CN110955052A - 光学成像模组和vr电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学成像模组，从物侧至像侧依次包括反射膜、光学元件以及第一偏振片。所述反射膜能够透过来自物侧的光线，并反射来自像侧的光线。所述光学元件包括至少一个透镜，所述光学元件具有屈折力。所述第一偏振片供沿第一方向偏振的光线透过，并反射沿第二方向偏振的光线。所述第一方向与所述第二方向互异，经所述第一偏振片反射的光线由像侧到达所述反射膜，并在所述反射膜发生至少一次改变偏振状态的反射后朝像侧出射。本发明还涉及一种包括上述光学成像模组的VR电子设备。上述光学成像模组能实现尺寸减小的效果，满足VR电子设备小型化设计的需求。

Description

光学成像模组和VR电子设备

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种光学成像模组和VR电子设备。

背景技术

VR(Virtual Reality，虚拟现实技术)电子设备由于具备仿真效果，能形成虚拟现实图像，使用户身临其境观察到三维空间的事物，广受用户的追捧。但目前的VR电子设备为了提升成像放大率和成像距离，达到良好的虚拟现实成像效果，需要搭配尺寸较大的VR成像系统，从而使VR电子设备的尺寸较大，难以满足小型化设计的要求。

发明内容

基于此，有必要针对如何实现VR电子设备小型化设计的问题，提供一种光学成像模组和VR电子设备。

一种光学成像模组，从物侧至像侧依次包括：

反射膜，能够透过来自物侧的光线，并反射来自像侧的光线；

光学元件，包括至少一个透镜，所述光学元件具有屈折力；以及

第一偏振片，供沿第一方向偏振的光线透过，并反射沿第二方向偏振的光线，所述第一方向与所述第二方向互异，经所述第一偏振片反射的光线能够由像侧到达所述反射膜，并在所述反射膜发生至少一次改变偏振状态的反射后朝像侧出射。

在其中一个实施例中，所述反射膜与所述光学元件间隔设置，所述反射膜朝向像侧的表面形成反射面，所述反射面为平面，所述反射膜的折射率大于空气的折射率；或

所述反射膜设置于所述光学元件中最靠近物侧的透镜上，所述反射膜与所述最靠近物侧的透镜之间形成反射面，所述反射面为平面，所述反射膜的折射率大于所述最靠近物侧的透镜的折射率；或

所述反射膜包括基膜层和反射层，所述反射层设置于所述基膜层的物侧，且所述反射层与所述基膜层之间形成反射面，所述反射面为平面，所述反射层的折射率大于所述基膜层的折射率。

在其中一个实施例中，所述反射膜包括基膜层及多个光学单元，所述基膜层朝向物侧的表面为基膜面，所述基膜面为平面，多个所述光学单元呈阵列排布于所述基膜面上，所述光学单元朝向物侧的一侧包括两个反射面，两个所述反射面与所述基膜面的夹角相等，由像侧入射的光线进入所述光学单元，并能够相继被两个所述反射面反射。

在其中一个实施例中，所述光学单元的结构为三棱柱结构，所述光学单元包括两个相对的底面以及两个相邻的侧面，两个所述侧面朝向所述光学成像模组的物侧，两个相邻的所述侧面分别为所述光学单元的两个所述反射面。

在其中一个实施例中，所述反射膜包括基膜层及多个光学单元，所述基膜层朝向物侧的表面为基膜面，所述基膜面为平面，多个所述光学单元呈阵列排布于所述基膜面上，所述光学单元包括本体部，且所述光学单元具有反射面，由像侧入射的光线进入所述光学单元，并被所述反射面反射，其中：

所述本体部朝向物侧一侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为37度，且所述本体部的折射率为2.5；或

所述光学单元包括镀膜层，所述镀膜层设置于所述本体部朝向物侧的表面，所述镀膜层朝向物侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为37度，所述镀膜层的折射率为2.5；或

所述本体部朝向物侧一侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为45度，且所述光学单元的折射率为1.55；或

所述光学单元包括镀膜层，所述镀膜层设置于所述本体部朝向物侧的表面，所述镀膜层朝向物侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为45度，所述镀膜层的折射率为1.55。

在其中一个实施例中，所述光学成像模组还包括第二偏振片，所述第二偏振片设置于所述第一偏振片的像侧，所述第二偏振片供沿所述第一方向偏振的光线透过，并吸收沿其他方向偏振的光线；和/或

所述光学成像模组还包括至少一片相位延迟片，所述相位延迟片设置于所述光学元件及所述第一偏振片之间。

在其中一个实施例中，当所述光学成像模组包括所述第二偏振片以及所述相位延迟片时，所述相位延迟片、所述第一偏振片以及所述第二偏振片于所述光学成像模组的物侧至像侧方向依次贴合设置，以形成多层膜结构。

