近眼显示模组以及可穿戴设备

技术领域

本申请实施例涉及光学成像技术领域，更具体地，本申请实施例涉及一种近眼显示模组以及可穿戴设备。

背景技术

近年来，虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术在例如头戴显示设备中得到了应用并快速发展起来。虚拟现实技术的核心部件是光学模组。光学模组显示图像效果的好坏将直接决定着头戴显示设备的质量。

随着消费需求的不断提升，对于虚拟现实产品的尺寸及成像质量要求越来越高，小型化、轻薄化及高清显示是虚拟现实显示产品的发展趋势。具体来讲，缩减光学模组的尺寸，尤其是在缩短光学模组的尺寸的前提下提升光学模组的成像质量是需要解决的问题。而常规的VR折叠光路系统总长一般都大于15mm，光学系统总长一旦减小会影响最终的成像质量。

发明内容

本申请的目的是提供一种近眼显示模组以及可穿戴设备的新技术方案，在有效缩短光学系统总长的同时，提升了成像质量。

第一方面，本申请提供了一种近眼显示模组。所述近眼显示模组包括成像镜组，以及分光元件、第一相位延迟器和偏振反射元件；其中，所述第一相位延迟器位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间；

所述成像镜组包括至少两个透镜，且在所述成像镜组中设置有至少两个菲涅尔面，所述菲涅尔面位于所述分光元件与所述偏振反射元件之间，所述菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足：1～20。

可选地，所述近眼显示模组还包括显示组件，所述显示组件包括支撑平板及嵌设于所述支撑平板内的显示屏；

所述分光元件位于所述支撑平板与所述成像镜组之间；

所述分光元件的高度h1与所述显示屏的高度h2满足：h1＞h2；其中，所述分光元件与所述显示屏的高度方向与所述成像镜组的光轴垂直。

可选地，所述近眼显示模组的光学系统总长TTL满足：TTL＜10mm。

可选地，入射光线射入所述第一相位延迟器和所述偏振反射元件的最大入射角度＜15°。

可选地，入射光线射入所述第一相位延迟器和所述偏振反射元件的最大入射角度＜5°。

可选地，所述成像镜组包括相邻且间隔设置的第一透镜及第二透镜，其中，所述第一透镜位于所述显示组件与所述第二透镜之间，所述第一透镜、所述第二透镜及所述显示屏位于同一光轴；

所述第一透镜与所述第二透镜之间的间距L设置为：L＞0.2mm。

可选地，所述第一透镜与所述第二透镜相邻的两个表面设置为菲涅尔面。

可选地，所述第一透镜的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足：1～20；

所述第二透镜的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足：1～2。

可选地，所述支撑平板包括第五表面及第六表面，所述第六表面靠近所述第一透镜，所述分光元件设于所述第六表面；

所述第五表面开设有向所述第六表面凹陷的容置槽，所述显示屏位于所述容置槽之内；其中，所述第六表面与容置槽的底壁之间的间距l大于0。

可选地，所述近眼显示模组还包括第一偏振元件，所述第一相位延迟器、所述偏振反射元件及所述第一偏振元件层叠设置以形成复合膜，所述复合膜设于所述第二透镜远离所述显示组件的表面上，且所述第二透镜靠近所述显示组件的表面为菲涅尔面，且该菲涅尔面的表面具有齿形结构；

所述第一透镜靠近所述显示组件的表面为非球面，所述第一透镜远离所述显示组件的表面为菲涅尔面，且该菲涅尔面的表面具有齿形结构。

可选地，所述第一透镜与所述第二透镜的光焦度均设置为正。

可选地，所述第二透镜与所述第一透镜焦距比值的绝对值满足：0.1～20。

可选地，所述显示屏被配置为能够发射圆偏振光或者自然光；

当所述显示屏发射的光线为自然光时，所述显示屏的出光面一侧设置有叠合片，能够用以将所述显示屏发射的自然光转变为圆偏振光；其中，所述叠合片包括第二相位延迟器、第三相位延迟器及介于所述第二相位延迟器与所述第三相位延迟器之间的第二偏振元件。

