光学模组和头戴显示设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光学模组和头戴显示设备。光学模组包括：显示器发射用于成像显示的光线；胶合透镜设于显示器的出光方向，胶合透镜包括沿光路的传播方向依次设置的第一透镜和第二透镜，第一透镜具有面向显示器的第一表面和背向显示器的第二表面，第二透镜具有面向显示器的第三表面和背向显示器的第四表面，第二表面与第三表面胶合设置，第二表面和第三表面为平面，第四表面朝向背离显示器的方向凸起；分光元件设于第一透镜面向显示器的一侧；第一四分之一波片设于第一透镜和第二透镜之间；偏振反射膜设于四分之一波片和第二透镜之间。本实用新型专利技术的技术方案能够减少光学系统的光学总长，减小头戴显示设备的体积，便于用户穿戴。户穿戴。户穿戴。

【技术实现步骤摘要】
光学模组和头戴显示设备


[0001]本技术涉及光学显示
，尤其涉及一种光学模组和头戴显示设备。

技术介绍

[0002]随着先进光学设计及加工技术、显示技术及处理器的发展和升级，虚拟现实(Virtual Reality，VR)产品的形态和种类层出不穷，其应用领域也愈加广泛。虚拟现实产品的主要工作原理是，显示器所显示的图像通过光学镜片的传递和放大后，其图像被人眼所接收，人眼观察到的是放大的虚像。图像经过放大，需要足够长的光程，因此光学系统的光学总长较长，造成头戴显示设备体积较大，不便于用户穿戴。

