应用于近眼显示系统的光学成像模组技术方案

本实用新型专利技术公开一种应用于近眼显示系统的光学成像模组，包括显示单元和透镜组，透镜组包括从人眼侧至显示单元方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和第二透镜之间，以及第二透镜和第三透镜之间胶合连接，形成整体形式的透镜组。本实用新型专利技术的透镜中间使用注塑方式胶合，形成整体的光学透镜组可以在满足光路折叠结构的基础上减少重量和双折射的影响，并且更加方便装配和减小近眼光学成像系统的系统总长。实现了大视场角、高清晰度、低色差、低场曲、低像散、低双折射、整体减众等光学指标。胶合透镜组还大大减少了装配的误差和尺寸公差。配的误差和尺寸公差。配的误差和尺寸公差。

【技术实现步骤摘要】
应用于近眼显示系统的光学成像模组


[0001]本技术属于光学器件
，具体涉及一种应用于近眼显示系统的光学成像模组。

技术介绍

[0002]虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)显示技术，是近年发展起来的一项全新的光学显示技术，在教育、医疗、军事、消费等领域有着对虚拟现实(VR)设备的巨大需求。其基本实现方式是计算机通过模拟虚拟环境从而给人以视觉、听觉、触觉等方面的沉浸感。VR显示设备，通常内置显示屏幕，通过近眼光学成像系统将显示内容成像给用户，形成VR图像。其成像质量、体积、视场角等因素直接影响近眼显示设备的用户体验性
[0003]光学成像模组是VR设备中的重要组成部分，对VR设备的视场角及成像效果起决定性作用，同时，光学成像模组的尺寸大小，也决定VR设备的体积大小。现有的VR设备中，光学成像模组多为菲涅尔镜片式或多透镜折射式，模组的体积较大，导致整机体积大，并且，菲涅尔镜片式模组的色差较严重，两片或三片透镜折射式模组的清晰度较差且色差也比较严重。透镜数量增多会引入额外组装公差。
[0004]现有技术中，虚拟现实显示设备多采用菲涅尔透镜或多透镜折反光路结构，多透镜折反光路结构与菲涅尔透镜方案相比更加轻薄，还能够改善视野边缘模糊、画面畸变、边缘眩光等问题，带给用户更出色的视觉效果。但是为了满足光路结构需求使用透镜数量至少两片以上，透镜材料的增加会导致镜片双折射增加进而影响最终的光学相位差异，所以在满足光学设计的同时也要减轻重量和增加镜片以保证可以达到更好的视场角要求和色散要求。因此需要一种特殊的结构来满足两片式以上折返光路系统的设计需求。

