光学设备的制作方法

本公开涉及一种光学设备。

背景技术：

随着电子技术的快速发展，各种各样的设备越来越多地应用于生活和工作等诸多场景。例如，越来越多的光学设备用于诸多场景，其中，例如头戴式显示设备能够用于生成图像并提供给用户观看。但是，现有的光学设备从产生图像至图像入射到用户眼部的光学转化效率低，并且产生的图像私密性较低，使得使用设备的用户之外的其他人能够观看所产生的图像。

因此，如何提高光学设备的光学效率以及私密性成为亟需解决的问题。

技术实现要素：

本公开的一个方面提供了一种光学设备，包括光源和调整结构。其中，光源用于生成光，所述光包括第一相位的第一偏振光，调整结构用于改变所述光的传播路径，其中，所述调整结构包括偏振分光结构，所述偏振分光结构用于反射所述第一偏振光。

可选地，上述光还包括第二相位的第二偏振光，其中所述第一相位与第二相位不同，所述调整结构还包括：玻片，所述玻片用于将第一偏振光转化为第二偏振光，或者用于将第二偏振光转化为第一偏振光。

可选地，通过所述偏振分光结构反射所述第一偏振光，得到反射后的第一偏振光，所述玻片用于将经由偏振分光结构反射后的第一偏振光转化为第二偏振光。

可选地，上述调整结构还包括反射结构，反射结构设置于靠近所述玻片远离所述偏振分光结构一侧，用于反射由所述玻片转化后的第二偏振光，所述偏振分光结构还用于透射所述转化后第二偏振光，使得透射的第二偏振光入射到用户的眼部。

可选地，上述玻片用于接收来自所述光中的第二偏振光，以及将第二偏振光转化为第一偏振光，所述偏振分光结构用于反射来自所述玻片的所述第一偏振光，得到反射后的第一偏振光。

可选地，上述调整结构还包括第一透反射结构，第一透反射结构设置于靠近所述玻片远离所述偏振分光结构一侧，用于将由所述玻片转化后的第一偏振光反射至所述偏振分光结构。

可选地，上述由所述偏振分光结构反射后的第一偏振光通过所述玻片以及所述第一透反射结构透射后入射到用户的眼部。

可选地，上述设备，还包括第一偏光器，第一偏光器用于接收所述光中的第二偏振光，并将所述第二偏振光引导至所述玻片。

可选地，上述调整结构还包括第二偏光器和第二透反射构。其中，第二偏光器用于接收所述光中的第一偏振光，第二透反射结构用于将所述第二偏光器接收的第一偏振光反射至所述偏振分光结构。

可选地，上述偏振分光结构用于反射来自所述第二透反射结构的第一偏振光，由所述偏振分光结构反射后的第一偏振光通过所述第二透反射结构入射到用户的眼部。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的光学设备的应用场景；

图2示意性示出了根据本公开实施例的光学设备的结构示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的光学设备的结构示意图；

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的光学设备的结构示意图；以及

图5示意性示出了根据本公开再一实施例的光学设备的结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。

本公开提供了一种光学设备，包括光源和调整结构。其中，光源用于生成光，光包括第一相位的第一偏振光，调整结构用于改变光的传播路径，其中，调整结构包括偏振分光结构，偏振分光结构用于反射第一偏振光。

可见，在本公开实施例的技术方案中，通过在光学设备中设置用于反射光中的第一偏振光的偏振分光结构，以此提高光学设备的光学效率或者私密性。

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本发明，下面结合附图，通过具体实施例对本发明技术方案作详细描述。

图1示意性示出了根据本公开实施例的光学设备的应用场景。

如图1所示，本公开实施例的应用场景100包括用户110和光学设备120。

根据本公开实施例，光学设备120例如可以是能够穿戴于用户110身体部位的电子设备，例如可以穿戴于用户110的头部。其中，光学设备120例如可以是头戴式显示器(headmountdisplay，hmd)，该头戴式显示器能够将用户对外界的视觉、听觉封闭，由此引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。

