轴和快轴，其中，正性双曲折单轴a-补偿膜的慢轴和第二偏振片30的第二透过轴正交，进而使大角度下的光线在经过正性双曲折单轴a-补偿膜时，光线的振动方向和第二透过轴正交，从而保证大角度下的光线在经过第二透过轴时，光线无法有效穿过第二偏振片30，减少漏光情况的出现。在本申请的一实施例中，视角补偿膜40为复合膜层，视角补偿膜40还包括正性双曲折单轴c-补偿膜，正性双曲折单轴a-补偿膜与正性双曲折单轴c-补偿膜的复合形成视角补偿膜40。为了能够有效的减少漏光情况，视角补偿膜40还包括正性双曲折单轴c-补偿膜，正性双曲折单轴c-补偿膜设于正性双曲折单轴a-补偿膜和第二偏振片30之间，nx2为正性双曲折单轴c-补偿膜面内x方向的折射率，ny2为正性双曲折单轴c-补偿膜面内y方向的折射率，nz2为正性双曲折单轴c-补偿膜面外z方向的折射率，x方向和y方向正交，z方向垂直于x方向和y方向所在平面，则满足：nz2＞nx2＝ny2。正性双曲折单轴c-补偿膜也称为c-plate。其中，正性双曲折单轴a-补偿膜和正性双曲折单轴c-补偿膜可以分开设置，也可以是将正性双曲折单轴a-补偿膜和正性双曲折单轴c-补偿膜结合在一起形成复合膜层。复合膜层在设置时，通过一次粘贴作业就可以将正性双曲折单轴a-补偿膜和正性双曲折单轴c-补偿膜设置在光学组件中，作业步骤少，简单易操作。在本申请的一实施例中，为了保证正性双曲折单轴a-补偿膜能够有效的减少漏光情况，光学组件中正性双曲折单轴a-补偿膜的面内光程差为re1，re1＝(nx1-ny1)*d1，其中，d1为正性双曲折单轴a-补偿膜的厚度，则满足：100nm＜re1＜180nm。光程差即为两束光光程之差，是将光传播的几何距离与光波的振动的性质整合在一起的重要物理量，在几何光学和波动光学中光的干涉、衍射及双折射效应等的推导过程中都具有重要意义。光程差整合了传播路径这一几何特征量和介质中光的波动性质的变化，利用真空折合距离差这一相同标准，可以计算出不同距离不同介质中传播的两束光的相位差。通过公式计算得出正性双曲折单轴a-补偿膜的面内光程差re1，将面内光程差限定在100nm到180nm之间，能够有效的减少漏光情况。在本申请的一实施例中，光学组件中正性双曲折单轴c-补偿膜的面内光程差为re2，re2＝(nx2-ny2)*d2，其中，d2为正性双曲折单轴c-补偿膜的厚度，则满足：0nm＜re2＜20nm。正性双曲折单轴c-补偿膜的面外光程差为rth，且满足：-300nm＜rth＜-30nm。在正性双曲折单轴c-补偿膜的光程差在大于0nm且小于20nm时，面外光程差为rth大于-300nm且小于-30nm之间选值时，保证正性双曲折单轴a-补偿膜和正性双曲折单轴c-补偿膜两者结合起来相互作用，能够有效的减少漏光，避免产生鬼影。在上述实施例中，光学组件包括光学胶，光学胶粘贴于正性双曲折单轴a-补偿膜和正性双曲折单轴c-补偿膜之间。光学胶是一种透明胶，通过透明的光学胶能够提高光线的透过率，并将正性双曲折单轴a-补偿膜和正性双曲折单轴c-补偿膜粘贴在一起。在本申请的一实施例中，视角补偿膜40的慢轴与第二透过轴平行时，视角补偿膜40包括一张或两张双轴b-补偿膜，双轴b-补偿膜的慢轴和第二偏振片30的第二透过轴平行，nx3为双轴b-补偿膜面内x方向的折射率，ny3为双轴b-补偿膜面内y方向的折射率，nz3为双轴b-补偿膜面外z方向的折射率，x方向和y方向正交，z方向垂直于x方向和y方向所在平面，则满足：nx3＞nz3＞ny3；双轴b-补偿膜也称为b-plate。