近眼显示模组以及头戴显示设备制造技术

本申请实施例提供了一种近眼显示模组以及头戴显示设置；近眼显示模组沿同一光轴依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，第一透镜的外径＜第二透镜的外径＜第三透镜的外径；近眼显示模组还包括分光元件、第一相位延迟器以及偏振反射元件，分光元件位于第一透镜的任一侧，第一相位延迟器和偏振反射元件位于第二透镜和第三透镜之间；近眼显示模组还包括眼球追踪组件，眼球追踪组件包括照明器件及成像器件，照明器件位于第一透镜的外周一侧，成像器件位于第一透镜的外周相对照明器件的另一侧。本申请实施例将眼球追踪组件的照明器件和成像器件排布于光学模组内部，且分别位于两侧，不会额外增加模组体积，且改善眼球追踪组件的精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
近眼显示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近眼显示模组以及头戴显示设备。

技术介绍

[0002]虚拟现实设备为了实现特定的功能，需要追踪用户的眼球。目前，在进行眼球追踪时通常引入眼球追踪模块来实现眼球位置的实时追踪。然而，在虚拟现实设备中眼球追踪模块一般位于光学模组外侧，会在一定程度上增加虚拟现实设备的体积，这就违背了用户对虚拟现实设备小体积的要求，影响用户的佩戴感。此外，眼球追踪模块的照明器件与成像器件在光学模组的外侧会损失在大角度下的眼球追踪的精度。

