光学模组和头戴显示器制造技术

本发明专利技术公开了一种光学模组和头戴显示器。光学模组包括：显示组件、第一透镜、第二透镜、第一四分之一波片和偏振反射膜，显示组件用于发射圆偏振状态的光线；第一透镜设于显示组件的出光方向，第一透镜具有第一反射面，光线射入第一透镜后，光线经第一反射面反射，并射出第一透镜；第二透镜设于第一透镜的出光方向，第二透镜具有第二反射面和第三反射面，光线射入第二透镜，并经第二反射面反射向第三反射面；第一四分之一波片设于第三反射面；偏振反射膜设于第一四分之一波片背离第二反射面的一侧。本发明专利技术的技术方案能够减少光学系统的厚度，有利于头戴显示器的小型化，便于用户穿戴。便于用户穿戴。便于用户穿戴。

【技术实现步骤摘要】
光学模组和头戴显示器


[0001]本专利技术涉及光学显示
，尤其涉及一种光学模组和头戴显示器。

技术介绍

[0002]随着先进光学设计及加工技术、显示技术及处理器的发展和升级，头戴显示器(Head Mount Display，HMD)产品的形态和种类层出不穷，其应用领域也愈加广泛。头戴显示器所显示的图像需要通过光学镜片传递至人眼。图像经过放大传递，需要足够长的光程，由此造成光学系统的厚度较厚，导致头戴显示器体积较大。