在其中一个实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

一种VR电子设备，包括光源以及上述任一实施例所述的光学成像模组，所述光源设置于所述光学成像模组的物侧。

在其中一个实施例中，所述光源与所述光学成像模组之间设置有偏振元件，所述偏振元件用于调节所述光源所发出的光线的偏振状态。

上述光学成像模组，沿所述第二方向偏振的光线从物侧入射，依次透过所述反射膜和所述光学元件后，被所述第一偏振片反射，再次透过所述光学元件到达所述反射膜。在所述反射膜发生至少一次改变偏振状态的反射后转换为沿所述第一方向偏振的光线并朝像侧出射，进而依次透过所述光学元件以及所述第一偏振片，到达像侧。如此设置，沿所述第二方向偏振的光线在所述光学成像模组中三次经过所述光学元件，只需设置一个光学元件即可实现同时设置三个光学元件的成像效果，增加成像距离，从而有效的减小所述光学成像模组的尺寸，满足VR电子设备小型化设计的需求。

附图说明

图1为本申请的光学成像模组一种实施方式的示意图；

图2为图1所示的光学成像模组的光路示意图；

图3为本申请的光学成像模组另一种实施方式的光路示意图；

图4为本申请的光学成像模组一种实施方式中反射膜内的光路示意图；

图5为本申请的光学成像模组另一种实施方式中反射膜内的光路示意图；

图6为本申请的光学成像模组又一种实施方式中反射膜内的光路示意图；

图7为本申请的光学成像模组再一种实施方式的光路示意图；

图8为本申请的VR电子设备一种实施方式的示意图。

其中，

光学成像模组 100

物侧 A

像侧 B

反射膜 110

基膜层 111

基膜面 112

反射层 113

光学单元 114

反射面 115

本体部 116

镀膜层 117

光学元件 120

第一偏振片 130

反光面 131

第二偏振片 140

相位延迟片 150

粘结层 160

VR电子设备 200

光源 210

偏振元件 220

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参见图1和图2，一种光学成像模组100，用于调节由物侧A入射的光线，使调节后的光线转换为沿第一方向偏振的光线，并于像侧B成像。光学成像模组100从物侧A到像侧B依次包括反射膜110、光学元件120、第一偏振片130和第二偏振片140。反射膜110能够透过来自物侧A的光线，并反射来自像侧B的光线。光学元件120包括至少一个透镜，光学元件120具有屈折力。当光学元件120中设置有至少两个透镜时，光学元件120中的透镜同轴设置，及各透镜的光轴处于同一直线。在一些实施例中，光学元件120具有正屈折力，以对经过的光线实现会聚作用。第一偏振片130供沿第一方向偏振的光线透过，并反射沿第二方向偏振的光线。第一方向与第二方向互异，即第一方向与第二方向互不平行。具体地，在一些实施例中，第一方向与第二方向垂直。经第一偏振片130反射的光线能够由像侧B到达反射膜110，并在反射膜110发生至少一次改变偏振状态的反射后朝像侧B出射。第二偏振片140供沿第一方向偏振的光线透过，并吸收沿其他方向偏振的光线。

具体地，参考图3所示，在一些实施例中，沿第二方向偏振的光线R1从光学成像模组100的物侧A入射，依次透过反射膜110和光学元件120后到达第一偏振片130，并被第一偏振片130反射后形成光线R2，光线R2同样沿第二方向偏振。沿第二方向偏振的光线R2从像侧B透过光学元件120并到达反射膜110，随后在反射膜110发生至少一次改变偏振状态的反射后转换为沿第一方向偏振的光线R3并朝像侧B射出。沿第一方向偏振的光线R3被反射膜110反射后依次透过光学元件120、第一偏振片130和第二偏振片140，最终于光学成像模组100的像侧B成像。可以理解的是，反射膜110、光学元件120以及第一偏振片130的组合，能使进入光学成像模组100的沿第二方向偏振的光线三次经过光学元件120，从而能够对入射光线实现三次调节，即只需设置一个光学元件120便可实现三个光学元件120的成像效果，增加成像距离，从而有效减小光学成像模组100的尺寸。

可以理解的是，通过设置第二偏振片140，能进一步将透过第一偏振片130的光线进行过滤，仅透过其中沿第一方向偏振的光线，而吸收沿其他方向偏振的光线，进一步使光学成像模组100的出射光线都为沿第一方向偏振的光线，提高光学成像模组100成像的对比度。而在另一些实施例中，第二偏振片140可以省略，此时光学成像模组100通过利用第一偏振片130透过沿第一方向偏振的光线，同样能够起到提高成像对比度的效果。

