一种紧凑型光学模组及VR设备的制作方法

本发明属于光学模组，具体涉及一种紧凑型光学模组及vr设备。

背景技术：

1、在虚拟现实(vr)技术领域，为了提供更加沉浸式的体验，头戴式显示设备(hmd)的设计不断向着小型化、轻量化和高性能的方向发展。其中，pancake超短焦方案作为一种创新的紧凑型光学设计，在保持图像质量的同时，可显著减小传统镜头的厚度和体积。

2、这种镜头巧妙利用光学偏振特性，通过叠加使用多个镜片来实现光路的折叠，减少镜头的总长度，使得hmd更加轻薄和便携。尽管pancake超短焦方案在减小vr设备体积和重量方面取得了一定的进展，但现有技术仍存在如下的缺陷和不足：

3、1)镜片或结构件制造精度要求高。多镜片叠加结构对镜片及配套结构件的加工精度提出了较高的要求，任何镜片或结构件的微小误差都可能导致最终成像质量的下降。

4、2)组装精度要求高，难以批量生产，成本高。市场上现有的pancake方案中，三个镜片通常分别与结构件组装，受限于镜片和结构件本身的制造精度，组装过程较为复杂，难以达到理想的整体组装精度，这在增加生产成本和时间的同时，降低了批量生产的可行性。

5、3)重量和体积还有优化的空间。尽管pancake超短焦方案在减小vr设备体积和重量方面取得了一定的进展，但用户体验的要求和市场需求也在不断提高。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在上述问题，本发明的目的是提供一种紧凑型光学模组，压缩了光学模组的体积和厚度，有利于减轻结构件的体积和重量；同时提高了装配精度，降低组装难度，提升了批量生产的可行性。

2、一种紧凑型光学模组，包括第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元，所述第一透镜单元包括第一透镜，第二透镜单元包括第二透镜，第三透镜单元包括第三透镜，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均包括通光部、边缘部和延伸部，所述通光部用于反射或折射光线，边缘部和延伸部用于透镜装配；

3、所述延伸部上设置有卡接部，所述第一透镜、第二透镜、第二透镜的延伸部通过卡接部构成嵌套结构；

4、所述第一透镜、第二透镜、第三透镜之间通过卡接部连接后，第一透镜、第二透镜、第三透镜的卡接部边缘形成预留安装位，所述预留安装位用于安装传感组件。

5、优选的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜从左往右依次设置，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜中相邻的卡接部相互嵌套贴合。

6、优选的，所述卡接部为定位凹槽或定位凸块，所述第一透镜的卡接部为卡接部一，第二透镜的卡接部为卡接部二，第三透镜的卡接部为卡接部三，所述卡接部一、卡接部二、卡接部三之间相邻的两侧分别设置为相互适配的定位凹槽、定位凸块。

7、优选的，所述第一透镜单元还包括依次配置的偏振膜一、反射偏振膜和相位延迟膜一，所述偏振膜一配置于第一透镜朝向第二透镜的一面。

8、优选的，所述偏振膜一、反射偏振膜和相位延迟膜一的厚度范围均为0.1mm-0.2mm；所述偏振膜一的消光比大于40db；所述相位延迟膜一的延迟量为1/4λ的奇数倍，延迟量精度小于±λ/50，λ为入射光的波长。

9、优选的，所述第三透镜单元还包括半透半反射膜，所述半透半反射膜配置于第三透镜远离第二透镜的一面。

10、优选的，所述半透半反射膜的厚度范围为0.12mm-0.3mm。

11、优选的，第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元从左到右依次设置，第一透镜单元最左侧至第三透镜单元最右侧的厚度为14mm，所述光学模组的fov为100度。

12、优选的，还包括显示屏，所述显示屏被配置于第三透镜单元右侧，用于向所述光学模组发出光信号。

13、本发明的另一个目的是提供一种vr设备，上述的紧凑型光学模组。

14、本发明的有益效果是：该紧凑型光学模组及vr设备，在pancake超短焦型光学模组的基础上，设置透镜具有延伸部，通过相邻两块透镜之间延伸部的结构设计，使透镜能够密合嵌套在一起，提高装配效率的同时，还能够利用延伸部结构实现定位。

