光学模组及头戴显示设备的制作方法

1.本技术属于光学显示技术领域，更具体地，本技术涉及一种光学模组及头戴显示设备。


背景技术：

2.近年来，增强现实技术(augmented reality，ar)在头戴显示设备中得到了应用并快速发展起来。光学模组显示的效果将直接决定ar头戴显示设备的质量。随着ar头戴显示设备的发展，对ar头戴显示设备的要求也越来越高，尤其是对设备的成像质量及沉浸感提出了更高的要求。但是，现有ar头戴显示设备依然存在成像质量较低且用户使用时沉浸感不佳的问题，这将会影响ar设备的发展和普及。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种光学模组及头戴显示设备的新技术方案。
4.根据本技术实施例的第一方面，提供了一种光学模组，所述光学模组包括第一透镜模块、第二透镜模块及透明屏幕，其中，所述透明屏幕位于所述第一透镜模块和所述第二透镜模块之间；
5.所述第一透镜模块被配置为能够透射第一光线，所述第一光线为现实世界的光线；
6.所述透明屏幕被配置为用于透射所述第一光线，以及自身能够发射第二光线；
7.所述第一透镜模块包括至少一个透镜，所述至少一个透镜包括第一透镜，所述第一透镜的焦距为f1，f1满足：f1＜-1000mm，或者f1＞1000mm。
8.可选地，所述光学模组的焦距f为大于100mm。
9.可选地，所述光学模组的虚拟视场角度和现实视场角度均大于90度。
10.可选地，所述第一透镜的曲率半径的绝对值大于200mm。
11.可选地，所述第一透镜的光焦度为-0.01～0.01。
12.可选地，所述第一透镜的中心厚度为t1，t1满足：0.5mm《t1《8mm。
13.可选地，所述第二透镜模块包括透镜组，所述透镜组至少包括第二透镜。
14.可选地，所述第二透镜的光焦度为0～0.01。
15.可选地，所述第二透镜模块还包括分光元件、相位延迟器及偏振反射元件，所述分光元件位于所述第二透镜靠近所述透明屏幕的一侧，所述相位延迟器和所述偏振反射元件位于所述第二透镜远离所述透明屏幕的一侧，所述相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间。
16.可选地，所述第二透镜模块还包括偏光元件，所述偏光元件位于所述偏振反射元件背离所述相位延迟器一侧。
17.可选地，所述分光元件设于所述第二透镜靠近所述透明屏幕的表面，所述相位延迟器、所述偏振反射元件及所述偏光元件依次层叠设置形成叠合元件，所述叠合元件设于
所述第二透镜远离所述透明屏幕的表面。
18.可选地，所述第二透镜的中心厚度为t2，t2满足：3mm≤t2≤10mm。
19.根据本技术实施例的第二方面，还提供了一种头戴显示设备，包括：
20.壳体；以及
21.如上述所述的光学模组。
22.根据本技术实施例的光学模组，通过在光路中搭配透明屏幕，其既能透过第一光线，自身也能发射第二光线，利于实现较大的虚拟视场角度以及现实视场角度，从而实现较高的沉浸感；在透明屏幕背离第二透镜模块的一侧引入了第一透镜模块，第一透镜模块可用以对第二透镜模块处理第二光线时引入的像差进行矫正，能提高成像质量，可使用户获得良好的视觉体验。
23.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
24.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技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
25.图1为本技术实施例1提供的光学模组的结构示意图之一；
26.图2为本技术实施例1提供的光学模组的结构示意图之二；
27.图3为本技术实施例1提供的光学模组的结构示意图之三；
28.图4为本技术实施例1提供的光学模组的虚拟光路的mtf曲线图；
29.图5为本技术实施例1提供的光学模组的虚拟光路的点列图；
30.图6为本技术实施例1提供的光学模组的虚拟光路的场曲和畸变图；
31.图7为本技术实施例1提供的光学模组的虚拟光路的垂轴色差图；
32.图8为本技术实施例1提供的光学模组的现实光路的mtf曲线图；
33.图9为本技术实施例1提供的光学模组的现实光路的点列图；