第二方面，本申请提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括：

壳体；以及

如第一方面所述的近眼显示模组。

本申请的有益效果为：

根据本申请实施例提供的近眼显示模组，其为一种折叠光路结构设计，通过在折叠光路设计中引入至少两个菲涅尔面，配合折叠光路设计，可以在缩减光学系统总长的同时，提升近眼显示模组的成像质量；整个光路结构设计简单，实现了近眼显示模组的小型化、轻薄化及高质量成像。

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

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。

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；

图2为本申请实施例提供的近眼显示模组中第二透镜的表面设置的叠合片的示意图；

图3为图1示出的近眼显示模组的点列图；

图4为图1示出的近眼显示模组的MTF曲线图；

图5为图1示出的近眼显示模组的场曲畸变图；

图6为图1示出的近眼显示模组的垂轴色差图；

图7为本申请实施例提供的近眼显示模组的显示组件的结构示意图之一；

图8为本申请实施例提供的近眼显示模组的显示组件的结构示意图之二；

图9为本申请实施例提供的近眼显示模组的结构示意图之二；

图10为图9示出的近眼显示模组的MTF曲线图；

图11为图9示出的近眼显示模组的点列图；

图12为图9示出的近眼显示模组的场曲畸变图；

图13为图9示出的近眼显示模组的垂轴色差图；

图14为本申请实施例提供的近眼显示模组的结构示意图之三；

图15为图14示出的近眼显示模组的MTF曲线图；

图16为图14示出的近眼显示模组的点列图；

图17为图14示出的近眼显示模组的场曲畸变图；

图18为图14示出的近眼显示模组的垂轴色差图。

附图标记说明：

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、显示组件；31、支撑平板；311、第五表面；312、第六表面；32、显示屏；40、分光元件；50、第一相位延迟器；60、偏振反射元件；70、第一偏振元件；80、抗反射膜；01、人眼。

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

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。

下面结合附图对本申请实施例提供的近眼显示模组以及可穿戴设备进行详细地描述。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种近眼显示模组，所述近眼显示模组可适合应用于可穿戴设备如头戴显示设备(Head mounted display，HMD)，例如VR头戴显示设备。

其中，VR头戴显示设备例如可以包括VR智能眼镜或者VR智能头盔等，本申请实施例中对可穿戴设备的具体形式对此不做限制。

本申请实施例提出的近眼显示模组，参见图1、图9及图14，所述近眼显示模组包括成像镜组，以及分光元件40、第一相位延迟器50和偏振反射元件60；其中，所述第一相位延迟器50位于所述分光元件40与所述偏振反射元件60之间；所述成像镜组包括至少两个透镜，且在所述成像镜组中设置有至少两个菲涅尔面，所述菲涅尔面位于所述分光元件40与所述偏振反射元件60之间，所述菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足：1～20。

根据本申请上述实施例提出的近眼显示模组，其为一种基于折叠光路(pancake)的光学模组。具体而言，参见图1，将所述成像镜组与所述分光元件40、所述第一相位延迟器50及所述偏振反射元件60等相互配合，用以使所述近眼显示模组形成折叠光路；其中，所述第一相位延迟器50要位于所述分光元件40及所述偏振反射元件60之间。

在本申请的实施例中，通过在光路中引入菲涅尔面及与折叠光路设计相结合，可以缩短近眼显示模组的光学系统总长。

具体而言，在光路中通过增加菲涅尔面的数量，例如设置两个或者两个以上的菲涅尔面，以此来提升近眼显示模组的成像质量；同时，设计光路中的所述菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足1～20，如此可以在有效缩减近眼显示模组的光学系统总长的同时，提升光学成像质量。

例如，近眼显示模组的光学系统总长可以小于10mm，且可以保证良好的成像质量。这相比传统的光学模组而言，光学系统总长明显减小。

本申请实施例提出的近眼显示模组，利于实现虚拟现实显示设备(VR显示设备)的小型化、轻薄化及高质量成像的要求，可以在保证设备小体积的情况下兼具较高的成像质量。

由于近眼显示模组的光学系统总长可以比较小，这也使得应用该近眼显示模组的虚拟现实显示设备能够保证具有体积小的特点，如此就更加适合用户佩戴使用、能够提升佩戴的舒适性。