15、通过延伸部结构实现定位，一方面为光学薄膜的贴附提供了位置参考，能够提高该光学模组光轴的同轴精度，另一方面能够提高透镜组装的位置精度，有效降低透镜装配难度，降低装配误差，从而提高该光学模组的整体精度和成像质量。

16、此外，通过透镜延伸部的设置，使透镜组装后其边缘能够形成一个预留安装位，为传感组件预留了放置空间，在预留安装位安装传感组件后，整个模组的厚度不变，有效提高了系统的集成度。

17、该紧凑型光学模组及vr设备提升了批量生产的可行性，大大压缩了光学模组的体积和厚度，减轻了结构组件的体积和重量，进一步提升用户的舒适度和沉浸感，满足市场对高性能、高舒适度vr体验的需求。

技术特征：

1.一种紧凑型光学模组，其特征在于，包括第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元，所述第一透镜单元包括第一透镜，第二透镜单元包括第二透镜，第三透镜单元包括第三透镜，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均包括通光部、边缘部和延伸部，所述通光部用于反射或折射光线，边缘部和延伸部用于透镜装配；

2.根据权利要求1所述的紧凑型光学模组，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜从左往右依次设置，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜中相邻的卡接部相互嵌套贴合。

3.根据权利要求1或2所述的紧凑型光学模组，其特征在于，所述卡接部为定位凹槽或定位凸块，所述第一透镜的卡接部为卡接部一，第二透镜的卡接部为卡接部二，第三透镜的卡接部为卡接部三，所述卡接部一、卡接部二、卡接部三之间相邻的两侧分别设置为相互适配的定位凹槽、定位凸块。

4.根据权利要求2所述的紧凑型光学模组，其特征在于，所述第一透镜单元还包括依次配置的偏振膜一、反射偏振膜和相位延迟膜一，所述偏振膜一配置于第一透镜朝向第二透镜的一面。

5.根据权利要求4所述的紧凑型光学模组，其特征在于，所述偏振膜一、反射偏振膜和相位延迟膜一的厚度范围均为0.1mm-0.2mm；所述偏振膜一的消光比大于40db；所述相位延迟膜一的延迟量为1/4λ的奇数倍，相位延迟膜一延迟量精度小于±λ/50，λ为入射光的波长。

6.根据权利要求2所述的紧凑型光学模组，其特征在于，所述第三透镜单元还包括半透半反射膜，所述半透半反射膜配置于第三透镜远离第二透镜的一面。

7.根据权利要求6所述的紧凑型光学模组，其特征在于，所述半透半反射膜的厚度范围为0.12mm-0.3mm。

8.根据权利要求1所述的紧凑型光学模组，其特征在于，第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元从左到右依次设置，第一透镜单元最左侧至第三透镜单元最右侧的厚度为14mm，所述光学模组的fov为100度。

9.根据权利要求1中任一项所述的紧凑型光学模组，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏被配置于第三透镜单元右侧，用于向所述光学模组发出光信号。

10.一种vr设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的紧凑型光学模组。

技术总结
本发明提供一种紧凑型光学模组及VR设备，应用于光学模组技术领域，包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜、第二透镜和第三透镜均包括通光部、边缘部和延伸部，通光部用于反射或折射光线，边缘部和延伸部用于透镜装配；延伸部上设置有卡接部，第一透镜、第二透镜、第二透镜的延伸部通过卡接部构成嵌套结构；第一透镜、第二透镜、第三透镜之间通过卡接部连接后，第一透镜、第二透镜、第三透镜的卡接部边缘形成预留安装位，预留安装位用于安装眼动追踪传感器。压缩了光学模组的体积和厚度，有利于减轻结构件的体积和重量；同时提高了装配精度，降低组装难度，提升了批量生产的可行性。

技术研发人员：李志平,刘亮,梁鑫
受保护的技术使用者：有芯智能科技（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23