CN219957993U - 光学模组以及头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

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，光学模组包括沿同一光轴设置的第一成像组件及第二成像组件，且第一成像组件及第二成像组件的光焦度均为正；光学模组还包括显示组件，显示组件位于第一成像组件背离第二成像组件的一侧，显示组件包括第一屏幕及第二屏幕，第一屏幕及第二屏幕分设在光轴的两侧，第一屏幕与第二屏幕形成第一目标夹角θ₁，第一目标夹角θ₁≥90°；第一成像组件包括至少第一镜片；第二成像组件包括至少第二镜片及分光元件、第一相位延迟器及偏振反射器，且第一相位延迟器位于分光元件与偏振反射器之间。本申请实施例的光学模组通过单眼对应双屏幕的方案来实现增大视场角度的效果。

Description

光学模组以及头戴显示设备

技术领域

本申请实施例涉及光学成像技术领域，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

虚拟现实技术（VR）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虚拟现实产品的质量。如今，小型化及高分辨率是VR设备的发展趋势。但是，VR设备的尺寸越小，要求的分辨率越高，对VR设备的光学系统的要求就越高，尤其是视场角度。目前，小尺寸的显示器很难做大视场角，且一般视场角度越大，整个光学系统的尺寸越大。

实用新型内容

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VR设备中小尺寸显示器的光学模组很难做到大视场角的问题。

第一方面，本申请提供了一种光学模组。所述光学模组包括沿同一光轴设置的第一成像组件及第二成像组件，且所述第一成像组件及所述第二成像组件的光焦度均为正；

所述光学模组还包括显示组件，所述显示组件位于所述第一成像组件背离所述第二成像组件的一侧，所述显示组件包括第一屏幕及第二屏幕，所述第一屏幕及所述第二屏幕分设在所述光轴的两侧，且所述第一屏幕与所述第二屏幕形成第一目标夹角θ₁，所述第一目标夹角θ₁≥90°；

所述第一成像组件包括至少第一镜片；

所述第二成像组件包括至少第二镜片及分光元件、第一相位延迟器及偏振反射器，且所述第一相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射器之间。

可选地，所述第一成像组件的光焦度为φ₁，且0≤φ₁≤0.1；

所述第二成像组件的光焦度为φ₂，且0.01≤φ₂≤0.1。

可选地，在所述光学模组的径向方向上，所述光学模组以光轴为界分为呈上下分布的第一部分及第二部分；其中，所述第一部分的高度为H₁，所述第二部分的高度为H₂，且H₂与H₁之间的关系满足：0＜H₂/H₁≤1。

可选地，所述第一镜片靠近所述显示组件的表面由关于光轴对称的两个平面组成，且所述两个平面之间形成第二目标夹角θ₂，所述第二目标夹角θ₂为：0°＜θ₂≤180°。

可选地，在所述第二成像组件中，所述分光元件设于所述第二镜片靠近所述显示组件的表面，所述第一相位延迟器及所述偏振反射器依次叠设在所述第二镜片远离所述显示组件的表面。

可选地，所述第二成像组件还包括第三镜片，所述第三镜片设置在所述第二镜片远离所述显示组件的一侧。

可选地，所述第三镜片为菲涅尔镜片，所述第三镜片包括至少一个菲涅尔面。

可选地，所述光学模组还包括第一偏振器，所述第一相位延迟器、所述偏振反射器及所述第一偏振器依次层叠设置形成复合膜，并设于所述第二镜片远离所述显示组件的表面。

可选地，所述第一镜片为菲涅尔镜片，所述第一镜片包括至少一个菲涅尔面。

可选地，所述第一屏幕及所述第二屏幕的尺寸不大于1.3寸，且所述光学模组的视场角不小于120°。

可选地，所述第一屏幕及所述第二屏幕被配置为能够发射圆偏振光或自然光；

当所述第一屏幕及所述第二屏幕发射的光线为自然光时，在所述第一屏幕及所述第二屏幕的出光面一侧设置有叠合元件，用以将自然光转变为圆偏振光；其中，所述叠合元件至少包括第二相位延迟器及第二偏振器。

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：

外壳；以及

如第一方面所述的光学模组。

本申请的有益效果为：

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，通过单眼对应双屏幕的方案来实现增大视场角度的效果，能够实现在小尺寸屏幕下，兼顾大视场角度，并且通过两个屏幕之间的相对位置关系搭配来缩短整个光学模组的体积。本申请实施例提供的光学模组可以在采用小尺寸屏幕的情况下能够兼顾较大的FOV且成像清晰度高。