双轴b-补偿膜也可以理解为双折射晶体，如此，双轴b-补偿膜也具有慢轴。通过双轴b-补偿膜的慢轴和第二偏振片30的第二透过轴平行，弥补两者之间的角度偏差，避免产生漏光。进一步地，双轴b-补偿膜的面内光程差为re3，re3＝(nx3-ny3)*d3，其中，d3为双轴b-补偿膜的厚度，则满足：100nm＜re3＜400nm。在双轴b-补偿膜的光程差在大于100nm且小于400nm时，保证双轴b-补偿膜能够有效的减少漏光，避免产生鬼影。在本申请的一实施例中，光学组件还包括沿光线传播方向依次设置的第一四分之一波片50、半反半透膜60和第二四分之一波片70，第一四分之一波片50、半反半透膜60和第二四分之一波片70设于第一偏振片20和第二偏振片30之间，且第一四分之一波片50的慢轴与第一偏振片20的第一透过轴成一定角度，从而使得从第一偏振片20的出来的线偏振光经第一四分之一50波片之后被转换为圆偏振光。其中，第一四分之一波片50的慢轴与第一偏振片20的第一透过轴的角度范围在43°至47°区间，优选45°。或者，第一四分之一波片50的慢轴与第一偏振片20的第一透过轴的角度范围在133°至137°区间，优选135°。同时，第二四分之一波片70的慢轴与第一四分之一波片50的慢轴垂直。光学组件还包括还可以包括一透镜，半反半透膜60设于该透镜靠近第一四分之一波片50的表面上，从而形成半反半透镜。而视角补偿膜40则可以设于第一偏振片20与第一四分之一波片50之间，或者视角补偿膜40还可以设于第二四分之一70波片和第二偏振片30之间。设置的方式可以采用贴覆的方式。优选地，将视角补偿膜40贴覆于第一偏振片20上，或者将视角补偿膜40贴覆于第二偏振片30上。本实施例提出的技术方案中，显示屏幕10发出的光线经过第一偏振片20的第一透过轴后变为线偏振光，线偏振光射向第一四分之一波片50，线偏振的光线转化为圆偏振的光线，圆偏振的光线经过半反半透膜60透射时，一部分光线反射，另一部分光线透射。透射半反半透膜60的光线射向第二四分之一波片70，光线的偏振状态由圆偏振转化为线偏振，线偏振状态的光线射向第二偏振片30。此时，线偏振状态的光线的偏振方向和第二偏振片30的第二透过轴的方向相同则透射，若两者方向不同则反射。进一步地，为了能够使光线反射，第二偏振片为反射式偏振片，光线的振动方向和第二透过轴方向不同时，将光线反射。如此，还能够使光线在第一偏振片和第二偏振片之间多次折反射，从而使光线拥有足够光程。反射的光线再次射向半反半透膜60。光线在半反半透膜60表面再次发生反射和透射，一部分光线再次被反射回第二四分之一波片70，再次产生线偏振状态的光线，经过两次反射，线偏振状态的光线的偏振角度发生转动，此时，光线的偏振方向和第二透过轴的偏振方向相同，光线穿过第二偏振片30，进入人眼80。通过光线在第一偏振片20和第二偏振片30之间多次折反射，减小体积。本实用新型还提供一种头戴显示设备，头戴显示设备包括外壳和如上文的光学组件，光学组件设于外壳。本实用新型还提供一种头戴显示设备，头戴显示设备包括壳体如上文的光学组件，光学组件设于壳体。光学组件设置在壳体内，壳体能够有效的保护光学组件，避免减少灰尘落入到光学组件内部，还能够减少水分渗入到光学组件内，避免光学组件失灵。以上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实用新型构思下，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。当前第1页12