光学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光学模组以及可穿戴设备。

背景技术

虚拟现实设备是基于光学模组在短距离内能放大图像显示的成像特性，实现虚拟现实设备用户的沉浸式视觉体验。不同用户因头围、瞳距存在差异，将影响到光学模组的实际显示效果。

在现有虚拟现实光学方案的设计中，为了保证眼盒边缘的成像质量满足设计要求，会均衡眼盒中心与眼盒边缘的成像质量，即适当的降低眼盒中心MTF，以使眼盒边缘MTF获得提升，同时全眼盒MTF关于视场的曲线将不可避免地存在波动起伏的现象，这一问题来源于为了兼顾边缘眼盒MTF而引发的离焦现象。目前的虚拟现实设备设计均为固定屏幕设计，在兼顾不同眼盒位置均能良好成像时会存在离焦现象，制约成像质量的提升。

发明内容

本申请的目的是提供一种光学模组以及可穿戴设备的新技术方案，能够实现大视场角下全眼盒范围内高清晰成像。

第一方面，本申请提供了一种光学模组。所述光学模组包括成像镜组，以及设于所述成像镜组内的分光元件、相位延迟器和偏振反射元件；其中，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；

所述光学模组还包括显示屏，所述显示屏设于所述成像镜组的一侧并与所述成像镜组位于同一光轴上，所述显示屏被配置为能够相对于所述成像镜组沿光轴方向移动，以调整所述光学模组的后截距；

所述光学模组满足：所述显示屏沿光轴方向移动的绝对距离|D(x)|正比于眼盒的空间位置x。

可选地，所述显示屏沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足开口向下的抛物线关系：x

其中，x∈R，D(x)≤d，d为眼盒中心位置对应的所述显示屏至所述成像镜组的距离，d>0，p为抛物线的焦点到抛物线准线的距离，p>0，焦点的坐标为(0，d-p/2)，准线方程为y＝p/2+d。

可选地，所述显示屏沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足如下函数方程式：

D(x)＝p1*x

其中，-1.3e

x表征眼盒任意位置至眼盒中心的径向距离，x＝0表征眼盒中心位置，x<0表征以眼盒中心为基准点沿负方向眼盒的空间位置，x>0表征以眼盒中心为基准点沿正方向眼盒的空间位置，p7为所述成像镜组靠近显示屏侧至所述显示屏的距离。

可选地，所述显示屏沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足的函数方程式对任意面型镜片形成的所述成像镜组，满足：数据拟合R

可选地，所述光学模组还包括眼球追踪组件，所述眼球追踪组件靠近所述成像镜组设置；

所述眼球追踪组件用于获取佩戴者的眼球位置信息，用以控制调节所述显示屏与所述成像镜组之间的距离。

可选地，所述显示屏用于向所述成像镜组发射圆偏振光，所述显示屏靠近所述成像镜组的一侧为出光侧，所述出光侧设置有屏幕保护器件。

可选地，所述成像镜组包括至少一个透镜，所述透镜的面型包括平面、球面、非球面、菲涅尔面或者自由曲面。

可选地，所述成像镜组包括第一透镜及第二透镜，所述第二透镜位于所述第一透镜与所述显示屏之间；

所述分光元件设于所述第二透镜的任一侧，所述相位延迟器及所述偏振反射元件设于所述第一透镜的任一侧。

可选地，所述分光元件设于所述第二透镜靠近所述显示屏的表面；

所述光学模组还包括偏振元件，所述相位延迟器、所述偏振反射元件及所述偏振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一透镜远离所述显示屏的表面。

可选地，所述分光元件的快轴方向与所述偏振反射元件的透射方向形成45夹角。

可选地，所述偏振元件的偏振方向与偏振反射元件的偏振透射方向相同。

可选地，所述光学模组满足：所述光学模组的系统总长TL与所述成像模组中最大镜片的口径D

可选地，所述光学模组的有效焦距EFFL为：13mm＜EFFL＜33mm。

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

如第一方面所述的光学模组，所述光学模组设于所述壳体。

本申请的有益效果在于：

根据本申请实施例提供了一种光学模组，通过设计后截距可调的显示屏，能够为光学模组增加设计自由度，通过合理调整光学模组中显示屏与成像镜组之间的距离，对不同眼盒位置处的光学成像质量具有后焦补偿作用，有利于大视场角全眼盒下的光学模组设计，可以进一步提升成像质量，能够实现大视场角下全眼盒范围内高清晰成像。

