CN115268070A - 光学模组以及头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

光学模组以及头戴显示设备

技术领域

本申请涉及光学显示技术领域，更具体地，本申请涉及一种光学模组以及头戴显示设备。

背景技术

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。

发明内容

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。

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；

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。

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；

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。

可选地，所述第二透镜的有效口径为L₂，L₂满足：49mm＜L₂＜56mm。

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°。

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；

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。

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。

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。

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。

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°。

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。

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：

壳体；以及

如上述所述的光学模组。

本申请的有益效果在于：

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。

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

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。

图1是本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之一；

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；

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；

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；

图5是本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之二；

图6是本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之三；

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；

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；

图9是图8的局部放大示意图。

附图标记说明：

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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；

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。

本申请实施例提供的光学模组，其中可以包含两个光学镜片，分别为上述的第一透镜10及第二透镜20，光学镜片的设置数量少，可以降低装配难度和光学模组的尺寸。

如图1所示，本申请实施例提供的光学模组，第一透镜10可以位于靠近光阑01的一侧，第二透镜20可以位于远离光阑01的一侧。

如图7所示，本申请实施例提供的光学模组，通过调整第一透镜10及第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁，并使L₁在一合理范围之内，以此可以适当的减小第二透镜20，即远离光阑01一侧光学镜片的有效口径L₂，从而可以减小第二透镜20的尺寸和重量。这就有助于降低整个光学模组的体积和重量。而且，在减小光学模组体积和重量的情况下，能够保证光学模组具有较佳的成像质量。

本申请实施例提供的光学模组，第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁越小，第二透镜20(远离光阑01一侧的透镜)的有效口径越小。

当光学模组中第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁在2.2mm～6.9mm之间时，整个光学模组不仅体积和重量较小，还具有较佳的成像质量。

例如，第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁可以为2.2mm、3.94mm、6.9mm。

当然，第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁并不限于上述的三个点值，本领域技术人员可以根据需要在2.2mm～6.9mm之间合理进行选择，进而可以合理减小光学模组中第二透镜20的有效口径。

需要说明的是，在现有的相关技术中，都是通过调整透镜的厚度或者光学膜厚度等常规方式来调整光学模组的尺寸和重量。但本申请实施例提供的方案并非如此。本申请实施例提供的方案创造性的发现通过调整两个透镜之间空气间隔的边缘厚度值，以此可以减小其中一个透镜的有效口径，从而实现在不调整透镜或者光学膜厚度的情况下，既保证成像质量，又可以明显的减轻光学模组的重量和体积。如此，当将光学模组应用于头戴显示设备中，可以使头戴显示设备的整体重量较轻，就可以提高用户佩戴的舒适度。

本申请实施例提供的光学模组，除了包含上述的两个光学镜片之外，还包含偏振反射元件40、第一相位延迟器50及分光元件60，如此可以形成一种折叠光路。

本申请实施例提供的光学模组，其是一种折叠光路结构，如图1、图5及图6所示，光学模组中的各个光学镜片及光学元件可以按照设定的方式排列并位于同一光轴70上。整个光路结构的尺寸较小，并不会占用较大的空间。非常适合应用于智能穿戴设备，例如头戴显示设备。

其中，分光元件60例如为半反半透膜。

本申请的实施例中，分光元件60可供一部分光线透射，一部分光线反射。

需要说明的是，分光元件60的反射率可以根据具体需要灵活调整，本申请实施例中对此不作限制。

其中，偏振反射元件40例如为偏振反射膜。

本申请的实施例中，偏振反射元件40例如是一种可供水平线偏振光反射，竖直线偏振光透过的偏振反射器件。或者，偏振反射元件40还可以为可供其他任一特定角度线偏振光反射，与该角度垂直方向线偏振光透过的偏振反射器件。

其中，第一相位延迟器50例如为四分之一波片或者其他相位延迟片。

相位延迟器可用于改变折叠光路结构中光线的偏振状态。例如，用于将线偏振光转化为圆偏振光，或者用于将圆偏振光转化为线偏振光。

在本申请的实施例中，第一相位延迟器50与偏振反射元件40配合可用于解析光线，并对光线进行传递。

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两个透镜之间空气间隔的边缘厚度L₁，可使例如远离光阑01一侧的透镜的有效口径减小，这样可以使光路中的一个透镜的尺寸和重量减小，从而可以减小整个光学模组的重量及体积。当将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，光学模组可兼具良好的成像质量。