可选地，在一些实施例中，光学元件120包括至少一个具有屈折力的屈光元件。在一些实施例中，该屈光元件为凸透镜或凹透镜。由于光学元件120具有屈折力，光线透过光学元件120会发生偏转。具体地，在一些实施例中，当光学元件120包括凸透镜时，凸透镜对光线具有会聚作用，而当光学元件120包括凹透镜时，凹透镜对光线具有发散作用。可以理解的是，在一些实施例中，光学元件120可包括多个凸透镜或凹透镜，也可包括多个凸透镜或凹透镜的任意组合。进一步地，光学元件120可设置为相机镜头模组、显微镜镜头模组、光学测量镜片模组等光学模组。

请参见图2，在一些实施例中，反射膜110包括基膜层111和反射层113，反射层113设置于基膜层111的物侧A，且反射层113与基膜层之间形成反射面115，反射面115为平面。由像侧B入射的光线进入反射膜110中，并被反射面115反射。可选地，在一些实施例中，基膜层111采用热塑性聚酯PET(Polyethylene terephthalate)制成。当然，基膜层111的材料还可有其他选择，但基膜层111应具备良好的透光率，例如可透过90％以上的来自物侧及像侧的光线，从而能够有效减少光线的损耗。可选地，在一些实施例中，反射层113采用金属或介电质材料制成。进一步地，在一些实施例中，可采用溅镀等方式将金属或介电质材料溅镀在基膜层111朝向物侧A的一侧面以形成反射层113。当然，反射层113的材料及制造工艺还能有其他选择。

值得注意的是，反射层113能透过50％以上的来自物侧A的光线，例如对来自物侧A的光线的透光率为50％、60％、70％、80％或90％；并且反射层113能反射50％以上的来自像侧B的光线，例如对来自像侧B的光线的反射率为50％、60％、70％、80％或90％。特别地，在一些实施例中，反射层113为半透半反膜，对来自物侧A的光线的透光率为50％，对来自像侧B的光线的反射率为50％。

另外，在一些实施例中，反射层113的折射率大于基膜层111。如此设置，从像侧B入射到反射膜110中的光线在经过基膜层111后到达反射层113，从而可视为光线从光疏介质到达光密介质，此时光线在反射面115反射会产生半波损失现象，即从像侧B入射的光线在反射面115发生反射后后将改变180度相位，从而发生偏振状态的改变。

在一些实施例中，光学成像模组100还包括至少一片相位延迟片150，相位延迟片150设置于光学元件120与第一偏振片130之间，或者，相位延迟片150也可以设置在反射膜110与光学元件120之间。特别地，一些实施例中的相位延迟片150可以设置在光学元件120中。具体地，在一些实施例中，相位延迟片150为四分之一波片或八分之一波片。需要注意的是，在以下的实施例中，相位延迟片150可理解为一片相位延迟片150，也可理解为有多片相位延迟片相配合形成相位延迟片150。

可以理解的是，在一些实施例中，从物侧A进入光学成像模组100的光线为圆偏振光，此时相位延迟片150可采用四分之一波片，圆偏振光经相位延迟片150后相位延迟90度转换为线偏振光。而在另一些实施例中，从物侧A进入光学成像模组100的光线为椭圆偏振光，此时相位延迟片150可采用八分之一波片，椭圆偏振光经相位延迟片150后相位延迟45度转换为线偏振光。当然，相位延迟片150还可有其他设置，而从物侧A进入光学成像模组100的光线还可为其他偏振状态的光线，只要从物侧A进入光学成像模组100的光线经相位延迟片150后发生相位延迟转换为线偏振光即可。值得注意的是，在本申请中，光线发生相位延迟可理解为光线中相互垂直的光分量的相位差发生改变。

可以理解的是，在另一些实施例中，当从物侧A进入光学成像模组100的光线为沿第二方向偏振的光线时，相位延迟片150可省略。通过合理设置相位延迟片150，即使入射光线为圆偏振光或椭圆偏振光，光学成像模组100也能最终实现在像侧B以沿第一方向偏振的光线成像，运用范围更广。

另外，由通用偏振片的性质可知，偏振片具有透光轴，沿平行于透光轴方向偏振的光线能够透过偏振片。在一些实施例中，第一偏振片130与第二偏振片140均具有透光轴，且第一偏振片130的透光轴与第二偏振片140的透光轴相平行设置。沿第一方向偏振的光线为平行于第一偏振片130的透光轴的振动面的线偏振光，沿第二方向偏振的光线为垂直于第一偏振片130的透光轴的振动面的线偏振光。进一步地，在另一些实施例中，第一方向与第二方向垂直，其中第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向，第一偏振片130与第二偏振片140的透光轴均处于水平方向，此时，沿第一方向偏振的光线为水平线偏振光，沿第二方向偏振的光线为竖直线偏振光。当然，在另一些实施例中，第一方向与第二方向还可设置为其他任意不平行的方向，具体需根据实际需求进行选择，同时根据所需的偏振方向的光线设置相应的第一偏振片130与第二偏振片140。值得注意的是，在一些实施例中，第一偏振片130朝向物侧A的一侧面为反光面131，沿第二方向偏振的光线从物侧A到达第一偏振片130后在反光面131发生反射。

