[发明专利]一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备

说明书

本发明提供一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备，短焦折叠光学系统包括：显示单元和光线折叠单元；所述显示单元用于朝所述光线折叠单元发出圆偏振状态的图像光线；所述光线折叠单元用于将所述图像光线折叠传播至人眼。本发明实施例的短焦折叠光学系统，通过设置所述光线折叠单元，所述光线折叠单元包括第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和反射型偏振片，其利用光的偏振特性，使得图像光线在光线折叠单元中进行多次反射和折射，通过增加图像光线的折返次数来缩短光学系统的长度(厚度)，同时还可以减少使用的光学镜片的数量，实现体积小、重量轻以及高解析力的优点。

技术领域

本发明涉及虚拟现实显示设备技术领域，特别是涉及一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备。

背景技术

市面上现有虚拟现实显示设备的体积、重量，以及显示分辨率(清晰度)都不够令人满意，主要是受制于虚拟现实光学系统的设计方案，虚拟现实光学系统决定了虚拟现实显示设备的最终形态，目前虚拟现实的光学系统设计不够合理，图像光线在光学系统中折返不足，使得光学系统的长度(厚度)无法降低，此类光学系统的体积较大，重量较大，不利于减少虚拟现实显示设备的体积和重量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种短焦折叠光学系统，以解决现有技术中的缺点与不足。

本发明的一种短焦折叠光学系统，包括：显示单元和光线折叠单元；

所述显示单元用于朝所述光线折叠单元发出圆偏振状态的图像光线；所述光线折叠单元用于将所述图像光线折叠传播至人眼；

所述光线折叠单元包括第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和反射型偏振片；所述第一透镜和第二透镜沿所述图像光线发出方向依次布置，所述第一透镜和第二透镜均具有朝向所述显示单元的入光面以及背向所述显示单元的出光面，所述第一透镜的入光面或出光面上设置有半透半反膜；所述第一四分之一波片和反射型偏振片均位于所述第一透镜背向所述显示单元的一侧，且两者沿所述图像光线发出方向依次布置；所述圆偏振状态的图像光线首次经过所述第一四分之一波片时，被透射变换为第一线偏振状态的图像光线；所述反射型偏振片用于反射第一线偏振状态的光和透射第二线偏振状态的光。

本发明实施例的短焦折叠光学系统，通过设置所述光线折叠单元，所述光线折叠单元包括第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和反射型偏振片，其利用光的偏振特性，使得图像光线在光线折叠单元中进行多次反射和折射，通过增加图像光线的折返次数来缩短光学系统的长度(厚度)，同时还可以减少使用的光学镜片的数量，实现体积小、重量轻以及高解析力的优点。

在一优选或可选实施例中，所述半透半反膜设置于所述第一透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述第一透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第二透镜的入光面上。

在一优选或可选实施例中，所述第一透镜的入光面为凸面，出光面为平面；

所述第二透镜的入光面为凸面，出光面为凹面。

在一优选或可选实施例中，所述半透半反膜设置于所述第一透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第二透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述反射型偏振片背向所述第二透镜的一面上。

在一优选或可选实施例中，所述第一透镜和第二透镜的入光面均为凸面，出光面均为凹面。

在一优选或可选实施例中，所述半透半反膜设置于所述第一透镜的入光面上，所述第一四分之一波片设置于所述第二透镜的出光面上，所述反射型偏振片设置于所述第一四分之一波片背向所述第二透镜的一面上。

在一优选或可选实施例中，所述第一透镜和第二透镜的入光面均为凸面，出光面均为平面。