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一种 虚拟现实光学模组及虚拟现实设备

阅读：1037发布：2020-06-18

专利汇可以提供一种虚拟现实光学模组及虚拟现实设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明实施例公开了一种虚拟现实光学模组及虚拟现实设备。其中虚拟现实光学模组包括依次排列的第一吸收型偏振片、第一相位延迟片、选择性透反膜、第一透镜结构、第二相位延迟片以及反射型偏振片，第一透镜结构包括至少一片第一透镜，选择性透反膜用于透射第一圆偏振方向的光线，反射第二圆偏振方向的光线，其中第一圆偏振方向和第二圆偏振方向的旋向相反。本发明实施例的技术方案，可以实现无鬼像无杂光的短距离虚拟现实成像，提升虚拟现实设备的性能。，下面是一种虚拟现实光学模组及虚拟现实设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种虚拟现实光学模组，其特征在于，包括依次排列的第一吸收型偏振片、第一相位延迟片、选择性透反膜、第一透镜结构、第二相位延迟片以及反射型偏振片，所述第一透镜结构包括至少一片第一透镜，所述选择性透反膜用于透射第一圆偏振方向的光线，反射第二圆偏振方向的光线，其中所述第一圆偏振方向和所述第二圆偏振方向的旋向相反。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述虚拟现实光学模组的成像光线的传播路径为：
成像光线经过所述第一吸收型偏振片的透射，变为第一偏振方向的光线，再经过所述第一相位延迟片的透射，变为第一圆偏振方向的光线；
完全透过所述选择性透反膜，再依次经过所述第一透镜结构和所述第二相位延迟片的透射，变为第二偏振方向的光线并被所述反射型偏振片反射；
反射后的光线经过所述第二相位延迟片的透射，变为第二圆偏振方向的光线，再经过第一透镜结构的透射后被所述选择性透反膜完全反射；
反射后的光线再依次经过第一透镜结构和所述第二相位延迟片的透射，变为第一偏振方向的光线，再经过所述反射型偏振片的透射形成出射光线。
3.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述选择性透反膜贴合于所述第一透镜结构面向所述第一相位延迟片一侧的表面，所述反射型偏振片通过所述第二相位延迟片贴合于所述第一透镜结构背离所述第一相位延迟片一侧的表面。
4.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，还包括第二透镜结构和/或第三透镜结构；
所述第二透镜结构包括至少一个第二透镜，所述第二透镜结构位于所述选择性透反膜背离所述第一透镜结构的一侧；
所述第三透镜结构包括至少一个第三透镜，所述第三透镜结构位于所述反射型偏振片背离所述第二相位延迟片的一侧。
5.根据权利要求4所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述第二透镜结构和所述第三透镜结构中的至少一个与所述第一透镜结构组成具有正光焦度的第一透镜组。
6.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述第一吸收型偏振片的透过轴方向与所述第一相位延迟片的光轴方向夹角θ1满足43°<θ1<47°。
7.根据权利要求6所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述第一吸收型偏振片贴合于所述第一相位延迟片背离所述选择性透反膜的一侧。
8.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述第一相位延迟片和所述第二相位延迟片均包括四分之一波片。
9.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述选择性透反膜包括胆甾相液晶聚合物膜。
10.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，还包括：
第三相位延迟片，贴合于所述第一吸收型偏振片背离所述第一相位延迟片的一侧。
11.根据权利要求10所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，所述第一吸收型偏振片的透过轴方向与所述第三相位延迟片的光轴方向夹角θ2满足43°<θ2<47°。
12.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，还包括第二吸收型偏振片，贴合于所述反射型偏振片背离所述第二相位延迟片的一侧。
13.根据权利要求1所述的虚拟现实光学模组，其特征在于，还包括第二透镜组和/或第三透镜组，所述第二透镜组位于所述反射型偏振片背离所述第二相位延迟片的一侧，第三透镜组位于所述选择性透反膜背离所述第一透镜结构的一侧。
14.一种虚拟现实设备，其特征在于，包括显示屏以及设置于所述显示屏出光侧的如权利要求1～13任一所述的虚拟现实光学模组。
15.根据权利要求14所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述第一吸收型偏振片贴合于所述显示屏的出光面。
16.根据权利要求14所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述显示屏包括液晶显示屏或有机发光显示屏。

说明书全文

一种虚拟现实光学模组及虚拟现实设备

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及虚拟现实技术，尤其涉及一种虚拟现实光学模组及虚拟现实设备。