34.图10为本技术实施例1提供的光学模组的现实光路的场曲和畸变图；
35.图11为本技术实施例1提供的光学模组的现实光路的垂轴色差图；
36.图12为本技术实施例2提供的光学模组的结构示意图；
37.图13为本技术实施例2提供的光学模组的虚拟光路的mtf曲线图；
38.图14为本技术实施例2提供的光学模组的虚拟光路的点列图；
39.图15为本技术实施例2提供的光学模组的虚拟光路的场曲和畸变图；
40.图16为本技术实施例2提供的光学模组的虚拟光路的垂轴色差图；
41.图17为本技术实施例2提供的光学模组的现实光路的mtf曲线图；
42.图18为本技术实施例2提供的光学模组的现实光路的点列图；
43.图19为本技术实施例2提供的光学模组的现实光路的场曲和畸变图；
44.图20为本技术实施例2提供的光学模组的现实光路的垂轴色差图；
45.图21为本技术实施例3提供的光学模组的结构示意图；
46.图22为本技术实施例3提供的光学模组的虚拟光路的mtf曲线图；
47.图23为本技术实施例3提供的光学模组的虚拟光路的点列图；
48.图24为本技术实施例3提供的光学模组的虚拟光路的场曲和畸变图；
49.图25为本技术实施例3提供的光学模组的虚拟光路的垂轴色差图；
50.图26为本技术实施例3提供的光学模组的现实光路的mtf曲线图；
51.图27为本技术实施例3提供的光学模组的现实光路的点列图；
52.图28为本技术实施例3提供的光学模组的现实光路的场曲和畸变图；
53.图29为本技术实施例3提供的光学模组的现实光路的垂轴色差图。
54.附图标记说明：
55.10、第一透镜模块；11、第一透镜；111、第一表面；112、第二表面；20、第二透镜模块；21、第二透镜；211、第三表面；212、第四表面；30、透明屏幕；40、分光元件；50、相位延迟器；60、偏振反射元件；70、偏光元件；80、抗反射膜；01、人眼；02、第一光线；03、第二光线。
具体实施方式
56.现在将参照附图来详细描述本技术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技术的范围。
57.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，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
58.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
59.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。
60.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。
61.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种光学模组，该光学模组适合应用于头戴显示设备(head mounted display，hmd)，例如增强现实头戴显示设备，包括ar眼镜或者ar头盔等，本技术实施例对此不做具体限制。
62.本技术实施例提供了一种光学模组，如图1和图2所示，所述光学模组包括：第一透镜模块10、第二透镜模块20及透明屏幕30，其中，所述透明屏幕30位于所述第一透镜模块10和所述第二透镜模块20之间；
63.所述第一透镜模块10被配置为能够透射第一光线02，所述第一光线02为现实世界的光线；所述透明屏幕30被配置为用于透射所述第一光线02，以及自身能够发射第二光线03；
64.其中，所述第一透镜模块10包括至少一个透镜，所述至少一个透镜包括第一透镜11，所述第一透镜11的焦距为f1，f1满足：f1＜-1000mm，或者f1＞1000mm。
65.本技术实施例的光学模组，如图1所示，其包括虚拟现实光路部分及矫正光路部分。其中，虚拟现实光路部分包括第二透镜模块20及透明屏幕30。矫正光路部分包括在透明屏幕30背离第二透镜模块20的一侧引入的第一透镜模块10。第一透镜模块10的引入可用以矫正第二透镜模块20处理经透明屏幕30发射的第二光线时引入的像差，这利于提高成像质量。
