一种光学系统以及显示设备的制作方法

本发明涉及图像显示，具体涉及一种光学系统以及显示设备。

背景技术：

1、桌面虚像显示设备主要应用于儿童青少年近视防控以及具有远视特征的“老花”中老年人办公阅读体验改善。

2、近视的原理在于眼轴过长使得无论晶状体如何调节远处物体始终成像到视网膜前方。近距离用眼后，人眼的屈光状态出现小幅度的、暂时的近视漂移现象，称为近距离用眼诱导的短暂性近视，而长时间的持续近距离用眼被认为是近视产生的关键诱导因素。因此近视防控的一个重要方法是减少近距离用眼的时间。

3、“老花”原理在于晶状体的调节能力随着年龄增长逐渐下降，从而引起患者在观看近距离物体时，晶状体无法调节视网膜上图像至清晰状态，需要额外佩戴老花镜(凸透镜)进行调节将光线会聚到视网膜上。

4、由于日常中人普遍是针对看清远处物体进行视力矫正，桌面虚像显示设备将近处的物体都成像到远处，因此也可以解决老花眼睛近距离办公阅读的问题。

5、但现有虚像显示设备出光面与传统显示屏形态差异大，且存在外部环境光对显示效果的影响，故亟需一种显示设备优化上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种光学系统以及显示设备，旨在减弱光学系统内镜片自身反射对显示效果的影响。

2、为实现上述目的，本发明提出一种光学系统，具有供用户观看的观察界面，其中，所述光学系统包括：

3、图像源，用于发射供所述观察界面观看的成像光线；

4、分光镜组件，包括分光镜以及贴附于所述分光镜的第一功能膜组，所述分光镜包括与所述图像源相对的第一侧以及远离所述图像源的第二侧，所述分光镜用于将其接收到光线的一部分进行反射、一部分进行透射，所述第一功能膜组用以吸收环境光线；

5、凹面反射镜，对应设置于所述分光镜的第一侧，所述凹面反射镜具有内凹的反射面，所述反射面用以接收自所述分光镜射出的光线、并反射出去；以及，

6、窗口镜组件，对应设置于所述分光镜的第二侧，所述窗口镜组件包括平面窗口镜以及贴附于所述平面窗口镜的第二功能膜组，所述平面窗口镜用以透过光线，所述第二功能膜组用以吸收环境光线。

7、可选地，所述第一功能膜组包括位于所述分光镜的第二侧、且沿靠近所述分光镜的方向层叠设置的第一吸收型偏光片与第一四分之一波片。

8、可选地，所述第一功能膜组还包括位于所述分光镜的第一侧、且沿背离所述分光镜的方向层叠设置的第二吸收型偏光片与反射型偏光片。

9、可选地，所述分光镜组件背离所述凹面反射镜的一侧还贴附有第一防反射膜。

10、可选地，所述第二功能膜组包括沿朝向所述分光镜方向层叠设置的第三吸收型偏光片与第二四分之一波片。

11、可选地，所述第二功能膜组设置于所述平面窗口镜背离所述分光镜的一侧；或，

12、所述第二功能膜组设置于所述平面窗口镜靠近所述分光镜的一侧。

13、可选地，所述第三吸收型偏光片的吸收轴沿水平方向延伸设置。

14、可选地，所述窗口镜组件背向所述分光镜组件的一侧贴附有第二防反射膜。

15、可选地，所述分光镜倾斜设置，且所述分光镜的法线与所述平面窗口镜以及所述凹面反射镜的连线的夹角为a，且20°≤a≤45°；和/或，

16、射入所述凹面反射镜的中心的所述成像光线与其被反射射出的光线之间的夹角为b，且0°≤b≤10°；和/或，

17、所述平面窗口镜的法线与所述平面窗口镜以及所述凹面反射镜的连线的夹角为c，且0°≤c≤6°。

18、本发明还提出一种显示设备，其中，所述显示设备包括所述光学系统，所述光学系统包括图像源、分光镜组件、凹面反射镜以及窗口镜组件，所述图像源用于发射供所述观察界面观看的成像光线；所述分光镜组件包括分光镜以及贴附于所述分光镜的第一功能膜组，所述分光镜包括与所述图像源相对的第一侧以及远离所述图像源的第二侧，所述分光镜用于将其接收到光线的一部分进行反射、一部分进行透射，所述第一功能膜组用以吸收环境光线；所述凹面反射镜对应设置于所述分光镜的第一侧，所述凹面反射镜具有内凹的反射面，所述反射面用以接收自所述分光镜射出的光线、并反射出去；所述窗口镜组件对应设置于所述分光镜的第二侧，所述窗口镜组件包括平面窗口镜以及贴附于所述平面窗口镜的第二功能膜组，所述平面窗口镜用以透过光线，所述第二功能膜组用以吸收环境光线。

