校正色差的显示光学系统及头戴显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种校正色差的显示光学系统及头戴显示装置，其中，校正色差的显示光学系统，包括：显示屏；透镜，透镜设于显示屏的一侧；校正元件，校正元件朝向显示屏的表面的曲率和校正元件背离显示屏的表面的曲率相同，且校正元件具有与透镜相反的色散特性；其中，校正元件设于透镜背离显示屏的一侧，或，校正元件设于透镜朝向显示屏的一侧。本发明专利技术技术方案通过具有与透镜相反的色散特性的校正元件对透镜的色差进行补偿，有效消除色差，提高显示光学系统的图像质量。系统的图像质量。系统的图像质量。

【技术实现步骤摘要】
校正色差的显示光学系统及头戴显示装置


[0001]本专利技术涉及光学显示
，特别涉及一种校正色差的显示光学系统及头戴显示装置。

技术介绍

[0002]近眼显示NED(Near eye display)或头戴显示HMD(Head mounted display)光学系统中，经常选用树脂透镜，以实现轻量化的要求。例如在虚拟现实VR(Virtual reality)中，光学系统有直透式方案和基于偏振的折叠光路(folded optics)方案(也被称为pancake方案)，在前一种方案中，常见的光路结构由菲涅尔透镜或者非球面透镜构成；在后一种方案中，常见的光路结构由一片透镜或者两片透镜构成。
[0003]对于单片式透镜方案，材料固有的色散导致主像存在较明显的色差，其中以位置色差尤为明显。对于两片式透镜方案，虽然可以通过选用不同色散性能的材料来降低色差，但树脂材料的选择范围较小；并且，两片透镜需要具备较好的双折射性能，否则会在偏振光路中造成严重的鬼影；同时，两片透镜也意味着更重的模组重量，因而成为产品推向市场的阻碍。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种校正色差的显示光学系统，旨在通过具有与透镜相反的色散特性的校正元件对透镜的色差进行补偿，有效消除色差，提高显示光学系统的图像质量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种校正色差的显示光学系统，包括：显示屏；透镜，透镜设于显示屏的一侧；校正元件，校正元件朝向显示屏的表面的曲率和校正元件背离显示屏的表面的曲率相同，且校正元件具有与透镜相反的色散特性；其中，校正元件设于透镜背离显示屏的一侧，或，校正元件设于透镜朝向显示屏的一侧。
[0006]可选地，校正色差的显示光学系统还包括依序设置的偏振件、第一偏振转换元件、部分透射部分反射元件、第二偏振转换元件和偏振分光元件；其中，透镜设于部分透射部分反射元件和第二偏振转换元件之间；校正元件设于透镜和第二偏振转换元件之间，或，校正元件设于第二偏振转换元件和偏振分光元件之间，或，校正元件设于偏振分光元件背离第二偏振转换元件的一侧。
[0007]可选地，校正元件朝向显示屏的表面的曲率与透镜背离显示屏的表面的曲率相同，透镜、第二偏振转换元件、偏振分光元件和校正元件四者中，每相邻两个元件贴合设置。
[0008]可选地，透镜、第二偏振转换元件、偏振分光元件和校正元件四者中，每相邻两个元件之间填充有光学胶。
[0009]可选地，校正元件设于透镜和第二偏振转换元件之间，或，校正元件设于第二偏振转换元件和偏振分光元件之间；其中，校正色差的的显示光学系统还包括保护元件，保护元件贴合设置在偏振分光元件背离显示屏的表面上。
[0010]可选地，校正元件设于偏振分光元件背离第二偏振转换元件的一侧，校正元件背离偏振分光元件的表面设有增透膜。
[0011]可选地，校正元件设于第二偏振转换元件和偏振分光元件之间，且透镜、第二偏振转换元件和校正元件依次贴合设置，偏振分光元件与校正元件之间设有空气间距，校正元件朝向偏振分光元件的表面设有增透膜。
[0012]可选地，校正元件设于透镜朝向显示屏的一侧，且校正元件背离显示屏的表面的曲率与透镜朝向显示屏的表面的曲率相同，校正元件与透镜贴合设置，且校正元件朝向显示器的表面设有增透膜。
[0013]可选地，校正色差的显示光学系统还包括依序设置的偏振件、第一偏振转换元件、部分透射部分反射元件、第二偏振转换元件和偏振分光元件；其中，透镜设于第二偏振转换元件和偏振分光元件之间，校正元件设于部分透射部分反射元件和第二偏振转换元件之间，且校正元件背离显示屏的表面的曲率与透镜朝向显示屏的表面的曲率相同，校正元件、第二偏振转换元件和透镜依次贴合设置。