技术实现思路

[0005]本技术解决的技术问题：提供一种使用注塑方式形成胶合层，从而形成整体的光学透镜组，满足光路折叠结构的基础上减少重量和双折射的影响的应用于近眼显示系统的光学成像模组。
[0006]技术方案：为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种应用于近眼显示系统的光学成像模组，包括显示单元和透镜组，透镜组包括从人眼侧至显示单元方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和第二透镜之间，以及第二透镜和第三透镜之间胶合连接，形成整体形式的透镜组。
[0008]作为优选，所述第一透镜和第二透镜之间，以及第二透镜和第三透镜之间是注入折射率接近空气的胶水形成的胶合层。
[0009]作为优选，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均为非球面透镜。
[0010]作为优选，所述第一透镜1朝向显示单元的一侧的依次设置有偏振吸收膜、偏振反射膜和1/4波片。
[0011]作为优选，所述第一透镜的两个工作面靠近人眼侧为凸面，朝向显示单元的一侧
表面为平面；第二透镜的两个工作面靠近人眼侧为平面，另一个为凸面；第三透镜的靠近人眼侧为平面，另一个为凸面。
[0012]作为优选，第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有负光焦度，第三透镜具有负光焦度。
[0013]作为优选，所述第三透镜朝向显示单元的一侧有一面设置分光膜，分光膜的分光效率满足以下条件：
[0014]0.1≤|Rf/Rt|≤1
[0015]其中，Rf为分光膜的反射率，Rt为分光膜的透射率。
[0016]作为优选，所述示单元包括显示器，显示器为有机发光二极管或者LCD显示器。
[0017]作为优选，在所述LCD显示器的出光侧设置相位延迟片和偏振吸收膜。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0019]本技术通过特殊的胶合注塑成型工艺在显示单元出光侧设置透镜组，透镜组包括从人眼侧至显示单元方向依次设置的第一透镜，第二透镜，第三透镜，通过胶水填充在第一透镜和第二透镜中间使用注塑方式胶合，第二透镜和第三透镜中间使用注塑方式胶合，这样整体的光学透镜组可以在满足光路折叠结构的基础上减少重量和双折射的影响，并且更加方便装配和减小近眼光学成像系统的系统总长。实现了大视场角、高清晰度、低色差、低场曲、低像散、低双折射、整体减众等光学指标。胶合透镜组还大大减少了装配的误差和尺寸公差。
附图说明
[0020]图1是应用于近眼显示系统的光学成像模组结构示意图。
[0021]图2是近眼光学成像系统的成像模组成像光路图。
[0022]图3是镜筒结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例，进一步阐明本技术，实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。
[0024]如图1所示，本技术的应用于近眼显示系统的光学成像模组，包括显示单元4，透镜组，至少一个吸收式偏振片，至少一个反射式偏振片，至少一个1/4波片。透镜组包括至少三个透镜，至少三个透镜包括由人眼侧至显示单元4的方向依次设置的第一透镜1，第二透镜2，第三透镜3。第一透镜1和第二透镜2之间，以及第二透镜2和第三透镜3之间胶合连接，形成整体形式的透镜组。第一透镜1和第二透镜2之间，以及第二透镜2和第三透镜3之间是注入折射率接近空气的胶水形成的胶合层5。
[0025]其中第一透镜1和第三透镜3均为塑胶材料制成的塑胶透镜，塑胶材料为透镜常用的透明的塑胶材料PMMA(亚克力)或者透明PC材料，第二透镜2采用固化胶水材料注塑而成，本实施例中第二透镜2的材料采用日本信越化学胶粘剂型号为KE
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2061
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80A/B的特殊固化胶水材料，该材料为现有的市售材料，固化前和固话后的颜色均为透明色。固化后密度为1.07(23℃时)，硬度为80(Durometer A)，拉伸强度11.4Mpa，透光率95％(2mm)。第一透镜1
和第三透镜3在使用装配时用黑色UV固化胶水固定，黑色UV固化胶水在400nm
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800nm透过率不高于1％。
[0026]第二透镜2是使用第一套模具对特殊胶水材料进行注塑而成。特殊胶水材料固化后再使用第二套模具进行二次注塑，模具中可动侧和固定侧先后放入第一透镜1和第二透镜2，然后在第一透镜1和第二透镜2之间注入一种折射率接近空气的胶水再次进行注塑，此时第一透镜1和第二透镜2成为胶合透镜。然后再次使用第三套模具进行第三次注塑，第三次注塑时，模具中可动侧和固定侧先后放入胶合透镜(第一透镜1和第二透镜2固定而成)和第三透镜3，然后在胶合透镜和第三透镜3之间注入折射率接近空气的胶水再次进行注塑。待注塑结束后第一透镜1，第二透镜2，第三透镜3成为一个没有空气间隙的透镜组。
[0027]第一透镜1，第二透镜2，第三透镜3均为非球面透镜；为了满足第二透镜2的非球面结构，第一透镜1和第二透镜2边缘(光学有效区域外)根据第二透镜2表面非球面系数设计对应的间隔环或镜筒结构隔开，第二透镜2和第三透镜3边缘(光学有效区域外)根据第二透镜2表面非球面系数设计对应的间隔环或镜筒结构隔开。如图3所示为镜筒，镜筒结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于近眼显示系统的光学成像模组，其特征在于：包括显示单元和透镜组，透镜组包括从人眼侧至显示单元方向依次设置的第一透镜（1）、第二透镜（2）和第三透镜（3），所述第一透镜（1）和第二透镜（2）之间，以及第二透镜（2）和第三透镜（3）之间胶合连接，形成整体形式的透镜组；所述第一透镜（1）和第二透镜（2）之间，以及第二透镜（2）和第三透镜（3）之间是注入折射率接近空气的胶水形成的胶合层；所述第一透镜（1）1朝向显示单元（4）的一侧的依次设置有偏振吸收膜（11）、偏振反射膜（12）和1/4波片（13）。2.根据权利要求1所述的应用于近眼显示系统的光学成像模组，其特征在于：所述第一透镜（1）、第二透镜（2）和第三透镜（3）均为非球面透镜。3.根据权利要求1所述的应用于近眼显示系统的光学成像模组，其特征在于：所述第一透镜（1）的两个工作面靠近人眼侧为凸面，朝向显示单元的一侧表...

【专利技术属性】
技术研发人员：张书源，
申请(专利权)人：江苏瞳芯光学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：