19、本发明的技术方案中，所述图像源发出的特定偏振态光线经过所述分光镜反射之后照射到所述凹面反射镜上，经过所述凹面反射镜之后，所述成像光线透过所述分光镜之后到达所述观察界面，从而被使用者人眼接收，人眼逆着所述成像光线聚焦到虚像成像面上，并且依据光线沿直线传播的经验认为所述成像光线由虚像面发出。由于所述图像源设计位置在所述凹面反射镜的一倍焦距以内且位于靠近焦点的位置，虚像的像距较远，从而虚像距离人眼的距离也较远，一般产品设计虚像距离大于5m，相比于约30cm的近距离阅读，人眼中晶状体所需要的调节力大幅减弱，使得晶状体一直处于较为放松的状态，满足产品需求。基于上述结构，可以理解的是所述分光镜与自其射入人眼的所述成像光线之间必定存在一定角度，一方面影响所述光学系统朝向人眼端的外观，与传统平面显示器垂直于光线的结构不同，另一方面因其呈一定角度，较难控制自身的镜面反射，环境光可由倾斜的所述分光镜反射至人眼，影响虚像显示效果，即存在所述分光镜反光的问题。另，因光路可逆，倾斜的所述分光镜较难控制入射到所述分光镜与所述凹面反射镜之间、被所述凹面反射镜反射再次回到所述观察界面的杂散光，使用者容易观察到被放大的且畸变较大的自身虚像，也会影响虚像显示效果，即存在所述凹面反射镜反光的问题。基于此，本申请在所述分光镜的所述第二侧设置有所述平面窗口镜，通过所述平面窗口镜可调节所述光学系统朝向所述观察界面的外观，即可将所述平面窗口镜设置为正对所述观察界面，解决所述分光镜倾斜影响所述光学系统外观的问题，更符合用户使用习惯。同时，在所述分光镜与所述平面窗口镜上分别设置所述第一功能膜组与所述第二功能膜组，以进行环境光线的吸收，进而减弱反光效果，进而提升虚像显示效果，满足使用需求。

技术特征：

1.一种光学系统，具有供用户观看的观察界面，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一功能膜组包括位于所述分光镜的第二侧、且沿靠近所述分光镜的方向层叠设置的第一吸收型偏光片与第一四分之一波片。

3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一功能膜组还包括位于所述分光镜的第一侧、且沿背离所述分光镜的方向层叠设置的第二吸收型偏光片与反射型偏光片。

4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述分光镜组件背离所述凹面反射镜的一侧还贴附有第一防反射膜。

5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二功能膜组包括沿朝向所述分光镜方向层叠设置的第三吸收型偏光片与第二四分之一波片。

6.如权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述第二功能膜组设置于所述平面窗口镜背离所述分光镜的一侧；或，

7.如权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述第三吸收型偏光片的吸收轴沿水平方向延伸设置。

8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述窗口镜组件背向所述分光镜组件的一侧贴附有第二防反射膜。

9.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述分光镜倾斜设置，且所述分光镜的法线与所述平面窗口镜以及所述凹面反射镜的连线的夹角为a，且20°≤a≤45°；和/或，

10.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的光学系统。

技术总结本发明公开一种光学系统以及显示设备，其中，光学系统包括图像源、分光镜组件、凹面反射镜以及窗口镜组件，分光镜组件包括分光镜以及贴附于分光镜的第一功能膜组，分光镜包括与图像源相对的第一侧以及远离图像源的第二侧，分光镜用于将其接收到光线的一部分进行反射、一部分进行透射，第一功能膜组用以吸收环境光线；凹面反射镜对应设置于分光镜的第一侧，凹面反射镜具有内凹的反射面；窗口镜组件对应设置于分光镜的第二侧，窗口镜组件包括平面窗口镜以及贴附于平面窗口镜的第二功能膜组，窗口镜用以透过光线，第二功能膜组用以吸收环境光线。本发明旨在减弱光学系统内镜片自身反射对显示效果的影响。技术研发人员：赵苓雯,孟杰受保护的技术使用者：深圳视清沅科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5