短距离光学放大模组及其组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种短距离光学放大模组及其组件，包括依次排列布置的第一相位延迟片(2)、部分透射部分反射曲面镜片(4)、第二相位延迟片(5)和反射式偏振片(6)，所述部分透射部分反射曲面镜片(4)的两个侧面中的一面为平面，另一面为曲面，所述曲面的一侧靠近所述第一相位延迟片(2)，所述第一相位延迟片(2)、第二相位延迟片(5)和反射式偏振片(6)的两个侧面均为平面，且所述第二相位延迟片(5)与反射式偏振片(6)相贴合，减小了短距离光学放大模组的尺寸。此外，在反射式偏振片的外侧增设了吸收型偏振片，能够吸收外界来的光，防止看到外界的反射像，进而防止外界光对显示影像的干扰。
【专利说明】
短距离光学放大模组及其组件
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种光学仪器，尤其涉及一种短距离的光学放大模组及其组件。
【背景技术】
[0002]现有技术中光学放大模组结构中，为满足光学放大模组内的成像质量，模组内通常包含多个光学器件，由于各个光学器件需要一定的安装空间，因此将多个光学器件组成的光学放大模组往往尺寸和体积都比较大，尤其不能满足智能VR(Virtual Real ity，虚拟现实)穿戴设备小空间高放大倍数的显示要求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型实施例中提供了一种短距离光学放大模组及使用该模组的光学放大组件，以解决现有的光学放大模组结构尺寸较大的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案:
[0005]—种短距离光学放大模组，包括依次排列布置的第一相位延迟片、部分透射部分反射曲面镜片、第二相位延迟片和反射式偏振片，所述部分透射部分反射曲面镜片的两个侧面中的一面为平面，另一面为曲面，所述曲面的一侧靠近所述第一相位延迟片，所述第一相位延迟片、第二相位延迟片和反射式偏振片的两个侧面均为平面，且所述第二相位延迟片与反射式偏振片相贴合。
[0006]优选的，所述部分透射部分反射曲面镜片的平面一侧与所述第二相位延迟片相贴入口 ο
[0007]优选的，还包括吸收型偏振片，所述吸收型偏振片设在反射式偏振片远离部分透射部分反射曲面镜片的一侧，且所述吸收型偏振片与反射式偏振片相贴合。
[0008]优选的，还包括影像显示屏，所述影像显示屏设置在第一相位延迟片的远离部分透射部分反射曲面镜片的一侧，且所述影像显示屏与所述第一相位延迟片相贴合。
[0009]优选的，还设有不影响光线相位延时的光学器件，所述光学器件设在影像显示屏、第一相位延迟片、部分透射部分反射曲面镜片和第二相位延迟片中的任意相邻的两个之间。
[0010]优选的，所述影像显示屏、第一相位延迟片、部分透射部分反射曲面镜片、第二相位延迟片、反射式偏振片和吸收型偏振片同轴设置。
[0011]优选的，所述透射部分反射曲面镜片为50%比例透射、50%比例反射的曲面镜片。
[0012]—种短距离光学放大组件，所述组件包括影像显示屏和短距离光学放大模组，其中，
[0013]所述短距离光学放大模组包括依次排列布置的由第一相位延迟层、部分透射部分反射曲面镜片层、第二相位延迟层和反射式偏振层，所述部分透射部分反射曲面镜片层的两个侧面中的一面为平面，另一面为曲面，所述第一相位延迟层、第二相位延迟层和反射式偏振层的两个侧面均为平面；
[0014]所述影像显示屏设置在靠近所述短距离光学放大模组的第一相位延迟层一侧。
[0015]优选的，所述短距离光学放大模组还包括吸收型偏振层，其中，所述吸收型偏振层布置在靠近所述反射式偏振层并且远离所述第二相位延迟层一侧。