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光学模组的结构示意图；

图2为光学模组眼盒不同位置MTF随视场的变化曲线图；

图3为光学模组边缘眼盒的离焦图；

图4为中心视场轴上/轴外物点主光线示意图；

图5为本申请实施例1的眼盒中心位置对应的光学模组结构示意图(后截距：2.833mm)；

图6为本申请实施例1的眼盒边缘8mm位置对应的光学模组结构示意图(后截距：2.497mm)；

图7为本申请实施例1眼盒中心的MTF值；

图8为本申请实施例1眼盒边缘8mm的MTF值；

图9为本申请实施例1眼盒中心离焦曲线；

图10为本申请实施例1眼盒边缘离焦曲线；

图11为本申请实施例2的眼盒中心位置对应的光学模组结构示意图(后截距：3.358mm)；

图12为本申请实施例2的眼盒边缘7mm位置对应的光学模组结构示意图(后截距：3.314mm)；

图13为本申请实施例2眼盒中心的MTF值；

图14为本申请实施例2眼盒边缘7mm的MTF值；

图15为本申请实施例2眼盒中心离焦曲线；

图16为本申请实施例2眼盒边缘离焦曲线。

附图标记说明：

1、第一透镜；2、第二透镜；3、显示屏；4、屏幕保护器件；5、分光元件；6、相位延迟器；7、偏振反射元件；8、偏振元件；9、眼球追踪组件；10、叠合元件；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。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种光学模组，所述光学模组适合应用于头戴显示设备(Head mounted display，HMD)，例如VR头戴显示设备或AR头戴显示设备。上述的VR头戴显示设备例如可以包括VR眼镜或者VR头盔等，上述的AR头戴显示设备例如可以包括自由曲面棱镜方案或Birdbath方案的AR眼镜和AR头盔，本申请实施例对此不做具体限制。

本申请实施例提供的光学模组，参见图1，所述光学模组包括成像镜组，以及设于所述成像镜组内的分光元件5、相位延迟器6和偏振反射元件7；其中，所述相位延迟器6位于所述分光元件5与所述偏振反射元件7之间；

所述光学模组还包括显示屏3，所述显示屏3设于所述成像镜组的一侧并与所述成像镜组位于同一光轴上，所述显示屏3被配置为能够相对于所述成像镜组沿光轴方向移动，以调整所述光学模组的后截距；

所述光学模组满足：

所述显示屏3沿光轴方向移动的绝对距离|D(x)|正比于眼盒的空间位置x。

在本申请的上述实施例中，通过调整显示屏3的位置实现全眼盒范围的离焦校正，保证全眼盒全视场下获得对应光学结构下最佳性能的成像质量。也就是说，本申请实施例提供的光学方案，通过固定成像镜组中的透镜，移动显示屏3来实现离焦校正的效果。

在本申请实施例提供的光学方案中，并没有采用固定显示屏3而移动镜片的方式，主要是考虑到移动镜片需要严格控制人眼01到成像镜组前端的距离也即眼距。这样，光学模组中就必须设置两片或者两片以上的镜片，其中一片镜片需要安装在成像镜组靠近人眼01的一端保持固定不动，以此来保证最大视场角不变而，另一片镜片则设计为可以进行移动的。但这样对于镜片的设置数量就有了限制，降低了光学模组设计的灵活度。

在现有虚拟现实光学方案的设计中，为了保证眼盒边缘的成像质量满足设计要求，会均衡眼盒中心与眼盒边缘的成像质量，即适当降低眼盒中心MTF，以使得眼盒边缘MTF获得提升，同时全眼盒MTF关于视场的曲线将不可避免地存在起伏波动的现象，即从中心视场到边缘视场的MTF数值曲线的一阶导不同号，如图2所示，这一问题来源于为了兼顾眼盒边缘MTF而引发的离焦现象，如图3所示。具体地，离焦指的是像面不在理想像面上，离焦量为理想像面和实际像面的间距。在虚拟现实光学方案设计中，通常采用反向设计的方式，即像面为显示屏3的发光面(能够发射成像光线)，故调整显示屏3的发光面距成像镜组的距离可以消除光学模组离焦带来的像质影响。