背景技术

[0002] 虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，在游戏娱乐、教育、医疗、军事模拟等各方面都得到了广泛的应用。

[0003] 现有短距离虚拟现实模组中都是利用半透半反膜来实现光路的折返，但半透半反膜的引入会导致屏幕表面贴的波片和透镜之间产生严重的鬼像和杂光，即使屏幕表面贴的波片镀上增透膜也只能减小鬼像和杂光，但不能完全消除。导致成像不清晰，容易引起用户眩晕等问题。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种虚拟现实光学模组及虚拟现实设备，以实现无鬼像无杂光的短距离虚拟现实成像，提升虚拟现实设备的性能。

[0005] 第一方面，本发明实施例提供一种虚拟现实光学模组，包括依次排列的第一吸收型偏振片、第一相位延迟片、选择性透反膜、第一透镜结构、第二相位延迟片以及反射型偏振片，所述第一透镜结构包括至少一片第一透镜，所述选择性透反膜用于透射第一圆偏振方向的光线，反射第二圆偏振方向的光线，其中所述第一圆偏振方向和所述第二圆偏振方向的旋向相反。

[0006] 可选的，所述虚拟现实光学模组的成像光线的传播路径为：

[0007] 成像光线经过所述第一吸收型偏振片的透射，变为第一偏振方向的光线，再经过所述第一相位延迟片的透射，变为第一圆偏振方向的光线；

[0008] 完全透过所述选择性透反膜，再依次经过所述第一透镜结构和所述第二相位延迟片的透射，变为第二偏振方向的光线并被所述反射型偏振片反射；

[0009] 反射后的光线经过所述第二相位延迟片的透射，变为第二圆偏振方向的光线，再经过第一透镜结构的透射后被所述选择性透反膜完全反射；

[0010] 反射后的光线再依次经过第一透镜结构和所述第二相位延迟片的透射，变为第一偏振方向的光线，再经过所述反射型偏振片的透射形成出射光线。

[0011] 可选的，所述选择性透反膜贴合于所述第一透镜结构面向所述第一相位延迟片一侧的表面，所述反射型偏振片通过所述第二相位延迟片贴合于所述第一透镜结构背离所述第一相位延迟片一侧的表面。

[0012] 可选的，还包括第二透镜结构和/或第三透镜结构；

[0013] 所述第二透镜结构包括至少一个第二透镜，所述第二透镜结构位于所述选择性透反膜背离所述第一透镜结构的一侧；

[0014] 所述第三透镜结构包括至少一个第三透镜，所述第三透镜结构位于所述反射型偏振片背离所述第二相位延迟片的一侧。

[0015] 可选的，所述第二透镜结构和所述第三透镜结构中的至少一个与所述第一透镜结构组成具有正光焦度的第一透镜组。

[0016] 可选的，所述第一吸收型偏振片的透过轴方向与所述第一相位延迟片的光轴方向夹角θ1满足43°<θ1<47°。

[0017] 可选的，所述第一吸收型偏振片贴合于所述第一相位延迟片背离所述选择性透反膜的一侧。

[0018] 可选的，所述第一相位延迟片和所述第二相位延迟片均包括四分之一波片。

[0019] 可选的，所述选择性透反膜包括胆甾相液晶聚合物膜。

[0020] 可选的，还包括：

[0021] 第三相位延迟片，贴合于所述第一吸收型偏振片背离所述第一相位延迟片的一侧。

[0022] 可选的，所述第一吸收型偏振片的透过轴方向与所述第三相位延迟片的光轴方向夹角θ2满足43°<θ2<47°。

[0023] 可选的，还包括第二吸收型偏振片，贴合于所述反射型偏振片背离所述第二相位延迟片的一侧。

[0024] 可选的，还包括第二透镜组和/或第三透镜组，所述第二透镜组位于所述反射型偏振片背离所述第二相位延迟片的一侧，第三透镜组位于所述选择性透反膜背离所述第一透镜结构的一侧。

