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、vr设备的视场角越大，能带来越高的沉浸感。目前，受限于光学镜片的可加工性要求，当前vr设备的视场角普遍为小于110度。如何在保证成像质量的前提下，增大vr设备的视场角是vr领域亟待解决的问题。

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，在实现近眼光学系统大视场的同时，能够兼顾成像质量。

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第一镜片及第二镜片，且所述第一镜片的任一侧设置有第一分光膜，所述第二镜片的至少一侧设置有第一液晶膜及相位延迟器，其中，所述第一液晶膜位于所述第一分光膜与所述相位延迟器之间；

4、所述第二成像元件包括第三镜片，所述第三镜片位于所述第二镜片远离所述第一镜片的一侧，且所述第三镜片靠近所述第二镜片的一侧设置有第二分光膜，远离所述第二镜片的一侧设置有第二液晶膜；

5、进入所述近眼光学系统中的圆偏振光能够在所述第一成像元件及所述第二成像元件中分别进行至少一次折叠。

6、可选地，进入所述第一成像元件的圆偏振光先在所述第一液晶膜与所述第一分光膜之间进行光线折叠，再射入所述第二成像元件并在所述第二液晶膜与所述第二分光膜之间进行光线折叠后出射。

7、可选地，所述第一成像元件的有效焦距为f1，所述第二成像元件的有效焦距为f2，f1与f2之间满足：|f1|/f2>3。

8、可选地，所述第一液晶膜及所述第二液晶膜被配置为在反射圆偏振光后，圆偏振光的旋向不发生改变。

9、可选地，所述第一分光膜设置于所述第一镜片的任一表面。

10、可选地，所述第一液晶膜设置于所述第二镜片靠近所述第一镜片一侧的表面，所述相位延迟器设置于所述第二镜片远离所述第一镜片一侧的表面；

11、或，

12、所述第一液晶膜设置于所述第二镜片远离所述第一镜片一侧的表面，所述相位延迟器设置于所述第一液晶膜背离所述第二镜片的一侧。

13、可选地，所述相位延迟器为半波片。

14、可选地，所述第二分光膜设置于所述第三镜片靠近所述第二镜片一侧的表面；

15、所述第二液晶膜设置于所述第三镜片远离所述第二镜片一侧的表面。

16、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；

17、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圆偏振光。

18、可选地，所述近眼光学系统的光学总长ttl与所述第一成像元件的有效焦距f1之间满足：0.03＜ttl/|f1|≤0.15；

19、所述近眼光学系统的光学总长ttl与所述第二成像元件的有效焦距f2之间满足：0.64＜ttl/f2＜0.87。

20、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：

21、壳体；以及

22、如第一方面所述的近眼光学系统。

23、本申请的有益效果为：

24、根据本申请实施例提供的近眼光学系统，通过偏振光学原理，在光路中引入了第一液晶膜与第一分光膜及相位延迟器搭配组合，还引入了第二液晶膜与第二分光膜搭配组合，构建了新的折叠光路设计，整个近眼光学系统中至少包括两次光线折叠，且该两次光线折叠可以调制光线的传播方向，最终可以达到增大视场角fov的目的，同时可以兼顾成像质量。

25、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(100)及第二成像元件(200)；

2.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，进入所述第一成像元件(100)的圆偏振光先在所述第一液晶膜(6)与所述第一分光膜(5)之间进行光线折叠，再射入所述第二成像元件(200)并在所述第二液晶膜(9)与所述第二分光膜(8)之间进行光线折叠后出射。

3.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(100)的有效焦距为f1，所述第二成像元件(200)的有效焦距为f2，f1与f2之间满足：|f1|/f2>3。

4.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第一液晶膜(6)及所述第二液晶膜(9)被配置为在反射圆偏振光后，圆偏振光的旋向不发生改变。

5.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第一分光膜(5)设置于所述第一镜片(2)的任一表面。

6.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第一液晶膜(6)设置于所述第二镜片(3)靠近所述第一镜片(2)一侧的表面，所述相位延迟器(7)设置于所述第二镜片(3)远离所述第一镜片(2)一侧的表面；

7.根据权利要求6所述的近眼光学系统，其特征在于，所述相位延迟器(7)为半波片。

8.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第二分光膜(8)设置于所述第三镜片(4)靠近所述第二镜片(3)一侧的表面；

9.根据权利要求1-8中任一项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(100)背离所述第二成像元件(200)的一侧；

10.根据权利要求9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与所述第一成像元件(100)的有效焦距f1之间满足：0.03＜ttl/|f1|≤0.15；

11.一种头戴显示设备，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第一镜片及第二镜片，且所述第一镜片的任一侧设置有第一分光膜，所述第二镜片的至少一侧设置有第一液晶膜及相位延迟器，其中，所述第一液晶膜位于所述第一分光膜与所述相位延迟器之间；所述第二成像元件包括第三镜片，所述第三镜片位于所述第二镜片远离所述第一镜片的一侧，且所述第三镜片靠近所述第二镜片的一侧设置有第二分光膜，远离所述第二镜片的一侧设置有第二液晶膜；进入所述近眼光学系统中的圆偏振光能够在所述第一成像元件及所述第二成像元件中分别进行至少一次折叠。

技术研发人员：王新伟
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：2024/3/31