根据本申请实施例提供的近眼显示模组，其为一种折叠光路结构设计，通过在折叠光路设计中引入至少两个菲涅尔面，配合折叠光路设计，可以在缩减光学系统总长的同时，提升近眼显示模组的成像质量；整个光路结构设计简单，实现了近眼显示模组的小型化、轻薄化及高质量成像。

本申请实施例提供的近眼显示模组为一种折叠光路，其中除包含有成像镜组之外，所述近眼显示模组还包含有分光元件、相位延迟器及偏振反射元件等用于形成折叠光路的光学元件。

上述的这些光学元件(光学膜)可用以使近眼显示模组形成折叠光路，使光线在其中进行折返，用以延长光线的传播路径，这利于最终的清晰成像，同时利于减小整个近眼显示模组的体积。

在本申请实施例提出的近眼显示模组中，透镜的使用数量可以根据具体需要灵活调整，但考虑到在光路中需要设计至少两个菲涅尔面，而每个透镜上应当设置一个菲涅尔面，否则会影响光线反射，因此，本申请实施例中设计了包含至少两个透镜。虽然随着折叠光路中透镜使用数量的增多，可以提升近眼显示模组的成像质量，但也会影响近眼显示模组沿光轴方向(横向)的尺寸，导致近眼显示模组的体积较大和重量增加。

在本申请的实施例中，考虑到整个近眼显示模组的体积、重量、成像质量及生产成本等诸多因素，在光路中设计了两个透镜，参见图1，这实现了近眼显示模组较佳的轻薄化设计。当然，本申请实施例提供的近眼显示模组并不限于内部设置两个透镜，这仅是一种示例。

其中，所述分光元件40例如为半透半反射膜。

所述分光元件40可供一部分光线透射，另一部分光线反射。

需要说明的是，所述分光元件40的反射率及透射率可以根据具体需要灵活调整，本申请实施例中对此不作限制。

可选的是，所述分光元件40的反射率为47％～53％。

其中，所述第一相位延迟器50例如为四分之一波片。当然，这里的所述第一相位延迟器50也可根据需要设置为其他相位延迟片如半波片等。

本申请实施例提出的近眼显示模组中，在位于靠近人眼01一侧的折叠光路中设置所述第一相位延迟器50，可用于改变光线的偏振状态。例如，用于将线偏振光转化为圆偏振光，或将圆偏振光转化为线偏振光。

其中，所述偏振反射元件60例如为偏振反射膜/片。

所述偏振反射元件60是一种水平线偏振光反射，竖直线偏振光透过的偏振反射器，或者其他任一特定角度线偏振光反射，与该角度垂直方向线偏振光透过的偏振反射器。

在本申请的实施例中，所述第一相位延迟器50与所述偏振反射元件60二者相配合，能够用于解析光线并对光线进行传递。其中，所述偏振反射元件60具有透过轴，所述偏振反射元件60的透过轴方向与所述第一相位延迟器50的快轴或者慢轴夹角例如为45°。

其中，所述分光元件40、所述第一相位延迟器50及所述偏振反射元件60这三个光学元件在所述近眼显示模组的布设位置较为灵活，但需要保证的是，所述第一相位延迟器50要介于所述分光元件40与所述偏振反射元件60之间。

本申请实施例的近眼显示模组的光路图，参见图1，光线传播路径为：入射光线例如为圆偏振光，则入射光线在进入分光元件40透射后进入所述成像镜组，入射光线能够在所述成像镜组中利用第一相位延迟器50及偏振反射元件60进行光线折返，最终经靠近人眼01一侧的透镜将光线出射，如此可以在人眼01中呈现出高质量的成像画面，画面质感较佳。

在本申请的一些示例中，所述近眼显示模组还包括显示组件30，所述显示组件30包括支撑平板31及嵌设于所述支撑平板31内的显示屏32；所述分光元件40位于所述支撑平板31与所述成像镜组之间，所述分光元件40的高度h1与所述显示屏32的高度h2满足：h1＞h2；其中，所述分光元件40与所述显示屏32的高度方向与所述成像镜组的光轴垂直。

在本申请的上述示例中，所述显示屏32通过所述支撑平板31支撑在光路结构中，所述支撑平板31与所述显示屏32组合形成了一显示组件30。其中，所述支撑平板31不仅可以支撑所述显示屏32，还可以对所述显示屏32起到保护的作用例如起到防尘保护，还能在近眼显示模组发生跌落时起到防止所述显示屏32碎裂、破坏的作用。

