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成像，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、用户在体验vr产品时往往会有不同的应用场景，例如针对同一个vr设备，希望既能办公、玩游戏又能观影等等。这些不同的应用场景往往需要不同的虚像距离来增强用户的体验。在同一个虚像距离下进行不同应用场景的体验，用户会产生视觉疲劳。现有vr光学方案大都是定焦或是可以进行视度调节，但在不同场景下实现虚像距离的调节是目前需要解决的问题。

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。

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分光元件、第一镜片、第二镜片、相位延迟器及偏振反射器；所述分光元件位于所述第一镜片的任一侧，所述相位延迟器及所述偏振反射器位于所述第二镜片的任一侧，且所述相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射器之间；

3、所述第一镜片被配置为能够沿光轴相对于所述第二镜片移动，用以改变虚像的位置；

4、所述第一镜片与所述第二镜片之间的间隔为l1，对应的虚像距为v1；在所述第一镜片移动之后，所述第一镜片与所述第二镜片之间的间隔为l2，对应的虚像距为v2；所述近眼光学系统满足：0≤|v1-v2|*φ1/|l1-l2|≤300。

5、可选地，所述近眼光学系统满足：1≤|v1-v2|*φ1/|l1-l2|≤110。

6、可选地，所述第一镜片与所述第二镜片之间的间隔l1为2mm～7mm，对应的虚像距v1为4000mm～10000mm；

7、所述第一镜片的光焦度φ1为：0.001≤φ1≤0.01。

8、可选地，所述第一镜片的移动量|l1-l2|为：0.1mm≤|l1-l2|≤2mm，且在所述第一镜片移动之后，对应的虚像距变化量|v1-v2|为：100mm≤|v1-v2|≤6000mm。

9、可选地，所述近眼光学系统的光焦度为φ，所述第一镜片的光焦度φ1与所述近眼光学系统的光焦度φ之间满足：0≤φ1*(φ-φ1)/φ2≤1。

10、可选地，所述近眼光学系统的光焦度φ为正，且0.01≤φ≤0.1。

11、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镜片背离所述第二镜片的一侧，所述显示器用于发出成像光线。

12、可选地，所述分光元件设置在所述第一镜片靠近所述显示器的表面。

13、可选地，所述相位延迟器及所述偏振反射器层叠设置，并设于所述第二镜片靠近所述显示器的表面。

14、可选地，所述近眼光学系统还包括偏振器，所述偏振器设置在所述偏振反射器背离所述相位延迟器的一侧，且所述偏振器、所述偏振反射器及所述相位延迟器为层叠设置以形成复合膜材。

15、可选地，所述显示器被配置为能够发射圆偏振光或自然光；

16、在所述显示器发出的光线为自然光的情况下，所述显示器的发光面设置有叠合元件，用以将自然光转变为圆偏振光，且所述叠合元件包括至少一个相位延迟片及线偏振片。

17、可选地，所述近眼光学系统还包括第三镜片，所述第三镜片设置在所述第二镜片远离所述第一镜片的一侧。

18、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：

19、壳体；以及

20、如第一方面所述的近眼光学系统。

21、本申请的有益效果为：

22、根据本申请实施例提供的近眼光学系统，设计第一镜片可以沿着光轴进行移动以靠近或远离固定不动的第二镜片，通过变化该个镜片之间的距离，以此来实现虚像距的变换，从而可以在不同的场景下获得不同的虚像，以满足不同场景下的观看需求；并且，通过约束可移动的第一镜片的光焦度、该第一镜片的移动量及对应的虚像距的变化量三者之间的关系，可保证第一镜片在移动后形成的虚像像质较佳。

23、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分光元件(4)、第一镜片(2)、第二镜片(3)、相位延迟器(5)及偏振反射器(6)；所述分光元件(4)位于所述第一镜片(2)的任一侧，所述相位延迟器(5)及所述偏振反射器(6)位于所述第二镜片(3)的任一侧，且所述相位延迟器(5)位于所述分光元件(4)与所述偏振反射器(6)之间；

2.根据权利要求1所述的近眼光学系统，其特征在于，所述近眼光学系统满足：1≤|v1-v2|*φ1/|l1-l2|≤110。

3.根据权利要求1或2所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第一镜片(2)与所述第二镜片(3)之间的间隔l1为2mm～7mm，对应的虚像距v1为4000mm～10000mm；

4.根据权利要求3所述的近眼光学系统，其特征在于，所述第一镜片(2)的移动量|l1-l2|为：0.1mm≤|l1-l2|≤2mm，且在所述第一镜片(2)移动之后，对应的虚像距变化量|v1-v2|为：100mm≤|v1-v2|≤6000mm。

5.根据权利要求3所述的近眼光学系统，其特征在于，所述近眼光学系统的光焦度为φ，所述第一镜片(2)的光焦度φ1与所述近眼光学系统的光焦度φ之间满足：0≤φ1*(φ-φ1)/φ2≤1。

6.根据权利要求5所述的近眼光学系统，其特征在于，所述近眼光学系统的光焦度φ为正，且0.01≤φ≤0.1。

7.根据权利要求1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)位于所述第一镜片(2)背离所述第二镜片(3)的一侧，所述显示器(1)用于发出成像光线。

8.根据权利要求7所述的近眼光学系统，其特征在于，所述分光元件(4)设置在所述第一镜片(2)靠近所述显示器(1)的表面。

9.根据权利要求7或8所述的近眼光学系统，其特征在于，所述相位延迟器(5)及所述偏振反射器(6)层叠设置，并设于所述第二镜片(3)靠近所述显示器(1)的表面。

10.根据权利要求9所述的近眼光学系统，其特征在于，所述近眼光学系统还包括偏振器(7)，所述偏振器(7)设置在所述偏振反射器(6)背离所述相位延迟器(5)的一侧，且所述偏振器(7)、所述偏振反射器(6)及所述相位延迟器(5)为层叠设置以形成复合膜材。

11.根据权利要求7所述的近眼光学系统，其特征在于，所述显示器(1)被配置为能够发射圆偏振光或自然光；

12.根据权利要求1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第三镜片，所述第三镜片设置在所述第二镜片(3)远离所述第一镜片(2)的一侧。

13.一种头戴显示设备，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分光元件、第一镜片、第二镜片、相位延迟器及偏振反射器；所述分光元件位于所述第一镜片的任一侧，所述相位延迟器及所述偏振反射器位于所述第二镜片的任一侧，且所述相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射器之间；所述第一镜片被配置为能够沿光轴相对于所述第二镜片移动，用以改变虚像的位置；所述第一镜片与所述第二镜片之间的间隔为L<subgt;1</subgt;，对应的虚像距为V<subgt;1</subgt;；在所述第一镜片移动之后，所述第一镜片与所述第二镜片之间的间隔为L<subgt;2</subgt;，对应的虚像距为V<subgt;2</subgt;；所述近眼光学系统满足：0≤|V<subgt;1</subgt;‑V<subgt;2</subgt;|*φ<subgt;1</subgt;/|L<subgt;1</subgt;‑L<subgt;2</subgt;|≤300。

技术研发人员：史柴源,姜滨
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：2024/2/8