根据本公开的实施例，该头戴式显示器能够向用户110的眼睛发送光学信号，以此实现虚拟显示(vr)、增强显示(ar)、混合显示(mr)等不同效果。

其中，由于光是一种电磁波，并且由于电磁波是一种横波。因此，光在传播过程中以振动的方式进行传播，而光的振动方向和光的前进方向所构成的平面为振动面，而该振动面限于某一固定方向，即，在该固定方向上的光为偏振光。其中，偏振光例如包括相位不同的两种偏振光。例如，偏振光包括s偏振光(s-polarizedlight)和p偏振光(p-polarizedlight)。

其中，本公开实施例的光学设备120中例如包括偏振分光结构。该偏振分光结构例如可以是偏振分光棱镜或者偏振分光膜等等。该偏振分光结构的功能是使不具有偏极性的自然光产生偏极化，由此转变成偏极光(例如转变成s偏振光或p偏振光)。再加上偏振分光结构具有液晶分子扭转的特性，由此该偏振分光结构能够实现控制光线的通过与否，从而提高光学设备120的透光率和视角范围，使得光学设备120能够形成防眩等功能。

其中，本公开实施例的光学设备120能够通过其中的偏振分光结构将光信号反射至用户的眼部。例如，该偏振分光结构能够反射光信号中的s偏振光。换言之，本公开实施例通过偏振分光结构将光信号中的s偏振光反射至用户眼部的方式，实现提高光学设备的光学效率的功能。具体地，由于偏振分光结构对s偏振光的反射效率较高，使得入射到用户的眼部的光的亮度较大。

在本公开的实施例中，该偏振分光结构具有能够反射自然光中的s偏振光，透射自然光中的p偏振光的功能。可以理解，本公开实施例不限制偏振分光结构的具体类型，仅需该偏振分光结构至少包括反射光中的s偏振光，透射自然光中的p偏振光的功能即可。

下面结合图1的应用场景，参考图2～图5来描述根据本公开示例性实施方式的光学设备。需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本发明的精神和原理而示出，本发明的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本发明的实施方式可以应用于适用的任何场景。

图2示意性示出了根据本公开实施例的光学设备的结构示意图。

如图2所示，本公开实施例的光学设备，包括光源200和调整结构300。

根据本公开实施例，光源200，用于生成光，光包括第一相位的第一偏振光。

其中，光源200能够生成光，光能够投影在显示器上以形成可见的图像。其中，光源200可以可以是液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)、具有新型的反射式投影技术(lcos)的设备或者通过光纤等传导方式生成光的设备等等。该光源200所生成的光例如可以为自然光，该自然光例如包括第一相位的第一偏振光，该自然光还可以包括第二相位的第二偏振光，第一相位和第二相位不同。其中，本公开实施例的第一偏振光可以为s偏振光，第二偏振光可以为p偏振光。

在本公开实施例中，调整结构300，用于改变光的传播路径。

在本公开实施例中，调整结构300例如为光学设备中的反射结构(光机结构)，该调整结构300能够通过反射来自光源200的光，以此改变该光的传播路径。即，本公开实施例的调整结构300能够实现改变来自光源200所产生的光，使得改变传播路径后的光入射至用户眼部，以使用户能够观看光所形成的图像。

其中，调整结构300包括偏振分光结构310，偏振分光结构310用于反射第一偏振光。

在本公开实施例中，调整结构300中的必要结构例如包括偏振分光结构310。

根据本公开实施例，偏振分光结构310例如可以是偏振分光棱镜或者偏振分光膜。该偏振分光结构310能够反射自然光中的s偏振光，透射自然光中的p偏振光。其中，本公开实施例的偏振分光结构310在调整结构300中的作用为至少用于反射光中的s偏振光，或者用于透射光中的p偏振光。

根据本公开实施例，调整结构300还包括玻片320，玻片320用于将第一偏振光转化为第二偏振光，或者用于将第二偏振光转化为第一偏振光。

在本公开实施例中，调整结构300中的玻片320例如为1/4玻片(quarter-waveplate，qwp)，该1/4玻片为具有一定厚度的双折射单晶薄片。其中，该1/4玻片能够用于改变光中的第一偏振光或者第二偏振光的相位。例如，该1/4玻片能够改变s偏振光或者p偏振光的相位，使之相互转化。具体地，该1/4玻片例如能够将s偏振光转化为p偏振光，或者将p偏振光转化为s偏振光。