其中，所述支撑平板31例如为平面镜片。参见图1，所述显示组件30位于所述成像镜组的入光一侧，人眼01位于所述成像镜组的出光一侧。

具体地，参见图8，所述支撑平板31远离所述成像镜组的第五表面311上设置有一凹陷结构，所述显示屏32可以嵌设在所述凹陷结构之内，以使所述支撑平板31与所述显示屏32形成一个整体件，利于在光路中的组装。

其中，所述分光元件40例如为半反半透膜。

可选的是，所述分光元件40可以独立设置在所述显示组件30与所述成像镜组之间。当然，参见图1，所述分光元件40也可以设于所述支撑平板31的一个表面上如第六表面312，本申请中对此不作限制。

在本申请的上述示例中，参见图7及图8，由于所述显示屏32是被嵌设在所述支撑平板31之内的，所述支撑平板31的尺寸大于所述显示屏32的尺寸。为了使所述显示屏32发出的光线能尽可能多的射入所述分光元件40，提高光能利用率，可以将所述分光元件40的尺寸也设计的大一些。

例如，当将所述分光元件40设于所述支撑平板31朝向所述成像镜组的第六表面312时，所述分光元件40在高度方向的尺寸应当大于所述显示屏32在高度方向的尺寸，参见图8所示，即所述分光元件40的高度h1与所述显示屏32的高度h2满足：h1＞h2。

此外，将所述分光元件40的尺寸设计为大于所述显示屏32的尺寸，且与所述支撑平板31的尺寸相适配。这样，也便于所述分光元件40在所述支撑平板31上的组装。

本申请上述实施例提供的近眼显示模组，其光学系统总长TTL满足：TTL＜10mm。

对于近眼显示模组而言，缩减模组的尺寸，尤其是在缩减模组的尺寸前提下提升近眼显示模组的成像质量是目前需要解决的问题。而常规的VR折叠光路系统总长一般都大于15mm。就现有技术而言，光学系统总长一旦减小会影响最终的成像质量。

本申请实施例提供的光学技术方案，通过在折叠光路中通过增加菲涅尔面的数量，例如设置两个或者两个以上的菲涅尔面，同时设计光路中的所述菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足1～20，如此可以在有效缩减近眼显示模组的光学系统总长的同时，提升光学成像质量。

需要说明的是，本申请实施例提供的近眼显示模组的光学系统总长可以仅为10mm、甚至更小，这比现有的15mm明显在尺寸上有了进一步缩减，与此同时，近眼显示模组还兼具极佳的成像质量。将其应用于VR设备，不仅可以提升用户佩戴的舒适性，还可以提高视觉体验感。

在本申请的一些示例中，入射光线射入所述第一相位延迟器50和所述偏振反射元件60的最大入射角度＜15°。

在本申请实施例提供的近眼显示模组中，至少两个菲涅尔面位于折叠光路中，如此设计可以有效地减小近眼显示模组的入射光线射入至所述第一相位延迟器50及所述偏振反射元件60的入射角度。当该入射角度较小时，例如上述示例中的小于15°，可以改善入射光线的偏振态变化，可降低杂散光，这利于提高成像质量。

其中，入射光线例如可以由所述成像镜组一侧的显示屏32发出。

较为优选的是，入射光线射入所述第一相位延迟器50和所述偏振反射元件60的最大入射角度还可以小于5°。

也就是说，本申请实施例提供的近眼显示模组，通过在折叠光路中设计至少两个菲涅尔面，经所述显示屏32发出的入射光线(成像光线)在射入至所述第一相位延迟器50和所述偏振反射元件60后，入射角度可以小于15°，甚至可以达到小于5°，这样，使得杂散光得到了有效控制，从而利于提升光学成像品质。

在本申请的一个例子中，参见图1，所述成像镜组包括相邻且间隔设置的第一透镜10及第二透镜20，其中，所述第一透镜10位于所述显示组件30与所述第二透镜20之间，所述第一透镜10、所述第二透镜20及所述显示屏32位于同一光轴；所述第一透镜10与所述第二透镜20之间的间距L设置为：L＞0.2mm。