[0016]优选的，所述组件还包括不影响相位延时的光学器件，其中，所述光学器件布置在所述影像显示屏、第一相位延迟层、部分透射部分反射曲面镜片层、第二相位延迟层和反射式偏振层中的任意两者之间。
[0017]由以上技术方案可见，本实用新型具有以下有益效果:
[0018]本实用新型提供的短距离光学放大模组在现有技术的基础上将第二相位延迟片与反射式偏振片贴合设置，在不影响光路的前提下，节省了第二相位延迟片与反射式偏振片的距离，进一步减小了短距离光学放大模组的尺寸。
[0019]本实用新型提供的短距离光学放大模组，通过将部分透射部分反射曲面镜片的一侧面设置为平面，使得该平面能够与第二相位延迟片相贴合，该第二相位延迟片又与反射式偏振片相贴合，进一步减小了光学放大模组的尺寸。
[0020]此外，将部分透射部分反射曲面镜片的一侧镜面设置为平面，能够减小曲面发生色散程度，保证光线传播的清晰度，并且对镜面平面加工较曲面加工而言，工艺加工难度降低，加工成本也减少了。
[0021]本实用新型提供的短距离光学放大模组还在反射式偏振片的外侧增设了吸收型偏振片，该吸收型偏振片能够吸收外界来的光，防止看到外界的反射像，进而防止外界光对显示的干扰;此外，将吸收型偏振片、反射偏振片与相位延迟片贴合设置，将显示屏与第一相位延迟片贴合设置，可进一步减小模组的体积和尺寸，简化装配。
[0022]本实用新型提供的短距离光学放大模组还包括影响显示屏，将影像显示屏与第一相位延迟片相贴合，在不影响光路传播的前提下，进一步减小光学模组的体积和尺寸。
[0023]本实用新型中的短距离光学放大模组中光线在反射式偏振片处产生第一次反射，再经第二相位延迟片到达部分透射部分反射曲面镜片，在部分透射部分反射曲面镜片处产生第二次反射，通过引入反射式偏振片及部分透射部分反射曲面镜片，让光线在光学放大模组内完成两次反射，并利用第二次反射实现大倍数的放大。利用光线在光学放大模组内完成两次反射，并利用第二次反射实现光线大角度的调整，扩大视场角，而且将光学模组内的部分组件相贴合，减小光学模组的尺寸，节省了现有的光学模组内组件安装的空间，使应用于该短距离光学放大模组的VR眼镜的尺寸贴近普通的眼镜尺寸。
[0024]本实用新型中的近眼显示光学模组中显示屏、第一相位延迟片、部分透射部分反射曲面镜片、第二相位延迟片、反射式偏振片和吸收型偏振片同轴设置，这样方便人眼在光学模组的轴中心处看到图像。
[0025]本实用新型提供的一种短距离光学放大组件，将第一相位延迟片、部分透射部分反射曲面镜片、第二相位延迟片和反射式偏振片组合成的多层的光学结构体，并且在不影响光学成像质量的前提下，极大程度地减小光学模组的尺寸和体积，减轻了重量，增加了使用该光学放大组件的VR眼镜佩戴时的舒适感。
【附图说明】
[0026]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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本实施例提供的一种短距离光学放大模组的结构示意图；
[0028]图2为本实施例提供的另一种短距离光学放大模组的结构示意图；
[0029]图3为光线分别现有的和本申请的部分透射部分反射曲面镜片的光路传播示意图；
[0030]图4为本实施例提供的又一种短距离光学放大模组的结构示意图；
[0031]图5为本实施例提供的又一种短距离光学放大模组的结构示意图；
[0032]图6为本实施例提供的一种短距离光学放大组件的结构示意图；