[0025] 第二方面，本发明实施例还提供一种虚拟现实设备，包括显示屏以及设置于所述显示屏出光侧的如上述第一方面提供的任意一种虚拟现实光学模组。

[0026] 可选的，所述第一吸收型偏振片贴合于所述显示屏的出光面。

[0027] 可选的，所述显示屏包括液晶显示屏或有机发光显示屏。

[0028] 本发明实施例提供的虚拟现实光学模组，包括依次排列的第一吸收型偏振片、第一相位延迟片、选择性透反膜、第一透镜结构、第二相位延迟片以及反射型偏振片，第一透镜结构包括至少一片第一透镜，选择性透反膜用于透射第一圆偏振方向的光线，反射第二圆偏振方向的光线，其中第一圆偏振方向和第二圆偏振方向的旋向相反。成像光线经过第一吸收型偏振片透射，变为第一偏振方向的光线；经过第一相位延迟片透射，变为第一圆偏振方向的光线；经过选择性透反膜和第一透镜结构透射，再经过第二相位延迟片透射，变为第二偏振方向的光线，并经过反射型偏振片反射；反射后的光线经过第二相位延迟片透射，变为第二圆偏振方向的光线，再经过选择性透反膜完全反射，反射的光线再经过第二相位延迟片透射，变为第一偏振方向的光线，再经过反射型偏振片透射形成出射光线到达人眼成像。通过光线在第一透镜结构中折返，有利于缩短虚拟现实光学模组的距离，通过选择性透反膜完全反射第二圆偏振方向的光线，避免利用半透半反镜由于部分透射回到第一相位延迟片、第一吸收型偏振片再反射引入杂光干扰以及由于半透半反镜的厚度引起多次成像造成鬼像，解决现有虚拟现实模组成像光线中含有杂光干扰意见容易形成鬼像的问题，实现清晰、无鬼像的成像效果。附图说明

[0029] 图1是本发明实施例提供的一种虚拟现实光学模组的结构示意图；

[0030] 图2～图4分别是本发明实施例提供的另一种虚拟现实光学模组的结构示意图；

[0031] 图5是本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图；

[0032] 图6是本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图；

[0033] 图7～图9是本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图；

[0034] 图10是本发明实施例又一种虚拟现实光学模组的结构示意图；

[0035] 图11是本发明实施例又一种虚拟现实光学模组的结构示意图；

[0036] 图12是本发明实施例提供的一种虚拟现实设备的结构示意图。

具体实施方式

[0037] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

[0038] 在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0039] 图1所示为本发明实施例提供的一种虚拟现实光学模组的结构示意图，参考图1，本发明实施例提供的虚拟现实光学模组包括依次排列的第一吸收型偏振片10、第一相位延迟片20、选择性透反膜30、第一透镜结构40、第二相位延迟片50以及反射型偏振片60，第一透镜结构40包括至少一片第一透镜401，选择性透反膜30用于透射第一圆偏振方向的光线，反射第二圆偏振方向的光线，其中第一圆偏振方向和第二圆偏振方向的旋向相反。

[0040] 其中，吸收型偏振片和反射型偏振片都可以将自然光转换为线偏振光，线偏振可以分为p光和s光，其中p光的偏振方向在入射光线和法线所成的平面(入射面)内，s光的偏振方向与入射面垂直。例如吸收型偏振片指的是透射p光，吸收s光的偏振片，反射型偏振片指的是透射p光，反射s光的偏振片。第一相位延迟片20和第二相位延迟片50用于将线偏振光转换为圆偏振光，可选的，第一相位延迟片20和第二相位延迟片50都可以为1/4波片，当1/4波片的光轴方向与偏振片的透射的偏振方向夹角为45°时，透射光为圆偏振光。第一透镜结构40可以用于放大物面光线的像，图1中示意性的示出包括单个第一透镜401，在其他实施例中，第一透镜结构40可以包括多个透镜，例如可以为双透镜或更多透镜胶合在一起，本发明实施例对第一透镜结构40的透镜个数不作限定，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择。选择性透反膜30用于透射第一圆偏振方向的光线，反射第二圆偏振方向的光线，其中第一圆偏振方向和第二圆偏振方向的旋向相反，其中第一圆偏振方向可以为左旋圆偏振方向，第二圆偏振方向为右旋圆偏振方向，或者第一圆偏振方向可以为右旋圆偏振方向，第二圆偏振方向为左旋圆偏振方向。可选的，选择性透反膜30可以为胆甾相液晶聚合物薄膜，具有反射与自身旋性相同的圆偏光而透射与自身旋性相反的圆偏光的性质，由于两次到达选择性透反膜30的圆偏振光旋向相反，也就不会有光能返回显示屏1形成杂光。在其他实施例中，选择性透反膜30可以是其他具有反射一个方向的圆偏光并且透射另一个相反方向圆偏光的器件。