在上述的例子中，所述成像镜组可以设计包括两个透镜，每个透镜都具有一个菲涅尔面，这样，在近眼显示模组的光路中形成有两个菲涅尔面。该设计利于实现整个近眼显示模组的轻薄化设计。

参见图1，所述第二透镜20例如位于接近人眼01的一侧，所述第一透镜10例如位于接近所述显示组件30的一侧。所述第一透镜10与所述第二透镜20之间需要保证适当间隔，如上述的大于0.2mm，以保证镜片之间不会互相干涉，不会影响最终的成像。

在上述的例子中，可选的是，所述第一透镜10与所述第二透镜20相邻的两个表面设置为菲涅尔面。

参见图1，所述第一透镜10包括第一表面11及第二表面12，所述第一表面11靠近所述显示组件30，所述第二表面12远离所述显示组件30。所述第二透镜20包括第三表面21及第四表面22，所述第三表面21靠近所述显示组件30，所述第四表面22远离近所述显示组件30。在此基础上，所述第二表面12与所述第三表面21为相邻且间隔设置，且位于成像镜组比较中央的位置，当将该两个表面设计为菲涅尔面，这利于使两个菲涅尔面完全位于所述折叠光路中。

在所述成像镜组中，两个菲涅尔面可以根据需要设计在所述第一透镜10、所述第二透镜20的其它表面上，也即包括但不限于上述的两个相邻的表面上。例如，当所述成像镜组中还包括其它透镜时，也可以根据需要设计在其他的透镜表面上，只要使至少两个菲涅尔面位于折叠光路中即可。

在上述的例子中，所述第一透镜10的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足：1～20；所述第二透镜20的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足：1～2。

本申请实施例中通过分别调整两个透镜与近眼显示模组的焦距的比值，更加利于近眼显示模组的成像质量及光学系统总长的控制。

在本申请的一些示例中，参见图7及图8，所述近眼显示模组还包括上述的显示组件30，所述显示组件30、包括支撑平板31及嵌设于所述支撑平板31内的显示屏32；其中，所述支撑平板31包括第五表面311及第六表面312，所述第六表面312靠近所述第一透镜10，所述分光元件40设于所述第六表面312；所述第五表面311开设有向所述第六表面凹陷的容置槽，所述显示屏32位于所述容置槽之内；其中，参见图8，所述支撑平板31的第六表面312与容置槽的底壁之间的间距l大于0mm。

例如，所述支撑平板31远离所述成像镜组的第五表面311上设置有凹陷结构的容置槽，这就在支撑平板31的一侧形成了容纳空间，所述显示屏32可以嵌设在该容置槽之内。

具体地，所述支撑平板31例如为一侧具有容置槽的镜片，在装配时，所述支撑平板31的容置槽与所述显示屏32相对直接扣合在所述显示屏32上即可装配方式简单、稳定。

其中，所述容置槽的尺寸例如与所述显示屏32相匹配，以便于所述显示屏32的稳定装配。

所述支撑平板31不仅可以支撑所述显示屏32，还可以对所述显示屏32起到保护的作用例如起到防尘保护，还能在近眼显示模组发生跌落时起到防止所述显示屏32碎裂、破坏的作用。

可选的是，参见图1和图2，所述近眼显示模组还包括第一偏振元件70，所述第一相位延迟器50、所述偏振反射元件60及所述第一偏振元件70层叠设置以形成复合膜，所述复合膜设于所述第二透镜20远离所述显示组件30的表面(第四表面22)上，且所述第二透镜20靠近所述显示组件30的表面(第三表面21)为菲涅尔面，且该菲涅尔面的表面具有齿形结构；所述第一透镜10靠近所述显示组件30的表面(第一表面11)为非球面，所述第一透镜10远离所述显示组件30的表面(第二表面12)为菲涅尔面，且该菲涅尔面的表面具有齿形结构。

其中，所述第一偏振元件70的引入可用于减少杂散光。

参见图2，所述第一相位延迟器50、所述偏振反射元件60及所述第一偏振元件70为层叠设置并形成复合膜，并设于所述第二透镜20远离所述显示屏32的表面(第四表面22)；这样，可以有足够的空间在所述分光元件40与所述复合膜之间设置菲涅尔面，使得至少两个菲涅尔面可以完全位于形成的折叠光路中。

