一种近眼显示光学系统技术方案

本实用新型专利技术实施例公开了一种近眼显示光学系统，该光学系统包括：沿光轴方向上，从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜为正光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜为正光焦度透镜，所述第四透镜为正光焦度透镜。本实用新型专利技术实施例提供的近眼显示光学系统，在优化传播光线的同时也可合理控制光学系统的体积，使透镜组的体积小，重量轻，并且成像清晰。晰。晰。

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示光学系统


[0001]本技术实施例涉及近眼显示
，尤其涉及一种近眼显示光学系统。

技术介绍

[0002]随着近眼显示技术的快速发展，由早期应用于军事上，到现在的增强现实、虚拟现实和混合现实，近眼显示技术将在更多的领域广泛应用，并逐渐的走入到我们的生活中。
[0003]增强现实的近眼显示能够让用户在观察周围真实环境的同时，将虚拟的图像投影到人眼，投影的虚拟图像可以叠加在用户感知的真实世界当中。因此，增强现实的近眼显示可以普遍的应用于军事、工业、娱乐、医疗等多个领域，给用户带来更大的便捷。
[0004]为实现近眼显示技术，现有方案主要有几何阵列光波导方式、衍射光波导方式、自由曲面方式和棱镜方式，由于近眼显示装置需要用户佩戴在头部，因此产品的轻量化设计和清晰的显示效果是产品设计的关键，随着近眼显示装置的体积越来越小，光学系统设计的难度也在增加。
[0005]现有技术中，采用透镜组的近眼显示光学系统通常需要设置多个透镜，透镜数量较多，不仅会增加加工成本，而且多个光学件和结构件在装配时的难度也较大，增加生产的工时，也会降低产品质量的成品率。

技术实现思路

[0006]本技术实施例提供一种近眼显示光学系统，以提供一种低成本且装配简单的光学系统。
[0007]本技术实施例提供了一种近眼显示光学系统，该光学系统包括：沿光轴方向上，从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；
[0008]所述第一透镜为正光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜为正光焦度透镜，所述第四透镜为正光焦度透镜。
[0009]可选的，所述第二透镜与所述第三透镜胶合固定。
[0010]可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为球面透镜。
[0011]可选的，所述近眼显示光学系统中的透镜包括相对的物侧面和像侧面，所述透镜的物侧面靠近所述物面，所述透镜的像侧面靠近所述像面；
[0012]所述第一透镜为凸凹透镜，所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面；
[0013]所述第二透镜为双凹透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
[0014]所述第三透镜为双凸透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
[0015]所述第四透镜为平凸透镜，所述第四透镜的物侧面为平面，所述第四透镜的像侧面为凸面。
[0016]可选的，还包括图像源，所述图像源位于所述第一透镜远离所述第二透镜的一侧。
[0017]可选的，所述图像源包括液晶显示器、硅基液晶显示器、有机发光二极管、微型发光二极管和数字微镜器件中的任意一种。
[0018]可选的，还包括转接器件，所述转接器件位于所述第四透镜远离所述第三透镜的一侧。
[0019]可选的，所述转接器件包括波导片或棱镜。
[0020]可选的，所述光学系统的焦距为f，其中，10mm＜f＜15mm。
[0021]本技术实施例提供的近眼显示光学系统，包括沿光轴方向上，从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，该光学系统的透镜数量较少，光学系统的体积小，可降低加工成本和装配难度。进一步，第一透镜提供正光焦度，第二透镜和第三透镜分别提供负光焦度和正光焦度，第四透镜提供正光焦度，光学系统的光焦度为正、负、正、正的方式组合，在优化传播光线的同时也可合理控制光学系统的体积，使透镜组的体积小，重量轻，并且成像清晰。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本技术的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本技术的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本技术的权利要求范围之内。
[0023]图1是本技术实施例提供的一种近眼显示光学系统的结构示意图；
[0024]图2是本技术实施例提供的一种近眼显示光学系统在全视场全波段的场曲与畸变示意图；
[0025]图3是本技术实施例提供的一种近眼显示光学系统在分辨率30lp/mm时的全视场传递函数MTF曲线示意图；
[0026]图4是本技术实施例提供的一种近眼显示光学系统在全视场点列图。
具体实施方式
[0027]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本技术的技术方案，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所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0028]图1是本技术实施例提供的一种近眼显示光学系统的结构示意图，如图1所示，本技术实施例提供的近眼显示光学系统，包括：沿光轴方向上，从物面到像面依次排列的第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300和第四透镜400；第一透镜100为正光焦度透镜，第二透镜200为负光焦度透镜，第三透镜300为正光焦度透镜，第四透镜400为正光焦度透镜。
[0029]光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折
能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。
[0030]示例性的，参考图1，本实施例提供的近眼显示光学系统，包括从物面到像面，共光轴依次排布的第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300和第四透镜400，透镜数量较少，光学系统的体积小，可降低加工成本和装配难度。具体的，第一透镜100具有正光焦度，能够校正该光学系统中光线的场曲，并减小光线的入射角，可以提高光学系统的成像质量，增加光学系统的视场角，有助于减小第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300和第四透镜400构成的透镜组的体积，进一步减小整机结构的体积和质量；第二透镜200和第三透镜300分别具有负光焦度和正光焦度，第二透镜200和第三透镜300能够校正该光学系统的球差和色差，第四透镜400具有正光焦度，经第二透镜200、第三透镜300和第四透镜400后光线被校正，且所贡献的球差不会影响系统的成像质量。
[0031]本技术实施例提供的近眼显示光学系统，包括沿光轴方向上，从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，该光学系统的透镜数量较少，光学系统的体积小，可降低加工成本和装配难度。进一步，第一透镜提供正光焦度，第二透镜和第三透镜分别提供负光焦度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示光学系统，其特征在于，包括：沿光轴方向上，从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜为正光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜为正光焦度透镜，所述第四透镜为正光焦度透镜；所述近眼显示光学系统中的透镜包括相对的物侧面和像侧面，所述透镜的物侧面靠近所述物面，所述透镜的像侧面靠近所述像面；所述第一透镜为凸凹透镜，所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面；所述第二透镜为双凹透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；所述第三透镜为双凸透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第四透镜为平凸透镜，所述第四透镜的物侧面为平面，所述第四透镜的像侧面为凸面。2.根据权利要求1所述的近眼显示光学系统，其特征在于，所述第二透镜与所述第三透镜胶合固定。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳，郑昱，
申请(专利权)人：北京灵犀微光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：