请参见图2，在一些实施例中，以从物侧A进入光学成像模组100的光线为右旋圆偏振光R4为例，反射膜110包括反射层113和基膜层111，相位延迟片150采用四分之一波片，并设定右旋圆偏振光R4经相位延迟片150转换形成沿第二方向偏振的光线R5。为方便理解，在这些实施例中，可将第二方向理解为图中的竖直方向，相应地，将第一方向理解为水平方向，即垂直纸面的方向。且第一偏振片130以及第二偏振片140的透光轴均平行于水平方向。具体地，从物侧A进入光学成像模组100的右旋圆偏振光R4依次透过反射膜110及光学元件120后将到达相位延迟片150，右旋圆偏振光R4经相位延迟片150相位延迟90度转换为沿第二方向偏振的光线R5到达第一偏振片130。沿第二方向偏振的光线R5被第一偏振片130的反射面131朝物侧A反射，且反射后形成光线R7，光线R7依然沿第二方向偏振，沿第二方向偏振的光线R7经相位延迟片150相位延迟90度转换为右旋圆偏振光R6，右旋圆偏振光R6依次透过光学元件120和基膜层111到达反射层113，在反射面115发生朝向像侧B的反射，并由于产生半波损失现象而转换为旋向与右旋圆偏振光R6相反的左旋圆偏振光R8。左旋圆偏振光R8依次透过基膜层111和光学元件120到达相位延迟片150，经相位延迟片150相位延迟90度后转换为沿第一方向偏振的光线R9。由于第一偏振片130和第二偏振片140均能透过沿第一方向偏振的光线，因此沿第一方向偏振的光线R9能够依次透过第一偏振片130和第二偏振片140，并于光学成像模组100的像侧B成像。

需要注意的是，在本申请中，当描述光线发生某一度数的相位延迟时，可理解为该光线中相互垂直的光分量之间产生了该度数的额外相位差，例如沿光线中沿第一方向偏振的光分量与沿第二方向偏振的光分量产生了该度数的额外相位差。并且，在图2、图3以及图7所示的光路图中，第一偏振片130与第二偏振片140上方的双向箭头的方向可理解为第一偏振片130或第二偏振片140的透光轴的方向。另外，在图2、图3以及图7所示的光路图中，表示光线的虚线上方的圆形、椭圆以及双向箭头均表示该光线的偏振态，其中，圆形表示该光线为圆偏振光，椭圆表示该光线为椭圆偏振光，双向箭头表示该光线为线偏振光，并且，双向箭头的方向与图中竖直方向的夹角可视为该线偏振光的偏振角度。

可以理解的是，在另一些实施例中，基膜层111可省略，此时，若反射膜110与光学元件120间隔设置，反射膜110朝向像侧B的表面将形成反射面115，反射面115为平面，反射膜110的折射率大于空气的折射率，且反射膜110能够反射50％以上的来自像侧的光线，例如对来自像侧的光线的反射率为50％、60％、70％、80％或90％。可以理解的是，此时从像侧B到达反射膜110的光线相当于从空气到达反射膜110，即可视为从光疏介质到达光密介质，此时光线在反射面115发生反射也会产生半波损失现象。另外，在又一些实施例中，若反射膜110与光学元件120贴合设置，此时，反射膜110与光学元件120之间的界面形成反射面115，反射面115为平面。在一些实施例中，当反射膜110与光学元件120贴合设置时，反射膜110可为金属或介电质材料的镀层。

可以理解的是，在一些实施例中，光学元件120可包括一个或多个透镜。当光学元件120包括一个透镜时，该透镜与反射膜110相贴合，且该透镜朝向物侧A的表面为平面，同时反射膜110贴合于该平面，且该贴合处形成反射面115。反射膜110的折射率大于该透镜的折射率。当光学元件120包括多个透镜时，反射膜110与光学元件120中最靠近反射膜110的一透镜相贴合设置，此时，该透镜朝向物侧A的一侧面为平面，反射膜110的折射率大于该透镜的折射率。可以理解的是，此时光线从像侧B经光学元件120到达反射膜110，可视为从光疏介质到达光密介质，在反射面115发生反射也会产生半波损失现象。

请参见图3和图4，在一些实施例中，反射膜110包括基膜层111和多个光学单元114，基膜层111朝向物侧的表面为基膜面112，基膜面112为平面，多个光学单元114呈阵列排布于基膜面112。而在一些实施例中，光学单元114包括两个反射面115，两个反射面115与基膜面112的夹角相等，由像侧B进入光学单元114的光线，能够相继被两个反射面115反射。具体地，在一些实施例中，光学单元114的结构为三棱柱结构，光学单元114包括两个相对的底面及两个相邻的侧面，两个相邻的侧面朝向光学成像模组100的物侧A。此时，两个相邻的侧面即为光学单元114的两个反射面115。

