CN217606187U - 光学模组以及头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学模组以及头戴显示设备；其中，所述光学模组包括第一透镜及第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜为塑料材质，所述第一透镜包括第一表面和第二表面，所述第二透镜包括第三表面和第四表面，其中，所述第二表面与所述第三表面相邻且间隔设置；所述光学模组还包括分光元件、第一相位延迟器及偏振反射元件，其中，所述分光元件为凹面元件；所述分光元件、所述第一相位延迟器及偏振反射元件依次设置于所述第二表面与所述第三表面之间。本实用新型提供的光学结构方案，可以实现对光学模组杂散光改善的效果。

Description

光学模组以及头戴显示设备

技术领域

本实用新型实施例涉及投影成像技术领域，更具体地，本实用新型实施例涉及一种光学模组以及头戴显示设备。

背景技术

智能可穿戴设备中常常会用到折叠光学结构。在现有的相关技术中，入射的光线在光学透镜中折返进行传播，由于光学透镜中存在内应力，在折叠光路中，光学透镜的内应力很容易导致光学透镜产生杂散光，并且由此产生的杂散光会对最终的成像质量造成影响，可能会降低用户的使用体验感。

实用新型内容

本实用新型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。

第一方面，本实用新型提供了一种光学模组，所述光学模组包括第一透镜及第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜为塑料材质，所述第一透镜包括第一表面和第二表面，所述第二透镜包括第三表面和第四表面，其中，所述第二表面与所述第三表面相邻且间隔设置；

所述光学模组还包括分光元件、第一相位延迟器及偏振反射元件，其中，所述分光元件为凹面元件；

所述分光元件、所述第一相位延迟器及偏振反射元件依次设置于所述第二表面与所述第三表面之间。

可选地，所述分光元件的曲率半径小于所述第一表面的曲率半径。

可选地，所述分光元件贴装于所述第二表面，所述第二表面为凹面，所述第一透镜的光焦度为正。

可选地，所述第二表面的光焦度绝对值＜所述第一表面的光焦度绝对值。

可选地，所述分光元件的半口径D与H的比值D/H满足：5<D/H<15，其中，H为所述分光元件最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差。

可选地，所述第二表面的半口径D1与H1的比值D1/H1满足：5<D1/H1<15，其中，H1为所述第二表面最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差。

可选地，入射光线进入所述第一相位延迟器的最大角度为＜18°。

可选地，所述光学模组还包括偏光元件，所述偏光元件与所述偏振反射元件、所述第一相位延迟器为依次层叠设置形成膜层结构，并贴装于所述第三表面，其中，所述偏光元件与所述第三表面连接。

可选地，所述光学模组还包括第三透镜，所述第三透镜为塑料材质；其中，所述第二透镜位于所述第一透镜与所述第三透镜之间，所述第三透镜用于透射经所述第二透镜出射的光线。

可选地，所述分光元件的反射率为47%至53%。

可选地，所述光学模组还包括显示器，所述显示器用以发射出圆偏振光或者线偏振光；

所述显示器位于所述第一表面的一侧；

当所述显示器发射的光线为线偏振光时，在所述显示器与所述第一表面之间设置有第二相位延迟器，所述第二相位延迟器用以将线偏振光转变为圆偏振光。

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：

壳体；以及

如上所述的光学模组。

根据本实用新型实施例，提供了一种光学模组，通过将光线在透镜中的传播设计为在空气中折返传播，可以降低透镜本身内应力对光线传播的影响，并且将分光元件设计为凹面元件，其可用以调整光线入射到第一相位延迟器的角度，可以使该角度减小，以此来实现对杂散光改善的效果。

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。

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说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。

图1为本实用新型实施例提供的光学模组的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的光学模组的第二透镜的第四表面贴装膜层结构的示意图；

