光学模组以及头戴显示设备制造技术

本申请实施例公开了一种光学模组以及头戴显示设备；其中所述光学模组沿光轴方向依次包括第一透镜及第二透镜，所述第一透镜与所述第二透镜之间空气间隔的边缘厚度为L1，L1满足：2mm＜L1＜7mm；所述光学模组还包括偏振反射元件、第一相位延迟器及分光元件，所述偏振反射元件位于所述第一透镜的任一侧，所述分光元件位于所述第二透镜的任一侧，所述第一相位延迟器位于所述偏振反射元件与所述分光元件之间。本申请实施例提供的光学方案，通过调整光学模组中两个透镜之间空气间隔的边缘厚度，可以减小远离光阑一侧透镜的有效口径，如此可以降低光学模组的重量及体积，在保证成像质量的同时，实现光学模组轻量化设计。实现光学模组轻量化设计。实现光学模组轻量化设计。

【技术实现步骤摘要】
光学模组以及头戴显示设备


[0001]本申请涉及光学显示
，更具体地，本申请涉及一种光学模组以及头戴显示设备。

技术介绍

[0002]相对于传统的非球面和菲涅尔VR光学结构，折叠光路形式VR光学结构因具有光学模组总长小的优点，利于实现VR光学模组的小型化发展趋势。然而，现有的折叠光路设计主要集中在减少镜片的数量，以及调整镜片的厚度，以此来减轻整个光学模组的重量，这可能会影响光学模组的成像质量。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供的一种光学模组以及头戴显示设备的新技术方案，可以减轻光学模组的重量和体积。
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种光学模组，所述光学模组沿光轴方向依次包括第一透镜及第二透镜，所述第一透镜与所述第二透镜之间空气间隔的边缘厚度为L1，L1满足：2mm＜L1＜7mm；
[0005]所述光学模组还包括偏振反射元件、第一相位延迟器及分光元件，所述偏振反射元件位于所述第一透镜的任一侧，所述分光元件位于所述第二透镜的任一侧，所述第一相位延迟器位于所述偏振反射元件与所述分光元件之间。
[0006]可选地，所述第一透镜包括第一表面及第二表面，所述第二透镜包括第三表面及第四表面，其中，所述第二表面与所述第三表面为相邻且间隔设置；
[0007]所述第一透镜与所述第二透镜之间空气间隔的边缘厚度L1为所述第二表面上A点与所述第三表面上B点沿所述光轴方向的距离，其中，A点为在光学模组最大视场角下，入射光线中上边缘光线在所述第二表面上第一次的入射点，B点为该上边缘光线在所述第三表面上第二次的入射点。
[0008]可选地，所述第二透镜的有效口径为L2，L2满足：49mm＜L2＜56mm。
[0009]可选地，所述偏振反射元件具有光线透过的透过轴，所述偏振反射元件的透过轴与所述第一相位延迟器的快轴或者慢轴之间的夹角为45
°
。
[0010]可选地，所述分光元件为半反半透膜，所述分光元件设于所述第四表面；
[0011]所述第一相位延迟器为四分之一波片，所述偏振反射元件为偏振反射膜，所述偏振反射元件与所述第一相位延迟器层叠设置形成第一膜层结构，所述第一膜层结构设于所述第二表面。
[0012]可选地，所述光学模组还包括显示屏幕，所述显示屏幕具有出光面，所述出光面用于发射出入射光线，所述显示屏幕位于所述第二透镜背离所述第一透镜的一侧。
[0013]可选地，所述光学模组还包括第二相位延迟器及偏振元件，其中，所述偏振元件位于所述显示屏幕的出光面一侧，所述第二相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振元件之
间。
[0014]可选地，所述分光元件位于所述第一相位延迟器与所述第二相位延迟器之间。
[0015]可选地，所述偏振元件为线偏振器，所述第二相位延迟器的快轴或慢轴方向与所述偏振元件的透过轴方向夹角为45
°
。
[0016]可选地，所述偏振元件与所述第二相位延迟器层叠设置形成第二膜层结构，所述第二膜层结构设于所述显示屏幕的出光面。
[0017]根据本申请的另一个方面，提供了一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括：
[0018]壳体；以及
[0019]如上述所述的光学模组。
[0020]本申请的有益效果在于：
[0021]本申请实施例提供了一种折叠光路设计方案，在光路结构中通过合理调整了两个透镜之间空气间隔的边缘厚度L1，可以使其中的一个透镜的有效口径减小，从而可以减小整个光学模组的重量及体积；并且，当将光学模组中两个透镜之间空气间隔的边缘厚度L1调整为在2mm～7mm之间时，光学模组兼具良好的成像质量。
[0022]通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0023]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
[0024]图1是本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之一；