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为本申请实施例提供的光学模组的结构示意图之一；

图2为本申请实施例提供的第二镜片上设置复合膜的示意图；

图3为图1示出的光学模组的MTF曲线图；

图4为图1示出的光学模组的点列图；

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为本申请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MTF曲线图；

图9为图7示出的光学模组的点列图；

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：

100、第一成像组件；200、第二成像组件；300、第一部分；400、第二部分；1、显示组件；11、第一屏幕；12、第二屏幕；2、屏幕保护玻璃；3、第一镜片；31、第一表面；32、第二表面；4、第二镜片；41、第三表面；42、第四表面；5、第三镜片；51、第五表面；52、第六表面；6、分光元件；7、第一相位延迟器；8、偏振反射器；9、第一偏振器；10、第一抗反射膜；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。

下面结合附图对本申请实施例提供光学模组以及头戴显示设备进行详细地描述。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种光学模组，所述光学模组可适合应用于可穿戴设备。所述可穿戴设备例如为头戴显示设备（Head mounted display，HMD），如VR头戴显示设备。所述VR头戴显示设备例如包括VR智能眼镜或者VR智能头盔等，本申请实施例对头戴显示设备的具体形式对此不做限制。

本申请实施例提出的光学模组，参见图1及图13，所述光学模组包括沿同一光轴设置的第一成像组件100及第二成像组件200，且所述第一成像组件100及所述第二成像组件200的光焦度均为正。所述光学模组还包括显示组件1，所述显示组件1位于所述第一成像组件100背离所述第二成像组件200的一侧，所述显示组件1包括第一屏幕11及第二屏幕12，所述第一屏幕11及所述第二屏幕12分设在所述光轴的两侧，且所述第一屏幕11与所述第二屏幕12形成第一目标夹角θ₁，所述第一目标夹角θ₁≥90°。所述第一成像组件包括至少第一镜片3。所述第二成像组件包括至少第二镜片4及分光元件6、第一相位延迟器7及偏振反射器8，且所述第一相位延迟器7位于所述分光元件6与所述偏振反射器8之间。

根据本申请上述实施例提供的光学模组，参见图1，整个光学模组包括两个成像组件及一个显示组件，其中的显示组件包括两个屏幕，这样可形成单眼对应双屏幕的光学成像方案，旨在实现增大视场角FOV的效果。

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，并通过单眼对应双屏幕的方案实现了增大视场角度的效果，能够实现在小尺寸屏幕下兼顾大视场角度，并且通过两个屏幕之间的相对位置关系搭配来缩短整个光学模组的体积。也就是说，本申请实施例提供的光学模组在采用小尺寸屏幕的情况下能够兼顾较大的FOV且成像清晰度高。

在上述实施例提供的光学模组中采用了单眼对应双屏幕方案，在光学架构上，将引入的第一屏幕11及第二屏幕12分设在所述光学模组的光轴的两侧，且使二者之间形成一定的夹角，形成的夹角范围设计为大于或等于90°，在此基础上，可以增大视场并使两个屏幕的中心视场可以分开，并且可以缩小整个光学模组的体积，还可以降低边缘视场的场曲。

参见图1，所述第一屏幕11的最下方及所述第二屏幕12的最上方显示的内容一致，避免成像时画面缺失。

本申请实施例提供的光学模组中可以采用尺寸较小的屏幕，同时为了改善小尺寸屏幕带来的光学模组的视场角FOV受限问题，设计调整了双屏幕之间的位置关系，使得光学模组可以兼顾大视场的性能。本申请实施例的光学模组，利于实现虚拟现实显示设备在小屏下的大视场要求。

根据上述实施例，所述第一成像组件100及所述第二成像组件200的光焦度均设置为正。能够实现在屏幕尺寸一定的前提下增大整个光学模组的视场角FOV。

本申请实施例提供的光学模组为一种折叠光路，其还包含有分光元件6、第一相位延迟器7及偏振反射器8等用于形成折叠光路的光学元件。

例如，将分光元件6、第一相位延迟器7及偏振反射器8设计位于近人眼01一侧的所述第二成像组件200中，经过所述第一成像组件100射入所述第二成像组件200中的光线可以在所述第二成像组件200中进行折返后出射至人眼01进行成像。