[0033]图7为本实施例提供的另一种短距离光学放大组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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。
[0035]本实用新型中的第一相位延迟片、第二相位延迟片、反射式偏振片、部分透射部分反射曲面镜片均为现有技术，最常见的第一和第二相位延迟片均为1/4波片，光线每次经过相位延迟片能够增加一定角度的相位延迟，反射式偏振片能实现对偏振方向与其透射方向一致的线偏光通过，而对于偏振方向与其透射方向正交的线偏光完全反射，而对于有一定相位延迟的圆偏振光或者椭圆偏振光部分透射通过。部分透射部分反射曲面镜片可以实现一定比例的光产生反射，剩余比例的光产生透射。
[0036]本实用新型中的短距离光学放大模组的实施例:
[0037]如图1所示，本实用新型中的短距离光学放大模组包括依次排列布置的第一相位延迟片2、部分透射部分反射曲面镜片4、第二相位延迟片5和反射式偏振片6，其中，所述部分透射部分反射曲面镜片4的两个侧面中的一面为平面，另一面为曲面，所述曲面的一侧靠近所述第一相位延迟片2，所述第一相位延迟片2、第二相位延迟片5和反射式偏振片6的两个侧面均为平面，且所述第二相位延迟片5与反射式偏振片6相贴合。
[0038]下面介绍一下本实用新型中的短距离光学放大模组的工作原理:
[0039]在靠近光源的一侧，线性偏振光(本实施例中其偏振方向为平行于纸面的方向)经过第一相位延迟片2后变为相位延迟了的椭圆偏振光，特别地，当第一相位延迟片2为1/4波片时，该透过的线偏光经过第一相位延迟片2后变为圆偏振光，然后再经过部分透射部分反射曲面镜片4的曲面侧发生透射，使光线完成第一次透射放大，此次放大是小倍数的放大，透射后的偏振光经过第二相位延迟片后光的线偏振方向变成与反射型偏振片6的透过方向正交(本实施例中为垂直于纸面的方向)，该垂直的偏振光到达反射型偏振片6后发送第一次全发射，反射后的偏振光再次经过第二相位延迟片后变为线偏光，该线偏光再次经过部分透射部分反射曲面镜片的曲面侧4实现一定比例能量的光的第二次反射放大，这次是大倍数的放大。经过大倍数放大的光线再次经过第二相位延迟片5，变为偏振方向与反射式偏振片6的透过方向一致的线偏光(本实施例中为平行于纸面方向)，最后该正交的偏振光通过反射式偏振片6后进入观察者视线，从而在短距离(小于5cm)内实现光线的大倍数放大。
[0040]其中，将第二相位延迟片5与反射式偏振片6相贴合设置，缩短了光线在第二相位延迟片5与反射式偏振片6的传播路径，在不影响光路的前提下，节省了第二相位延迟片与反射式偏振片的距离，能够进一步减小短距离光学放大模组的尺寸和体积。
[0041]优选的，如图2所示，将部分透射部分反射曲面镜片4的一侧面为平面，且该平面能与第二相位延迟片5相贴合。通常地，部分透射部分反射曲面镜片4的镜面均是圆弧曲面，本实施例将靠近第二相位延迟片5的部分透射部分反射曲面镜片4的一侧设置为平面，一方面实现了将第二相位延迟片5与部分透射部分反射曲面镜片4相贴合，进一步地缩短两个光学组件间的距离，减小了光学放大模组的尺寸;另一方面，如图3所示，如果部分透射部分反射曲面镜片4的两个面都是曲面，则曲面较大会导致光线发生色散，影响视觉成像效果;或者如果曲面的曲率较小会缩短光路路程，影响放大效果，所以本实施例提供的部分透射部分反射曲面镜片4的一侧设置为平面能够减小曲面发生色散的程度，或者曲率较小导致对光路的放大率降低的问题，有利于使光线在光学模组中发生的折射或反射更稳定，并且不影响光路的成像效果。
[0042]此外，就工艺生产而言，本实施例提供的部分透射部分反射曲面镜片的一侧面为平面，相比于现有的两面均是曲面的部分透射部分反射曲面镜片而言，工艺加工平面比加工曲面难度较低，相应地，加工成本也减少，进而能够了生产效率。