[0014]为实现上述目的，本专利技术还提出一种校正色差的头戴显示装置，包括：头戴主体；及上述的校正色差的显示光学系统，校正色差的显示光学系统设于头戴主体内。
[0015]本专利技术技术方案中，采用在透镜朝向显示屏或背离显示屏的一侧设置校正元件，校正元件朝向显示屏的表面的曲率和校正元件背离显示屏的表面的曲率相同，且校正元件具有与透镜相反的色散特性。因为校正件无屈光度(即校正元件的前后表面的曲率相同)，故校正色差的显示光学系统应用于直透式光路中或折叠光路中时，不会影响原有光路结构中光线的走向，从而能够保证原有光路结构的光学性能；同时，不带屈光度(即前后表面的曲率相同)的校正元件，其位置色差为正色差，与折射率、厚度和阿贝数有关，而凸透镜具有负的位置色差，因此可以基于相应的色差计算公式，如初级赛德尔像差以及高级色差来为校正元件选择合适的材料和厚度，使校正元件具有与透镜相反的色散特性，如此，校正元件能够对透镜的色差进行补偿，可以有效消除色差，从而提高显示光学系统的图像质量，使得显示光学系统具有更理想的光学表现。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0017]图1为基本的折叠光路的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术校正色差的显示光学系统一实施例的结构图；
[0019]图3为本专利技术校正色差的显示光学系统另一实施例中部分透射部分反射元件、校正元件、第二偏振转化元件和偏振分光元件的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术校正色差的显示光学系统又一实施例的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术校正色差的显示光学系统再一实施例中部分透射部分反射元件、校正元件、第二偏振转化元件和偏振分光元件的结构示意图。
[0022]附图标号说明：
[0023][0024]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0027]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种校正色差的显示光学系统，其特征在于，包括：显示屏；透镜，所述透镜设于所述显示屏的一侧；校正元件，所述校正元件朝向所述显示屏的表面的曲率和所述校正元件背离所述显示屏的表面的曲率相同，且所述校正元件具有与所述透镜相反的色散特性；其中，所述校正元件设于所述透镜背离所述显示屏的一侧，或，所述所述校正元件设于所述透镜朝向所述显示屏的一侧。2.如权利要求1所述的校正色差的显示光学系统，其特征在于，所述校正色差的显示光学系统还包括依序设置的偏振件、第一偏振转换元件、部分透射部分反射元件、第二偏振转换元件和偏振分光元件；其中，所述透镜设于所述部分透射部分反射元件和第二偏振转换元件之间；所述校正元件设于所述透镜和所述第二偏振转换元件之间，或，所述校正元件设于所述第二偏振转换元件和所述偏振分光元件之间，或，所述校正元件设于所述偏振分光元件背离所述第二偏振转换元件的一侧。3.如权利要求2所述的校正色差的显示光学系统，其特征在于，所述校正元件朝向所述显示屏的表面的曲率与所述透镜背离所述显示屏的表面的曲率相同，所述透镜、所述第二偏振转换元件、所述偏振分光元件和所述校正元件四者中，每相邻两个元件贴合设置。4.如权利要求3所述的校正色差的显示光学系统，其特征在于，所述透镜、所述第二偏振转换元件、所述偏振分光元件和所述校正元件四者中，每相邻两个元件之间填充有光学胶。5.如权利要求3所述的校正色差的显示光学系统，其特征在于，所述校正元件设于所述透镜和所述第二偏振转换元件之间，或，所述校正元件设于所述第二偏振转换元件和所述偏振分光元件之间；其中，所述校正色差的的显示光学系统还包括保护元件，所述保护元件贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，陈益千，于佳，张韦韪，
申请(专利权)人：深圳惠牛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：