进一步地，在一些实施例中，基膜层11可采用热塑性聚酯PET(Polyethyleneterephthalate)等塑料材料或玻璃等透光材料制成。具体地，在一些实施例中，当基膜层111采用PET等塑料材料制成时，可采用压印等方式将光学单元114固定于基膜面112上。而在另一些实施例中，当基膜层111采用玻璃制成时，可采用压印、射出成形或曝光显影等工艺在基膜面112设置光学单元114。进一步地，在一些实施例中，光学单元114可与基膜层111一体成型设置，而在另一些实施例中，可将多个独立的光学单元114固定于基膜面112。

值得注意的是，参考图4所示，在本申请的实施例中，若光学单元114与基膜层111为一体成型设计，此时为方便描述和理解，仍将光学元件114与基膜层111的交接处认为是基膜层111的基膜面112，交接处即图4中的虚线部分。此时在光学单元114与基膜层111交界处，基膜面112并非真实存在的面，由于是一体成型的结构，因此该交接处实际上并非真实存在，仅为便于描述和理解而引入。而参考图5所示，在一些实施例中，当将多个独立的光学单元114固定于基膜面112时，光学单元114与基膜层111的交接处仍是真实存在的，该交接处属于基膜面112的一部分。

进一步地，在另一些实施例中，参考图5所示，光学单元114还可包括一与基膜面112大致平行的侧面，即光学单元115的结构可设置为四棱柱结构。此时，若光线从物侧A于该与基膜面112大致平行的一侧面垂直进入光学单元114中时，发生的反射更少，减少光线的损耗。当然，光学单元114的反射面115数量可以是一个、两个或更多个，例如，在另一些实施例中，反射面115设置为四个，此时光线在光学单元114内发生四次反射，每次反射均会产生相位延迟。并且，光学单元114还可包括其他数量的侧面。可以理解的是，光学单元114的结构还可有其他设置，例如，在一些实施例中，光学单元114的结构可设置为圆锥结构，此时圆锥结构的底面连接基膜层111，而光学单元114的锥面即为反射面115，该锥面可视为一个反射面115。在另一些实施例中，光学单元114的结构还可设置为圆台结构，此时圆台结构的底面连接基膜层111，而圆台结构的侧面即为反射面115，该侧面可视为一个反射面115。

在一些实施例中，通过合理设计反射面115与基膜面112的夹角，使得由像侧B以预设角度入射至光学单元114的光线在光学单元114中发生的反射主要为全反射，从而减少光线在传播过程中的损耗，且经全反射后的出射光线与入射光线会产生相位差，由此实现将沿第二方向偏振的光线转换为沿第一方向偏振的光线。可以理解的是，在一些实施例中，由于光学成像模组100实现光线偏振状态转换的方式主要是通过设置光学单元114，使沿第二方向偏振的光线发生全反射以实现偏振状态的变化，全反射过程中的光线能量几乎不会发生耗损。由此，通过采用全反射方式改变光线的传播方向及偏振状态，可有效减少成像光线的损耗，避免成像亮度不足。而同样的成像亮度下，采用该光学成像模组100对入射光线的强度要求也较低，实现节能效果。

可以理解的是，光线在光学单元114中发生全反射的条件以及反射后的出射光线与入射光线之间的相位差由光学单元114的结构设计决定。进一步地，光学单元114的结构及光线在光学单元114中发生全反射的相位变化满足以下关系式：

其中，δ为光线在光学单元114的反射面115每次发生全反射的入射光线与反射光线的相位差，n为发生全反射的入射光所在介质的折射率，此处可认为是光学单元114材料的折射率，n’为光线在反射面发生折射时折射光所在介质的折射率，此处可认为是空气的折射率，θ为发生全反射的入射光线的入射角，此处可认为是反射面115与基膜面112的夹角，该夹角的角度可理解为上述预设角度。满足以上关系式，光线可依次在光学单元114的反射面115发生全反射，每次发生全反射后的出射光线与入射光线之间相位均相差δ。

值得注意的是，请参见图6，在另一些实施例中，光学单元114包括本体部116和镀膜层117，镀膜层117设置于本体部116朝向物侧A的表面。此时，进入光学单元110中的光线在镀膜层117与空气的界面处发生全反射，即此时n可视为镀膜层117的折射率，镀膜层117朝向物侧A的表面即视为光学单元114的反射面115。例如，在一些实施例中，设定反射面115与基膜面112的夹角θ＝37度，设定镀膜层117的折射率n＝2.5。而在另一些实施例中，设定反射面115与基膜面112的夹角θ＝45度，设定镀膜层117的折射率n＝1.55。可以理解的是，参考图4所示，在另一些实施例中，镀膜层117可省略，此时，n可视为本体部116的折射率，本体部116朝向物侧A的表面即视为光学单元114的反射面115。

