光学模组及近眼显示光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种光学模组及近眼显示光学系统，涉及视觉显示设备的技术领域，光学模组包括：图像源和透镜系统，透镜系统包括沿光路依次设置的第一凸透镜、弯月透镜和第二凸透镜，图像源用于发出光线；第一凸透镜用于校正光线的场曲和畸变，以及减小光线的入射角并为透镜系统提供正的光焦度和负球差；弯月透镜用于为透镜系统提供负的光焦度和提供正球差；第二凸透镜用于为透镜系统提供正的光焦度和提供负球差；透镜系统用于将光线的球差缩小到预设范围内。到预设范围内。到预设范围内。

【技术实现步骤摘要】
光学模组及近眼显示光学系统


[0001]本技术涉及视觉显示设备
，尤其是涉及一种光学模组及近眼显示光学系统。

技术介绍

[0002]近眼显示光学系统也称头盔显示器，是一种用于增强现实、虚拟现实、混合现实等显示在使用者头上戴着的视觉显示器。增强现实的头戴显示器可以让人们在查看周围环境的同时，将虚拟的图像投射到人眼，投影的虚拟图像可以叠加在用户感知的真实世界上。用户通过近眼显示光学系统可看到虚拟图像和真实图像融合后的图像，融合后的图像要符合人眼看到的场景。
[0003]但是，当前部分近眼显示光学系统光效较低、畸变较大，像质较差，体积较大，影响用户体验。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种光学模组及近眼显示光学系统，以缓解当前部分近眼显示光学系统畸变较大，像质较差，影响用户体验的技术问题。
[0005]第一方面，本技术实施例提供的一种光学模组，包括：图像源和透镜系统，所述透镜系统包括沿光路依次设置的第一凸透镜、弯月透镜和第二凸透镜，且所述第一凸透镜包括朝向图像源一侧的入光面S1，以及朝向出光侧并向出光侧凸出的出光凸面S2；所述弯月透镜包括朝向图像源一侧并向图像源方向凸出的入光凸面S3，以及朝向出光侧并向图像源方向凹陷的出光凹面S4；所述第二凸透镜包括朝向图像源一侧的入光面S5，以及朝向出光侧并向出光侧凸出的出光凸面S6；
[0006]所述图像源用于发出光线；
[0007]所述第一凸透镜用于校正所述光线的场曲和畸变，以及减小所述光线的入射角并为所述透镜系统提供正的光焦度和负球差；
[0008]所述弯月透镜用于为所述透镜系统提供负的光焦度和提供正球差；
[0009]所述第二凸透镜用于为所述透镜系统提供正的光焦度和提供负球差；所述透镜系统用于将光线的球差缩小到预设范围内。
[0010]进一步的，所述图像源包括红光光源、绿光光源和蓝光光源；所述光学模组还包括合光棱镜，所述红光光源、绿光光源和蓝光光源分别位于所述合光棱镜的三个入射面一侧，所述合光棱镜的出射面朝向所述透镜系统。
[0011]进一步的，所述图像源为发光二极管。
[0012]进一步的，所述第一凸透镜的焦距f1的范围为：f1>3mm。
[0013]进一步的，所述弯月透镜的焦距f2的范围为：f2<
‑
3mm。
[0014]进一步的，所述第二凸透镜的焦距f3的范围为：f3>5mm。
[0015]进一步的，所述出光凸面S2、入光凸面S3、出光凹面S4和出光凸面S6的面型为球面
或非球面。
[0016]进一步的，所述第一凸透镜、弯月透镜和第二凸透镜的材质为玻璃或者树脂。
[0017]进一步的，所述入光面S1、出光凸面S2、入光凸面S3、出光凹面S4、入光面S5和出光凸面S6表面的镀膜为增透膜。
[0018]第二方面，本技术实施例提供的一种近眼显示光学系统，包括上述的光学模组。
[0019]本技术实施例提供的光学模组包括：图像源和透镜系统，所述透镜系统包括沿光路依次设置的第一凸透镜、弯月透镜和第二凸透镜，且所述第一凸透镜包括朝向图像源一侧的入光面S1，以及朝向出光侧并向出光侧凸出的出光凸面S2；所述弯月透镜包括朝向图像源一侧并向图像源方向凸出的入光凸面S3，以及朝向出光侧并向图像源方向凹陷的出光凹面S4；所述第二凸透镜包括朝向图像源一侧的入光面S5，以及朝向出光侧并向出光侧凸出的出光凸面S6；所述图像源用于发出光线；所述第一凸透镜用于校正所述光线的场曲和畸变，以及减小所述光线的入射角并为所述透镜系统提供正的光焦度和负球差；所述弯月透镜用于为所述透镜系统提供负的光焦度和提供正球差；所述第二凸透镜用于为所述透镜系统提供正的光焦度和提供负球差；所述透镜系统用于将光线的球差缩小到预设范围内。光线经过第一凸透镜后，产生汇聚，可以使光线被充分利用，同时可以减小对弯月透镜和第二凸透镜的最小体量要求，压缩弯月透镜和第二凸透镜的体积，从而优化透镜系统的体量。透镜系统的光路采用(正+负+正)的光焦度分配方式，以及(负+正+负)的球差分配方式，使得光路变得非常紧凑，也更容易矫正光学系统的像质，达到畸变小，球差小，像质佳的效果。本实施例中，透镜系统仅利用三个透镜元件，即第一凸透镜、弯月透镜和第二凸透镜，便可以实现优化像质的目的，相比于市面上需要至少四个，甚至四个以上透镜元件的产品而言，本方案中的光学模组的整体体积更小且生产成本更低。