66.本技术实施例的光学模组，其中搭配了透明屏幕30，这利于实现大fov的近眼增强现实显示模组，可以实现较大的虚拟视场角度以及现实视场角度，从而可以使光学模组实现高的沉浸感。
67.其中，第二透镜模块20用以对透明屏幕30所发出的第二光线03(虚拟成像光线)进行处理，如此形成虚拟成像传播光路。第二透镜模块20中包括但并不限于设置一个透镜，其可以根据具体需要选择设置为一个、两个或者更多个透镜。
68.例如，第二透镜模块20可以为包含一个或者多个透镜的直透式光学结构，其中的透镜面型可以为非球面、菲涅尔面、自由曲面等。
69.又例如，第二透镜模块20也可以为折叠光学结构。折叠光路结构利于减小光学模组的整体尺寸和重量，本技术实施例中对此不做限制。
70.其中，第一透镜模块10中包含的透镜数量也可以根据具体情况选择设置为一个、两个或者更多个，本技术实施例中对此不做限制。但是，考虑到光学模组的尺寸不易过大的问题，本技术实施例的光学模组中，在第一透镜模块10中可以选择设置一个透镜，即图2中示出的第一透镜11。如此，利于使光学模组的尺寸和重量较小，同时也可以保证良好的成像品质。
71.本技术的实施例中，将第一透镜模块10作为矫正元件引入光学模组中并设置在现实光路中，例如在第一透镜模块10中设置一个第一透镜11，将该第一透镜11的焦距f1设计为，f1满足：f1＜-1000mm，或者f1＞1000mm。在整个光学模组中，第一透镜11的焦距范围设计可以起到矫正虚拟光路部分引入的光学像差，同时还可以通过调整光学模组的焦距来矫正用户的视度。
72.针对调整光学模组的焦距矫正用户的视度，具体来说，在应用本技术实施例的光学模组时，通过调整第一透镜11的焦距f1，可以实现对光学模组的调焦或者调整形成的虚像的位置，如此就实现了对光学模组视度的调整，进而使得光学模组可以匹配不同视度程度的用户群体，如近视的用户在不佩戴眼镜的情况下能够进行视觉体验。
73.本技术实施例的光学模组，如图2所示，其光线传播路径为：第一光线02可以经过第一透镜模块10、透明屏幕30及第二透镜模块20打入人眼01，这形成了一路现实光路；第二光线03可以通过透明屏幕30发出，经过第二透镜模块20之后出射，这形成了一路虚拟光路，两路光线相互配合一起打入人眼01，可以提升成像质量。
74.根据本技术实施例的光学模组，通过在光路中搭配透明屏幕30，其既能透过第一光线(也即透过现实世界的光线)，自身也能发射第二光线(虚拟成像光线)，利于实现较大的虚拟视场角度以及现实视场角度，从而实现较高的沉浸感；在透明屏幕30背离第二透镜模块20的一侧引入了第一透镜模块10，第一透镜模块10可用以对第二透镜模块20处理第二光线时引入的像差进行矫正，能提高成像质量，可使用户获得良好的视觉体验。
75.并且，本技术实施例的光学模组，对不同视度人群的佩戴体验表现均较为良好，其中通过调整第一透镜11的焦距f1，能够使不同视度的用户可以不佩戴眼镜使用包含该光学模组的产品。同时，光学模组的结构比较简单、制作成本低且良品率高。
76.在本技术的一些示例中，所述光学模组的焦距为大于100mm。
77.本技术的实施例中，所述光学模组的虚拟视场角度和现实视场角度均大于90度。
78.本技术的实施例中，光学模组的焦距为大于100mm，同时，配合虚拟视场角度和现
实视场角度均为大于90
°
，使用者能够观看到清晰的成像，且获得较强的沉浸感，可以提升用户的视觉体验。
79.在本技术的一些示例中，如图1和图2所示，在所述光学模组中，所述第一透镜11的曲率半径的绝对值大于200mm。
80.需要说明的是，在本技术实施例的光学模组中，第一透镜模块10可以包括一个第一透镜11，通过对第一透镜11的曲率半径的调整，可以调整第一透镜11的焦距范围，例如将第一透镜11的焦距f1调整为满足：f1＜-1000mm，或者f1＞1000mm。从而可以调整整个光学模组的焦距。可以使不同的用户观看到清晰、完整的图像。
81.本技术的实施例中，如图2所示，通过在透明屏幕30背离第二透镜模块20的一侧引入第一透镜模块10，第一透镜模块10和透明屏幕30可以透过显示世界的光线即第一光线02。第一透镜模块10在光路中可以作为矫正元件，通过调整其中第一透镜11的曲率半径，可以选择更加合适焦距的第一透镜11加入至光学模组中，可以更好的对虚拟光路引入的像差进行准确的矫正，可以提升光学模组的成像质量，如此实现了增强现实显示的功能。同时，相比于现有的ar光学模组，可以增大虚拟视场角度与现实视场角度，使用者可以获得高的沉浸感。