其中，本公开实施例的偏振分光结构310和玻片320例如可以相对设置。例如，一种情况下，光源200所产生的光可以首先到达偏振分光结构310，再经由偏振分光结构310将光反射至与之相对设置的玻片320。或者，另一种情况下，光源200所产生的光可以首先到达玻片320，经由玻片320的光的相位得到改变，进一步地，改变相位后的光再到达与玻片320相对设置的偏振分光结构310。

可以理解，本公开实施例不限制玻片320的具体类型，该玻片320例如为1/4玻片，还可以是其他类型的玻片，只要该玻片能够将s偏振光转化为p偏振光，或者将p偏振光转化为s偏振光即可。基于此，本领域技术人员可根据实际应用情况具体确定玻片320的类型。

在本公开实施例中，玻片320例如可以为调整结构300中的非必要结构。即，一些实施例中的调整结构300可以包括玻片320，另一些实施例中的调整结构可以不包括玻片320。例如，以下图3和图4中的实施例中所描述的调整结构300可以包括玻片320，图5中的实施例所描述的调整结构300可以不包括玻片320。

本公开实施的技术方案，通过在光学设备中设置偏振分光结构，由此光学设备能够通过该偏振分光结构将光反射至用户眼部。例如，该光学设备通过偏振分光结构将光信号中的s偏振光反射至用户眼部的方式，能够提高光学设备的光学效率。这是因为，偏振分光结构对s偏振光的反射效率较高，使得入射到用户的眼部的光的亮度较大。

图3示意性示出了根据本公开实施例的光学设备的结构示意图。

如图3所示，本公开实施例的光学设备的偏振分光结构310例如可以设置在光源200的下方位置，并相对于光源200以一倾斜角度设置。其中，处于该位置的偏振分光结构310能够接收来自光源200的光，并反射该光中的第一偏振光(s偏振光)。本公开实施例的玻片320例如可以是曲面结构，该玻片320相对地设置于偏振分光结构310的一侧，处于该位置的玻片320能够接收来自偏振分光结构310反射的第一偏振光(s偏振光)。

根据本公开实施例，通过偏振分光结构310反射第一偏振光，得到反射后的第一偏振光。

在本公开实施例中，由光源200产生的光首先到达偏振分光结构310，由偏振分光结构310对光中的s偏振光进行反射，得到反射后的s偏振光，该反射后的s偏振光能够继续入射到与偏振分光结构310相对设置的1/4玻片。

其中，偏振分光结构310能够透射光中的p偏振光。换言之，从光源200发出的光经过偏振分光结构310后，仅留下(反射)s偏振光，经反射的s偏振光能够继续到达与偏振分光结构310相对设置的玻片320。而从该偏振分光结构310透射的p偏振光不会到达玻片320。

其中，玻片320用于将经由偏振分光结构310反射后的第一偏振光转化为第二偏振光。

在本公开实施例中，由偏振分光结构310反射至1/4玻片的s偏振光在经过1/4玻片后相位得到改变。例如s偏振光经过1/4玻片后相位改变，得到p偏振光，该p偏振光能够再一次入射到偏振分光结构310。

其中，偏振分光结构310还用于透射转化后第二偏振光，使得透射的第二偏振光入射到用户的眼部。

例如，经由1/4玻片转化得到的p偏振光再一次到达偏振分光结构310后，该p偏振光能够经过该偏振分光结构310的透射并入射到用户的眼部，使得用户能够观看到光所形成的图像。

在本公开实施例中，调整结构300还包括反射结构330，反射结构330设置于靠近玻片320远离偏振分光结构一侧，用于反射由玻片320转化后的第二偏振光。

根据本公开实施例，其中，反射结构330例如可以是反射膜。其中，该反射膜例如可以是具有较大的消光系数的结构。通过该反射膜能够实现当光入射到该反射膜时，光的振幅迅速衰减，使得进入反射膜内部的光能相应减少，从而使得反射膜所反射的光能增加。

