[發(fā)明專利]降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)及頭戴顯示裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011160164.2
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112305762A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王旭;陳益千;于佳;張韋韙
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳惠牛科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B1/11
• 代理公司: 深圳市恒程創(chuàng)新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44542
• 代理人: 苗廣冬

本發(fā)明公開一種降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)及頭戴顯示裝置，其中，降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)，包括依序設(shè)置的顯示屏、偏振分光元件、第一偏振轉(zhuǎn)換元件、部分透射部分反射元件、第二偏振轉(zhuǎn)換元件和偏振件；顯示光學(xué)系統(tǒng)還包括設(shè)置于部分透射部分反射元件朝向顯示屏的一側(cè)的透鏡；透鏡與第一偏振轉(zhuǎn)換元件貼合設(shè)置，和/或，透鏡與偏振分光元件貼合設(shè)置；第一偏振轉(zhuǎn)換元件與偏振分光元件之間間隔設(shè)置，第一偏振轉(zhuǎn)換元件暴露于空氣中的表面設(shè)置有基片，且基片上設(shè)置有增透膜。本發(fā)明技術(shù)方案能夠降低折疊光路中不同元件的界面暴露在空氣中產(chǎn)生菲涅爾反射造成的鬼影，以提高顯示光學(xué)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量，并具有輕量化的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)及頭戴顯示裝置。

背景技術(shù)

在近眼顯示NED(Near eye display)或頭戴顯示HMD(Head mounted display)光學(xué)系統(tǒng)中，光學(xué)膜材(optical film)因?yàn)槠涔δ苄院透咝詢r比，應(yīng)用越來越廣泛，比如偏振控制元件偏光片、補(bǔ)償片等，在折疊光路(pancake)中發(fā)揮重要的作用。但是，這些元件暴露在空氣中會產(chǎn)生菲涅爾反射(指當(dāng)光入射到折射率不同的兩個媒質(zhì)分界面時，一部分光會被反射的現(xiàn)象)，進(jìn)而產(chǎn)生鬼影，影響圖像質(zhì)量。

現(xiàn)主要有三種思路來解決該問題。第一種是在偏振控制元件的表面涂布AR(Anti-Reflection)層或者復(fù)合一層具有AR功能的光學(xué)薄膜，但是這些材料僅能在589nm附近具有較低的反射率(比如0.7％，DNP LR Film)，無法做到在整個可見光范圍內(nèi)保持較好的一致性能。第二種是將四分之一波片(QWP)與偏振光分束器(PBS)復(fù)合，然后貼合在一基片上，該方案減少了一個光學(xué)反射面，但是剩余光學(xué)面的反射仍然明顯，并且相應(yīng)的鬼影在成像中占據(jù)主要作用。第三種則是把QWP與PBS復(fù)合后，同時貼合在透鏡后表面，或者貼合在兩個透鏡之間，雖然可以降低相應(yīng)反射，但該方案為了滿足屈光度和像質(zhì)的要求，存在透鏡較厚、重量上升等不利因素，限制了其在產(chǎn)品中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提出一種降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)，旨在降低折疊光路中不同元件的界面暴露在空氣中產(chǎn)生菲涅爾反射造成的鬼影，提高顯示光學(xué)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量，并具有輕量化的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)，包括依序設(shè)置的顯示屏、偏振分光元件、第一偏振轉(zhuǎn)換元件、部分透射部分反射元件、第二偏振轉(zhuǎn)換元件和偏振件；顯示光學(xué)系統(tǒng)還包括設(shè)置于部分透射部分反射元件朝向顯示屏的一側(cè)的透鏡；透鏡與第一偏振轉(zhuǎn)換元件貼合設(shè)置，和/或，透鏡與偏振分光元件貼合設(shè)置；第一偏振轉(zhuǎn)換元件與偏振分光元件之間間隔設(shè)置，第一偏振轉(zhuǎn)換元件暴露于空氣中的表面設(shè)置有基片，且基片上設(shè)置有增透膜。

可選地，透鏡設(shè)置于部分透射部分反射元件與第一偏振轉(zhuǎn)換元件之間，透鏡同時與部分透射部分反射元件和第一偏振轉(zhuǎn)換元件與貼合設(shè)置，第一偏振轉(zhuǎn)換元件與偏振分光元件之間存在空氣間隔，第一偏振轉(zhuǎn)換元件朝向偏振分光元件的表面、偏振分光元件朝向第一偏振轉(zhuǎn)換元件的表面上均設(shè)置有基片和增透膜。

可選地，基片朝向第一偏振轉(zhuǎn)換元件的表面的曲率和基片朝向偏振分光元件的表面的曲率相同。

可選地，基片朝向第一偏振轉(zhuǎn)換元件的表面的曲率與透鏡朝向第一偏振轉(zhuǎn)換元件的表面的曲率相同。

可選地，基片朝向第一偏振轉(zhuǎn)換元件的表面為平面。

可選地，基片具有與透鏡相反的色散特性。

可選地，透鏡和第一偏振轉(zhuǎn)換元件之間填充有光學(xué)膠。

可選地，第一偏振轉(zhuǎn)換元件和基片之間填充有光學(xué)膠。

可選地，光學(xué)膠采用折射率匹配材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種降低鬼影的頭戴顯示裝置，包括：頭戴主體；及上述的降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)，降低鬼影的顯示光學(xué)系統(tǒng)設(shè)于頭戴主體內(nèi)。