在本申请的一些示例中，如图1及7所示，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。

本申请实施例提供的光学模组，第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁越小，则第二透镜20的有效口径越小。如图7所示，L₁可以指第二表面12与第三表面21之间空气间隔的边缘厚度。

在本申请的实施例中，如图7所示，位于远离光阑01一侧的第二透镜20的有效口径L₂为：在光学模组的最大视场下，位于上边缘的光线02在第二透镜20的第四表面22上第一次的入射点C与光轴70的距离的两倍。

在本申请的实施例中，如图8及图9所示，光学模组最大视场上光线02在第一透镜10远离光阑01一侧的表面(即第二表面12)传输满足折射定律，即n₁*sin(B)＝sin(A)；其中，n₁为第一透镜10的折射率，B为光学模组最大视场上光线02在第一透镜10远离光阑01一侧的表面(即第二表面12)上的出射角，A为光学模组最大视场上光线02在第一透镜10远离光阑01一侧的表面(即第二表面12)上的入射角。

请继续如图8及图9所示，其中，图9是图8的局部放大示意图。光学模组最大视场上光线02在第一透镜10靠近光阑01一侧的表面(即第一表面11)同样满足折射定律，即sin(D)＝n₂*sin(C)；其中，C为光学模组最大视场上光线02在第一透镜10靠近光阑01一侧的表面(即第一表面11)上的入射角，D为光学模组最大视场上光线02在第一透镜10靠近光阑01一侧的表面(即第一表面11)上的出射角，D的两倍即为光学模组的视场角。

在本申请实施例的光学模组中，第一透镜10远离光阑01一侧的表面(即第二表面12，或者为后表面)边缘的面型是一个近似与光轴70垂直的平面，所以角度A与角度E正相关，角度E为光学模组最大视场上光线02第二次入射到第一透镜10时与光轴70的夹角。光学模组的视场角与角度A正相关，所以角度E与光学模组的视场角正相关。

如此，在光学模组的视场角一定时，角度E范围基本确定，约等于角度D，而第二透镜20的有效口径L₂与tan(E)和两个透镜之间空气间隔的边缘厚度L₁之积正相关。因此，光学模组中两个透镜之间空气间隔的边缘厚度L₁越小，远离光阑01一侧的第二透镜20的有效口径L₂越小。当第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁为2.2～6.9mm时，具有较好成像质量。

在本申请的一些示例中，所述第二透镜20的有效口径为L₂，L₂满足：49mm＜L₂＜56mm。

也就是说，当光学模组中近光阑01一侧的第一透镜10与远离光阑01一侧的第二透镜20之间空气间隔的厚度L₁为2.2～6.9mm时，可以将第二透镜20的有效口径L₂调整为49mm＜L₂＜56mm。

例如，第二透镜20的有效口径L₂可以满足：49.1mm≤L₂≤55.7mm。此时，可以使光学模组在具有良好成像质量的同时，具体重量轻的特点。

在本申请的一些示例中，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°。

本申请实施例的光学模组中，第一相位延迟器50与偏振反射元件40位于同一光轴70上，并且第一相位延迟器50需要位于分光元件60与偏振反射元件40之间，其具体设置位置可以根据需要灵活调整。

偏振反射元件40具有透过轴，偏振反射元件40的透过轴与第一相位延迟器50的快轴之间的夹角设置为45°，偏振反射元件40的透过轴与第一相位延迟器50的慢轴之间的夹角设置为负45°。

偏振反射元件40例如是一种可供水平线偏振光反射，竖直线偏振光透过的偏振反射器件。或者，偏振反射元件40可以供其他任一特定角度线偏振光反射，与该角度垂直方向线偏振光透过的偏振反射器件。

第一相位延迟器50例如为四分之一波片，可用于改变折叠光路结构中光线的偏振状态。在本申请的实施例中，第一相位延迟器50与偏振反射元件40配合可用于解析光线，并对光线进行传递。

第一相位延迟器50具有快轴和慢轴。其中，与偏振反射元件40的透过轴方向相同的光线可以透过偏振反射元件40，而与偏振反射元件40的透过轴方向正交的光线，无法透过偏振反射元件40。