其中，所述分光元件6例如为半透半反射膜。所述分光元件6可供一部分光线透射，另一部分光线反射。

需要说明的是，所述分光元件6的反射率及透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，所述第一相位延迟器7例如为四分之一波片。当然，这里的所述第一相位延迟器7可根据需要设置为其他相位延迟片如半波片等。

所述第一相位延迟器7可用于改变光线的偏振状态。例如，用于将线偏振光转化为圆偏振光，或将圆偏振光转化为线偏振光。

其中，所述偏振反射器8例如为偏振反射膜/片。所述偏振反射器8为一种水平线偏振光反射，竖直线偏振光透过的偏振反射器，或者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。

所述第一相位延迟器7与所述偏振反射器8二者相配合，能够用于解析光线并对光线进行传递。

需要强调的是，所述分光元件6、所述第一相位延迟器7及所述偏振反射器8等这些光学元件在靠近人眼01一侧的所述第二成像组件200内形成折叠光路，上述的各个光学元件的布设位置较为灵活，但要保证的是，所述第一相位延迟器7要介于所述分光元件6与所述偏振反射器8之间。

本申请实施例提供的光学模组，沿同一光轴间隔设置有第一成像组件100及第二成像组件200；其中，所述第一成像组件100及所述第二成像组件200分别包括有至少一个镜片，这使得整个光学模组中至少包含两个镜片。从成像效果来看，在近人眼01一侧的所述第二成像组件200中可以通过增加镜片的数量以提升成像清晰度。也就是说，本申请实施例提供的光学方案，整个光学模组中至少包含两个镜片，但可以根据对于成像的清晰度要求及整个光学模组的尺寸和重量等对镜片的数量进行调整，本申请实施例提供的光学模组中包括但不限于两个镜片，对镜片的数量不做限制。

在本申请的一些示例中，所述第一成像组件100的光焦度为φ₁，且0≤φ₁≤0.1。所述第二成像组件200的光焦度为φ₂，且0.01≤φ₂≤0.1。

根据上述示例，参见图1，靠近所述显示组件1一侧的第一成像组件100的光焦度在0~0.1（包含端点值），靠近人眼01一侧的第二成像组件200的光焦度在0.01~0.1（包含端点值）。由此可见，所述第一成像组件100及所述第二成像组件200的光焦度均为正，这样可以在屏幕尺寸一定的情况下，利于增大光学模组的视场角FOV。

需要说明的是，当所述第一成像组件100中包括两个或者两个以上的镜片时，所述第一成像组件100的光焦度为内部包含的所有镜片的组合光焦度。同样的，当所述第二成像组件200中包括两个或者两个以上的镜片时，所述第二成像组件200的光焦度为内部包含的所有镜片的组合光焦度。

在本申请的一些示例中，参见图12，在所述光学模组的径向方向上，所述光学模组以光轴为界分为呈上下分布的第一部分300及第二部分400；其中，所述第一部分300的高度为H₁，所述第二部分400的高度为H₂，且H₂与H₁之间的关系满足：0＜H₂/H₁≤1。

根据上述示例中的参数设计，能在保证大FOV的前提下，合理的缩短整个光学模组的体积。同时能够减小所述光学模组在光轴一侧的尺寸，且该侧作为所述光学模组的鼻梁侧，可以增大瞳距调节范围，这样使得光学模组能够适配更广泛的人群。

在本申请的一些示例中，参见图1及图13，所述第一镜片3靠近所述显示组件1的表面由关于光轴对称的两个平面组成，且所述两个平面之间形成第二目标夹角θ₂，所述第二目标夹角θ₂为：0°＜θ₂≤180°。

根据上述示例中对于所述第一镜片3的面型设计，易于镜片的加工。

在一个例子中，参见图1，所述第一镜片3的第一表面31由两个平面结合在一起组成，且该两个平面可以关于光轴对称；其中，组成所述第一表面31的两个平面之间有一定的夹角θ₂，θ₂的范围为0~180°，在本例子中θ₂为154°。

所述第一镜片3例如为靠近所述显示组件1的第一个透镜，参见图1及图13。所述第一镜片3包括两个光学面，即第一表面31及第二表面32，所述第一表面31靠近所述显示组件1，所述第二表面32远离所述显示组件1。

可选的是，所述第一镜片3的中心厚度范围为：1mm<T₁<8mm。

可选的是，所述第一表面31及所述第二表面32是非球面或平面。

可选的是，所述第一镜片3的第一表面31及第二表面32上设置有抗反射膜层。

在本申请的一些示例中，参见图1及图2，在所述第二成像组件200中，所述分光元件6设于所述第二镜片4靠近所述显示组件1的表面，所述第一相位延迟器7及所述偏振反射器8依次叠设在所述第二镜片4远离所述显示组件1的表面。

