本申请提供了一种光学模组以及头戴显示设置；其中，光学模组包括自由曲面棱镜、第一透镜和第二透镜；自由曲面棱镜包括第一表面、第二表面及第三表面，第一表面和第三表面均为自由曲面，第二表面包括第一区域和第二区域，其中，第二区域设有全反射膜；第一透镜位于第一表面的一侧，第一光线经第一透镜透射后射入自由曲面棱镜内，经第二区域反射后在第一表面发生全反射，第一光线在自由曲面棱镜中折转次数≥3；第二透镜位于第三表面的一侧，第二光线经第二透镜透射后射入自由曲面棱镜内并经第一区域出射。本申请的光学模组，光线在自由曲面棱镜中可以进行至少三次反射，以此延长光线传播路径，可以在保证成像质量的同时，减少光学模组的厚度。模组的厚度。模组的厚度。
【技术实现步骤摘要】
光学模组以及头戴显示设备
[0001]本申请实施例涉及光学成像
，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。
技术介绍
[0002]增强现实(Augmented Reality，AR)技术是指通过某种技术手段为使用者在现实世界中提供额外的信息(即所谓的“增强”)，这种技术把虚拟世界的图像和现实世界的场景有机的融合在一起，通过将计算得到的信息与真实世界进行深度整合，从而给使用者提供更丰富的信息和浸入式体验。
[0003]在增强现实技术的硬件实现形式中，应用最多的是可穿戴增强现实设备，例如AR眼镜。随着消费者对产品需求的提升，要求AR眼镜的体积小、能高清成像，这就需要前端光学模组本身轻薄且分辨率高，但现有的光学模组很难做到轻薄的同时兼顾高清成像。
技术实现思路
[0004]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。
[0005]第一方面，本申请提供了一种光学模组，所述光学模组包括：
[0006]自由曲面棱镜，所述自由曲面棱镜包括第一表面、第二表面及第三表面，所述第一表面和所述第三表面均为自由曲面，所述第二表面包括第一区域和第二区域，其中，所述第二区域设有全反射膜；
[0007]第一透镜，所述第一透镜位于所述第一表面的一侧，第一光线经所述第一透镜透射后射入所述自由曲面棱镜内，经所述第二区域反射后在所述第一表面发生全反射，所述第一光线在所述自由曲面棱镜中折转次数≥3；及
[0008]第二透镜，所述第二透镜位于所述第三表面的一侧，第二光线经所述第二透镜透射后射入所述自由曲面棱镜内并经所述第一区域出射。
[0009]可选地，所述光学模组还包括偏振反射元件，所述偏振反射元件位于所述自由曲面棱镜与所述第二透镜之间。
[0010]可选地，所述第二透镜靠近所述自由曲面棱镜的表面与所述第三表面均为自由曲面，且二者胶合连接。
[0011]可选地，所述第二透镜靠近所述自由曲面棱镜的表面设有偏振反射元件。
[0012]可选地，所述第二透镜用于透射所述第二光线，所述第二光线为现实世界的光线；
[0013]所述第二透镜远离所述自由曲面棱镜的表面设有抗反射膜。
[0014]可选地，所述光学模组还包括显示屏幕，所述显示屏幕位于所述第一透镜背离所述第一表面的一侧；
[0015]所述显示屏幕用于发射所述第一光线，所述第一光线经所述第一透镜、所述第一表面透射，经所述第二区域反射，经所述第一表面全反射，经所述第一区域全反射，经所述第三表面反射，经所述第一区域透射后进入人眼。
[0016]可选地，所述显示屏幕沿第一方向设置，所述显示屏幕与所述第一方向的夹角为
‑
30
°
～+30
°
；
[0017]其中，所述第一方向为垂直于所述光学模组的厚度方向。
[0018]可选地，所述第一区域设有抗反射膜；
[0019]所述第二区域与所述第一区域的长度比值为0.9～3。
[0020]可选地，所述第一透镜包括两个表面，所述第一透镜的两个表面均为自由曲面。
[0021]可选地，所述第一透镜的两个表面中的至少一者上贴装有抗反射膜。
[0022]可选地，所述自由曲面棱镜的厚度为T3，T3满足：0.5mm＜T3＜15mm。
[0023]可选地，所述第一透镜的厚度为T1，T1满足：1mm＜T3＜10mm；
[0024]所述第二透镜的厚度为T2，T2满足：0.5mm＜T2＜15mm。
[0025]可选地，所述自由曲面棱镜、所述第一透镜及所述第二透镜中至少一者的材质为塑料材料。
[0026]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：
[0027]壳体；以及
[0028]如上所述的光学模组。
[0029]根据本申请实施例，提供了一种光学模组，该光学模组例如可应用于AR设备中，在光路中引入了一具有三个光学面的自由曲面棱镜，通过使虚拟光路的光线在该自由曲面棱镜中多次进行反射，可以达到延长光线传播路径的目的，由此可以减小光学模组的厚度，同时可以保证光学模组的成像质量。使得光学模组具有尺寸小、分辨率高的特点。