可选的是，偏振反射元件40及第一相位延迟器50二者可以为独立的光学器件，当然二者也可以均为膜结构。

此外，偏振反射元件40及第一相位延迟器50可以贴装在一起。当然，二者也可以呈间隔设置，本申请实施例中对此不作限制。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述分光元件60为半反半透膜，所述分光元件60设于所述第四表面22；所述第一相位延迟器50为四分之一波片，所述偏振反射元件40为偏振反射膜，所述偏振反射元件40与所述第一相位延迟器50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12。

其中，分光元件60为半反半透膜，其能保证一部分光线透过，一部分光线反射。

分光元件60可以设置为独立的光学器件设置于光路结构中，其也可以设置为膜结构贴设在第二透镜20的第四表面22上，本领域技术人员可以根据具体需要灵活选择，本申请在此不作具体限制。

其中，偏振反射元件40和第一相位延迟器50设于的第二表面12可以为平面、球面、非球面、自由曲面或者柱面其中的任意一种。

也就是说，偏振反射元件40和第一相位延迟器50二者可以形成膜层结构，并可以设置在多种面型的光学元件(例如，第一透镜10)上，从而使得偏振反射元件40和第一相位延迟器50能够有效适应安装面的位置。

将分光元件60、第一相位延迟器50及偏振反射元件40贴装在不同透镜的表面上，这样，无需在光路结构中独立设置分光元件60、第一相位延迟器50及偏振反射元件40，如此可以降低光学模组的装配难度，节省成本。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述光学模组还包括显示屏幕30，所述显示屏幕30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30位于所述第二透镜20背离所述第一透镜10的一侧。

显示屏幕30的出光面例如可以贴装屏幕保护片。

显示屏幕30所发出的光线可以为线偏振光，也可以是圆偏振光或者自然光，本申请实施例中对此不作限制。

显示屏幕30可以是自发光式屏幕或者反射式屏幕。

自发光式屏幕包括但不限于LCD、LED、OLED、Micro-OLED、ULED等。反射式屏幕包括但不限于DMD(Digital MicromirrorDevice)数字微镜芯片。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述光学模组还包括第二相位延迟器90及偏振元件80，其中，所述偏振元件80位于所述显示屏幕30的出光面一侧，所述第二相位延迟器90位于所述分光元件60与所述偏振元件80之间。

其中，偏振元件80例如可以为线偏振片。偏振元件80具有光线透过的透过轴，其透过轴的方向可以为沿着水平方向、竖直方向或者其他任一方向。

显示屏幕30的出光面所发射的光线在经过偏振元件80时，可以转化为线偏振光。

第二相位延迟器90与偏振元件80可以均设计位于显示屏幕30的出光面一侧。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述分光元件60位于所述第一相位延迟器50与所述第二相位延迟器90之间。

分光元件60在光学模组中的设置位置非常灵活，可以根据实际需要进行调整。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述偏振元件80为线偏振器，所述第二相位延迟器90的快轴或慢轴方向与所述偏振元件80的透过轴方向夹角为45°。

在本申请的实施例中，第二相位延迟器90和偏振元件80沿显示屏幕30的出光面发出的光线的传播方向依次设置。偏振元件80具有透过轴，偏振元件80的透过轴与第二相位延迟器90的快轴之间的夹角为45°；其夹角可以是正45°，也可以是负45°。

第二相位延迟器90具有快轴和慢轴。与偏振元件80的透过轴方向相同的光线可以透过偏振元件80，而与偏振元件80的透过轴方向正交的光线，无法透过偏振元件80。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述偏振元件80与所述第二相位延迟器90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30的出光面。

例如，偏振元件80可以通过光学胶贴装在显示屏幕30的出光面(例如贴装在屏幕保护片背离显示屏幕的一侧)，第二相位延迟器90可以通过光学胶贴装在偏振元件80背离显示屏幕30的出光面的一侧。

需要说明的是，当显示屏幕30可以直接发出圆偏振光时，可以在光学模组中省去偏振元件80及第二相位延迟器90的设计。

此外，偏振元件80及第二相位延迟器90也可以间隔设置，且设置于显示屏幕30的出光一侧的合适位置。

本申请实施例提供的光学模组，如图1所示，光线的传播过程如下：

显示屏幕30发出的光线透过偏振元件80后成为水平线偏振光，透过第二相位延迟器90后成为左旋或右旋圆偏振光，透过分光元件60、第二透镜20后，透过第一相位延迟器50，成为水平线偏振光；然后被偏振反射元件40反射后，成为水平线偏振光，然后透过第一相位延迟器50和第二透镜20后，成为左旋或右旋圆偏振光，然后由分光元件60反射后，形成右旋或左旋圆偏振光，然后再次透过第一透镜10、第二透镜20和第一相位延迟器50以及偏振反射元件40后，成为竖直线偏振光，进入光阑01。