根据上述示例，所述第二成像组件200包括有第二镜片4，用于形成折叠光路的光学元件例如所述分光元件6、所述第一相位延迟器7及所述偏振反射器8分设在所述第二镜片4的两个表面上，且所述第一相位延迟器7位于所述分光元件6与所述偏振反射器8之间。

可选的是，参见图1，所述第二成像组件200还包括第三镜片5，所述第三镜片5设置在所述第二镜片4远离所述显示组件1的一侧。

也就是说，可以在所述第二成像组件200中引入所述第三镜片5，此时，所述第二成像组件200中可以包含两个镜片，也即上述的第二镜片4及第三镜片5，所述第三镜片5更靠近所述人眼01，参见图1，所述第三镜片5的引入可以提升整个光学模组的成像清晰度。

其中，所述第二镜片4包括两个光学面，分别为第三表面41及第四表面42，所述第三表面41靠近所述显示组件1，所述第四表面42远离所述显示组件1。所述第三表面41上设置有半透半反射膜，所述第四表面42上设置有复合膜，且所述复合膜例如包括四分之一波片及偏振反射膜（透P光反S光）。

可选的是，所述第二镜片4的中心厚度范围为：3mm<T₂<8mm。

可选的是，所述第二镜片4的两个表面为非球面或平面。

其中，所述第三镜片5包括两个光学面，分别为第五表面51及第六表面52，所述第五表面51靠近所述显示组件1，所述第六表面52远离所述显示组件1。

可选的是，所述第三镜片5的中心厚度范围为：1mm<T₃<8mm。

可选的是，所述第三镜片5为菲涅尔镜片，所述第三镜片5包括至少一个菲涅尔面。

所述第三镜片5采用菲涅尔镜片，具有轻薄化的特点，利于减轻光学模组的重量及减小体积。

例如，所述第三镜片5的第五表面51为菲涅尔面，其第六表面52为非球面或平面。

可选的是，所述第三镜片5的第五表面51及第六表面52上均设置有抗反射膜层。抗反射膜能够减少反射，降低反射能量，提升光效利用率。

抗反射膜可以通过粘贴或者镀膜的方式形成在透镜上形成一些界面，能够用以增加透过率，减少反射率，从而减少图像失真，使用户可以享受更清晰的影像品质，以达到减少眩光的现象。

在本申请的一些示例中，参见图2，所述光学模组还包括第一偏振器9，所述第一相位延迟器7、所述偏振反射器8及所述第一偏振器9依次层叠设置形成复合膜，并设于所述第二镜片4远离所述显示组件1的表面。

其中，所述第一偏振器9为偏振膜/片，可以透P光，可减少杂散光。

在本申请中，将构成折叠光路的光学元件例如分光元件6、第一相位延迟器7、偏振反射器8及第一偏振器9被分设在第二镜片4的两个表面上，这样利于降低光学模组的组装难度。

当然，上述的光学元件也可以设置在平板玻璃（透光支撑件）上，再作为独立器件布设于光路中，本申请实施例中对此不做限制。

可选的是，所述复合膜中还引入了第一抗反射膜10，参见图2，所述第一抗反射膜10位于所述第一偏振器9背离所述偏振反射器8的一侧。

在本申请的一些示例中，所述第一镜片3为菲涅尔镜片，所述第一镜片3包括至少一个菲涅尔面。

需要说明的是，当所述第二成像组件200中仅包括第二镜片4时，可以将所述第一成像组件100中的一个镜片设计为菲涅尔镜片。菲涅尔镜片本身具有轻薄的特点，因此利于整个光学模组的轻薄化设计。

当所述第一镜片3为菲涅尔镜片时，可以设计任一表面或者两个表面均为菲涅尔面，本申请中对此不做限制。

在本申请的一些示例中，所述第一屏幕11及所述第二屏幕12的尺寸不大于1.3寸，且所述光学模组的视场角不小于120°。

其中，所述第一屏幕11及所述第二屏幕12例如为方系屏幕。

根据本申请实施例提供的光学模组，通过单眼对应双屏幕的方案来实现增大视场角度的效果，其中使用的是1.3寸以下的屏幕，却可以实现120°的视场角度，并通过屏幕间的位置关系的搭配来实现缩短光学模组的体积。