图3为图1示出的光学模组的点阵列的示意图；

图4为图1示出的光学模组的MTF曲线图；

图5为图1示出的光学模组的场曲畸变图；

图6为图1示出的光学模组的垂轴色差图；

图7为本实用新型实施例提供的光学模组的结构示意图之二；

图8为图7示出的光学模组的点阵列的示意图；

图9为图7示出的光学模组的MTF曲线图；

图10为图7示出的光学模组的场曲畸变图；

图11为图7示出的光学模组的垂轴色差图；

图12为本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之三；

图13为图12示出的光学模组的点阵列的示意图；

图14为图12出的光学模组的MTF曲线图；

图15为图12示出的光学模组的场曲畸变图；

图16为图12示出的光学模组的垂轴色差图；

图17为本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之四。

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、第三透镜；31、第五表面；32、第六表面；40、分光元件；50、第一相位延迟器；60、偏振反射元件；70、偏光元件； 80、显示器；81、保护玻璃；90、抗反射膜；01、人眼。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型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实用新型的范围。

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，决不作为对本实用新型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和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术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。

根据本实用新型实施例的一个方面，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头戴设备，如可以包括VR眼镜或者VR头盔等，本实用新型实施例对此不做具体限制。

本实用新型实施例提供了一种光学模组，如图1、图2、图7、图12及图17所示，所述光学模组包括有透镜组，该透镜组可以包括第一透镜10及第二透镜20，所述第一透镜10和所述第二透镜20均设计为塑料材质；所述第一透镜10包括第一表面11和第二表面12，所述第二透镜20包括第三表面21和第四表面22，其中，所述第二表面12与所述第三表面21相邻且间隔设置；

并且，所述光学模组还包括分光元件40、第一相位延迟器50及偏振反射元件60，其中，所述分光元件40为凹面元件；所述分光元件40、所述第一相位延迟器50及偏振反射元件60依次设置于所述第二表面12与所述第三表面21之间。

本实用新型实施例提供的光学模组，可如图1及图17所示，在分光元件40与偏振反射元件60之间没有设置透镜，而是设计为具有一定的空气间隔，这样使得入射的光线可以在空气中折返进行传播，而并不经过透镜，以此可以降低透镜本身内应力对光线传播的影响；并且，还将分光元件40设计为一凹面元件，在整个光路设计中，其可用以调整光线入射到第一相位延迟器50的角度，如可以使该角度合理的减小，以此可以实现对光学模组杂散光改善的效果。

本实用新型实施例提供的光学方案，可以消除光学模组中产生的杂散光，以提升光学模组的显示效果，使得最终的成像质量佳。如此，可以提升用户的观看体验。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，对分光元件40的面型结构进行了新的设计，这样可以减小光线入射到第一相位延迟器50的角度。例如可以将光线的入射角度控制在18°以下，甚至更小，这对于消除杂散光是非常有利的。

本实用新型的实施例中，第一透镜10和第二透镜20均为塑料材质。

本实用新型的方案中设计光线在空气中折返转播，也即在折返光路中不涉及镜片，所以内应力无需考虑，因此，第一透镜10和第二透镜20可以采用塑料材料。通过采用塑料材料的透镜可以使形成的光学模组轻量化，还可以降低成本及提高成像质量。

在本实用新型实施例提供的光学模组中，不仅包括有透镜组，还包括如上述的分光元件40、第一相位延迟器50及偏振反射元件60等光学元件。

其中，第一相位延迟器50可用于改变折叠光路结构中光线的偏振状态。例如，能够将线偏振光转化为圆偏振光，又或者将圆偏振光转化为线偏振光。

其中，偏振反射元件60可用于透过P偏振光反射S偏振光；或者，偏振反射元件60可用于透过S偏振光反射P偏振光。第一相位延迟器50与偏振反射元件60配合可用于解析光线并对光线进行传递。

在本实用新型的实施例中，上述的分光元件40例如为半反半透膜，第一相位延迟器50例如为四分之一波片，偏振反射元件60例如为偏振反射膜。

本实用新型实施例提供的光学模组，其是一种折叠光路光学结构设计，如图1、图7、图12及图17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。

在本实用新型的一些示例中，所述分光元件40的曲率半径小于所述第一表面11的曲率半径。

本实用新型的实施例中，将分光元件40设计为凹面元件，并设计使其曲率半径小于第一透镜10的第一表面11（近光学模组入光的一侧）的曲率半径，这一设计可以合理的减小光线入射到第一相位延迟器50的角度，以此可以有效的减小杂散光，甚至可以消除杂散光。从而可以使用户清晰的观看到成像画面。