[0041] 虚拟现实光学模组的成像光线的传播路径为：成像光线经过第一吸收型偏振片的透射，变为第一偏振方向的光线，再经过第一相位延迟片的透射，变为第一圆偏振方向的光线；完全透过选择性透反膜，再依次经过第一透镜结构和第二相位延迟片的透射，变为第二偏振方向的光线并被反射型偏振片反射；反射后的光线经过第二相位延迟片的透射，变为第二圆偏振方向的光线，再经过第一透镜结构的透射后被选择性透反膜完全反射；反射后的光线再依次经过第一透镜结构和第二相位延迟片的透射，变为第一偏振方向的光线，再经过反射型偏振片的透射形成出射光线。

[0042] 继续参考图1，该虚拟现实光学模组的工作原理为：显示屏1发出的成像光线a经过第一吸收型偏振片10和第一相位延迟片20的透射，变为左旋(或右旋)圆偏振光b，圆偏振光b可以完全透过选择性透反膜30，然后依次经过第一透镜结构40和第二相位延迟片50的透射，变为s(或p)线偏振光c并被反射型偏振片60反射，反射后的线偏振光再次经过第二相位延迟片50的透射，变为右旋(或左旋)圆偏振光c，圆偏振光c再经过第一透镜结构40的透射后被选择性透反膜30完全反射；反射后右旋(或左旋)圆偏振光c再依次经过第一透镜结构40和第二相位延迟片50的透射，变为p(或s)线偏振光从而透过反射型偏振片60形成出射光线d，到达人眼100。通过光线在第一透镜结构40中折返，有利于缩短虚拟现实光学模组的距离，且选择性透反膜30可以完全反射圆偏振光c，避免利用半透半反镜由于部分透射回到第一相位延迟片20、第一吸收型偏振片10、显示屏1再反射引入杂光干扰以及由于半透半反镜的厚度引起多次成像造成鬼像。

[0043] 本实施例的技术方案，通过光线在第一透镜结构中折返，有利于缩短虚拟现实光学模组的距离，通过选择性透反膜完全反射第二圆偏振方向的光线，避免利用半透半反镜由于部分透射回到第一相位延迟片、第一吸收型偏振片再反射引入杂光干扰以及由于半透半反镜的厚度引起多次成像造成鬼像，解决现有虚拟现实模组成像光线中含有杂光干扰容易形成鬼像的问题，实现清晰、无鬼像的成像效果。

[0044] 在上述技术方案的基础上，继续参考图1，可选的，选择性透反膜30贴合于第一透镜结构40面向第一相位延迟片20一侧的表面，反射型偏振片60通过第二相位延迟片50贴合于第一透镜结构40背离第一相位延迟片20一侧的表面。

[0045] 可以理解的是，由于选择性透反膜30、反射型偏振片60以及第二相位延迟片50的厚度比较薄，在光路中固定可能会发生变形，因此在本实施例中，将选择性透反膜30贴合在第一透镜结构40面向第一相位延迟片20一侧的表面，将反射型偏振片60和第二相位延迟片50贴合于第一透镜结构40背离第一相位延迟片50一侧的表面，有利于提高系统的成像稳定性。

[0046] 可选的，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第二透镜结构和/或第三透镜结构；第二透镜结构包括至少一个第二透镜，第二透镜结构位于选择性透反膜背离第一透镜结构的一侧；第三透镜结构包括至少一个第三透镜，第三透镜结构位于反射型偏振片背离第二相位延迟片的一侧。

[0047] 图2～图4所示分别为本发明实施例提供的另一种虚拟现实光学模组的结构示意图。参考图2，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第二透镜结构41，第二透镜结构41包括至少一个第二透镜411，第二透镜结构41位于选择性透反膜30背离第一透镜结构40的一侧。参考图3，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第三透镜结构42，第三透镜结构42包括至少一个第三透镜421，第三透镜结构42位于反射型偏振片60背离第二相位延迟片
50的一侧。参考图4，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第二透镜结构41和第三透镜结构43，第二透镜结构41包括至少一个第二透镜411，第二透镜结构41位于选择性透反膜30背离第一透镜结构40的一侧，第三透镜结构42包括至少一个第三透镜421，第三透镜结构42位于反射型偏振片60背离第二相位延迟片50的一侧。

[0048] 需要说明的是，图2～图4中示意性的示出第二透镜结构41包括单片第二透镜411，第三透镜结构42包括单片第三透镜421在其他实施例中，第二透镜结构41和第三透镜结构42都可以包括多个透镜例如可以为双透镜或更多透镜胶合在一起，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择。