实施例1

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L₁为3.94mm；

其中，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位于靠近光阑01的一侧，所述第二透镜20远离光阑01的一侧；

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；其中，所述分光元件60为半反半透膜，所述分光元件60设于所述第四表面22；所述第一相位延迟器50为四分之一波片，所述偏振反射元件40为偏振反射膜，所述偏振反射元件40与所述第一相位延迟器50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12；

所述光学模组还包括显示屏幕30，所述显示屏幕30具有出光面，所述出光面用于发射出入射光线，所述第二透镜20靠近所述显示屏幕30；

所述光学模组还可以包括第二相位延迟器90及偏振元件80，所述偏振元件80与所述第二相位延迟器90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30的出光面。

在光学模组中，第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁为3.94mm，第二透镜20的有效口径L₂为52.4mm。

在表1中示出了实施例1提供的光学模组的具体参数。

表1实施例1的光学模组的结构参数表

表1结构参数表

图2、图3及图4分别示出了在450nm、540nm、610nm下，本申请实施例提供的光学模组调制传递函数MTF曲线。

从图2-图4中可以看出：在20lp/mm空间频率下：

450nm波长下，光学模组的MTF值高于0.8；540nm波长下，光学模组的MTF值高于0.8；610nm波长下，光学模组的MTF高于0.7。

本申请实施例提供的光学模组可以清晰成像。

实施例2

表2中示出了实施例2提供的光学模组的结构参数；

图5示出了该光学模组的结构，其与实施例1的不同之处在于：

在光学模组中，第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁为6.9mm，第二透镜20的有效口径L₂为55.7mm。

表2结构参数表

本申请实施例2提供的光学模组分别在450nm、540nm、610nm，在20lp/mm空间频率下的调制传递函数MTF曲线与图2至图4示出的调制传递函数MTF曲线近似。本实施例2提供的光学模组也可以清晰成像。

实施例3

表3中示出了实施例3提供的光学模组的结构参数；

图6示出了该光学模组的结构，其与实施例1的不同之处在于：

在光学模组中，第一透镜10与第二透镜20之间空气间隔的边缘厚度L₁为2.2mm，第二透镜20的有效口径L₂为49.1mm。

表3结构参数表

本申请实施例3提供的光学模组分别在450nm、540nm、610nm，在20lp/mm空间频率下的调制传递函数MTF曲线与图2至图4示出的调制传递函数MTF曲线近似。本实施例3提供的光学模组也可以清晰成像。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括壳体，以及如上述所述的光学模组。

所述头戴显示设备例如为VR头戴设备，包括VR眼镜或者VR头盔等，本申请实施例对此不做具体限制。

本申请实施例的头戴显示设备的具体实施方式可以参照上述光学模组各实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

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，其特征在于，所述分光元件(60)为半反半透膜，所述分光元件(60)设于所述第四表面(22)；

所述第一相位延迟器(50)为四分之一波片，所述偏振反射元件(40)为偏振反射膜，所述偏振反射元件(40)与所述第一相位延迟器(50)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(12)。

6.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括显示屏幕(30)，所述显示屏幕(30)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(30)位于所述第二透镜(20)背离所述第一透镜(10)的一侧。

7.根据权利要求6所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括第二相位延迟器(90)及偏振元件(80)，其中，所述偏振元件(80)位于所述显示屏幕(30)的出光面一侧，所述第二相位延迟器(90)位于所述分光元件(60)与所述偏振元件(80)之间。

8.根据权利要求7所述的光学模组，其特征在于，所述分光元件(60)位于所述第一相位延迟器(50)与所述第二相位延迟器(90)之间。

9.根据权利要求7所述的光学模组，其特征在于，所述偏振元件(80)为线偏振器，所述第二相位延迟器(90)的快轴或慢轴方向与所述偏振元件(80)的透过轴方向夹角为45°。

10.根据权利要求7所述的光学模组，其特征在于，所述偏振元件(80)与所述第二相位延迟器(90)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(30)的出光面。

11.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

壳体；以及

如权利要求1-10中任一项所述的光学模组。

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