在本实用新型的一些示例中，如图1所示，所述分光元件40贴装于所述第二表面12，所述第二表面12为凹面；所述第一透镜10的光焦度为正。

本实施例中设计，分光元件40可以直接贴装在第一透镜10的第二表面12上，此时，可以将第一透镜10的第二表面12设计为凹面，分光元件40为薄膜结构，在贴装于凹面上后形成凹面元件。这一设计也是为了调整入射的光线进入第一相位延迟器50的角度，避免这一角度过大而引起杂散光。同时，分光元件40直接贴装在第一透镜10的第二表面12上，可以适当降低整个光学模组的组装难度。

需要说明的是，分光元件40并不限于贴装在第一透镜10的第二表面12上，分光元件40也可以设置在靠近第二表面12一侧的合适位置处。本领域技术人员可以根据需要灵活设置分光元件40的具体设置位置，本实用新型实施例中对此不作限制。

在本实用新型的一些示例中，如图1所示，在光学模组中，所述第二表面12的光焦度绝对值＜所述第一表面11的光焦度绝对值。

本实施例中，当将分光元件40直接贴装在第一透镜10的第二表面12，可以通过调整第二表面12的面型和光焦度，以此来调整光线进入第一相位延迟器50的角度，进而消除杂散光。

在本实用新型的一些示例中，所述第一透镜10的中心厚度T₁为2mm＜T₁＜5mm，所述第一透镜10包括两个光学面，分别为上述的第一表面11和第二表面12，第一表面11位于光学模组近入光的一侧，第二表面12位于分光元件40的一侧，其中，第一表面11及第二表面12均为非球面。

可选的是，在第一表面11上贴装有抗反射膜，或者在靠近第一表面11的合适位置处设置抗反射膜。第二表面12为凹面，在其上贴装有分光元件40，分光元件40例如为半透半反射膜。

可选的是，第一透镜10的光焦度范围为0＜φ₁＜0.03。

需要说明的是，当分光元件40直接贴装在第二表面12，所述第二表面12的光焦度绝对值＜所述第一表面11的光焦度绝对值，以此来调整分光元件40为合适曲率凹面元件，以此才能减小光线入射到后方的第一相位延迟器50的角度。

在本实用新型的一些示例中，所述第二透镜20的中心厚度T₂为3mm＜T₂＜8mm，所述第二透镜20包括两个光学面，分别为上述的第三表面21和第四表面22，如图1所示，第三表面21与第一透镜10的第二表面12为相邻且间隔设置；所述第三表面21可以为平面或者非球面，所述第四表面22可以为非球面。

可选的是，在第三表面21上贴装有膜层结构，或者在第三表面21一侧的合适位置处设置有膜层结构。其中，膜层结构包括上述的偏振反射元件60及第一相位延迟器50，当然，还可以在第一相位延迟器50上叠设抗反射膜90。

可选的是，所述第二透镜20的光焦度φ₂为0＜φ₂＜0.01。

在本实用新型的一些示例中，所述分光元件40的半口径D与H的比值D/H满足：5<D/H<15，其中，H为所述分光元件40最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差。

需要说明的是，由于分光元件40为凹面元件，其最大口径也即边缘区域与中心位置会存在一定的深度差值，而这一差值即为SAG值，也即上述的H，其是对分光元件40面型的限定方式。

本实用新型实施例中，将分光元件40作为凹面元件设计为如上面型约束条件，可以有效减小光线进入到第一相位延迟器50的角度。如此，射入光学模组的光线可以在空气中折返传播以减少杂散光，同时，还可以通过分光元件40进一步调整光线入射到第一相位延迟器50的角度，最终可以消除光学模组的杂散光，以使成像可以清晰的显示于人眼中。

在本实用新型的一些示例中，如图17所示，所述第二表面12的半口径D1与H1的比值D1/H1满足：5<D1/H1<15，其中，H1为所述第二表面12最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差。

本实施例中，当将分光元件40贴装于第一透镜10的第二表面12上，此时需要对分光元件40依附的第二表面12进行设计。第二表面12的约束条件为，如图17所示，第二表面12的半口径D1与第二表面12的SAG值的比值范围为5~15，这实际也是限定了第二表面12的面型结构。