82.根据本技术实施例的光学模组，如图2所示，当第一透镜11的焦距f1为f1＜-1000mm或者f1＞1000mm，第一透镜11的曲率半径的绝对值大于200mm，光学模组的焦距为100中的至少一者满足时，可以使得光学模组的虚拟视场角度和现实视场角度达到100
°
、甚至可以更大，这样，用户可以在大视场下观看到清晰的成像。而传统的ar光学模组并不能达到如此大的视场角度，更不能在如此大的视场角度下使用户观看到清晰的成像画面。
83.在本技术的一些示例中，在所述光学模组中，所述第一透镜11的光焦度为-0.01～0.01。
84.在本技术的实施例中，通过调整第一透镜11的光焦度，可以调整第一透镜11的焦距f1的范围。例如，当第一透镜11的光焦度为-0.01～0.01时，第一透镜11的焦距f1为：f1＜-1000mm，或者f1＞1000mm。从而可以起到矫正光学模组像差，以及调整光学模组视度的需求。从而使得光学模组具有良好的沉浸感、较高的成像质量，同时可适用于不同视度的群体。
85.在本技术的一些示例中，所述第二透镜模块20包括透镜组，所述透镜组至少包括第二透镜21。
86.可选的是，所述第二透镜21的光焦度为0～0.01。
87.在本技术的实施例中，当第一透镜模块10包括第一透镜11，第二透镜模块20包括第二透镜21，通过设计调整第一透镜11和第二透镜21的光焦度，例如第一透镜11的光焦度范围为-0.01～0.01，同时，第二透镜21的光焦度范围为0～0.01，如此可以使光学模组中各部分的光焦度分布均匀，能合理的调整光学模组的总光焦度，以此可以调整光学模组的视场角。本技术实施例的光学模组的虚拟视场角度和现实视场角度均可以得到很好的扩展，例如虚拟视场角度和现实视场角度均可以达到大于90度，这对于提升光学模组的沉浸体验感非常重要，实现了提升使用者的观看体验。
88.在本技术的一些示例中，所述第二透镜模块20还包括分光元件40、相位延迟器50及偏振反射元件60，所述分光元件40位于所述第二透镜21靠近所述透明屏幕30的一侧，所
述相位延迟器50和所述偏振反射元件60位于所述第二透镜21远离所述透明屏幕30的一侧，所述相位延迟器50位于所述分光元件40与所述偏振反射元件60之间。
89.需要说明的是，本技术实施例的光学模组，其中的第二透镜模块20可以为单镜片的折叠光路结构，利于减小光学模组的体积和重量。
90.其中，分光元件40可供一部分光线透过，一部分光线反射。
91.分光元件40例如可以为半反半透膜。本技术实施例中对分光元件40的反射率和透过率不做限制，可以根据具体情况进行调整。
92.其中，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。
93.相位延迟器50例如为四分之一波片。
94.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。
95.偏振反射元件60例如为偏振反射膜。
96.可选的是，分光元件40与相位延迟器50可以贴装在一起形成复合光学膜层。当然，分光元件40与相位延迟器50也可以为间隔设置。
97.也就是说，分光元件40与相位延迟器50可以设置在第二透镜21的同一侧。当然，分光元件40与相位延迟器50也可以分设在第二透镜21的两侧，此时，如图2所示，可以由第二透镜21将分光元件40与相位延迟器50隔开。本技术实施例中对于分光元件40和相位延迟器50在光路结构中的具体设置方式不做具体限制。
98.可选的是，也可以将相位延迟器50和偏振反射元件60贴装在一起。当然，相位延迟器50和偏振反射元件60也可以为间隔设置。相位延迟器50需要位于分光元件40与偏振反射元件60之间。相位延迟器50与偏振反射元件60相配合可用于解析光线并对光线进行传递。
99.在本技术中，相位延迟器50与偏振反射元件60可以设置在第二透镜21的同一侧。当然，相位延迟器50与偏振反射元件60也可以分设在第二透镜21的两侧，可以由第二透镜21将相位延迟器50与偏振反射元件60隔开。需要说明的是，本技术实施例中对于相位延迟器50与偏振反射元件60在光路结构中的具体设置方式不做具体限制。