[0049] 继续参考图2～图4，可选的，第二透镜结构41和第三透镜结构42中的至少一个与第一透镜结构40组成具有正光焦度的第一透镜组。可以理解的是，第一透镜组用于起到将图像放大的作用，通过多片透镜胶合，可以矫正系统色差，同时由于胶合面反射率很低，同时又没有空气间隙，这样就可以消除透镜之间的杂光鬼像。

[0050] 可选的，第一透镜组中相邻两片透镜之间的折射率差小于0.2。

[0051] 可以理解的是，透镜胶合面会发生反射，为了降低透镜胶合面的反射率，相邻两片透镜的折射率要基本接近，在本实施例中，设计第一透镜组中相邻两片透镜之间的折射率差小于0.2，或者当透镜之间的折射率差较大时，可以通过光学镀膜等方式降低接触面的反射率。需要说明的是，此处并非对本发明实施例的限定，在具体实施时，可以根据实际需求设计透镜的折射率范围。

[0052] 可选的，所述第一吸收型偏振片的透过轴方向与第一相位延迟片20的光轴方向夹角θ1满足43°<θ1<47°。

[0053] 可以理解的是，当1/4波片的光轴方向与偏振片的透射的偏振方向夹角为45°时，透射光为圆偏振光。为了保证光线经过第一相位延迟片20后偏振方向为圆偏振，本实施例中要求第一吸收型偏振片10透射的偏振方向与第一相位延迟片20光轴的夹角θ1满足43°<θ1<47°，即角度误差需控制在2°以内。

[0054] 可选的，第一吸收型偏振片10贴合于第一相位延迟片20背离选择性透反膜的一侧。

[0055] 可以理解的是，由于第一吸收型偏振片10以及第一相位延迟片20的厚度比较薄，在光路中固定可能会发生变形，因此在本实施例中，将第一吸收型偏振片10和第一相位延迟片20相贴合，可以进一步贴合于显示屏1的出光面。

[0056] 图5所示为本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图。参考图5，可选的，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括：第三相位延迟片70，贴合于第一吸收型偏振片10背离第一相位延迟片20的一侧。可选的，所述第一吸收型偏振片的透过轴方向与第三相位延迟片的光轴方向夹角θ2满足43°<θ2<47°。

[0057] 其中，第三相位延迟片70可以为1/4波片，用于进一步抑制显示屏1内部反射杂光。其原理为：第一吸收型偏振片10、第一相位延迟片20、选择性透反膜30等结构的表面反射的光线可能进入显示屏1，经过显示屏1反射后再次经过第一吸收型偏振片10，此为显示屏1的反射杂光，通过设置第三相位延迟片70，第一吸收型偏振片10的反射光线经过两次第三相位延迟片70后，杂光的偏振态旋转90°，不能透过第一吸收型偏振片10，从而消除杂光。

[0058] 图6所示为本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图。参考图6，可选的，还包括第二吸收型偏振片80，贴合于反射型偏振片60背离第二相位延迟片50的一侧。

[0059] 其中，第二吸收型偏振片80用于进一步抑制反射型偏振片60的截止态漏光。其原理为：由于贴合误差等因素，反射型偏振片60可能会透过部分光线，通过设置第二吸收型偏振片80吸收反射型偏振片60的漏光，可以进一步提高成像质量。

[0060] 可选的，本发明实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第二透镜组和/或第三透镜组，第二透镜组位于反射型偏振片背离第二相位延迟片的一侧，第三透镜组位于选择性透反膜背离第一透镜结构的一侧。

[0061] 图7～图9所示分别为本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图。参考图7，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第二透镜组90，第二透镜组90位于反射型偏振片60背离第二相位延迟片50的一侧。参考图8，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第三透镜组91，第三透镜组91位于选择性透反膜30背离第一透镜结构40的一侧。参考图9，本实施例提供的虚拟现实光学模组还包括第二透镜组90和第三透镜组91，第二透镜组90位于反射型偏振片60背离第二相位延迟片50的一侧，第三透镜组91位于选择性透反膜30背离第一透镜结构40的一侧。

[0062] 可以理解的是，第二透镜组90和第三透镜组91都可以只包括一个透镜，也可以包括多个透镜，第二透镜组90和/或第三透镜组91可以用于平衡光路传播时的像差等。

