光学系统及显示设备的制作方法

本申请实施例涉及光学，更具体地，本申请实施例涉及一种光学系统及显示设备。

背景技术：

1、如今，虚拟现实技术（vr）已广泛应用于娱乐、教育、医疗等多个领域。在vr显示设备中，光学系统作为成像显示的关键部分，其性能直接影响到用户的视觉体验。大视场角（fov）和高清晰度是vr显示设备发展的主要趋势。然而，随着fov的增大，边缘视场的色差问题也随之加剧。因此，如何同时保证大fov的同时减小色差，提升成像质量，成为当前vr设备光学系统设计的关键问题。现有的光学系统设计方案，虽然在一定程度上实现了大fov，但在控制色差方面仍存在不足。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种光学系统及显示设备的新技术方案，通过优化透镜组的设计和光路布局，实现了大fov和低色差的同时满足，提高了成像质量。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种光学系统，所述光学系统包括沿同一光轴设置的第一透镜组和第二透镜组以及分光元件、相位延迟器和偏振反射元件；

3、所述第一透镜组位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间，且所述相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间；

4、所述第二透镜组位于所述分光元件背离所述相位延迟器的一侧，所述第二透镜组中至少有一个镜片的光焦度为负，且满足以下关系：-0.6≤（负光焦度镜片的边缘厚度和-正光焦度镜片的边缘厚度和）/（正光焦度镜片材料阿贝数和-负光焦度镜片材料阿贝数和）≤0.15。

5、可选地，所述第一透镜组包括第一透镜，所述第一透镜的光焦度为 φ1；所述第二透镜组包括沿所述光轴依次设置的第二透镜、第三透镜及第四透镜，所述第二透镜的光焦度为 φ2，所述第三透镜的光焦度为 φ3，所述第四透镜的光焦度为 φ4；所述光学系统的光焦度为 φ，所述光学系统满足以下关系：0.001≤[ φ1-（ φ2+ φ3+ φ4）]/ φ≤0.008。

6、可选地，所述第一透镜的光焦度 φ1与所述光学系统的光焦度 φ之间满足以下关系： φ1/ φ≥0.015。

7、可选地，所述第一透镜的光焦度 φ1为正，且0.009＜ φ1＜0.011；

8、所述光学系统的光焦度 φ为正，且0.4＜ φ＜0.5。

9、可选地，所述第一透镜组参与折叠光路，所述第一透镜组包括至少一个透镜；

10、所述第二透镜组参与直透光路，所述第二透镜组包括至少三个透镜。

11、可选地，所述光学系统包括显示屏，所述显示屏位于所述第二透镜组背离所述第一透镜组的一侧。

12、可选地，所述第一透镜组包括第一透镜，所述分光元件设置于所述第一透镜靠近所述显示屏的表面，所述相位延迟器及所述偏振反射元件形成叠合元件并设置于所述第一透镜远离所述显示屏的表面。

13、可选地，所述光学系统还包括偏振元件，所述偏振元件叠设于所述偏振反射元件背离所述相位延迟器的一侧。

14、可选地，所述显示屏与所述第二透镜组的光路之间设置有复合膜材，用于将所述显示屏发出的光线的偏振态进行转化以形成圆偏振光。

15、可选地，所述第二透镜组包括沿所述光轴依次设置的第二透镜、第三透镜及第四透镜；

16、所述第二透镜位于远离所述显示屏的一侧，所述第四透镜位于靠近所述显示屏的一侧；

17、所述复合膜材设置于所述第二透镜远离所述显示屏的表面；

18、所述复合膜材包括偏振膜及相位延迟膜。

19、可选地，所述显示屏的发光面上设置有双层保护玻璃。

20、第二方面，本申请实施例提供了一种显示设备。所述显示设备包括：

21、外壳；及

22、如第二方面所述的光学系统，所述光学系统设置于所述外壳。

23、本申请的有益效果为：

24、根据本申请实施例，提供了一种光学系统，该光学系统包括沿同一光轴设置的第一透镜组和第二透镜组以及分光元件、相位延迟器和偏振反射元件；其中，第一透镜组位于分光元件、相位延迟器与偏振反射元件形成的折叠光路中，第二透镜组位于与折叠光路相接的直透光路中，第二透镜组中至少有一个透镜的光焦度为负并满足特定的光焦度比例关系。通过这种设计，可以使光学系统能够在保持大fov的前提下，改善成像的色差，尤其是可以有效校正边缘视场的色差；并且，通过优化透镜组的光焦度分配，使得整个光学系统的光焦度分布更加合理，进一步提高了成像质量。

25、本申请实施例的显示设备包括外壳及上述光学系统，光学系统设置于外壳，该显示设备通过采用本申请实施例提供的光学系统，实现了大fov下兼顾低色差的光学性能，为用户提供了更加真实、清晰的视觉体验。

26、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：

1.一种光学系统，其特征在于，包括沿同一光轴设置的第一透镜组和第二透镜组以及分光元件（711）、相位延迟器（724）和偏振反射元件（723）；

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜组包括第一透镜（7），所述第一透镜（7）的光焦度为φ1；

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜（7）的光焦度φ1与所述光学系统的光焦度φ之间满足以下关系：φ1/φ≥0.015。

4.根据权利要求2或3所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜（7）的光焦度φ1为正，且0.009＜φ1＜0.011；

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜组参与折叠光路，所述第一透镜组包括至少一个透镜；

6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括显示屏（1），所述显示屏（1）位于所述第二透镜组背离所述第一透镜组的一侧。

7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜组包括第一透镜（7），所述分光元件（711）设置于所述第一透镜（7）靠近所述显示屏（1）的表面，所述相位延迟器（724）及所述偏振反射元件（723）形成叠合元件并设置于所述第一透镜（7）远离所述显示屏（1）的表面。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括偏振元件（722），所述偏振元件（722）叠设于所述偏振反射元件（723）背离所述相位延迟器（724）的一侧。

9.根据权利要求7或8所述的光学系统，其特征在于，所述显示屏（1）与所述第二透镜组的光路之间设置有复合膜材，用于将所述显示屏（1）发出的光线的偏振态进行转化以形成圆偏振光。

10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜组包括沿所述光轴依次设置的第二透镜（6）、第三透镜（5）及第四透镜（4）；

11.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述显示屏（1）的发光面上设置有双层保护玻璃。

12.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括：

技术总结本申请实施例提供了一种光学系统及显示设备；其中，所述光学系统包括沿同一光轴设置的第一透镜组和第二透镜组以及分光元件、相位延迟器和偏振反射元件；所述第一透镜组位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间，且所述相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间；所述第二透镜组位于所述分光元件背离所述相位延迟器的一侧，所述第二透镜组中至少有一个透镜的光焦度为负，且满足以下关系：‑0.6≤（负光焦度镜片的边缘厚度和‑正光焦度镜片的边缘厚度和）/（正光焦度镜片材料阿贝数和‑负光焦度镜片材料阿贝数和）≤0.15。技术研发人员：饶轶,史柴源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：2024/5/27