本申请实施例提供的光学模组，可以实现120°的大视场，可以提升用户的沉浸式体验感。

在本申请的一些示例中，所述第一屏幕11及所述第二屏幕12被配置为能够发射圆偏振光或自然光；其中，当所述第一屏幕11及所述第二屏幕12发射的光线为自然光时，在所述第一屏幕11及所述第二屏幕12的出光面一侧设置有叠合元件，用以将自然光转变为圆偏振光；所述叠合元件至少包括第二相位延迟器及第二偏振器。

当所述第一屏幕11及所述第二屏幕12发出的是自然光时，需要对自然光先进行偏振态的转化，使自然光先转变为圆偏振光之后在射入左侧的所述第一成像组件100中。其中，用于将自然光转变为圆偏振光的器件为上述的叠合元件。

可选的是，参见图1，在所述第一屏幕11及所述第二屏幕12的出光面上可以设置屏幕保护玻璃2。所述屏幕保护玻璃2可以对屏幕进行保护。此时，所述第一屏幕11及所述第二屏幕12发出的光线经过各自的屏幕保护玻璃2透射后进入所述叠合元件进行光的偏振态转变。

在本申请实施例提供的光学模组中，参见图1，所述第一镜片3、所述第二镜片4及所述第三镜片5，这三个片采用的材料折射率和色散系数范围为：1.4<n<2.0，20<v<75。

根据本申请实施例提供的光学模组，参见图1，光线的传播如下：

所述第一屏幕11及所述第二屏幕12发出圆偏振光，或者是发出自然光后经偏振态变换后形成圆偏振光，圆偏振光经过所述第一镜片3、所述第二镜片4及所述第三镜片5透射，经过所述第二镜片4的第四表面42的第一相位延迟器7变成线偏振光（S光），经过所述偏振反射器8反射，经过所述第四表面42上的第一相位延迟器7变成圆偏振光，经过所述第二镜片4的第三表面41反射，再次经过所述第一相位延迟器7变成线偏振光（P光），经过所述偏振反射器8，所述第一偏振器9及所述第三镜片5透射，打入人眼01进行成像。

以下通过实施例1至实施例3对本申请实施例提供的光学模组的光学性能进行详细描述。

实施例1

本实施例1提供的光学模组，其光学构架参见图1、图2及图12和图13，所述光学模组包括沿同一光轴设置的第一成像组件100及第二成像组件200；其中，所述第一成像组件100包括第一镜片3；所述第二成像组件200包括第二镜片4及第三镜片5，分光元件6设于所述第二镜片4的第三表面41，第一相位延迟器7、偏振反射器8及第一偏振器9依次叠设在所述第二镜片4的第四表面42；

所述光学模组还包括显示组件1，所述显示组件1位于所述第一成像组件100背离所述第二成像组件200的一侧，所述显示组件1包括第一屏幕11及第二屏幕12，所述第一屏幕11及所述第二屏幕12分设在所述光轴的两侧，且所述第一屏幕11与所述第二屏幕12形成第一目标夹角θ₁，所述第一目标夹角θ₁≥90°；

其中，所述第一镜片3的光焦度为0~0.1（包括两个端点值），所述第二镜片4与所述第三镜片5的组合光焦度为0.01~0.1（包括两个端点值）；

其中，在所述光学模组的径向方向上，所述光学模组以光轴为界分为呈上下分布的第一部分及第二部分；其中，所述第一部分的高度为H₁，所述第二部分的高度为H₂，且H₂与H₁之间的关系满足：0＜H₂/H₁≤1。

其中，所述第一镜片3靠近所述显示组件1的表面由关于光轴对称的两个平面组成，且所述两个平面之间形成第二目标夹角θ₂，所述第二目标夹角θ₂为：0°＜θ₂≤180°；

其中，所述第一屏幕11及所述第二屏幕12的尺寸不大于1.3寸，且所述光学模组的视场角可以达到120°。

表1示出了本实施例1提供的光学模组中各透镜的具体光学参数。

表1

针对上述实施例1提供的光学模组，其光学性能可如图3至图6所示：

图3是光学模组的MTF曲线图，图4是光学模组的点列图示意图，图5是光学模组的场曲畸变图，图6是光学模组的垂轴色差图。

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。参见图3，本实施例1中，MTF在121 lp/mm下>0.1，成像清晰。

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，可用于评价光学模组的成像质量。参见图4，本实施例1中，点列图中像点的最大值小于45μm。