100.当然，第二透镜模块20也可以为单镜片非球面透镜、单镜片菲涅尔面透镜等，本技术实施例中对此不做限制。
101.可选的是，如图2和图3所示，所述第二透镜模块20还包括偏光元件70，所述偏光元件70位于所述偏振反射元件60背离所述相位延迟器50一侧。
102.本技术实施例中，第二透镜模块20为折叠光路，在光路中在光学模组中还可以包含偏光元件70，偏光元件70可以透过p偏振光，可以减少鬼影和杂散光，利于提升成像质量。
103.其中，偏光元件70与偏振反射元件60二者可以贴装在一起。当然，偏光元件70与偏振反射元件60二者也可以间隔设置。
104.在本技术的一些示例中，如图2和图3所示，所述分光元件40设于所述第二透镜21靠近所述透明屏幕30的表面，所述相位延迟器50、所述偏振反射元件60及所述偏光元件70依次层叠设置形成叠合元件，所述叠合元件设于所述第二透镜21远离所述透明屏幕30的表面。
105.其中，所述第二透镜21包括第三表面211和第四表面212，第三表面211靠近所述透
明屏幕30，第四表面212远离所述透明屏幕30。
106.其中，所述分光元件40例如为半反半透膜。所述相位延迟器50例如为四分之一波片。所述偏振反射元件60例如为偏振反射膜(透p光反s光)。所述偏光元件70例如为偏光膜(透p光)。
107.可选的是，第三表面211为非球面，第四表面212为平面或者非球面。
108.可选的是，在第三表面211上可以通过镀膜的方式形成半反半透膜。
109.可选的是，如图3所示，将四分之一波片、偏振反射膜及偏光膜层叠设置形成叠合元件，将该叠合元件通过光学胶贴装于第二透镜21的第四表面212，其中，四分之一波片与所述第四表面212直接粘结，偏振反射膜位于四分之一波片与偏光膜之间。
110.此外，还可以在偏光膜背离偏振反射膜的一侧贴装抗反射膜80，如图3所示。抗反射膜能够用以增加透射光线、减少反射光线。
111.也就是说，利用第二透镜21来支撑偏光元件70、偏振反射元件60、相位延迟器50及分光元件40。其中，偏光元件70可以透过p偏振光，可以减少鬼影和杂散光，利于提升成像质量。
112.更为优选的是，将第四表面212可以设计为平面，利于在其上贴装上述的叠合元件，可以降低贴装难度。
113.需要说明的是，通常透镜上贴光学膜的表面可以设计为平面。在光路中采用平面贴膜的方式可以降低光学膜贴装难度。当然，也可以采用曲面/柱面等贴膜，本技术实施例中对此不做具体限制。
114.此外，也可以将相位延迟器50与分光元件40贴装在第二透镜21的第三表面211上，并将偏振反射元件60和偏光元件70贴装在第二透镜21的第四表面212上，本技术实施例中对此不做限制。
115.本技术实施例的光学模组中，第一透镜模块10可用于透射现实世界的光线，如图2中示出的第一光线02，该第一透镜模块10中可以包含一个第一透镜11，如图2所示，所述第一透镜11包含两个光学面，分别为第一表面111和第二表面112，其中，第一表面111背离所述透明屏幕30，第二表面112靠近所述透明屏幕30。
116.可选的是，第一表面111和第二表面112可以为平面或者非球面。
117.需要说明的是，第一表面111和第二表面112的面型可以相同，也可以不同，本技术实施例对此不做限制。可选的是，第一表面111和第二表面112上可以均贴装抗反射膜。抗反射膜能够用以增加透射光线、减少反射光线。
118.在本技术的一些示例中，所述第一透镜11的中心厚度为t1，t1满足：0.5mm《t1《8mm；所述第二透镜21的中心厚度为t2，t2满足：3mm≤t2≤10mm。第一透镜11和第二透镜21的尺寸较小，利于减轻光学模组的重量。在用户佩戴包含光学模组的产品时可以提升舒适感。
119.本技术实施例提供的光学模组，其中的第一透镜11的中心厚度为范围为0.5mm《t1《8mm，且其光焦度可选的范围为-0.01～0.01；其中的第二透镜21的中心厚度为范围为3mm≤t2≤10mm，且其光焦度可选的范围为0～0.01。如此，不会增加光学模组的尺寸，利于实现光学模组的轻薄化，同时可以保证成像质量。
