光学模组以及头戴显示设备的制作方法

本申请实施例涉及光学成像，更具体地，本申请实施例涉及一种光学模组以及头戴显示设备。

背景技术：

1、虚拟现实技术的核心部件是内部采用的光学系统，其显示图像效果的好坏将直接决定着虚拟现实产品的质量。虚拟现实显示产品的显示器的尺寸越小，分辨率越高，则对光学系统的要求越高，尤其是视场角度。但是，目前针对小尺寸显示器的光学系统一般很难做到大视场角。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种光学模组以及头戴显示设备的新技术方案，解决了现有小尺寸显示器的光学模组一般很难做到大视场角的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种光学模组。所述光学模组包括透镜组以及设于所述透镜组的光路之间的分光元件、第一相位延迟器及偏振反射元件；其中，所述第一相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间；

3、所述光学模组还包括显示屏，所述显示屏位于所述透镜组的一侧；

4、所述透镜组包括第一透镜及第二透镜，且所述第一透镜靠近所述显示屏，所述第二透镜位于所述第一透镜背离所述显示屏的一侧；

5、所述第一透镜的外径d3，所述第二透镜的外径d4及所述显示屏的发光面的口径d1之间满足：1≤(d1+d4)/d3≤3。

6、可选地，所述透镜组还包括第三透镜，所述第三透镜位于所述第二透镜远离所述显示屏的一侧，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜位于同一光轴上；所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的光焦度为正。

7、可选地，所述第三透镜靠近所述显示屏的表面至所述显示屏的出光面之间的距离为l，所述第三透镜靠近所述显示屏的表面至所述第一透镜远离所述显示屏的表面之间的距离为l1，所述光学模组满足：

8、-500≤d1*l1-d3*l<0。

9、可选地，所述光学模组的光焦度为φ，所述第二透镜的光焦度为φ2，所述光学模组满足：

10、0<d1*φ-d4*φ2≤2。

11、可选地，所述第一透镜的光焦度φ1为0≤φ1<0.01；

12、所述第二透镜的光焦度φ2为0<φ2<0.1；

13、所述第三透镜的光焦度φ3为0<φ3<0.1。

14、可选地，所述第二透镜及所述第三透镜的组合光焦度φ4为0.03≤φ4≤0.07。

15、可选地，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的组合光焦度φ5为0.02≤φ5≤0.08。

16、可选地，所述光学模组还包括第一偏振元件，所述第一相位延迟器、所述偏振反射元件及所述第一偏振元件依次层叠设置形成复合膜；

17、所述分光元件设于所述第二透镜，所述复合膜设于所述第三透镜。

18、可选地，所述显示屏被配置为能够发射圆偏振光或者自然光；

19、当所述显示屏发射的光线为自然光时，在所述第一透镜的任一侧设置有叠合元件，用以将自然光转变为圆偏振光；其中，所述叠合元件包括层叠设置的第二相位延迟器、第二偏振元件及第三相位延迟器；其中，所述第二偏振元件位于所述第二相位延迟器与所述第三相位延迟器之间。

20、可选地，所述叠合元件设于所述第一透镜远离所述显示屏的表面，所述分光元件设于所述第二透镜靠近所述显示屏的表面，所述复合膜设于所述第三透镜靠近所述显示屏的表面。

21、可选地，所述光学模组的有效焦距为f，所述第一透镜的中心厚度为t1，所述光学模组满足：

22、0<(f-t1)/d1≤1.5。

23、可选地，所述光学模组的有效焦距f为15mm≤f≤30mm。

24、可选地，所述光学模组的fov值为≥95°。

25、第二方面，本申请提供了一种头戴显示设备。所述头戴显示设备包括：

26、外壳；以及

27、如第一方面所述的光学模组。

28、本申请的有益效果为：

29、根据本申请实施例提供的光学模组，其为一种折叠光路结构，通过设计光学模组中靠近显示屏一侧的两个透镜的外径与显示屏的口径三者之间的尺寸关系，使得光学模组可以在采用小尺寸显示屏的情况下能够兼顾较大的视场角fov。

30、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：

1.一种光学模组，其特征在于，包括透镜组以及设于所述透镜组的光路之间的分光元件(7)、第一相位延迟器(81)及偏振反射元件(82)；其中，所述第一相位延迟器(81)位于所述分光元件(7)与所述偏振反射元件(82)之间；

2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述透镜组还包括第三透镜(5)，所述第三透镜(5)位于所述第二透镜(4)远离所述显示屏(1)的一侧，所述第一透镜(3)、所述第二透镜(4)及所述第三透镜(5)位于同一光轴上；所述第一透镜(3)、所述第二透镜(4)及所述第三透镜(5)的光焦度为正。

3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述第三透镜(5)靠近所述显示屏(1)的表面至所述显示屏(1)的出光面之间的距离为l，所述第三透镜(5)靠近所述显示屏(1)的表面至所述第一透镜(3)远离所述显示屏(1)的表面之间的距离为l1，所述光学模组满足：

4.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组的光焦度为φ，所述第二透镜(4)的光焦度为φ2，所述光学模组满足：

5.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述第一透镜(3)的光焦度φ1为0≤φ1<0.01；

6.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述第二透镜(4)及所述第三透镜(5)的组合光焦度φ4为0.03≤φ4≤0.07。

7.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述第一透镜(3)、所述第二透镜(4)及所述第三透镜(5)的组合光焦度φ5为0.02≤φ5≤0.08。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括第一偏振元件(83)，所述第一相位延迟器(81)、所述偏振反射元件(82)及所述第一偏振元件(83)依次层叠设置形成复合膜(8)；

9.根据权利要求8所述的光学模组，其特征在于，所述显示屏(1)被配置为能够发射圆偏振光或者自然光；

10.根据权利要求9所述的光学模组，其特征在于，所述叠合元件(6)设于所述第一透镜(3)远离所述显示屏(1)的表面，所述分光元件(7)设于所述第二透镜(4)靠近所述显示屏(1)的表面，所述复合膜(8)设于所述第三透镜(5)靠近所述显示屏(1)的表面。

11.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组的有效焦距为f，所述第一透镜(3)的中心厚度为t1，所述光学模组满足：

12.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组的有效焦距f为15mm≤f≤30mm。

13.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组的fov值为≥95°。

14.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种光学模组以及头戴显示设备；其中，光学模组包括透镜组以及设于所述透镜组的光路之间的分光元件、第一相位延迟器及偏振反射元件；其中，所述第一相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间；所述光学模组还包括显示屏，所述显示屏位于所述透镜组的一侧；所述透镜组包括第一透镜及第二透镜，且所述第一透镜靠近所述显示屏，所述第二透镜位于所述第一透镜背离所述显示屏的一侧；所述第一透镜的外径D3，所述第二透镜的外径D4及所述显示屏的发光面的口径D1之间满足：1≤(D1+D4)/D3≤3。本申请实施例提供的光学模组在小尺寸的情况下，可兼顾较大的视场角。

技术研发人员：史柴源
受保护的技术使用者：歌尔光学科技（青岛）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15