参见图5，本实施例1中，畸变最大发生在1视场，绝对值小于50%。

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。参见图6，本实施例1中，光学模组的最大色差值小于300μm。

实施例2

参见图7，本实施例2与实施例1的光学架构相同，不同之处在于光学模组中的各镜片的光学参数不同，可参见下表2。

表2

针对上述实施例2提供的光学模组，其光学性能可如图8至图11所示：图8是光学模组的MTF曲线图，图9是光学模组的点列图示意图，图10是光学模组的场曲畸变图，图11是光学模组的垂轴色差图。

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。参见图8，本实施例2中，MTF在121 lp/mm下>0.1，成像清晰。

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，可用于评价光学模组的成像质量。参见图9，本实施例2中，点列图中像点的最大值小于46μm。

参见图10，本实施例2中，畸变最大发生在1视场，绝对值小于50%。

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。参见图11，本实施例2中，光学模组的最大色差值小于300μm。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种头戴显示设备。所述头戴显示设备包括外壳以及如上述所述的光学模组。

所述头戴显示设备包括VR智能眼镜或者VR智能头盔等，本申请实施例中对此不做限制。

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 (12)

1.一种光学模组，其特征在于，所述光学模组包括沿同一光轴设置的第一成像组件（100）及第二成像组件（200），且所述第一成像组件（100）及所述第二成像组件（200）的光焦度均为正；

所述光学模组还包括显示组件（1），所述显示组件（1）位于所述第一成像组件（100）背离所述第二成像组件（200）的一侧，所述显示组件（1）包括第一屏幕（11）及第二屏幕（12），所述第一屏幕（11）及所述第二屏幕（12）分设在所述光轴的两侧，且所述第一屏幕（11）与所述第二屏幕（12）形成第一目标夹角θ₁，所述第一目标夹角θ₁≥90°；

所述第一成像组件包括至少第一镜片（3）；

所述第二成像组件包括至少第二镜片（4）及分光元件（6）、第一相位延迟器（7）及偏振反射器（8），且所述第一相位延迟器（7）位于所述分光元件（6）与所述偏振反射器（8）之间。

2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一成像组件（100）的光焦度为φ₁，且0≤φ₁≤0.1；

所述第二成像组件（200）的光焦度为φ₂，且0.01≤φ₂≤0.1。

3.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，在所述光学模组的径向方向上，所述光学模组以光轴为界分为呈上下分布的第一部分（300）及第二部分（400）；其中，所述第一部分（300）的高度为H₁，所述第二部分（400）的高度为H₂，且H₂与H₁之间的关系满足：0＜H₂/H₁≤1。

4.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一镜片（3）靠近所述显示组件（1）的表面由关于光轴对称的两个平面组成，且所述两个平面之间形成第二目标夹角θ₂，所述第二目标夹角θ₂为：0°＜θ₂≤180°。

5.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，在所述第二成像组件（200）中，所述分光元件（6）设于所述第二镜片（4）靠近所述显示组件（1）的表面，所述第一相位延迟器（7）及所述偏振反射器（8）依次叠设在所述第二镜片（4）远离所述显示组件（1）的表面。

6.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述第二成像组件（200）还包括第三镜片（5），所述第三镜片（5）设置在所述第二镜片（4）远离所述显示组件（1）的一侧。

7.根据权利要求6所述的光学模组，其特征在于，所述第三镜片（5）为菲涅尔镜片，所述第三镜片（5）包括至少一个菲涅尔面。

8.根据权利要求5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器（9），所述第一相位延迟器（7）、所述偏振反射器（8）及所述第一偏振器（9）依次层叠设置形成复合膜，并设于所述第二镜片（4）远离所述显示组件（1）的表面。

9.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一镜片（3）为菲涅尔镜片，所述第一镜片（3）包括至少一个菲涅尔面。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的光学模组，其特征在于，所述第一屏幕（11）及所述第二屏幕（12）的尺寸不大于1.3寸，且所述光学模组的视场角不小于120°。

11.根据权利要求10所述的光学模组，其特征在于，所述第一屏幕（11）及所述第二屏幕（12）被配置为能够发射圆偏振光或自然光；

当所述第一屏幕（11）及所述第二屏幕（12）发射的光线为自然光时，在所述第一屏幕（11）及所述第二屏幕（12）的出光面一侧设置有叠合元件，用以将自然光转变为圆偏振光；其中，所述叠合元件至少包括第二相位延迟器及第二偏振器。

12.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

外壳；以及

如权利要求1-11中任一项所述的光学模组。