技术实现思路

[0003]本申请的目的是提供一种近眼显示模组以及头戴显示设备的新技术方案。
[0004]第一方面，本申请提供了一种近眼显示模组。所述近眼显示模组沿同一光轴依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，所述第一透镜的外径D1、所述第二透镜的外径D2以及所述第三透镜的外径D3满足：D1＜D2＜D3；
[0005]所述近眼显示模组还包括分光元件、第一相位延迟器以及偏振反射元件，所述分光元件位于所述第一透镜的任一侧，所述第一相位延迟器和所述偏振反射元件位于所述第二透镜和所述第三透镜之间；
[0006]所述近眼显示模组还包括眼球追踪组件，所述眼球追踪组件包括照明器件及成像器件，所述照明器件位于所述第一透镜的外周一侧，所述成像器件位于所述第一透镜的外周相对所述照明器件的另一侧；所述照明器件出射的光线透过所述第二透镜和所述第三透镜后入射至人眼，经人眼反射后再次透过所述第三透镜和所述第二透镜，并入射至所述成像器件。
[0007]可选地，所述第一透镜的外径最高点和所述第三透镜的外径最高点的连线与垂直于所述光轴方向的夹角θ满足：θ≤50
°
。
[0008]可选地，所述照明器件包括红外光源，所述成像器件包括红外摄像装置。
[0009]可选地，所述照明器件还包括第一反射结构，所述第一反射结构位于所述红外光源的出光路径上；所述成像器件还包括第二反射结构，所述第二反射结构位于所述红外摄像装置的入光路径上。
[0010]可选地，所述第一反射结构和所述第二反射结构为平面镜或曲面镜。
[0011]可选地，所述第一反射结构不高于所述第三透镜的外径最高点，所述第二反射结构不低于所述第三透镜的外径最低点。
[0012]可选地，所述眼球追踪组件还包括第一驱动器件和第二驱动器件，所述第一驱动器件可驱动所述第一反射结构摆动，所述第二驱动器件可驱动所述第二反射结构摆动。
[0013]可选地，所述第一反射结构与所述光轴存在第一摆动角度α，所述第二反射结构与
所述光轴存在第二摆动角度为β，满足：45
°
≤α≤85
°
，45
°
≤β≤85
°
。
[0014]可选地，所述第二透镜及所述第三透镜的组合光焦度为正，所述第二透镜及所述第三透镜的组合光焦度φ
23
满足：0≤φ
23
≤0.1。
[0015]可选地，所述近眼显示模组的系统光焦度φ满足：0≤φ≤0.15。
[0016]可选地，所述近眼显示模组还包括第一偏光元件，所述第一偏光元件与所述偏振反射元件及所述第一相位延迟器依次叠设形成第一堆叠膜层；
[0017]所述分光元件设于所述第二透镜靠近所述第一透镜的表面，所述第一堆叠膜层设于所述第三透镜靠近所述第二透镜的表面。
[0018]可选地，所述近眼显示模组还包括第二堆叠膜层，所述第二叠堆设于所述第一透镜和所述第二透镜之间，所述第二堆叠膜层包括第二相位延迟器、第二偏光元件及第三相位延迟器，其中，所述第二偏光元件位于所述第二相位延迟器与所述第三相位延迟器之间。
[0019]可选地，所述近眼显示模组还包括显示屏，所述显示屏位于所述第一透镜远离所述第二透镜的一侧，所述显示屏被配置为能够发射出圆偏振光或者自然光。
[0020]可选地，所述第一透镜背离所述第二透镜一侧表面的矢高d满足：|d|＜1.5mm，d为所述第一透镜背离所述第二透镜一侧表面上的任一点至所述第一透镜背离所述第二透镜一侧表面上中心点的距离。
[0021]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：
[0022]壳体；以及
[0023]如第一方面所述的近眼显示模组。
[0024]根据本申请实施例，提供了一种近眼显示模组，采用一种折叠光路结构设计，通过限定各个透镜的外径大小关系，可以在左右两侧的两个透镜外周形成容置空间，如此可以将引入的眼球追踪组件布设在容置空间内，且通过将眼球追踪组件中的照明器件和成像器件分别布设于容置空间的两侧，这样既不会额外增加模组体积，也提高了眼球追踪组件的精度。
[0025]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
[0026]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。
[0027]图1为本申请实施例提供的近眼显示模组的结构示意图之一；
[0028]图2为本申请实施例提供的近眼显示模组的第一堆叠膜层的结构示意图；
[0029]图3为本申请实施例提供的近眼显示模组的第二堆叠膜层的结构示意图；
[0030]图4为图1示出的近眼显示模组的点列图；
[0031]图5为图1示出的近眼显示模组的MTF曲线图；
[0032]图6为图1示出的近眼显示模组的场曲畸变图；
[0033]图7为图1示出的近眼显示模组的垂轴色差图；
[0034]图8为图1示出的近眼显示模组的矢高d示意图；
[0035]图9为图1示出的近眼显示模组的第一反射结构及第二反射结构的另一种结构示
意图；
[0036]图10为图1示出的近眼显示模组的夹角θ示意图；
[0037]图11为本申请实施例提供的近眼显示模组的结构示意图之二；
[0038]图12为图11示出的近眼显示模组的点列图；
[0039]图13为图11示出的近眼显示模组的MTF曲线图；
[0040]图14为图11示出的近眼显示模组的场曲畸变图；
[0041]图15为图11示出的近眼显示模组的垂轴色差图；
[0042]图16为图11示出的近眼显示模组的矢高d示意图。
[0043]附图标记说明：
[0044]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、显示屏；50、照明器件；51、红外光源；52、第一反射结构；60、成像器件；61、红外摄像装置；62、第二反射结构；70、第一堆叠膜层；71、第一偏光元件；72、偏振反射元件；73、第一相位延迟器；74、第一抗反射膜；80本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示模组，其特征在于，沿同一光轴依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，所述第一透镜的外径D1、所述第二透镜的外径D2以及所述第三透镜的外径D3满足：D1＜D2＜D3；所述近眼显示模组还包括分光元件、第一相位延迟器以及偏振反射元件，所述分光元件位于所述第一透镜的任一侧，所述第一相位延迟器和所述偏振反射元件位于所述第二透镜和所述第三透镜之间；所述近眼显示模组还包括眼球追踪组件，所述眼球追踪组件包括照明器件及成像器件，所述照明器件位于所述第一透镜的外周一侧，所述成像器件位于所述第一透镜的外周相对所述照明器件的另一侧；所述照明器件出射的光线透过所述第二透镜和所述第三透镜后入射至人眼，经人眼反射后再次透过所述第三透镜和所述第二透镜，并入射至所述成像器件。2.根据权利要求1所述的近眼显示模组，其特征在于，所述第一透镜的外径最高点和所述第三透镜的外径最高点的连线与垂直于所述光轴方向的夹角θ满足：θ≤50
°
。3.根据权利要求1所述的近眼显示模组，其特征在于，所述照明器件包括红外光源，所述成像器件包括红外摄像装置。4.根据权利要求3所述的近眼显示模组，其特征在于，所述照明器件还包括第一反射结构，所述第一反射结构位于所述红外光源的出光路径上；所述成像器件还包括第二反射结构，所述第二反射结构位于所述红外摄像装置的入光路径上。5.根据权利要求4所述的近眼显示模组，其特征在于，所述第一反射结构和所述第二反射结构为平面镜或曲面镜。6.根据权利要求4所述的近眼显示模组，其特征在于，所述第一反射结构不高于所述第三透镜的外径最高点，所述第二反射结构不低于所述第三透镜的外径最低点。7.根据权利要求4所述的近眼显示模组，其特征在于，所述眼球追踪组件还包括第一驱动器件和第二驱动器件，所述第一驱动器件可驱动所述第一反射结构摆动，所述第二驱动器件可驱动所述第二反射结构摆动。8.根据权利要求7所述的近眼显示模组，其特征在于，所述第一反射结构与...

【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：