在此基础上，将分光元件40贴装于第二表面12，相当于对分光元件40的面型进行了调整，以此实现减小光线入射到第一相位延迟器50的角度。

在本实用新型的一些示例中，入射光线进入所述第一相位延迟器50的角度为＜18°。

也就是说，通过前述的光学结构设计，使得进入光学模组的光线在空气中折返传播，且分光元件40为凹面元件，其可以很好的调整光线进入所述第一相位延迟器50的角度为＜18°，也即可以使得光线进入第一相位延迟器50的角度相比于传统的方案更小一些，以此来改善杂散光。

例如，入射光线进入第一相位延迟器50的角度可以为16°以下，或者14°以下，甚至可以低于13°，对消除杂散光有显著的效果。

在本实用新型的一些示例中，如图1及图2所示，所述光学模组还包括偏光元件70，所述偏光元件70与所述偏振反射元件60、所述第一相位延迟器50为依次层叠设置形成膜层结构，并贴装于所述第三表面21，其中，所述偏光元件70与所述第三表面21连接。

本实施例中，在第二透镜20的第三表面21上贴装有膜层结构，该膜层结构中除了包括偏振反射元件60及第一相位延迟器50之外，还可以包括偏光元件70和抗反射膜90。在该膜层结构中，偏光元件70可以是直接贴附在第三表面21上的。

其中，偏光元件70可以透过P偏振光，可以减少杂散光。

在本实用新型的一些示例中，如图1所示，所述光学模组还包括第三透镜30，所述第三透镜30为塑料材质；其中，所述第二透镜20位于所述第一透镜10与所述第三透镜30之间，所述第三透镜30用于透射经所述第二透镜20出射的光线。

在本实用新型的一些示例中，所述第三透镜30的中心厚度T₃为5mm＜T₃＜10mm，所述第三透镜30包括两个光学面，如图1所示，分别为第五表面31和第六表面32，第五表面31与第二透镜20的第四表面22为相邻且间隔设置；所述第五表面31和第六表面32可以为非球面。

可选的是，在第五表面31和第六表面32上分别贴装有抗反射膜。以使经第二透镜20出射的光线可以尽可能完整的射入人眼01中。

可选的是，所述第三透镜30的光焦度φ₃为0＜φ₃＜0.02。

本实用新型实施例提供的光学模组，通过合理调整各个透镜的光焦度，光焦度分配均匀，可以使得各个镜片的公差敏感度较低，提升光学模组良率。

本实用新型实施例提供的光学模组中，例如可以包含三个光学镜片，即上述的第一透镜10、第二透镜20和第三透镜30。其中，第一透镜10布设在光线入射的一侧。入射的光线可以先射入第一透镜10。第二透镜20位于第一透镜10与第三透镜30之间合适的位置处。第一透镜10和第二透镜20可用于对入射的光线进行折返。第三透镜30位于靠近人眼01的一侧，第三透镜30对经过第二透镜20出射的光线进行透射，最终可以将光线射出并打入人眼01中显示成像。

在本实用新型的一些示例中，所述分光元件40的反射率为47%至53%。

例如，分光元件40可以为半透半反射膜。

可选的是，所述第一透镜10、所述第二透镜20及所述第三透镜30的折射率n为：1.4＜n＜1.7；所述第一透镜10、所述第二透镜20及所述第三透镜30的色散系数v为：20＜v＜75。

例如，第一透镜10的折射率n₁为1.54，色散系数v₁为56.3；第二透镜20的折射率n₂为1.54，色散系数v₂为55.7；第三透镜30的折射率n₃为1.64，色散系数v₃为22.4。

在本实用新型的一些示例中，如图1所示，所述光学模组还包括显示器80，所述显示器80用以发射出圆偏振光或者线偏振光；所述显示器80位于所述第一表面11的一侧；当所述显示器80发射的光线为线偏振光时，在所述显示器80与所述第一表面11之间设置有第二相位延迟器，所述第二相位延迟器用以将线偏振光转变为圆偏振光。

本实用新型的实施例中，光学模组还可以包括显示器80，该显示器80的出光面设置有保护玻璃81，该显示器80的出光面可以朝向第一透镜10发出光线。

本实用新型的实施例中，第二相位延迟器其可以设置在显示器80的出光面上，或者设置在显示器80与第一透镜10之间合适的位置处，或者可以设置在靠近显示器80的出光面的合适位置处。