从几何光学角度分析可知，当眼球视轴与光学模组设计光轴存在偏移时，轴上/轴外物点主光线经过光学元件的光程差会减小。为了获得良好的成像质量，即总光程差△

由光学扩展量守恒可知，同一光学模组下，孔径角与截面积成反比，因此，在大眼盒和大视场角下，提升光学模组的分辨率就要求光学模组的像差校正能力更高，这就要求光学模组必须具有更严格的加工公差，生产良率也会受到影响，对光学设计的要求很高。

在本申请实施例提供的光学模组中，为校正全眼盒内的离焦，设计所述显示屏3沿光轴方向移动的绝对距离正比于眼盒的空间位置，根据上述光程差△＝d*tan(θ/2)可知，光程差增大要求成像镜组与显示屏之间的距离(空气间隙)减小，即中心眼盒位置对应的显示屏位置，为全眼盒内显示屏3到成像镜组的最大距离位置。

本申请实施例提出的光学模组，通过设计后截距可调的显示屏3，能够为光学模组增加设计自由度，通过合理调整光学模组中显示屏3与成像镜组之间的距离，对不同眼盒位置处的光学成像质量具有后焦补偿作用，有利于大视场角全眼盒下的光学模组设计，可以进一步提升成像质量，能够实现大视场角下全眼盒范围内高清晰成像。

本申请实施例提出的光学方案中，创新性地在光学模组设计端提出不同眼盒位置存在离焦这一问题的解决方案，该设计光学模组具有大眼盒、大视场角及高分辨率的性能优势。

在本申请的一些示例中，所述显示屏3沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足开口向下的抛物线关系：x

也就说是，本申请的光学方案中，所述显示屏3在移动时，应当考虑眼盒的空间位置x。

具体而言，所述显示屏3沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足开口向下的抛物线关系。这样，所述显示屏3在移动时无论是向上移动还是向下移动，当眼盒中心越远离所述显示屏3时，所述显示屏3应当越靠近所述成像镜组。这就可以消除离焦的影响，使得形成的光学模组具有大眼盒、大视场角及高分辨率的性能优势。

进一步地，所述显示屏沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足如下函数方程式：

D(x)＝p1*x

其中，-1.3e

在得到所述显示屏3沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足开口向下的抛物线关系的基础上，通过多次光射拟合出了上述的函数方程式，以此更进一步限定所述显示屏3的移动规则。

其中，x表征眼盒任意位置到眼盒中心的径向距离。

需要说明的是，所述显示屏3沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足开口向下的抛物线关系，及所述显示屏沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足如下函数方程式均适用于旋转对称或者非旋转对称的光学设计架构。

本申请实施例提供的光学模组中，控制所述显示屏3移动规则的方式多样化，可以根据需要灵活选择。

其中，所述显示屏3沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x满足的函数方程式对任意面型镜片形成的所述成像镜组，满足：数据拟合R

根据上述的显示屏3沿光轴方向的移动距离D(x)与所述眼盒的空间位置x拟合的函数方程式，这里的R

需要说明的是，任何一个光学设计采用上述的函数方程式在上述范围能拟合且拟合精度能达到0.95以上，则认为这个设计在本申请的保护范围内。

在本申请的一些示例中，参见图1，所述光学模组还包括眼球追踪组件9，所述眼球追踪组件9靠近所述成像镜组设置；所述眼球追踪组件9用于获取佩戴者的眼球位置信息，用以控制调节所述显示屏3与所述成像镜组之间的距离。

为了实现大视场角下，全眼盒范围内高清晰成像的虚拟现实光学模组设计，本申请实施例的光学方案中还提供了基于眼球追踪的大眼盒虚拟现实光学设计方案。

具体而言，本申请实施例提出的光学模组可以通过眼球追踪组件9捕捉用户的眼球位置信息，之后根据获取的眼球位置信息通过处理器调节光学模组内显示屏3的空间位置，从而在VR产品设计上可以实现大眼盒范围内的高清晰度成像。