具体地，在所述近眼显示模组中，有一个菲涅尔面与所述复合膜位于同一个透镜的两个表面上，例如位于近人眼01一侧的所述第二透镜20的第三表面21和第四表面22上。

此外，可选的是，所述复合膜中还可以引入抗反射膜80，参见图2，所述抗反射膜80设于所述第一偏振元件70背离所述偏振反射元件60的一侧。

可选的是，所述第二透镜20的第三表面21即菲涅尔面上设有抗反射膜。

抗反射膜能够减少反射，降低反射能量，提升光效利用率。抗反射膜可以通过粘贴或者镀膜的方式形成在光学元器件上形成一些界面，增加透过率，减少反射率，从而减少图像失真，使用户可以享受更清晰的影像品质，以达到减少眩光的现象。

上述例子提供的近眼显示模组，参见图1，光线的传播如下：

显示屏32发出入射光线(圆偏振光)，经过所述分光元件40、所述第一透镜10、所述第二透镜20的第三表面21(菲涅尔面)透射，经过所述第二透镜20的第四表面22反射，经所述第三表面21(菲涅尔面)、第一透镜10透射，再经过所述分光元件40反射，经过所述第一透镜10、第二透镜20透射后打入人眼01中进行成像。

其中，所述第四表面22上设置有复合膜，该复合膜包括第一相位延迟器50、偏振反射元件60及第一偏振元件70；所述第一相位延迟器50可以将入射光线变成线偏振光(P光)，经过所述偏振反射元件60反射，再经过所述第一相位延迟器50后变成圆偏振光，再次经过所述分光元件40反射，之后经过所述第一相位延迟器50后变成线偏振光(S光)，最终经过所述第二透镜20透射之后，打入人眼01中显示图像。两个菲涅尔面(第一透镜10的第二表面12及所述第二透镜20的第三表面)完全位于折叠光路之中。

在本申请的一些示例中，所述第一透镜10与所述第二透镜20的光焦度均设置为正。

参见图1，所述第一透镜10与所述第二透镜20可以组成一透镜组，并在二者两侧布设形成折叠光路的各光学元件。当所述第二透镜20与所述第一透镜10的光焦度设置为正时，入射光线经所述第一透镜10和所述第二透镜20透射入射到所述偏振反射元件60的角度较小，利于使大量的光线打入人眼01中进行成像。

在本申请的一些示例中，所述第二透镜20与所述第一透镜10焦距比值的绝对值满足：0.1～20。

本申请实施例提供的近眼显示模组，在小尺寸的基础上合理控制了焦距，在上述的焦距范围内，利于使不同的用户都能观看到清晰完整的画面。

可选的是，所述近眼显示模组的焦距为15mm～25mm。

在本申请的一些示例中，所述显示屏32被配置为能够发射圆偏振光或者自然光；当所述显示屏32发射的光线为自然光时，所述显示屏32的出光面一侧设置有叠合片，能够用以将所述显示屏32发射的自然光转变为圆偏振光；其中，所述叠合片包括第二相位延迟器、第三相位延迟器及介于所述第二相位延迟器与所述第三相位延迟器之间的第二偏振元件。

进入所述成像镜组中的入射光线应当为圆偏振光。而当所述显示屏32发出的是自然光时，则需要对自然光先进行偏振态的转化，使自然光先转变为圆偏振光之后在射入左侧的所述成像镜组中，最终经成像镜组出射的光线打入人眼01进行成像。

可选的是，所述叠合片包括第二相位延迟器、第三相位延迟器及介于所述第二相位延迟器与所述第三相位延迟器之间的第二偏振元件。所述叠合片能够用于将自然光转变为圆偏振光。

所述叠合片例如包括两个相位延迟器及设于该两个相位延迟器之间的偏振元件。具体而言，所述显示屏32发出自然光，所述自然光先经过一个相位延迟器后依然为自然光，经过所述第二偏振元件后变为线偏振光，再经过另一个相位延迟器变为圆偏振光。