[0030]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
[0031]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。
[0032]图1为本申请实施例提供的光学模组的结构示意图；
[0033]图2为图1示出的光学模组的MTF曲线图；
[0034]图3为图1示出的光学模组的点列图；
[0035]图4为图1示出的光学模组的场曲畸变图；
[0036]图5为图1示出的光学模组的垂轴色差图。
[0037]附图标记说明：
[0038]10、第一透镜；20、第二透镜；30、自由曲面棱镜；31、第一表面；32、第二表面；321、第一区域；322、第二区域；33、第三表面；40、显示屏幕；41、屏幕保护片；01、人眼；02、第一光线；03、第二光线。
具体实施方式
[0039]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。
[0040]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。
[0041]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。
[0042]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。
[0043]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。
[0044]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种光学模组，所述光学模组的体积小、分辨率高。所述光学模组可适合应用于头戴显示设备(Head mounted display，HMD)，例如AR头戴设备。AR头戴设备可以包括AR眼镜或者AR头盔等，本申请实施例对此不做具体限制。
[0045]本申请实施例提供了一种光学模组，如图1所示，所述光学模组包括：自由曲面棱镜30，以及第一透镜10和第二透镜20；
[0046]所述自由曲面棱镜30包括第一表面31、第二表面32及第三表面33，所述第一表面31和所述第三表面33均为自由曲面，所述第二表面32包括第一区域321和第二区域322，其中，所述第二区域322设有全反射膜；
[0047]所述第一透镜10位于所述第一表面31的一侧，第一光线02经所述第一透镜10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：自由曲面棱镜(30)，所述自由曲面棱镜(30)包括第一表面(31)、第二表面(32)及第三表面(33)，所述第一表面(31)和所述第三表面(33)均为自由曲面，所述第二表面(32)包括第一区域(321)和第二区域(322)，其中，所述第二区域(322)设有全反射膜；第一透镜(10)，所述第一透镜(10)位于所述第一表面(31)的一侧，第一光线(02)经所述第一透镜(10)透射后射入所述自由曲面棱镜(30)内，经所述第二区域(322)反射后在所述第一表面(31)发生全反射，所述第一光线在所述自由曲面棱镜(30)中折转次数≥3；及第二透镜(20)，所述第二透镜(20)位于所述第三表面(33)的一侧，第二光线(03)经所述第二透镜(20)透射后射入所述自由曲面棱镜(30)内并经所述第一区域(321)出射。2.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振反射元件，所述偏振反射元件位于所述自由曲面棱镜(30)与所述第二透镜(20)之间。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)靠近所述自由曲面棱镜(30)的表面与所述第三表面(33)均为自由曲面，且二者胶合连接。4.根据权利要求3所述的光学模组，其特征在于，所述第二透镜(20)靠近所述自由曲面棱镜(30)的表面设有偏振反射元件。5.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)用于透射所述第二光线(03)，所述第二光线(03)为现实世界的光线；所述第二透镜(20)远离所述自由曲面棱镜(30)的表面设有抗反射膜。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括显示屏幕(40)，所述显示屏幕(40)位于所述第一透镜(10)背离所述第一表面(31...
【专利技术属性】
技术研发人员：史柴源，
申请(专利权)人：歌尔光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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