120.其中，所述第一透镜11和所述第二透镜21的折射率为n，n满足：1.45＜n＜1.8；所
述第一透镜11和所述第二透镜21的色散系数为v，v满足：20＜v＜75。这可以提升镜片的成像品质。
121.例如，第一透镜11的折射率为1.64，色散系数为23。第二透镜21的折射率为1.55，色散系数为56。通过调整两个透镜的折射率和色散系数，使二者相匹配，可以提升光学模组的成像品质。
122.需要说明的是，本技术提供的光学模组中对透镜的设置数量可以不做具体限制，透镜的数量可以为一片、两片或者大于等于三片。随着透镜数量的增加可以提高成像品质。其中，较为优选的是在光路中设置两个透镜。这样，在保证光学模组成像质量的同时，可以使光学模组轻薄化。
123.可选的是，所述透明屏幕30具有出光面，在该透明屏幕30的出光面上例如可以贴装屏幕保护片。所述透明屏幕30例如可以发射圆偏振光。
124.如图2所示，本技术实施例的光学模组的光线传播路径如下：
125.现实世界的光线(第一光线02)可以经过第一透镜11、透明屏幕30及第二透镜21打入人眼01，这形成了一路现实光线。并且，透明屏幕30发出圆偏振光(第二光线03)，经过第三表面211透射，经过第四表面212的分光元件40变成线偏振光(s光)，经偏振反射元件60反射，经过分光元件40变成圆偏振光(p光)，经过第四表面212透射之后打入人眼01，这形成了一路虚拟光路。
126.以下采用三个实施例对本技术实施例的光学模组进行说明。
127.实施例1
128.本实施例1的光学模组，如图2和图3所示，包括第一透镜11、第二透镜21及透明屏幕30，所述透明屏幕30位于所述第一透镜11和所述第二透镜21之间，所述第一透镜11被配置为能够透射第一光线02，所述第一光线02为现实世界的光线；所述透明屏幕30被配置为用于透射所述第一光线02，以及自身能够发射第二光线03；
129.所述光学模组还包括分光元件40、相位延迟器50及偏振反射元件60，所述分光元件40贴装在所述第二透镜21的第三表面211，所述相位延迟器50、所述偏振反射元件60及所述偏光元件70层叠设置，并贴装所述第二透镜21的第四表面212，所述相位延迟器50位于所述分光元件40与所述偏振反射元件60之间。其中，所述第一透镜11的焦距f1为-1970mm，第二透镜21的焦距f2为155mm。
130.表1示出了光学模组的光学参数；
131.表1
[0132][0133]
本技术实施例1的光学模组的光学性能如下：
[0134]
图4至图7是实施例1虚拟光路的像差表征图。图8至图11是实施例1现实光路的像差表征图。
[0135]
图4和图8均为实施例1的光学模组的mtf曲线图，也即调制传递函数图，通过黑白
线对的对比度表征光学模组的成像清晰度。在实施例1中，如图4所示，虚拟光路mtf在15lp/mm下》0.3，如图8所示，现实光路mtf在15lp/mm下》0.25。
[0136]
图5和图9均是实施例1的光学模组的点列图。点列图是指由一点发出的许多光线经光学系统后，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，用于评价所述投影光学模组的成像质量。在实施例1中，如图5所示，虚拟光路所述点列图中像点的最大值小于53μm；如图9所示，现实光路所述点列图中像点的最大值小于19μm。
[0137]
图6和图10均是实施例1的光学模组的场曲和畸变图。其中，场曲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6所示，虚拟光路场曲最大值小于1.6mm，如图10所示，现实光路场曲最大值小于0.5mm。畸变反应成像形变状况，在实施例1中，请继续如图6所示，虚拟光路畸变最大值发生在1视场，最大值小于35％(绝对值)，请继续如图10所示，现实光路畸变最大值发生在0.8视场，最大值小于1.2％(绝对值)。
[0138]
图7和图11均是实施例1的光学模组的垂轴色差图又称为倍率色差，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7所示，虚拟光路最大色散为系统的1视场位置，最大色差值小于210μm；如图11所示，现实光路最大色散为系统的1视场位置，最大色差值小于88μm。