可选的是，所述眼球追踪组件9可以包括与人眼01相对的红外光源和红外摄像装置。

此外，所述眼球追踪组件9应当尽量靠近人眼01设置，以提高眼球追踪的精确度。

在本申请的一些示例中，参见图1，所述显示屏3用于向所述成像镜组发射圆偏振光，所述显示屏3靠近所述成像镜组的一侧为出光侧，所述出光侧设置有屏幕保护器件4。

其中，所述显示屏3例如为微型显示屏幕。所述显示屏3可以由驱动装置(如电机)控制其沿光轴方向做直线移动，以靠近或者远离所述成像镜组。

可选的是，所述显示屏3可以为MicroOLED屏、LCD屏等任何可以将发光面制成回转对称结构的屏幕。

其中，所述屏幕保护器件4例如为玻璃保护板，其可以粘接固定在所述显示屏3的发光面上，用以保护所述显示屏3。

需要说明的是，参见图1，经所述显示屏3发出的光线应当为圆偏振光，其可直接进入左侧的成像镜组，经成像镜组后处理可以在人眼01中呈现出清晰的画面。

当所述显示屏3发射的是线偏振光时，还可以通过相位延迟器及偏振反射元件等将成像光线先由线偏振光转变为圆偏振光，之后射入成像镜组。

可选的是，所述成像镜组包括至少一个透镜，所述透镜的面型包括平面、球面、非球面、菲涅尔面或者自由曲面。

在本申请实施例提供的光学模组中，镜片数量可以设置为一片、两片或大于等于三片。镜片的数量多对于提高成像质量有利，但是会增加光学模组的重量、体积及生产成本。通常，在VR设备中基于折叠光路的应用，通常采用1～3片光学镜片。

其中，镜片的面型可以是平面、球面、非球面、菲涅尔面、自由曲面等其他面型。具体而言，平面、球面、非球面及菲涅尔面形成旋转对称光学架构，自由曲面对应形成非旋转对称光学架构。本申请实施例提供的光学模组对于镜片的面型没有要求，使得光学模组的设计自由度较高。

在一个例子中，参见图1，所述成像镜组包括第一透镜1及第二透镜2，所述第二透镜2位于所述第一透镜1与所述显示屏3之间；所述分光元件5设于所述第二透镜2的任一侧，所述相位延迟器6及所述偏振反射元件7设于所述第一透镜1的任一侧。

可选的是，所述分光元件5设于所述第二透镜2靠近所述显示屏3的表面；所述光学模组还包括偏振元件8，所述相位延迟器6、所述偏振反射元件7及所述偏振元件8依次层叠设置形成叠合元件10，所述叠合元件10设于所述第一透镜1远离所述显示屏3的表面。

在本申请实施例的光学模组中，镜片的数量包括但不限于上述的两个，也可以根据具体需要灵活调整镜片的数量。其中，随着镜片数量的增多，虽然可以提升光学模组的成像质量，但也会影响光学模组沿光轴方向(横向)的尺寸，导致光学模组的体积较大和重量增加。

其中，所述分光元件5例如为半透半反射器件，可供一部分光线透射，另一部分光线反射。

可选的是，所述分光元件的反射率例如为47％～53％。

其中，所述相位延迟器6例如为四分之一波片。当然，这里的所述相位延迟器6也可根据需要设置为其他相位延迟片如半波片等。

所述相位延迟器6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7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，所述相位延迟器6与所述偏振反射元件7二者相配合，能够用于解析光线并对光线进行传递。

其中，所述偏振元件8的设置能够用于减少偏振反射片的偏振反射率不是100％而引起的杂散光。

需要说明的是，所述分光元件5、所述相位延迟器6及所述偏振反射元件7在所述镜片组内的布设位置较为灵活，可根据需要布设在例如上述的第一透镜1与第二透镜2之间，但需要保证的是，所述相位延迟器6要介于所述分光元件5与偏振反射元件7之间。

其中，所述分光元件5的快轴方向与所述偏振反射元件7的透射方向形成45夹角。

其中，所述偏振元件8的偏振方向与偏振反射元件7的偏振透射方向相同。

本申请的示例中，通过调节所述显示屏3的位置补偿不同眼盒位置处离焦的设计结构，可应用于虚拟现实折叠光路(pancake)光学模组。折叠光路的设计可以减小光学模组的光学总长，利于减小光学模组的尺寸。