其中，该反射膜例如贴附(或者涂布)在玻片320中远离偏振分光结构的一侧。在玻片320将来自偏振分光结构310的s偏振光转化为p偏振光之后，由该反射结构330(反射膜)反射该p偏振光，该反射后的p偏振光能够再一次入射到偏振分光结构310，使得再一次到达偏振分光结构310的p偏振光能够经过该偏振分光结构310的透射到达用户的眼部。

本公开实施例的光学设备可以实现较高光学效率，表现在光从光源200发出后，经过调整结构300的反射并到达用户的眼部的过程中，调整结构300对光的亮度仅有两次损耗。其中，第一次损耗为从光源200发出的光(包括s偏振光和p偏振光)第一次到达偏振分光结构310后，光中p偏振光透射通过偏振分光结构310造成的亮度损耗(由反射偏振分光结构310反射的s偏振光部分几乎不损耗)；第二次损耗为反射结构330(例如反射膜)在反射转化后的p偏振光的过程中的损耗。换言之，该调整结构300对光的亮度仅有两次损耗，使得该光学设备的光学效率较高。

例如，假设光从光源200发出后光的效率为100％，两次损耗的损耗率例如都为50％，则该光学设备的光学效率可以大致为为100％^*50％^*50％＝25％。

在本公开实施例中，该反射结构330(例如反射膜)例如可以是不透光或者透光性较差的结构，以此保证光信息尽可能少地泄露至光学设备之外，尽量避免其他用户观看到光学设备中的图像，以此提高光学设备的私密性。

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的光学设备的结构示意图。

如图4所示，本公开实施例的光学设备的玻片320例如设置在光源200的下方位置，并相对于光源200以一倾斜角度设置。其中，处于该位置的玻片320能够接收来自光源200所生成的光，并可以改变光的相位(例如经由玻片320的p偏振光相位得到改变，得到s偏振光)。本公开实施例的偏振分光结构310例如可以是曲面结构，该偏振分光结构310相对地设置于玻片320的一侧，处于该位置的偏振分光结构310能够接收并反射经由玻片320改变相位后的光信息(例如为s偏振光)。

本公开实施例的设备例如包括第一偏光器350，第一偏光器350用于接收光中的第二偏振光，并将第二偏振光导引至玻片320。

在本公开实施例中，第一偏光器350例如可以是偏光镜(polarizer)，该偏光镜可以是一种滤色镜。该偏光镜所具有的除色功能例如能够有选择性地让在某个方向振动的光线通过，例如能让自然光中的s偏振光或者p偏振光通过。

在本公开实施例中，第一偏光器350例如能够用于过滤来自光源200所产生的光中的s偏振光或者p偏振光。如图4中所示例的，光源200生成的光首先经过第一偏光器350，该第一偏光器350例如过滤该光中的s偏振光，并保留p偏振光，该p偏振光能够入射至位于该第一偏光器350下方位置的玻片320(例如为1/4玻片)。

根据本公开实施例，玻片320用于接收来自光中的第二偏振光，以及将第二偏振光转化为第一偏振光。

例如，经过第一偏光器350的p偏振光能够入射至位于该第一偏光器350下方位置的1/4玻片，该1/4玻片能够改变所接收的p偏振光的相位得到s偏振光，该s偏振光能够继续到达与1/4玻片相对设置的偏振分光结构310。

在本公开实施例中，偏振分光结构310用于反射来自玻片的第一偏振光，得到反射后的第一偏振光。

例如，从1/4玻片处到达偏振分光结构310的s偏振光经由偏振分光结构310后得到反射。即，经由偏振分光结构310反射后的s偏振光能够再一次通过1/4玻片，并入射到用户的眼部。

根据本公开实施例，调整结构300还包括第一透反射结构340，第一透反射结构340设置于靠近玻片320远离偏振分光结构一侧，用于将由玻片320转化后的第一偏振光反射至偏振分光结构310。

根据本公开实施例，第一透反射结构340例如为半反半透镜，该半反半透镜例如包括一层反射膜。即，该半反半透镜对光的作用为一半穿透、一半反射。其中，由于该半反半透镜具有低吸收的特性，使得该半反半透镜具有较好的光学性能。