[0043]优选的，如图2所示，上述短距离光学放大模组还包括吸收型偏振片7，其中，该吸收型偏振片7设在反射式偏振片6远尚部分透射部分反射曲面镜片4的一侧。此外，该吸收型偏振片7可与反射式偏振片6贴合设置，并且该吸收型偏振片7与反射式偏振片6的透射方向平行设置。
[0044]本实用新型提供的短距离光学放大模通过在反射式偏振片的外侧增设了吸收型偏振片，该吸收型偏振片与反射偏振片的透射方向平行设置，即从反射偏振片出射的偏振光可直接通过该吸收型偏振片。外界的光线被该吸收型偏振片吸收，这样，就防止看到外界的反射像，进而防止外界光对显示的干扰;此外，将吸收型偏振片、反射偏振片与第二相位延迟片贴合设置可以降低光损失，进一步减小体积和尺寸，简化装配。
[0045]本实用新型中的使用上述短距离光学放大模组的近眼显示光学模组的实施例:
[0046]如图4所示，在一优选的实施例中，该短距离光学放大模组还包括影像显示屏1，所述影像显示屏I设置在第一相位延迟片2的远离部分透射部分反射曲面镜片4的一侧，且所述影像显示屏I与所述第一相位延迟片2相贴合。
[0047]其中，该实施例中的短距离光学放大模组由于影像显示屏I与第一度相位延迟片2相贴合，第二相位延迟片5与反射式偏振片6相贴合，分别缩短了两组距离，在不影响光路传播的前提下，将光学模组中的部分组件相贴合，能够极大地减小光学模组的尺寸，将短距离光学放大模组应用于VR(虚拟现实)眼镜中，能够缩短VR眼镜的尺寸厚度，减轻了体积，更接近于普通的眼镜尺寸，增加了使用者佩戴的舒适度。
[0048]优选的，为进一步减小短距离光学放大模组的尺寸和体积，将部分透射部分反射曲面镜片4的一侧面为平面，且所述平面与所述第二相位延迟片5相贴合，进而使部分透射部分反射曲面镜片、第二相位延迟片与反射式偏振片三者相贴合，能够更加缩短近眼显示光学模组的尺寸和体积。
[0049]本实用新型中的短距离光学放大模组，将第二相位延迟片5、反射式偏振片6和吸收型偏振片依次贴合设置，并且将影像显示屏I与第一相位延迟片2也贴合设置，使得贴合后的短距离光学放大模组较贴合前相比，大大减小了模组尺寸和体积，此外，增设的吸收型偏振片能够吸收外界来的光，防止看到外界的反射像，进而防止外界光对显示的干扰。
[0050]优选的，影像显示屏I选择为微型高清显示屏，在选择微型高清显示屏的情况下还可以在小体积的情况下看到大视野高清晰度的显示效果。优选的，部分透射部分反射曲面镜片4为50 %比例透射、50 %比例反射的曲面镜片。
[0051]在影像显示屏1、第一相位延迟片2、部分透射部分反射曲面镜片4、第二相位延迟片5和反射式偏振片6中的任意相邻的两个之间都可以根据需要来加入不影响光线相位延时的光学器件3，比如可以在第一相位延迟片2与部分透射部分反射曲面镜片4间加入校正色相变化的光学模组3。
[0052]为了使人眼能够在反射式偏振片6的轴线中心处看到图像，从而使影像显示屏1、第一相位延迟片2、部分透射部分反射曲面镜片4、第二相位延迟片5、反射式偏振片6和吸收型偏振片7同轴设置。
[0053]本实用新型中的短距离光学放大模组的轴向侧面包裹有吸光材料，能够使最终未透过反射式偏振片6进入人眼的光线被吸收，防止这些光对最终显示结果造成影响。
[0054]下面介绍一下本实用新型中的应用与上述短距离光学放大模组的近眼显示光学模组的工作原理:(例如VR眼镜)