[0020]本技术实施例提供的近眼显示光学系统包括上述的光学模组。因为本技术实施例提供的近眼显示光学系统引用了上述的光学模组，所以，本技术实施例提供的近眼显示光学系统也具备光学模组的优点。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本技术实施例提供的一种光学模组的示意图；
[0023]图2为本技术实施例提供的另一种光学模组的示意图；
[0024]图3为图1中光学模组的像差贡献图；
[0025]图4为图1中光学模组的畸变图；
[0026]图5为图1中光学模组的MTF图；
[0027]图6为本技术实施例提供的又一种光学模组的示意图。
[0028]图标：1
‑
图像源；2
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第一凸透镜；3
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弯月透镜；4
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第二凸透镜；5
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合光棱镜；6
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红光光源；7
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绿光光源；8
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蓝光光源；9
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波导片组件；10
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消鬼影组件；11
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光阑。
具体实施方式
[0029]下面将结合实施例对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]如图1
‑
图5所示，本技术实施例提供的光学模组包括：图像源1和透镜系统，所述透镜系统包括沿光路依次设置的第一凸透镜2、弯月透镜3和第二凸透镜4，图像源1发出的光线以及穿过第一凸透镜2、弯月透镜3和第二凸透镜4后进入到出瞳光阑11处。
[0031]第一凸透镜2靠近图像源1，起到场镜的作用，用于校正所述光线的场曲和畸变，以及减小所述光线的入射角并为所述透镜系统提供正的光焦度和负球差，所述第一凸透镜2包括朝向图像源1一侧的入光面S1，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学模组，其特征在于，包括：图像源(1)和透镜系统，所述透镜系统包括沿光路依次设置的第一凸透镜(2)、弯月透镜(3)和第二凸透镜(4)，且所述第一凸透镜(2)包括朝向图像源(1)一侧的入光面S1，以及朝向出光侧并向出光侧凸出的出光凸面S2；所述弯月透镜(3)包括朝向图像源(1)一侧并向图像源(1)方向凸出的入光凸面S3，以及朝向出光侧并向图像源(1)方向凹陷的出光凹面S4；所述第二凸透镜(4)包括朝向图像源(1)一侧的入光面S5，以及朝向出光侧并向出光侧凸出的出光凸面S6；所述图像源(1)用于发出光线；所述第一凸透镜(2)用于校正所述光线的场曲和畸变，以及减小所述光线的入射角并为所述透镜系统提供正的光焦度和负球差；所述弯月透镜(3)用于为所述透镜系统提供负的光焦度和提供正球差；所述第二凸透镜(4)用于为所述透镜系统提供正的光焦度和提供负球差；所述透镜系统用于将光线的球差缩小到预设范围内。2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述图像源(1)包括红光光源(6)、绿光光源(7)和蓝光光源(8)；所述光学模组还包括合光棱镜(5)，所述红光光源(6)、绿光光源(7)和蓝光光源(8)分别位于所述合光棱镜(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦英强，冯东洋，吴庆利，刘风雷，
申请(专利权)人：浙江水晶光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：