在所述叠合片中，两个相位延迟器例如均设置为四分之一波片；其中一个四分之一波片能够用于调整光的偏振态，还有一个四分之波片位于最外侧，可用于阻挡一部分入射的光线，具体而言，这部分光线属于成像中不想要的光线，若这部分光线不被阻挡，就会通过显示屏32的出光面反射回来打入人眼01，这对于最终的成像不利。

在本申请的一些示例中，所述第一透镜10的中心厚度T

在本申请的一些示例中，所述第二透镜20的中心厚度T

本申请实施例的近眼显示模组，其成像镜组包括第一透镜10及第二透镜20，所述第一透镜10及所述第二透镜20的折射率n范围为：1.4＜n＜1.7；所述第一透镜10及所述第二透镜20的色散系数v范围为：20＜v＜75。通过调整该两个透镜的折射率和色散系数，使其相匹配，可以提升近眼显示模组的成像品质。

在本申请一个具体的例子中，所述第一透镜10的折射率为1.54，色散系数为56.3；所述第二透镜20的折射率为1.54，色散系数为56.3。

以下通过实施例1-实施例3对本申请实施例提供的近眼显示模组进行详细描述。

实施例1

参见图1和图2，所述近眼显示模组包括成像镜组及显示组件30，所述成像镜组包括相邻且间隔设置的第一透镜10及第二透镜20，所述第一透镜10位于所述显示组件30与所述第二透镜20之间；所述第一透镜10与所述第二透镜20之间的间距L设置0.2mm；所述显示组件30包括支撑平板31及嵌设于所述支撑平板31内的显示屏32；所述第一透镜10、所述第二透镜20及所述显示组件30内的显示屏32位于同一光轴；

其中，所述第一透镜10的第二表面12及所述第二透镜20的第三表面21相邻设置且均为菲涅尔面；所述第一透镜10的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足1.52；所述第二透镜20的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足1.83；

其中，所述支撑平板31包括第五表面311及第六表面312，所述第六表面312靠近所述第一透镜10，所述分光元件40设于所述第六表面312；所述第五表面311开设有向所述第六表面凹陷的容置槽，所述显示屏32位于所述容置槽之内；其中，参见图8，所述支撑平板31的第六表面312与容置槽的底壁之间的间距l大于0mm；所述分光元件的高度h1与所述显示屏32的高度h2满足：h1＞h2，所述分光元件与所述显示屏的高度方向与所述成像镜组的光轴垂直；

所述近眼显示模组还包括第一相位延迟器50、偏振反射元件60及第一偏振元件70，所述第一相位延迟器50、所述偏振反射元件60及所述第一偏振元件70层叠设置以形成复合膜，所述复合膜设于所述第二透镜20远离所述显示组件30的表面上，且所述第二透镜20靠近所述显示组件30的表面为菲涅尔面，且该菲涅尔面的表面具有齿形结构；所述第一透镜10靠近所述显示组件30的表面为非球面，所述第一透镜10远离所述显示组件30的表面为菲涅尔面，且该菲涅尔面的表面具有齿形结构；

其中，所述第一透镜10与所述第二透镜20的光焦度为

其中，所述第二透镜20与所述第一透镜10焦距比值的绝对值满足0.65，所述近眼显示模组的焦距为15mm～25mm；

其中，所述显示屏32被配置为能够发射圆偏振光或者自然光；当所述显示屏32发射的光线为自然光时，所述显示屏32的出光面一侧设置有叠合片，能够用以将所述显示屏发射的自然光转变为圆偏振光；所述叠合片包括第二相位延迟器、第三相位延迟器及介于所述第二相位延迟器与所述第三相位延迟器之间的第二偏振元件；

入射光线射入所述第一相位延迟器50和所述偏振反射元件60的最大入射角度＜15°。

所述近眼显示模组的光学系统总长为小于10mm。

表1示出了本实施例1提供的近眼显示模组中各透镜的具体光学参数。

表1

对上述实施例1提供的近眼显示模组，其光学性能可如图3至图6所示：图3是近眼显示模组的点列图示意图，图4是近眼显示模组的MTF曲线图，图5是近眼显示模组的场曲畸变图，图6是近眼显示模组的垂轴色差图。

点列图是指由一点发射出的许多光线经近眼显示模组之后，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，可用于评价近眼显示模组的成像质量。参见图3所示，所述点列图中像点的最大值与最大视场相对应，所述点列图中像点的最大值小于11μm。