请再参见图3，在一些实施例中，为方便理解，在这些实施例中，可将第二方向理解为图中的竖直方向，相应地，将第一方向理解为水平方向，即垂直纸面的方向。且第一偏振片130与第二偏振片140的透光轴均处于水平方向。设定从物侧A进入光学成像模组100中的光线为沿第二方向偏振的光线R1，且设定沿第二方向偏振的光线R1为竖直线偏振光。此时，在一些实施例中，可设定沿第一方向偏振的光线R3为水平线偏振光，由于入射光为线偏振光，可不设置相位延迟片。此时，由沿第二方向偏振的光线转换为沿第一方向偏振的光线需要发生180度的相位延迟。而沿第二方向偏振的光线在光学单元114中发生两次全反射，即经每次全反射光线相位需延迟90度，取δ＝90度。进一步地，假定空气的折射率为1，即取n’＝1。将n’＝1以及δ＝90度代入上述关系式中，即可得到：n＝2.414214，θ＝36.51度或28.38度。

根据上述计算结果，在一些实施例中，考虑到光学单元114加工的简易性，设置光学单元114的折射率为2.5，反射面115与基膜面112的夹角设置为37度。对于由像侧B垂直入射光学单元114的光线而言，这些光线于反射面115反射时的反射角即等于该反射面115与基膜面112的夹角。

更具体地，沿第二方向偏振的光线R1从物侧A进入光学成像模组100，依次透过反射膜110和光学元件120后到达第一偏振片130，并被第一偏振片130的反光面131反射形成光线R2，光线R2同样沿第二方向偏振。沿第二方向偏振的光线R2经光学元件120和基膜层111进入光学单元114内，并在光学单元114的反射面115发生两次全反射，每次全反射后的出射光线与入射时的光线之间会产生约为90度的相位延迟。经两次全反射后，沿第二方向偏振的光线R2转换为沿第一方向偏振的光线R3并朝第一偏振片130的方向射出。沿第一方向偏振的光线R3再次经基膜层111和光学元件120后到达第一偏振片130，进而依次透过第一偏振片130与第二偏振片140后于光学成像模组100的像侧B成像。

请参见图7，在一些实施例中，第一方向与水平方向(图中垂直纸面的方向)呈45度夹角，第二方向与水平方向呈135度夹角，需注意第一方向依然与第二方向垂直。具体地，设定从物侧A进入光学成像系统100的光线为左椭圆偏振光R10。需要注意的是，在本申请中，左椭圆偏振光的长轴方向与水平方向呈135度夹角，而右椭圆偏振光的长轴方向与水平方向呈45度夹角。此时相位延迟片150可采用八分之一波片，左椭圆偏振光R10经相位延迟片150相位延迟45度转换为沿第二方向偏振的光线R11，即转换为偏振方向与水平方向呈135度夹角的线偏振光。随后，沿第二方向偏振的光线R11在反射面131发生反射会产生半波损失现象，相位延迟180度转换为沿第一方向偏振的光线R13。沿第一方向偏振的光线R13经相位延迟片150相位延迟45度转换为右椭圆偏振光R12到达光学元件120。右椭圆偏振光R12透过光学元件120及基膜层111进入光学单元114，并在光学单元114的反射面115发生两次全反射后相位延迟90度，形成右椭圆偏振光R14。右椭圆偏振光R14再次通过基膜层111和光学元件120后经相位延迟片150相位延迟45度转换为沿第一方向偏振的光线R15。沿第一方向偏振的光线R15依次透过第一偏振片130与第二偏振片140后于光学成像模组100的像侧B成像。可以理解的是，在本实施例中，设定光线在光学单元114发生两次全反射的相位延迟90度，则光线在光学单元114中每次发生全反射相位延迟45度，取δ＝45度。将δ＝45度以及n’＝1代入上述关系式中，并考虑加工的简易性，在一些实施例中，可取光学单元114材料的折射率为1.55，并取反射面115与基膜面112的夹角为45度。

可选地，从物侧A进入光学成像模组100的椭圆偏振光R10的偏振状态可有多种选择，只要椭圆偏振光R10经相位延迟片150相位延迟45度后能转换为线偏振光，并设定该线偏振光为沿第二方向偏振的光线R11即可。当然，此时需要根据入射的椭圆偏振光R10的偏振状态设置相应的第一偏振片130与第二偏振片140，使第一偏振片130及第二偏振片140的透光轴与沿第一方向偏振的光线R15的偏振方向相平行。可以理解的是，相位延迟片150的选择与光线在光学单元114中发生每次全反射后出射光线与入射光线之间的相位差还可有其他设置，具体根据实际应用环境进行灵活选择。