[0055]在靠近光源的一侧，线性偏振光(本实施例中为平行于纸面的方向)经过第一相位延迟片2后变为相位延迟了的椭圆偏振光，特别地，当第一相位延迟片2为1/4波片时，该透过的线偏光经过第一相位延迟片2后变为圆偏振光，然后再经过部分透射部分反射曲面镜片4的曲面侧发生透射，使光线完成第一次透射放大，此次放大是小倍数的放大，透射后的偏振光经过第二相位延迟片后光的线偏振方向变成与反射型偏振片6的透过方向正交(本实施例中为垂直于纸面的方向)，该垂直的偏振光到达反射型偏振片6后发送第一次全发射，反射后的偏振光再次经过第二相位延迟片后变为线偏光，该线偏光再次经过部分透射部分反射曲面镜片的曲面侧4实现一定比例能量的光的第二次反射放大，这次是大倍数的放大。经过大倍数放大的光线再次经过第二相位延迟片5，变为偏振方向与反射型偏振片6的透过方向一致的线偏光(本实施例中为平行于纸面方向)，最后该正交的偏振光通过反射式偏振片6后进入观察者视线，从而在短距离(小于3cm)实现超大视场角的目的。上述正交的偏振光即为人眼可直接观察的光线。
[0056]本实用新型充分借助反射功能光学模组的大角度(相对于透射的小角度变化)调整特性来组合出在较小的总的光学通道内实现非常大的放大倍数，从而实现微型屏幕同样看到大视场角的效果。考虑到近眼光学对整体亮度损失的敏感度较低，因此在本实用新型中的光学的整体设计中使用了部分透射部分反射的丢弃部分能量的方式，而不会对最终的显示效果产生明显的影响。综上所述，本实用新型是一种实现了高的放大倍数、整体厚度较小且几乎无相差的近眼显示光学模组。此外，将吸收型偏振片、反射偏振片与第二相位延迟片三者依次贴合设置不但能够降低光损失，还进一步减小了模组的体积和尺寸，简化装配。
[0057]如图5所示，在一优选的实施例中，前述光学放大模组还包括不影响光线相位延时的光学器件3。且该光学器件3的位置可根据模组的实际需要自由设置，例如可以将校正色相变化的光学模组3设置在部分透射部分反射曲面镜片4和第二相位延迟片5之间。
[0058]在另一个优选的实施例中，所述短距离光学放大模组的显示屏1、第一相位延迟片2、部分透射部分反射曲面镜片4、第二相位延迟片5、反射式偏振片6和吸收型偏振片非同轴设置。
[0059]此外，本方案还公开了一种短距离光学放大组件，如图6所示，该组件包括依次排列布置的影像显示屏I和光学放大模组10，其中，
[0060]所述短距离光学放大模组10包括依次排列布置的由第一相位延迟层2、部分透射部分反射曲面镜片层4、第二相位延迟层5和反射式偏振层6，所述部分透射部分反射曲面镜片层4的两个侧面中的一面为平面，另一面为曲面，所述第一相位延迟层2、第二相位延迟层5和反射式偏振层6的两个侧面均为平面；
[0061]所述影像显示屏I设置在靠近所述短距离光学放大模组10的第一相位延迟层2—侧。
[0062]本实施例中的第一相位延迟层2、部分透射部分反射曲面镜片层4、第二相位延迟层5和反射式偏振层6与上述实施例中的对应的组件相同，其区别在于本实施例中将这些组件组成一个光学结构体。该光学模组在不影响光学成像质量的前提下，极大程度地减小光学模组的尺寸和体积，减轻了重量，增加了使用该光学放大组件的VR眼镜佩戴时的舒适感。
[0063]优选的，为进一步减小光学模组的尺寸和体积，本实施例中，所述短距离光学放大模组10还包括吸收型偏振层7，其中，所述吸收型偏振层7布置在靠近所述反射式偏振层6并且远离所述第二相位延迟层5—侧。
[0064]在另一优选的实施例中，所述组件还包括不影响相位延时的光学器件3，其中，所述光学器件3布置在所述影像显示屏1、第一相位延迟层2、部分透射部分反射曲面镜片层4、第二相位延迟层5和反射式偏振层6中的任意两者之间。
[0065]如图7所示，所述不影响相位延时的光学器件3设置在第一相位延迟层2和影像显示屏I之间，且与所述短距离光学放大模组10组成为一体。优选的，所述光学器件包括近视镜片、远视镜片，或者散光镜片等。以增加了该短距离光学放大模组的适用性。