当然，本申请实施例的光学方案也可用于虚拟现实菲涅尔光学模组和具有大眼盒大视场角的其他应用类型的光学模组，对此不作限制。

其中，所述光学模组满足：所述光学模组的系统总长TL与所述成像模组中最大镜片的口径D

其中，所述光学模组的有效焦距EFFL为：13mm＜EFFL＜33mm。

本申请实施例提供的光学模组具有整体体积小、重量轻，在大视场全眼盒下均能清晰成像。

需要说明的是，所述光学模组的视场角可以达到110度甚至更大。在该大视场范围下，全眼盒范围内均能清晰成像。

参见图1，其为本申请一具体例子提供的光学模组的结构示意图。具体地，所述光学模组主要由第一透镜1、第二透镜2、显示屏3、屏幕保护器件4、分光元件5、相位延迟器6、偏振反射元件7、偏振元件8及眼球追踪组件9组成，其中，所述相位延迟器6、所述偏振反射元件7和所述偏振元件8形成叠合元件10，所述叠合元件10设于所述第一透镜1远离所述显示屏3的表面上，所述分光元件5设于所述第二透镜2靠近所述显示屏3的表面上，所述屏幕保护器件4与所述显示屏3贴合，在使用光学模组时，所述第一透镜1靠近人眼01；所述显示屏3为微型显示屏幕，其可在光轴方向动态调节与所述第二透镜2的间距；

在所述叠合元件10中，所述相位延迟器6可以是四分之一波片等可以转换光线相位的元件，所述偏振反射元件7能够反射水平/竖直方向的线偏振光线，透过竖直/水平方向的线偏振光，所述偏振元件8的偏振方向与偏振反射元件7的偏振透射方向相同，所述叠合元件10中的所述偏振元件8用于减少偏振反射片的偏振反射率不是100％而引起的杂散光；所述眼球追踪组件9用于探测佩戴者眼球的空间位置信息，反馈至计算中心后，通过调节所述显示屏3和所述屏幕保护器件4到所述第二透镜2的距离实现不同眼盒处的清晰成像。

经过所述眼球追踪组件9调整所述显示屏3的空间位置后，左旋圆偏振光线自所述显示屏3发射出，依次透过所述屏幕保护器件4、所述分光元件5、所述第二透镜2、所述第一透镜1和所述叠合元件10中的所述相位延迟器6后，转化为水平/竖直方向的线偏振光线，经过所述叠合元件10中偏振反射方向是竖直/水平的所述偏振反射元件7后发生反射，再次通过所述相位延迟器6后转化为左旋圆偏振光线，经过所述第一透镜1、所述第二透镜2和所述分光元件6反射后转化为右旋圆偏振光，再次通过所述第二透镜2、所述第一透镜1和所述叠合元件10后，在人眼01中进行成像。

上述例子的光学模组中，可以基于两片式折叠光路VR轻薄光学方案，设计出大眼盒大视场角的光学模组，其中可以通过眼球追踪监控佩戴者的眼球位置灵活调节显示屏3的位置，有效解决了在虚拟现实折叠光路架构光学设计中，为兼顾大视场角下大眼盒内的成像质量而引发的不同眼盒位置存在离焦的设计难点，可以大幅提升全眼盒的光学性能。

以下通过两个实施例对本申请提供的光学模组进行详细说明。

实施例1

参见图5及图6所示，所述光学模组包括沿同一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2及显示屏3，所述第一透镜1及所述第二透镜2为非球面镜片，所述第一透镜1靠近人眼01的表面1R1为平面，所述第一透镜1远离人眼01的表面1R2为凸面非球面，所述第二透镜2靠近人眼01的表面2R1为凸面非球面，所述第二透镜2远离人眼01的表面2R2也为凸面非球面；

所述分光元件5设于所述第二透镜2的表面2R2上，所述相位延迟器6、所述偏振反射元件7及所述偏振反射元件8形成叠合元件10并设于所述第一透镜1的表面1R1上；所述分光元件5的快轴方向与所述偏振反射元件7的透射方向形成45夹角；所述偏振元件8的偏振方向与偏振反射元件7的偏振透射方向相同；

所述显示屏3被配置为能够相对于所述第二透镜2沿光轴移动以靠近或者远离所述第二透镜2；所述显示屏3为2.5英寸屏幕，屏幕为fast LCD，像元尺寸24.0μm，发光有效区为43.2mm×43.2mm，光学模组视场角为110度，光学模组眼盒为4±6mm，共16mm；所述光学模组满足：所述光学模组的系统总长TL与所述成像模组中最大镜片的口径D