根据本实用新型实施例提供的光学模组，光线的传播过程如下：

如图1所示，显示器80发出圆偏振光，经显示器80出光面的保护玻璃81透射之后，经过第一透镜10透射，经第二透镜20的第三表面21的第一相位延迟器50（四分之一波片）变成线偏振光，经过偏振反射元件60反射，进过第一透镜10的第二表面12的分光元件40反射，经过第二透镜20、第三透镜30透射之后，将光线打入人眼01中。

实施例1

如图1和图2所示，所述光学模组包括第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30，这三个透镜均为塑料材质，其中，第二透镜20位于第一透镜10与第三透镜30之间，第一透镜10包括第一表面11和第二表面12，第二透镜20包括第三表面21和第四表面22，第三透镜30包括第五表面31和第六表面32；在整个光路结构中，第二表面12与第三表面21相邻且间隔设置，第四表面22与第五表面31相邻且间隔设置；

所述光学模组还包括分光元件40、第一相位延迟器50、偏振反射元件60及偏光元件70，其中，分光元件40贴装于第二表面12，第二表面12的半口径D1为21.5mm，H1为第二表面12最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差，其为3.13，则D1/H1为6.87；偏光元件70、偏振反射元件60及第一相位延迟器50为依次层叠设置形成膜层结构，并贴装于所述第三表面21，其中，偏光元件70与第三表面21连接。

第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30的光学参数具体可如下表1。

表1

针对实施例1提供的光学模组，可如图3至图6所示：

图3是本实用新型实施例1提供的光学模组的点列图示意图，图4是本实用新型实施例1提供的光学模组的MTF曲线图，图5是本实用新型实施例1提供的场曲畸变图，图6是本实用新型实施例1提供的垂轴色差图。

点列图是指由一点发射出的许多光线经光学模组之后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，可于评价光学模组的成像质量。如图3所示，在实施例1中，点列图中像点的最大值小于2μm，清晰成像。

MTF曲线图是调制传递函数图，通过黑白线对的对比度表征光学模组的成像清晰度。如图4所示，在实施例1中MTF在60lp/mm下>0.75，成像清晰。

场曲畸变图反应的是不同视场成清晰像的像面位置差异，在实施例1中，如图5所示，场曲最大值小于0.04mm，畸变最大值小于25%（绝对值）。

垂轴色差又称为倍率色差，主要是指物方的一根复色主光线，因折射系统存在色散，在像方出射时变成多根光线，蓝光与红光在像面上的焦点位置的差值。在实施例1中，如图6所示，光学模组的最大色差值小于500μm。

实施例2

如图7所示，所述光学模组包括第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30，这三个透镜均为塑料材质，其中，第二透镜20位于第一透镜10与第三透镜30之间，第一透镜10包括第一表面11和第二表面12，第二透镜20包括第三表面21和第四表面22，第三透镜30包括第五表面31和第六表面32；在整个光路结构中，第二表面12与第三表面21相邻且间隔设置，第四表面22与第五表面31相邻且间隔设置；

所述光学模组还包括分光元件40、第一相位延迟器50、偏振反射元件60及偏光元件70，其中，分光元件40贴装于第二表面12，第二表面12的半口径D1为21.5mm，H1为第二表面12最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差，其为3.25，则D1/H1为6.6；偏光元件70、偏振反射元件60及第一相位延迟器50为依次层叠设置形成膜层结构，并贴装于所述第三表面21，其中，偏光元件70与第三表面21连接。

第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30的光学参数具体可如下表2。

表2

针对实施例2提供的光学模组，可如图8至图11所示：

图8是本实用新型实施例2提供的光学模组的点列图示意图，图9是本实用新型实施例2提供的光学模组的MTF曲线图，图10是本实用新型实施例2提供的场曲畸变图，图11是本实用新型实施例2提供的垂轴色差图。