请再参见图4，在一些实施例中，多个光学单元114于基膜面112呈阵列分布，且多个光学单元114之间依次连接。如此设置，多个光学单元114之间没有间隙，可减少光线进入光学单元114时的光线损耗。另外，在一些实施例中，第一偏振片130与第二偏振片140可均采用玻璃制造，透光性能更佳，当然，在另外一些实施例中，第一偏振片130与第二偏振片140也可采用树脂等其他材料制造。

可以理解的是，图2、图3与图7所示的光路图仅表示出光线在光学成像模组100中的大致走向，并未体现光线的实际路径。例如，在一些实施例中，参考图4所示，光线从物侧A经过光学单元114时会发生折射，具体折射角度由入射角度以及光学单元114的折射率决定。并且，在一些实施例中，第一偏振片130朝向光学元件120的侧面既可设置为平面，也可设置为弧形面，入射到第一偏振片130的沿第二方向偏振的光线，若是垂直入射到第一偏振片130的表面，则沿原方向反射回去，若为非垂直入射，则经第一偏振片130反射后的反射角与入射角相等。光线的具体路径可由透射或反射的介质及入射角度等因素确定，在此不做赘述。

在一些实施例中，第一偏振片130和第二偏振片140既可设置为平面结构，也可设置为曲面结构。在一些实施例中，第一偏振片130及第二偏振片140均设置为曲面结构，且第一偏振片130与第二偏振片140曲面结构弧度相同。另外，在一些实施例中，光学元件120朝向像侧B的一侧面也设置为曲面结构，例如光学元件120中最朝向像侧B的透镜的像侧面为曲面，且与第一偏振片130及第二偏振片140的曲面结构弧度相同。如此设置，安装时第一偏振片130与第二偏振片140可相贴合，同时第一偏振片130与光学元件120朝向像侧B的一侧面相贴合，从而进一步缩小光学成像模组100的尺寸。当然，在另一些实施例中，也可仅将第一偏振片130和第二偏振片140中的一个设计成曲面结构。在一些实施例中，通过将第一偏振片130和第二偏振片140中的至少一个设计成曲面结构，第一偏振片130和第二偏振片140在光学成像模组100中将能够提供有效的屈折力以配合光学元件120调节光线，进而有利于缩短光学成像模组100的长度，提高成像质量。

请参见图7，在一些实施例中，相位延迟片150、第一偏振片130以及第二偏振片140于光学成像模组100的物侧至像侧方向依次贴合设置。具体地，在一些实施例中，光学成像模组100还包括粘结层160，粘结层160设有两层，其中一层粘结层160设置于相位延迟片150与第一偏振片130之间，另外一层粘结层160设置于第一偏振片130及第二偏振片140之间。相位延迟片150与第一偏振片130以及第一偏振片130与第二偏振片140之间通过粘结层160连接。此时，相位延迟片150、第一偏振片130以及第二偏振片140共同形成多层膜结构。当然，在一些实施例中，多层膜结构也可有其他设置，例如，多层膜结构仅包括第一偏振片130以及第二偏振片140。而在一些实施例中，多层膜结构中的相位延迟片150可设置为四分之一波片或八分之一波片，而多层膜结构中的第一偏振片130与第二偏振片140的透光轴可设置为水平方向或与竖直方向成45度的方向。可以理解的是，在实际运用中，根据应用场景的不同(如入射光线的偏振状态的不同)，相应选择合适的多层膜结构与上述任一实施例所述的反射膜110进行搭配，使用更方便。具体地，在一些实施例中，粘结层160为光学胶OCA(Optically Clear Adhesive)。当然，在另一些实施例中，粘结层160还可采用其他材料，值得注意的是，粘结层160需具备较高的透光率。可以理解的是，参考图3所示，在一些实施例中，当相位延迟片150省略时，粘结层160可设置为一层，此时粘结层160设置于第一偏振片130与第二偏振片140之间。

请参见图8，在一些实施例中，光学成像模组100还可运用于VR电子设备200中。此时，VR电子设备200可包括光源210，光源210设置于光学成像模组100的物侧A，且光源210的发光面朝向反射膜110设置。光源210的发光面发出光线入射到光学成像模组100中，经光学成像模组100的作用转换为沿第一方向偏振的光线并于光学成像模组100的像侧B成像。具体地，在一些实施例中，光源210为像素阵列，用于显示图像。在VR电子设备200中采用该光学成像模组100，只需设置一个光学元件120即可实现同时设置三个光学元件120的成像效果，增加成像距离，有效减小光学成像模组100的尺寸，进而减小VR电子设备200的尺寸，满足小型化设计的需求。进一步地，VR电子设备200可为VR眼镜、VR头盔、VR游戏机等电子设备。