MTF曲线图是调制传递函数图，通过黑白线对的对比度表征近眼显示模组的成像清晰度。参见图4所示，MTF在60lp/mm下>0.3，成像清晰。

畸变图反应的是不同视场成清晰像的像面位置差异，参见图5所示，畸变最大发生在1视场，最大值小于35％。场曲图反应的是不同视场成清晰像的像面位置差异，参见图5，场曲最大发生在1视场附近，最大值小于0.2mm。

垂轴色差又称为倍率色差，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。参见图6所示，近眼显示模组的最大色差值小于350μm。

实施例2

实施例2提供的近眼显示模组，可参见图9所示，与实施例1提出的近眼显示模组不同之处在于：

所述第一透镜10的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足4.05；所述第二透镜20的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足1.57；

所述第二透镜20与所述第一透镜10焦距比值的绝对值满足0.16；

所述第一透镜10与所述第二透镜20之间的间距L设置2.87mm；

表2示出了本实施例2提供的近眼显示模组中各透镜的具体光学参数。

表2

对上述实施例2提供的近眼显示模组，其光学性能可如图10至图13所示：图10是近眼显示模组的MTF曲线图，图11是近眼显示模组的点列图示意图，图12是近眼显示模组的场曲畸变图，图13是近眼显示模组的垂轴色差图。

MTF曲线图是调制传递函数图，通过黑白线对的对比度表征近眼显示模组的成像清晰度。参见图10所示，MTF在60lp/mm下>0.4，成像清晰。

点列图是指由一点发射出的许多光线经近眼显示模组之后，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，可用于评价近眼显示模组的成像质量。参见图11所示，所述点列图中像点的最大值与最大视场相对应，所述点列图中像点的最大值小于10μm。

畸变图反应的是不同视场成清晰像的像面位置差异，参见图12所示，畸变最大发生在1视场，最大值小于37％。场曲图反应的是不同视场成清晰像的像面位置差异，参见图12，场曲最大发生在1视场附近，最大值小于0.2mm。

垂轴色差又称为倍率色差，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。参见图13所示，近眼显示模组的最大色差值小于400μm。

实施例3

实施例3提供的近眼显示模组，参见图14所示，与实施例1提出的近眼显示模组不同之处在于：

所述第一透镜10的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足14.53；所述第二透镜20的菲涅尔面的曲率半径与所述近眼显示模组的焦距的比值绝对值满足1.58；

所述第二透镜20与所述第一透镜10焦距比值的绝对值满足13.7；

所述第一透镜10与所述第二透镜20之间的间距L设置0.81mm；

表3示出了本实施例3提供的近眼显示模组中各透镜的具体光学参数。

表3

对上述实施例3提供的近眼显示模组，其光学性能可如图15至图18所示：图15是近眼显示模组的MTF曲线图，图16是近眼显示模组的点列图示意图，图17是近眼显示模组的场曲畸变图，图18是近眼显示模组的垂轴色差图。

MTF曲线图是调制传递函数图，通过黑白线对的对比度表征近眼显示模组的成像清晰度。参见图15所示，MTF在60lp/mm下>0.45，成像清晰。

点列图是指由一点发射出的许多光线经近眼显示模组之后，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，可用于评价近眼显示模组的成像质量。参见图16所示，所述点列图中像点的最大值与最大视场相对应，所述点列图中像点的最大值小于6μm。

畸变图反应的是不同视场成清晰像的像面位置差异，参见图17所示，畸变最大发生在1视场，最大值小于35％。场曲图反应的是不同视场成清晰像的像面位置差异，参见图17，场曲最大发生在1视场附近，最大值小于0.2mm。

垂轴色差又称为倍率色差，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。参见图18所示，近眼显示模组的最大色差值小于400μm。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括壳体，以及如上述所述的近眼显示模组。

所述可穿戴设备例如为头戴显示设备。

所述头戴显示设备例如为VR头戴设备，包括VR眼镜或者VR头盔等，本申请实施例对此不做具体限制。

本申请实施例的可穿戴设备的具体实施方式可以参照上述近眼显示模组各实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

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。

虽然已经通过示例对本申请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，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。