近眼光学系统以及头戴显示设备的制作方法

本申请实施例涉及光学显示，更具体地，本申请实施例涉及一种近眼光学系统以及头戴显示设备。

背景技术：

1、目前，vr设备光学方案厚度较大。以vr眼镜为例，其与常规的眼镜形态具有一定的差距，用户的佩戴舒适感不佳，尤其是在长时间佩戴后。如何在保证高清成像的前提下，尽量缩小vr设备内部的光学系统的厚度(沿光轴方向)是需要解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种近眼光学系统以及头戴显示设备的新技术方案，能够在实现近眼光学系统轻薄化设计的同时，兼顾成像的高清化。

2、第一方面，本申请提供了一种近眼光学系统。所述近眼光学系统包括沿同一光轴设置的第一成像元件及第二成像元件；

3、所述第一成像元件包括偏振反射元件及相位延迟器；

4、所述第二成像元件包括至少一个镜片及至少一个光学组件，其中，所述光学组件被配置为用于对圆偏振光进行选择性反射和透射。

5、可选地，所述第一成像元件及所述第二成像元件用于使光线在光路中折转次数为≥2；

6、其中，光线在一个所述光学组件中能够形成一次折转。

7、可选地，所述光学组件包括第一液晶膜及第二液晶膜中的至少一者；

8、其中，所述第二液晶膜被配置为在反射圆偏振光时，圆偏振光的旋向不发生改变。

9、可选地，所述光学组件包括所述第一液晶膜与所述第二液晶膜中的任一个，且所述光学组件还包括分光膜。

10、可选地，所述第二成像元件包括第一镜片；

11、所述第一液晶膜与所述第二液晶膜中的任一个，以及所述分光膜分设在所述第一镜片的两个表面；

12、或者，

13、所述第一液晶膜与所述第二液晶膜中的任一个与所述分光膜为层叠设置，并设置于所述第一镜片的任一表面。

14、可选地，所述光学组件由所述第一液晶膜及所述第二液晶膜组成，其中，所述第二液晶膜位于所述第一液晶膜背离所述第一成像元件的一侧。

15、可选地，所述第二成像元件包括第一镜片；

16、所述第一液晶膜及所述第二液晶膜分设在所述第一镜片的两个表面；

17、或者，

18、所述第一液晶膜及所述第二液晶膜为层叠设置，并设置于所述第一镜片的任一表面。

19、可选地，所述近眼光学系统还包括显示器，所述显示器位于所述第一成像元件背离所述第二成像元件的一侧；

20、所述显示器能够发出用于成像显示的光线；其中，投射至所述第一成像元件的光线为线偏振光。

21、可选地，所述偏振反射元件及所述相位延迟器为层叠设置以形成叠合元件，所述叠合元件位于所述显示器与所述第二成像元件之间。

22、可选地，所述叠合元件设置于所述显示器的发光面。

23、可选地，所述第一成像元件还包括第二镜片，且所述第二镜片位于所述显示器与所述第二成像元件之间，所述叠合元件设置于所述所述第二镜片的任一表面。

24、可选地，所述叠合元件设置于所述第二镜片靠近所述显示器的表面；

25、其中，所述第一镜片远离所述显示器的表面与所述第二镜片靠近所述显示器的表面胶合或者相互靠近。

26、可选地，所述近眼光学系统的光学总长ttl≤15mm。

27、可选地，光线经过次数最多的面的半径的倒数a与近眼光学系统的总焦距f之间满足：-1＜a/f＜0；

28、其中，所述第一镜片靠近所述显示器的表面为近眼光学系统中光线经过次数最多的面。

29、第二方面，本申请提供了一种头戴显示设备。所述头戴显示设备包括：

30、壳体；以及

31、如第一方面所述的近眼光学系统。

32、本申请的有益效果为：

33、根据本申请实施例提供的近眼光学系统，通过光的偏振原理，结合特殊设计的光学组件与偏振反射元件及相位延迟器搭配组合，形成了一种新的折返式光学架构，如此在保证高清成像的前提下，有效的缩小了整个近眼光学系统的厚度(沿光轴方向)，从而利于实现超薄vr光学方案。

34、通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种近眼光学系统，其特征在于，包括沿同一光轴设置的第一成像元件(2)及第二成像元件(3)；

2.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第一成像元件(2)及所述第二成像元件(3)用于使光线在光路中折转次数为≥2；

3.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，所述光学组件(31)包括第一液晶膜(311)及第二液晶膜(312)中的至少一者；

4.根据权利要求3所述的近眼光学系统，其特征在于，所述光学组件(31)包括所述第一液晶膜(311)与所述第二液晶膜(312)中的任一个，且所述光学组件(31)还包括分光膜(313)。

5.根据权利要求4所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第二成像元件(3)包括第一镜片(32)；

6.根据权利要求3所述的近眼光学系统，其特征在于，所述光学组件(31)由所述第一液晶膜(311)及所述第二液晶膜(312)组成，其中，所述第二液晶膜(312)位于所述第一液晶膜(311)背离所述第一成像元件(2)的一侧。

7.根据权利要求6所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第二成像元件(3)包括第一镜片(32)；

8.根据权利要求5或7所述的近眼光学系统，其特征在于，所述近眼光学系统还包括显示器(1)，所述显示器(1)位于所述第一成像元件(2)背离所述第二成像元件(3)的一侧；

9.根据权利要求8所述的近眼光学系统，其特征在于，所述偏振反射元件(21)及所述相位延迟器(22)为层叠设置以形成叠合元件，所述叠合元件位于所述显示器(1)与所述第二成像元件(3)之间。

10.根据权利要求9所述的近眼光学系统，其特征在于，所述叠合元件设置于所述显示器(1)的发光面。

11.根据权利要求9所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第一成像元件(2)还包括第二镜片(23)，且所述第二镜片(23)位于所述显示器(1)与所述第二成像元件(3)之间，所述叠合元件设置于所述所述第二镜片(23)的任一表面。

12.根据权利要求11所述的近眼光学系统，其特征在于，所述叠合元件设置于所述第二镜片(23)靠近所述显示器(1)的表面；

13.根据权利要求8所述的近眼光学系统，其特征在于，所述近眼光学系统的光学总长ttl≤15mm。

14.根据权利要求8所述的近眼光学系统，其特征在于，光线经过次数最多的面的半径的倒数a与近眼光学系统的总焦距f之间满足：-1＜a/f＜0；

15.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种近眼光学系统以及头戴显示设备；所述近眼光学系统包括沿同一光轴设置的第一成像元件及第二成像元件；所述第一成像元件包括偏振反射元件及相位延迟器；所述第二成像元件包括至少一个镜片及至少一个光学组件，其中，所述光学组件被配置为用于对圆偏振光进行选择性反射和透射。本申请实施例提供的近眼光学系统，可以实现超薄的VR方案。

技术研发人员：史柴源
受保护的技术使用者：歌尔光学科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15