技术实现思路

[0003]基于此，针对现有头戴显示器中的光学系统的厚度较厚，导致头戴显示器体积较大的问题，有必要提供一种光学模组和头戴显示器，旨在能够减少光学系统的厚度，减小头戴显示器的体积。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出的一种光学模组，所述光学模组包括：
[0005]显示组件，所述显示组件用于发射圆偏振状态的光线；
[0006]第一透镜，所述第一透镜设于所述显示组件的出光方向，所述第一透镜具有第一反射面，光线射入所述第一透镜后，光线经所述第一反射面反射，并射出所述第一透镜；
[0007]第二透镜，所述第二透镜设于所述第一透镜的出光方向，所述第二透镜具有第二反射面和第三反射面，光线射入所述第二透镜，并经所述第二反射面反射向第三反射面；
[0008]第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设于所述第三反射面；以及
[0009]偏振反射膜，所述偏振反射膜设于所述第一四分之一波片背离所述第二反射面的一侧。
[0010]可选地，所述光学模组包括分光元件，所述分光元件设于所述第二反射面。
[0011]可选地，所述分光元件为半反半透膜，所述半反半透膜设于所述第二反射面。
[0012]可选地，所述第一透镜和所述第二透镜胶合设置；
[0013]或者，所述第一透镜和所述第二透镜一体式设置；
[0014]或者，所述第一透镜和所述第二透镜分体式设置，且相互间隔。
[0015]可选地，光线射向所述第一反射面，光线在所述第一反射面的入射角大于或等于全反射临界角；
[0016]或者，所述光学模组还包括反光膜，所述反光膜设于所述第一反射面。
[0017]可选地，所述第一透镜还包括第一入光面和第一出光面，所述第一入光面面向所述显示组件设置，所述第一出光面面向所述第二透镜设置，所述第一入光面和所述第一出光面均连接于所述第一反射面；
[0018]所述第一入光面和所述第一出光面至少其中之一为球面、非球面或者自由曲面。
[0019]可选地，所述第二反射面与所述第三反射面于远离所述第一透镜的一端相交，所述第二透镜包括第二入光面，所述第二入光面朝向所述第一透镜，所述第二入光面连接于
所述第二反射面和所述第三反射面；
[0020]所述第二入光面和所述第二反射面至少其中之一为球面、非球面或者自由曲面。
[0021]可选地，所述光学模组还包括第三透镜，所述第三透镜设于所述第二反射面，所述第三透镜包括第三入光面，所述第三入光面和所述第三反射面相对设置，且所述第三入光面和所述第三反射面相互平行。
[0022]可选地，定义所述第三入光面和所述第三反射面之间的距离为D，则满足：
[0023]D＜12mm。
[0024]可选地，所述显示组件发射的光线于人眼位置成像，定义所述第三反射面至人眼位置的距离为L，则满足：
[0025]12mm＜L＜18mm。
[0026]可选地，所述第一反射面和所述第三反射面位于同一平面。
[0027]可选地，所述显示组件包括显示器、线偏振器和第二四分之一波片，所述显示器用于发射光线，所述线偏振器和所述第二四分之一波片沿光线的传播方向依次设置。
[0028]可选地，所述光学模组还包括消色差透镜，所述消色差透镜设于所述第一透镜和所述显示组件之间。
[0029]可选地，所述第二反射面包括第一反射区和第二反射区，所述第一反射区接收经所述第一透镜的光线并反射向所述第三反射面，所述第二反射区接收经所述偏振反射膜反射的光线，并再次将光线反射向所述第三反射面，所述第三透镜与所述第二透镜之间至少于所述第一反射区位置间隔设置。
[0030]此外，为了解决上述问题，本专利技术还提供一种头戴显示器，所述头戴显示器包括壳体和如上文所述光学模组，所述光学模组设于所述壳体。
[0031]本专利技术提出的技术方案中，显示组件发射圆偏振状态的光线，光线在射向第一透镜后，在第一透镜的第一反射面发生了反射，然后光线进入到第二透镜。光线在第二透镜的第二反射面也发生了反射，之后光线射向第三反射面。第三反射面设置有第一四分之一波片和偏振反射膜，圆偏振的光线经过第一四分之一波片，圆偏光转化为线偏光，偏振反射膜具有偏振透射方向，此时线偏光的偏振方向与偏振反射膜的偏振透射方向不同，线偏光被偏振反射膜反射回第一四分之一波片，并转化为圆偏振光。光线再次射向第二透镜的第二反射面，在第二反射面的作用下，圆偏振光再次反射向第一四分之一波片，并且圆偏振光的旋转方向发生改变。圆偏振光经过第一四分之一波片后，再次转化为线偏光，此时线偏光的偏振方向与偏振反射膜的偏振透射方向同向，光线穿过偏振反射膜，在人眼位置显示成像。由上述可见，显示组件发射的光线依次经过第一透镜和第二透镜，光线首先经过第一反射面，再经过第二反射面，射向第三反射面。射向第三反射面后，在第一四分之一波片和偏振反射膜的作用下被反射回第二反射面，第二反射面再次将光线反射，此时，光线的偏振状态为圆偏振，光线再次经过第一四分之一波片后会变为线偏振光且振动方向与偏振反射膜的透过方向同向，从而可以使光线透过偏振反射面。光线至少经过了四次反射，且来回在第二透镜内折返。由此可知通过第二透镜的设置，避免增加光线传播路径，可以减少另外增加透镜。使加工制作的光学系统的厚度较薄，有利于头戴显示器的小型化。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术光学模组一实施例的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术光学模组另一实施例中第三反射面的结构示意图。
[0035]附图标号说明：
[0036]标号名称标号名称10显示组件311第一反射区110光线312第二反射区120显示器320第三反射面130线偏振器330第二入光面140第二四分之一波片40第三透镜20第一透镜410第三入光面210第一反射面70消色差透镜220第一入光面80人眼位置230第一出光面910第一四分之一波片30第二透镜920偏振反射膜310第二反射面
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[0037]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学模组，其特征在于，所述光学模组包括：显示组件，所述显示组件用于发射圆偏振状态的光线；第一透镜，所述第一透镜设于所述显示组件的出光方向，所述第一透镜具有第一反射面，光线射入所述第一透镜后，光线经所述第一反射面反射，并射出所述第一透镜；第二透镜，所述第二透镜设于所述第一透镜的出光方向，所述第二透镜具有第二反射面和第三反射面，光线射入所述第二透镜，并经所述第二反射面反射向第三反射面；第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设于所述第三反射面；以及偏振反射膜，所述偏振反射膜设于所述第一四分之一波片背离所述第二反射面的一侧。2.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组包括分光元件，所述分光元件设于所述第二反射面。3.如权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述分光元件为半反半透膜，所述半反半透膜设于所述第二反射面。4.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜胶合设置；或者，所述第一透镜和所述第二透镜一体式设置；或者，所述第一透镜和所述第二透镜分体式设置，且相互间隔。5.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，光线射向所述第一反射面，光线在所述第一反射面的入射角大于或等于全反射临界角；或者，所述光学模组还包括反光膜，所述反光膜设于所述第一反射面。6.如权利要求1至5中任一项所述的光学模组，其特征在于，所述第一透镜还包括第一入光面和第一出光面，所述第一入光面面向所述显示组件设置，所述第一出光面面向所述第二透镜设置，所述第一入光面和所述第一出光面均连接于所述第一反射面；所述第一入光面和所述第一出光面至少其中之一为球面、非球面或者自由曲面。7.如权利要求1至5中任一项所述的光学模组，其特征在于，所述第二反射面与所述第三反射面于远离所述第一透镜的一端相交，所述第二透镜包括第二入光面，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢明宪，徐嘉谦，
申请(专利权)人：歌尔光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：