可以理解的是，在一些实施例中，在光源210与光学成像模组100之间可设置有偏振元件220，用于调节光源210所发出的光线的偏振状态，使入射到光学成像模组100的光线为线偏振光、椭圆偏振光或圆偏振光。具体地，在一些实施例中，偏振元件220与光源210的发光面相贴合，进一步缩小VR电子设备200的尺寸。而在另一些实施例中，偏振元件220还可设置于光源210与光学成像模组100之间的其他位置。另外，在一些实施例中，VR电子设备200也可包括两组光学成像模组100，其中一组光学成像模组100所成的图像进入左眼，另一组光学成像模组100所成的图像进入右眼，且两组光学成像模组100所成的图像不同，以此实现3D效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光学成像模组，其特征在于，从物侧至像侧依次包括：

反射膜，能够透过来自物侧的光线，并反射来自像侧的光线；

光学元件，包括至少一个透镜，所述光学元件具有屈折力；以及

第一偏振片，供沿第一方向偏振的光线透过，并反射沿第二方向偏振的光线，所述第一方向与所述第二方向互异，经所述第一偏振片反射的光线能够由像侧到达所述反射膜，并在所述反射膜发生至少一次改变偏振状态的反射后朝像侧出射。

2.根据权利要求1所述的光学成像模组，其特征在于，所述反射膜与所述光学元件间隔设置，所述反射膜朝向像侧的表面形成反射面，所述反射面为平面，所述反射膜的折射率大于空气的折射率；或

所述反射膜设置于所述光学元件中最靠近物侧的透镜上，所述反射膜与所述最靠近物侧的透镜之间形成反射面，所述反射面为平面，所述反射膜的折射率大于所述最靠近物侧的透镜的折射率；或

所述反射膜包括基膜层和反射层，所述反射层设置于所述基膜层的物侧，且所述反射层与所述基膜层之间形成反射面，所述反射面为平面，所述反射层的折射率大于所述基膜层的折射率。

3.根据权利要求1所述的光学成像模组，其特征在于，所述反射膜包括基膜层及多个光学单元，所述基膜层朝向物侧的表面为基膜面，所述基膜面为平面，多个所述光学单元呈阵列排布于所述基膜面上，所述光学单元朝向物侧的一侧包括两个反射面，两个所述反射面与所述基膜面的夹角相等，由像侧入射的光线进入所述光学单元，并能够相继被两个所述反射面反射。

4.根据权利要求3所述的光学成像模组，其特征在于，所述光学单元的结构为三棱柱结构，所述光学单元包括两个相对的底面以及两个相邻的侧面，两个所述侧面朝向所述光学成像模组的物侧，两个相邻的所述侧面分别为所述光学单元的两个所述反射面。

5.根据权利要求1所述的光学成像模组，其特征在于，所述反射膜包括基膜层及多个光学单元，所述基膜层朝向物侧的表面为基膜面，所述基膜面为平面，多个所述光学单元呈阵列排布于所述基膜面上，所述光学单元包括本体部，且所述光学单元具有反射面，由像侧入射的光线进入所述光学单元，并被所述反射面反射，其中：

所述本体部朝向物侧一侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为37度，且所述本体部的折射率为2.5；或

所述光学单元包括镀膜层，所述镀膜层设置于所述本体部朝向物侧的表面，所述镀膜层朝向物侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为37度，所述镀膜层的折射率为2.5；或

所述本体部朝向物侧一侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为45度，且所述光学单元的折射率为1.55；或

所述光学单元包括镀膜层，所述镀膜层设置于所述本体部朝向物侧的表面，所述镀膜层朝向物侧的表面形成所述反射面，所述反射面与所述基膜面的夹角为45度，所述镀膜层的折射率为1.55。

6.根据权利要求1所述的光学成像模组，其特征在于，还包括第二偏振片，所述第二偏振片设置于所述第一偏振片的像侧，所述第二偏振片供沿所述第一方向偏振的光线透过，并吸收沿其他方向偏振的光线；和/或

所述光学成像模组还包括至少一片相位延迟片，所述相位延迟片设置于所述光学元件及所述第一偏振片之间。

7.根据权利要求6所述的光学成像模组，其特征在于，当所述光学成像模组包括所述第二偏振片以及所述相位延迟片时，所述相位延迟片、所述第一偏振片以及所述第二偏振片于所述光学成像模组的物侧至像侧方向依次贴合设置，以形成多层膜结构。

8.根据权利要求1-7任一项所述的光学成像模组，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。

9.一种VR电子设备，其特征在于，包括光源以及权利要求1-8任一项所述的光学成像模组，所述光源设置于所述光学成像模组的物侧。

10.根据权利要求9所述的VR电子设备，其特征在于，所述光源与所述光学成像模组之间设置有偏振元件，所述偏振元件用于调节所述光源所发出的光线的偏振状态。

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