参见图5示出了眼盒中心位置对应的光学模组结构示意图，其后截距为2.833mm；参见图6示出了眼盒边缘8mm位置对应的光学模组结构示意图，其后截距为2.497mm；

所述光学模组还包括眼球追踪组件9，所述眼球追踪组件9用于获取佩戴者的眼球位置信息，用以控制调节所述显示屏3与所述第二透镜2之间的距离。

实施例1提供的光学模组具体参数如表1：

表1

参见图7及图8：图7示出了眼盒中心的MTF值，MTF值可以看出比较高，均大于0.8以上；参见图8示出了眼盒边缘的MTF值，MTF值也可以达到0.5以上，这说明实施例1提出的光学模组在大眼盒和大视场角的要求下，MTF曲线是较好的，眼盒边缘的MTF值也没有出现触底的情况，本申请实施例提供的光学模组适配于更多人群的佩戴需求。

图9示出了眼盒中心的离焦曲线，图9与上述的图7相对应，图9中位于中间的竖线为显示屏3的位置，显示屏3在该位置时可以达到很好成像效果。图10示出了眼盒边缘离焦曲线，图10与图8相对应，图10中位于中间的竖线为显示屏的位置，图10示出了眼盒中心位置发生移动，在眼盒边缘8mm位置处通过显示屏3的移动获得良好的离焦效果，可以看出在中间的竖线以外，MTF数值下降。

实施例2

参见图11及图12所示，所述光学模组包括沿同一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2及显示屏3，所述第一透镜1及所述第二透镜2为非球面镜片，其中，所述第一透镜1靠近人眼01的表面1R1为凹面非球面，所述第一透镜1远离人眼01的表面1R2为凸面非球面，所述第二透镜2靠近人眼01的表面2R1为平面，所述第二透镜2远离人眼01的表面2R2也为凸面非球面；

所述分光元件5设于所述第二透镜2的表面2R2上，所述相位延迟器6、所述偏振反射元件7及所述偏振反射元件8形成叠合元件10并设于所述第一透镜1的表面1R1上；所述分光元件5的快轴方向与所述偏振反射元件7的透射方向形成45夹角；所述偏振元件8的偏振方向与偏振反射元件7的偏振透射方向相同；

所述显示屏3被配置为能够相对于所述第二透镜2沿光轴移动以靠近或者远离所述第二透镜2；所述显示屏3为2.5英寸屏幕，屏幕为fast LCD，像元尺寸24.0μm，发光有效区为43.2mm×43.2mm，光学模组视场角为110度，光学模组眼盒为4±5mm，共14mm；所述光学模组满足：所述光学模组的系统总长TL与所述成像模组中最大镜片的口径D

参见图5示出了眼盒中心位置对应的光学模组结构示意图，其后截距为3.358mm；参见图6示出了眼盒边缘8mm位置对应的光学模组结构示意图，其后截距为3.314mm；

所述光学模组还包括眼球追踪组件9，所述眼球追踪组件9用于获取佩戴者的眼球位置信息，用以控制调节所述显示屏3与所述第二透镜2之间的距离。

实施例2提供的光学模组具体参数如表3：

表2

参见图13及图14：图14示出了眼盒中心的MTF值，MTF值可以看出比较高，均大于0.8以上；参见图15示出了眼盒边缘的MTF值，MTF值也可以达到0.4以上，这说明实施例1提出的光学模组在大眼盒和大视场角的要求下，MTF曲线是较好的，眼盒边缘的MTF值也没有出现触底的情况，本申请实施例提供的光学模组适配于更多人群的佩戴需求。

图15示出了眼盒中心的离焦曲线，图15与上述的图13相对应，图13中位于中间的竖线为显示屏3的位置，显示屏3在该位置时可以达到很好成像效果。图16示出了眼盒边缘离焦曲线，图16与图14相对应，图16中位于中间的竖线为显示屏的位置，图16示出了眼盒中心位置发生移动，在眼盒边缘7mm位置处通过显示屏3的移动获得良好的离焦效果，可以看出在中间的竖线以外，MTF数值下降。

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所述的光学模组，所述光学模组设于所述壳体。

所述可穿戴设备例如为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。

例如，所述壳体为镜架，所述镜架上设置有两个镜框；所述光学模组设置为两个，两个所述光学模组分设在所述两个镜框内。

本申请实施例的头戴显示设备的具体实施方式可以参照上述光学模组各实施例，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。