[0066]在上述本实施例1至实施例4中的影像显示屏I的两个侧面均为平面，为减小模组尺寸和体积该第一相位延迟片2与影像显示屏I相贴合。优选的，所述第一相位延迟片和第二相位延迟片均为1/4波片。
[0067]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。以上所述仅是本实用新型的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种短距离光学放大模组，包括依次排列布置的第一相位延迟片(2)、部分透射部分反射曲面镜片(4)、第二相位延迟片(5)和反射式偏振片(6)，其特征在于，所述部分透射部分反射曲面镜片(4)的两个侧面中的一面为平面，另一面为曲面，所述曲面的一侧靠近所述第一相位延迟片(2)，所述第一相位延迟片(2)、第二相位延迟片(5)和反射式偏振片(6)的两个侧面均为平面，且所述第二相位延迟片(5)与反射式偏振片(6)相贴合。2.根据权利要求1所述模组，其特征在于，所述部分透射部分反射曲面镜片(4)的平面一侧与所述第二相位延迟片(5)相贴合。3.根据权利要求2所述模组，其特征在于，还包括吸收型偏振片(7)，所述吸收型偏振片(7)设在反射式偏振片(6)远离部分透射部分反射曲面镜片(4)的一侧，且所述吸收型偏振片(7)与反射式偏振片(6)相贴合。4.根据权利要求1至3任一项所述的模组，其特征在于，还包括影像显示屏(I)，所述影像显示屏(I)设置在第一相位延迟片(2)的远离部分透射部分反射曲面镜片(4)的一侧，且所述影像显示屏(I)与所述第一相位延迟片(2)相贴合。5.根据权利要求1所述的模组，其特征在于，还设有不影响光线相位延时的光学器件(3)，所述光学器件(3)设在影像显示屏(I)、第一相位延迟片(2)、部分透射部分反射曲面镜片(4)和第二相位延迟片(5)中的任意相邻的两个之间。6.根据权利要求5所述的模组，其特征在于，所述影像显示屏(1)、第一相位延迟片(2)、部分透射部分反射曲面镜片(4)、第二相位延迟片(5)、反射式偏振片(6)和吸收型偏振片(7)同轴设置。7.根据权利要求6所述的模组，其特征在于，所述透射部分反射曲面镜片(4)为50%比例透射、50 %比例反射的曲面镜片。8.一种短距离光学放大组件，其特征在于，所述组件包括影像显示屏(I)和短距离光学放大模组(10)，其中， 所述短距离光学放大模组(10)包括依次排列布置的由第一相位延迟层(2)、部分透射部分反射曲面镜片层(4)、第二相位延迟层(5)和反射式偏振层(6)，所述部分透射部分反射曲面镜片层(4)的两个侧面中的一面为平面，另一面为曲面，所述第一相位延迟层(2)、第二相位延迟层(5)和反射式偏振层(6)的两个侧面均为平面； 所述影像显示屏(I)设置在靠近所述短距离光学放大模组(10)的第一相位延迟层(2)一侧。9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述短距离光学放大模组(10)还包括吸收型偏振层(7)，其中，所述吸收型偏振层(7)布置在靠近所述反射式偏振层(6)并且远离所述第二相位延迟层(5)—侧。10.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述组件还包括不影响相位延时的光学器件(3)，其中，所述光学器件(3)布置在所述影像显示屏(I)、第一相位延迟层(2)、部分透射部分反射曲面镜片层(4)、第二相位延迟层(5)和反射式偏振层(6)中的任意两者之间。
【文档编号】G02B27/28GK205539752SQ201620086817
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】李刚, 汤伟平
【申请人】深圳多哚新技术有限责任公司