其中，该第一透反射结构340例如可以与玻片320层叠设置，该第一透反射设置在靠近玻片320远离偏振分光结构的一侧。例如，可以是玻片320粘贴在该第一透反射结构340上。在本公开实施例中，从光源200处出来的p偏振光经由玻片320转化为s偏振光后，该s偏振光能够经由与玻片320层叠设置的第一透反射结构340反射至偏振分光结构310处。

在本公开实施例中，由偏振分光结构310反射后的第一偏振光通过玻片320以及第一透反射结构340透射后入射到用户的眼部。即，经由偏振分光结构310反射后的s偏振光能够再一次经过1/4玻片，s偏振光相位改变得到p偏振光，该p偏振光能够通过与玻片320层叠设置的第一透反射结构340透射后入射到用户的眼部。

本公开实施例的光学结构能够实现到达偏振分光结构310的光例如可以仅为s偏振光，该偏振分光结构310能够反射该s偏振光，使得该s偏振光不会通过偏振分光结构310泄露到光学设备之外。即本公开实施例的光学结构能够保证光信息尽可能少地泄露至光学设备之外，尽量避免其他用户观看到光学设备中的图像，以此提高光学设备的私密性。

图5示意性示出了根据本公开再一实施例的光学设备的结构示意图。

如图5所示，本公开实施例的调整结构300包括第二偏光器360和第二透反射结构370。

其中，第二偏光器360用于接收光中的第一偏振光。

在本公开实施例中，第二偏光器360例如可以和图4所描述的实施例中的第一偏光器350相同或类似。即，该第二偏光器360可以是偏光镜(polarizer)，该偏光镜可以是一种滤色镜。偏光镜所具有的除色功能例如能够选择性地让在某一方向振动的光线通过，例如能让自然光中的s偏振光或者p偏振光通过。

在本公开实施例中，第二偏光器360例如能够用于过滤光中的s偏振光或者p偏振光。如图5中所示例的，光源200所生成的光能够首先经过第二偏光器360，该第二偏光器360能够过滤该光中的p偏振光，并保留s偏振光，该保留的s偏振光能够导引至第二透反射结构370。

根据本公开实施例，第二透反射结构370用于将第二偏光器360接收的第一偏振光反射至偏振分光结构310。

根据本公开实施例，第二透反射结构370例如与图4中所描述的实施例中的第一透反射结构340相同或类似。即，该第二透反射结构370例如为半反半透镜，该半反半透镜例如包括一层反射膜。即，该半反半透镜对光的作用为一半穿透、一半反射。由于该半反半透镜具有低吸收的特性，使得该半反半透镜具有较好的光学性能。

其中，该第二透反射结构370能够接收来自光源200处发出的s偏振光，该第二透反射结构370能够将该s偏振光反射至与之相对设置的偏振分光结构310处。

本公开实施例的第二透反射结构370例如设置在光源200的下方位置，并相对于光源200以一倾斜角度设置，处于该位置的第二透反射结构370例如能够接收并反射来自光源200的光(例如接收并反射s偏振光)。本公开实施例的偏振分光结构310例如可以是曲面结构，该偏振分光结构310相对地设置于第二透反射结构370的一侧，处于该位置的偏振分光结构310能够接收经由第二透反射结构370反射的光(例如为s偏振光)。

其中，本公开实施例的偏振分光结构310用于反射来自第二透反射结构370的第一偏振光。即，来自第二透反射结构370的s偏振光经由偏振分光结构310反射后，能够再一次到达第二透反射结构370。

其中，由偏振分光结构310反射后的第一偏振光通过第二透反射结构370入射到用户的眼部。即，s偏振光由偏振分光结构310反射后再一次到达第二透反射结构370时，该s偏振光能够通过第二透反射结构370透射并入射到用户的眼部。

本公开实施例的光学结构能够实现到达偏振分光结构310的光例如可以仅为s偏振光，该偏振分光结构310能够反射s偏振光，使得该s偏振光不会通过偏振分光结构310泄露到光学设备之外。即本公开实施例的光学结构能够保证光信息尽可能少地泄露至光学设备之外，尽量避免其他用户观看到光学设备中的图像，以此提高光学设备的私密性。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。