如图8所示，在实施例2中，点列图中像点的最大值小于2μm，清晰成像。

如图9所示，在实施例2中，MTF在60lp/mm下>0.75，成像清晰。

如图10所示，在实施例2中，场曲最大值小于0.06mm；在实施例2中畸变最大值小于35%（绝对值）。

如图11所示，在实施例2中，光学模组的最大色差值小于550μm。

实施例3

如图12所示，所述光学模组包括第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30，这三个透镜均为塑料材质，其中，第二透镜20位于第一透镜10与第三透镜30之间，第一透镜10包括第一表面11和第二表面12，第二透镜20包括第三表面21和第四表面22，第三透镜30包括第五表面31和第六表面32；在光路结构中，第二表面12与第三表面21相邻且间隔设置，第四表面22与第五表面31相邻且间隔设置；

所述光学模组还包括分光元件40、第一相位延迟器50、偏振反射元件60及偏光元件70，其中，分光元件40贴装于第二表面12，第二表面12的半口径D1为22mm，H1为第二表面12最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差，其为2.2，则D1/H1为10；偏光元件70、偏振反射元件60及第一相位延迟器50为依次层叠设置形成膜层结构，并贴装于所述第三表面21，其中，偏光元件70与第三表面21连接。

第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30的光学参数具体可如下表3。

表3

针对实施例3提供的光学模组，可如图13至图16所示：

图13是本实用新型实施例3提供的光学模组的点列图示意图，图14是本实用新型实施例3提供的光学模组的MTF曲线图，图15是本实用新型实施例3提供的场曲畸变图，图16是本实用新型实施例3提供的垂轴色差图。

如图13所示，在实施例3中，点列图中像点的最大值小于2.5μm，清晰成像。

如图14所示，在实施例3中，MTF在60lp/mm下>0.75，成像清晰。

如图15所示，在实施例3中，场曲最大值小于0.06mm；在实施例3中畸变最大值小于30%（绝对值）。

如图16所示，在实施例3中，光学模组的最大色差值小于450μm。

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实用新型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，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种光学模组，其特征在于，所述光学模组包括第一透镜（10）及第二透镜（20），所述第一透镜（10）和所述第二透镜（20）为塑料材质，所述第一透镜（10）包括第一表面（11）和第二表面（12），所述第二透镜（20）包括第三表面（21）和第四表面（22），其中，所述第二表面（12）与所述第三表面（21）相邻且间隔设置；

所述光学模组还包括分光元件（40）、第一相位延迟器（50）及偏振反射元件（60），其中，所述分光元件（40）为凹面元件；

所述分光元件（40）、所述第一相位延迟器（50）及偏振反射元件（60）依次设置于所述第二表面（12）与所述第三表面（21）之间。

2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述分光元件（40）的曲率半径小于所述第一表面（11）的曲率半径。

3.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述分光元件（40）贴装于所述第二表面（12），所述第二表面（12）为凹面，所述第一透镜（10）的光焦度为正。

4.根据权利要求3所述的光学模组，其特征在于，所述第二表面（12）的光焦度绝对值＜所述第一表面（11）的光焦度绝对值。

5.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述分光元件（40）的半口径D与H的比值D/H满足：5<D/H<15，其中，H为所述分光元件（40）最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差。

6.根据权利要求3所述的光学模组，其特征在于，所述第二表面（12）的半口径D1与H1的比值D1/H1满足：5<D1/H1<15，其中，H1为所述第二表面（12）最大口径处的矢高与中心矢高的矢高差。

7.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，入射光线进入所述第一相位延迟器（50）的角度为＜18°。

8.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偏光元件（70），所述偏光元件（70）与所述偏振反射元件（60）、所述第一相位延迟器（50）为依次层叠设置形成膜层结构，并贴装于所述第三表面（21），其中，所述偏光元件（70）与所述第三表面（21）连接。

9.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第三透镜（30），所述第三透镜（30）为塑料材质；

其中，所述第二透镜（20）位于所述第一透镜（10）与所述第三透镜（30）之间，所述第三透镜（30）用于透射经所述第二透镜（20）出射的光线。

10.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述分光元件（40）的反射率为47%至53%。

11.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括显示器（80），所述显示器（80）用以发射出圆偏振光或者线偏振光；

所述显示器（80）位于所述第一表面（11）的一侧；

当所述显示器（80）发射的光线为线偏振光时，在所述显示器（80）与所述第一表面（11）之间设置有第二相位延迟器，所述第二相位延迟器用以将线偏振光转变为圆偏振光。

12.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

壳体；以及

如权利要求1-11中任一项所述的光学模组。

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