[0063] 示例性的，图10所示为本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图，包括从人眼100到显示屏1(图10中从左至右)依次排列的第二透镜组90、第二吸收型偏振片80、反射型偏振片60、第二相位延迟片50、第一透镜结构40、选择性透反膜30、第一相位延迟片20、第一吸收型偏振片10以及第三相位延迟片70。

[0064] 其中，第一相位延迟片20、第二相位延迟片50和第三相位延迟片70均为1/4波片，选择性透反膜30为胆甾相液晶聚合物薄膜，第一透镜结构40包括第一透镜，第二透镜组90包括第二透镜。

[0065] 表1所示为本实施例中各光学表面设计参数，其中，第一行OBJ代表物面，第二行STO代表光阑，光阑孔径设置为8mm，第三、第四行代表第二透镜，其偶次非球面高阶系数参照表2，第五行代表第二相位延迟片，反射型偏振片和第二吸收型偏振片，第六行代表第一透镜，第七行代表胆甾相液晶聚合物薄膜，第八行到第十四行代表光线在胆甾相液晶聚合物薄膜、第一透镜、第二相位延迟波片、反射型偏振片之间反射和透射的相关参数，第十五行代表屏幕表面的保护玻璃、第一相位延迟片、第一吸收型偏振片和第三相位延迟波片，第十六行IMA代表光学系统的像。

[0066] 表1各光学表面设计参数

[0067]表面序号面型直径厚度材料机械直径圆锥系数
OBJ 球面 Infinity Infinity 0 0
STO 球面 Infinity 15 8 0
2 非球面 115.75 4.20 E48R 49 -41.42
3 非球面 -106.63 4.76 49 8.64
4 球面 Infinity 0.10 PMMA 49 0
5 球面 Infinity 7.29 N-BK7 49 0
6 球面 -77.26 0.20 PMMA 49 0
7 球面 -77.26 -0.20 MIRROR 49 0
8 球面 -77.26 -7.29 N-BK7 49 0
9 球面 Infinity -0.10 PMMA 49 0
10 球面 Infinity 0.10 MIRROR 49 0
11 球面 Infinity 7.29 N-BK7 49 0
12 球面 -77.26 0.20 PMMA 49 0
13 球面 -77.26 8.76 49 0
14 球面 Infinity 0.90 BK7 28 0
IMA 球面 Infinity 28 0

[0068] 表2第二透镜非球面偶次项系数

[0069]表面序号 A B C D E F
2 7.95e-7 4.41e-9 3.47e-10 -1.61e-12 1.93e-15 0
3 7.52e-6 -5.26e-8 6.63e-10 -2.10e-12 2.06e-15 0

[0070] 其中，第二透镜的非球面透镜的面型满足公式：

[0071]

[0072] 其中，z表示非球面沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，r表示面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，A、B、C、D、E、F表示高次非球面系数。

[0073] 图11所示为本发明实施例提供的又一种虚拟现实光学模组的结构示意图，包括从人眼100到显示屏1(图11中从左至右)依次排列的第二吸收型偏振片80、反射型偏振片60、第二相位延迟片50、第一透镜结构40、选择性透反膜30、第三透镜组91、第一相位延迟片20、第一吸收型偏振片10以及第三相位延迟片70。

[0074] 其中，第一相位延迟片20、第二相位延迟片和50第三相位延迟片70均为1/4波片，选择性透反膜30为胆甾相液晶聚合物薄膜，第一透镜结构40包括第一透镜，第三透镜组91包括第三透镜。其设计参数见表3。此表的具体描述可以参照表1的描述，这里不再赘述。

[0075] 表3各光学表面设计参数

[0076]

[0077]

[0078] 图12所示为本发明实施例提供的一种虚拟现实设备的结构示意图，参考图12，本实施例提供的虚拟现实设备包括显示屏1以及设置于显示屏1出光侧的上述实施例提供的任意一种虚拟现实光学模组2。可选的，虚拟现实光学模组中第一吸收型偏振片和第一相位延迟片贴合于显示屏的出光面。显示屏包括液晶显示屏或有机发光显示屏。

[0079] 其中，显示屏还可以为硅基有机发光显示屏，硅基有机发光显示屏以单晶硅片为基底，像素尺寸约为传统显示器就的1/10，具有功耗低、体积小、分辨率高等优点，非常适用于近距离观察的虚拟现实设备。

[0080] 本发明实施例提供的虚拟现实设备，包括上述实施例提供的任意一种虚拟现实光学模组，具备相同和相应的技术效果。

[0081] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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