技术实现思路

[0003]基于此，针对现有头戴显示设备中的光学系统的光学总长较长，头戴显示设备体积较大，不便于用户穿戴的问题，有必要提供一种光学模组和头戴显示设备，旨在能够减少光学系统的光学总长，减小头戴显示设备的体积，便于用户穿戴。
[0004]为实现上述目的，本技术提出的一种光学模组，所述光学模组包括：
[0005]显示器，所述显示器发射用于成像显示的光线；
[0006]胶合透镜，所述胶合透镜设于所述显示器的出光方向，所述胶合透镜包括沿光路的传播方向依次设置第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有面向所述显示器的第一表面和背向所述显示器的第二表面，所述第二透镜具有面向所述显示器的第三表面和背向所述显示器的第四表面，所述第二表面与所述第三表面胶合设置，所述第二表面和所述第三表面为平面，所述第四表面朝向背离所述显示器的方向凸起；
[0007]分光元件，所述分光元件设于所述第一透镜面向所述显示器的一侧；
[0008]第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设于所述第一透镜和所述第二透镜之间；以及
[0009]偏振反射膜，所述偏振反射膜设于所述四分之一波片和所述第二透镜之间；
[0010]定义所述显示器的像素尺寸为P，所述光学模组的全视场的光斑直径为D，则满足：D＜2P。
[0011]可选地，所述光学模组还包括偏光膜，所述偏光膜设于所述第一透镜背离所述显示器的一侧。
[0012]可选地，所述偏光膜设于所述偏振反射膜和所述第二透镜之间，所述第一四分之一波片、所述偏振反射膜和所述偏光膜合成一整体膜层。
[0013]可选地，所述光学模组还包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片设于所述偏振反射膜远离所述显示器的一侧。
[0014]可选地，所述第二四分之一波片设于所述偏振反射膜和所述第二透镜之间；
[0015]或者，所述第二四分之一波片设于所述第二透镜的第四表面。
[0016]可选地，所述第一表面朝向所述显示器的方向凸起。
[0017]可选地，所述光学模组还包括增透膜，所述增透膜设于所述第四表面。
[0018]可选地，所述第一透镜的中心厚度为T1，所述第二透镜的中心厚度为T2，所述第一表面与所述显示器的出光面之间的距离为L，则满足：
[0019]4mm<T1<8mm，3mm<T2<5mm，10mm<L<15mm。
[0020]可选地，所述第一表面的半径值为R1，所述第一表面的圆锥系数为C1，所述第四表面的半径值为R4，所述第四表面的圆锥系数为C4，则满足：
[0021]60mm＜R1＜100mm，C1＜10；
[0022]120mm＜R4＜200mm，C4＜10。
[0023]此外，为了解决上述问题，本技术还提供一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括壳体和如上文所述光学模组，所述光学模组设于所述壳体，所述光学模组的光学总长为TTL，则满足：TTL＜25mm。
[0024]本技术提出的技术方案中，显示器发射光线，发射的光线为圆偏振光。光线在射向胶合透镜时，光线首先经过分光元件，一部光线透射分光元件，另一部分光线反射。透射分光元件的光线继续射向第一四分之一波片，圆偏振的光线的偏振状态发生改变，圆偏振光变换为线偏振光。线偏振的光线在射向偏振反射膜，此时，线偏振光的振动方向与偏振反射膜的透过方向不同，光线被反射。反射的光线依次经过第一四分之一波片和分光元件，光线再次经过分光元件时，光线被部分反射向胶合透镜。此时光线为圆偏振光，经过反射后，光线的旋转方向发生了改变，光线再次经过第一四分之一波片后再次转换为线偏振光，此时，线偏振光的偏振方向与偏振反射膜的透射方向相同，光线透过胶合镜组，在人眼位置成像。由此可知，光线通过胶合透镜时光线发生折反射，在这个过程中，光线不断的放大传递。在有限的空间内实现了图像的放大传递，利于减小光学总长。另外，通过第二表面和第三表面的平面胶合进一步使整体体积减小。进一步地，第二透镜的第四表面背离显示器的方向凸起，如此，可以会聚光线，进而减少整个系统的光学总长，利于减小头戴显示设备的体积，便于用户穿戴。并且本方案，通过全视场光斑直径小于两倍的像素尺寸，提高成像质量，使成像更加清晰。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本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。
[0026]图1为本技术光学模组一实施例的结构示意图；
[0027]图2为图1中光学模组第一透镜和第二透镜的结构示意图；
[0028]图3为本技术光学模组另一实施例中第一四分之一波片、偏振反射膜和偏光膜的结构示意图；
[0029]图4为图1中光学模组的点列图；
[0030]图5为图1中光学模组的场曲与畸变图；
[0031]图6为图1中光学模组的色差图。
[0032]附图标号说明：
[0033]标号名称标号名称10显示器221第三表面110光线222第四表面20胶合透镜30分光元件210第一透镜40第一四分之一波片211第一表面50偏振反射膜212第二表面60偏光膜220第二透镜70人眼
[0034]本技术目的的实现、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
[0035]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0036]需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)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。
[0037]另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学模组，其特征在于，所述光学模组包括：显示器，所述显示器发射用于成像显示的光线；胶合透镜，所述胶合透镜设于所述显示器的出光方向，所述胶合透镜包括沿光路的传播方向依次设置第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有面向所述显示器的第一表面和背向所述显示器的第二表面，所述第二透镜具有面向所述显示器的第三表面和背向所述显示器的第四表面，所述第二表面与所述第三表面胶合设置，所述第二表面和所述第三表面为平面，所述第四表面朝向背离所述显示器的方向凸起；分光元件，所述分光元件设于所述第一透镜面向所述显示器的一侧；第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设于所述第一透镜和所述第二透镜之间；以及偏振反射膜，所述偏振反射膜设于所述四分之一波片和所述第二透镜之间；定义所述显示器的像素尺寸为P，所述光学模组的全视场的光斑直径为D，则满足：D＜2P。2.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括偏光膜，所述偏光膜设于所述第一透镜背离所述显示器的一侧。3.如权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述偏光膜设于所述偏振反射膜和所述第二透镜之间，所述第一四分之一波片、所述偏振反射膜和所述偏光膜合成一整体膜层。4.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片设于所述偏振反射膜远离所述显示器的一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琦，
申请(专利权)人：歌尔光学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：