[0139]
实施例2
[0140]
实施例2示出的光学模组，如图12所述，其与实施例1不同之处在于：
[0141]
所述第一透镜11的焦距f1为6780mm，第二透镜21的焦距f2为156mm。表2示出了光学模组的光学参数；
[0142]
表2
[0143][0144]
本技术实施例2的光学模组的光学性能如下：
[0145]
图13至图16是实施例2虚拟光路的像差表征图，图17至图20是实施例2现实光路的像差表征图。
[0146]
图13和图17均为实施例2的光学模组的mtf曲线图。在实施例2中，如图13所示，虚拟光路mtf在15lp/mm下》0.3；如图17所示，现实光路mtf在15lp/mm下》0.35。
[0147]
图14和图18均是实施例2的光学模组的点列图。在实施例2中，如图14所示，虚拟光路所述点列图中像点的最大值小于53μm；如图18所示，现实光路所述点列图中像点的最大值小于22μm。
[0148]
图15和图19均是实施例2的光学模组的场曲和畸变图。在实施例2中：如图15所示，虚拟光路场曲最大值小于1.8mm，如图19所示，现实光路场曲最大值小于1mm。畸变反应成像形变状况，在实施例2中，请继续如图15所示，虚拟光路畸变最大值发生在1视场，最大值小于35％(绝对值)，请继续如图19所示，现实光路畸变最大值发生在0.5视场，最大值小于
0.9％(绝对值)。
[0149]
图16和图20均是实施例2的光学模组的垂轴色差图又称为倍率色差。在实施例2中：如图16所示，虚拟光路最大色散为系统的1视场位置，最大色差值小于210μm；如图20所示，现实光路最大色散为系统的1视场位置，最大色差值小于90μm。
[0150]
实施例3
[0151]
实施例3示出的光学模组，如图21所述，其与实施例1不同之处在于：
[0152]
所述第一透镜11的焦距f1为-16300mm，第二透镜21的焦距f2为155mm。表3示出了光学模组的光学参数；
[0153]
表3
[0154][0155]
本技术实施例3的光学模组的光学性能如下：
[0156]
图22至图25是实施例3虚拟光路的像差表征图，图26至图29是实施例3现实光路的像差表征图。
[0157]
图22和图26均为实施例3的光学模组的mtf曲线图。在实施例3中：如图22所示，虚拟光路mtf在15lp/mm下》0.3；如图26所示，现实光路mtf在15lp/mm下》0.35。
[0158]
图23和图27均是实施例3的光学模组的点列图。在实施例3中，如图23所示，虚拟光路所述点列图中像点的最大值小于53μm；如图27所示，现实光路所述点列图中像点的最大值小于18μm。
[0159]
图24和图28均是实施例3的光学模组的场曲和畸变图。在实施例3中：如图24所示，虚拟光路场曲最大值小于1.8mm，如图28所示，现实光路场曲最大值小于0.7mm。畸变反应成像形变状况，在实施例3中，请继续如图24所示，虚拟光路畸变最大值发生在1视场，最大值小于35％(绝对值)，请继续如图28所示，现实光路畸变最大值发生在0.4视场，最大值小于0.8％(绝对值)。
[0160]
图25和图29均是实施例3的光学模组的垂轴色差图又称为倍率色差。在实施例3中：如图25所示，虚拟光路最大色散为系统的1视场位置，最大色差值小于210μm；如图29所示，现实光路最大色散为系统的1视场位置，最大色差值小于90μm。
[0161]
根据本技术实施例的另一方面，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。
[0162]
所述头戴显示设备例如为ar头戴设备，包括ar眼镜或者ar头盔等，本技术实施例对此不做具体限制。
[0163]
本技术实施例的头戴显示设备的具体实施方式可以参照上述显示模组各实施例，在此不再赘述。
[0164]
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。
[0165]
虽然已经通过示例对本技术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，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。