[0025]图2是本申请实施例提供的光学模组450nm下调制传递函数MTF曲线；
[0026]图3是本申请实施例提供的光学模组540nm下调制传递函数MTF曲线；
[0027]图4是本申请实施例提供的光学模组610nm下调制传递函数MTF曲线；
[0028]图5是本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之二；
[0029]图6是本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之三；
[0030]图7是本申请实施例提供的光学模组的两个透镜之间空气间隔的边缘厚度的原理示意图之一；
[0031]图8是本申请实施例提供的光学模组的两个透镜之间空气间隔的边缘厚度的原理示意图之二；
[0032]图9是图8的局部放大示意图。
[0033]附图标记说明：
[0034]10、第一透镜；11、第一表面；12、第二表面；20、第二透镜；21、第三表面；22、第四表面；30、显示屏幕；40、偏振反射元件；50、第一相位延迟器；60、分光元件；70、光轴；80、偏振元件；90、第二相位延迟器；01、光阑；02、光线。
具体实施方式
[0035]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本
申请的范围。
[0036]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0037]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0038]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0039]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0040]下面结合附图1至图9对本申请实施例提供的光学模组以及头戴显示设备进行地详细描述。
[0041]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种光学模组，所述光学模组为一种折叠光路光学结构设计，其可适合应用于头戴显示设备(Head mounted display，HMD)，例如VR智能眼镜等。
[0042]本申请实施例提供了一种光学模组，如图1所示，所述光学模组沿光轴70方向依次包括第一透镜10及第二透镜20，如图7所示，所述第一透镜10与所述第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度为L1，L1满足：2mm＜L1＜7mm；
[0043]所述光学模组还包括偏振反射元件40、第一相位延迟器50及分光元件60，所述偏振反射元件40位于所述第一透镜10的任一侧，所述分光元件60位于所述第二透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学模组，其特征在于，所述光学模组沿光轴(70)方向依次包括第一透镜(10)及第二透镜(20)，所述第一透镜(10)与所述第二透镜(20)之间空气间隔的边缘厚度为L1，L1满足：2mm＜L1＜7mm；所述光学模组还包括偏振反射元件(40)、第一相位延迟器(50)及分光元件(60)，所述偏振反射元件(40)位于所述第一透镜(10)的任一侧，所述分光元件(60)位于所述第二透镜(20)的任一侧，所述第一相位延迟器(50)位于所述偏振反射元件(40)与所述分光元件(60)之间。2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一透镜(10)包括第一表面(11)及第二表面(12)，所述第二透镜(20)包括第三表面(21)及第四表面(22)，其中，所述第二表面(12)与所述第三表面(21)为相邻且间隔设置；所述第一透镜(10)与所述第二透镜(20)之间空气间隔的边缘厚度L1为所述第二表面(12)上A点与所述第三表面(21)上B点沿所述光轴(70)方向的距离，其中，A点为在光学模组最大视场角下，入射光线中上边缘光线在所述第二表面(12)上第一次的入射点，B点为该上边缘光线在所述第三表面(21)上第二次的入射点。3.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第二透镜(20)的有效口径为L2，L2满足：49mm＜L2＜56mm。4.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述偏振反射元件(40)具有光线透过的透过轴，所述偏振反射元件(40)的透过轴与所述第一相位延迟器(50)的快轴或者慢轴之间的夹角为45
°
。5.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在...

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