光学镜头及近眼显示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光学镜头及近眼显示系统，所述光学镜头沿光轴从光信号传输的反方向依次设置有：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、棱镜；第一透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面在近光轴处为凸面；第二透镜具有负光焦度，其出光面在近光轴处为凹面，其入光面在近光轴处为凸面；第三透镜的出光面为凹面、入光面为凸面。所述光学镜头满足条件式：1<TTL/f<1.4，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的焦距。本发明专利技术的光学镜头通过合理搭配三个具有特定屈折力镜片的形状和光焦度，较好地实现了镜头的微型化、大光圈和高像质的均衡。高像质的均衡。高像质的均衡。

【技术实现步骤摘要】
光学镜头及近眼显示系统


[0001]本专利技术涉及成像镜头
，特别是涉及一种光学镜头及近眼显示系统。

技术介绍

[0002]近眼显示（Near
‑
Eye Display，NED）是指通过光学技术，将微型图像光源发出的图像光，通过目镜系统引导到用户的瞳孔，在用户的近眼范围实现虚拟、放大的图像，实现向用户提供直观的图像、视频或文字信息，目前市面上近眼显示技术通常被广泛应用于虚拟现实(Virtual Reality，VR)系统、增强现实 (Augmented Reality，AR)系统、混合现实(Mixed Reality，MR)系统等，随着用户对虚拟图像、文字等信息的交互性和沉浸性的需求越来越高，相关近眼显示设备例如头戴显示器、AR眼镜和VR头盔等智能AR穿戴设备得到了人们更多的青睐。与此同时，AR穿戴设备急需尺寸小、轻量化的光学引擎，而且其投射光学镜头产品对成像质量、光学畸变、通光量以及体积等方面的技术水平要求也日益提升。
[0003]目前市场上流行的AR穿戴设备光学引擎的投射镜头的体积大，且光通量不足，难以在较暗的环境中获取较清晰的画面，不能很好地满足实际需求；还有许多投射镜头的镜片数多，甚至采用全玻璃材料的镜片，使镜头的成本较高且体积较大，不利于在市场上推广应用。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术的目的在于提出一种光学镜头及近眼显示系统，用于解决上述问题。
[0005]本专利技术实施例通过以下技术方案实施上述的目的。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种光学镜头，用于对图像源发出的光信号进行调制；所述光学镜头沿光轴从光信号传输的反方向依次设置有：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜各自包括一入光面及一出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面；所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的出光面为凸面，所述第一透镜的入光面在近光轴处为凸面；所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的出光面在近光轴处为凹面，所述第二透镜的入光面在近光轴处为凸面；所述第三透镜的出光面为凹面，所述第三透镜的入光面为凸面；所述光学镜头满足条件式：1<TTL/f<1.4，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的焦距。
[0007]另一方面，本专利技术还提供一种近眼显示系统，包括：图像源、如上所述的光学镜头、光波导件；其中，所述图像源用于发射光信号，所述光信号包括图像信息；所述光学镜头设置于所述图像源的出光方向上，且所述第三透镜相较于所述第一透镜更靠近所述图像源设置，所述光学镜头用于对所述图像源发出的光信号进行调制；所述光波导件设置于所述光学镜头背离所述图像源的一侧，用于将经所述光学镜头调制后的光信号传输。
[0008]相比于现有技术，本专利技术提供的光学镜头，通过合理的搭配三个具有特定屈折力镜片的形状和光焦度，使镜头具有较小的光学畸变和较大的通光量，提高了镜头的出光亮度；同时满足结构紧凑，总长更短，在RGB（光学三原色）不同波长下均具有较好的成像质量
及较小的色差，从而较好的实现了镜头的微型化、大光圈和高像质的均衡，使得经所述光学镜头调制之后的光信号图像明亮清晰、效果更好，能够更好符合近眼显示设备的发展趋势。
附图说明
[0009]本专利技术的上述和/或附加方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0010]图1为本专利技术第一实施例中的光学镜头的结构示意图。
[0011]图2为本专利技术第一实施例中的光学镜头的象散曲线图。
[0012]图3为本专利技术第一实施例中的光学镜头的f
‑
tan(θ)畸变曲线图。
[0013]图4为本专利技术第一实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。
[0014]图5为本专利技术第二实施例中的光学镜头的结构示意图。
[0015]图6为本专利技术第二实施例中的光学镜头的象散曲线图。
[0016]图7为本专利技术第二实施例中的光学镜头的f
‑
tan(θ)畸变曲线图。
[0017]图8为本专利技术第二实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。
[0018]图9为本专利技术第三实施例中的光学镜头的结构示意图。
[0019]图10为本专利技术第三实施例中的光学镜头的象散曲线图。
[0020]图11为本专利技术第三实施例中的光学镜头的f
‑
tan(θ)畸变曲线图。
[0021]图12为本专利技术第三实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。
[0022]图13为本专利技术第四实施例中的近眼显示系统的结构示意图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0024]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
[0025]在本文中，近光轴处是指光轴附近的区域。如透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少在近光轴区域为凸面；如透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少在近光轴区域为凹面。
[0026]本专利技术提出一种光学镜头，所述光学镜头可以用于近眼显示系统上，例如头戴显示器、AR眼镜和VR头盔等智能AR穿戴设备，可以对图像源上出射的光信号进行调制。
[0027]所述光学镜头沿光轴从光信号传输的反方向（入瞳侧到图像源侧）依次设置有：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜各自包括一入光面及一出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面。
[0028]第一透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面在近光轴处为凸面；第一透镜采用双凸的面型设置，有利于大角度光线的入射，实现大角度成像范围的同时减小镜头的头部尺寸。
[0029]第二透镜具有负光焦度，其出光面在近光轴处为凹面，其入光面在近光轴处为凸面；第二透镜采用凹凸的面型设计，有利于使光线更平缓的进入系统，同时修正第一透镜因大视场角光线所产生的像差。
[0030]第三透镜具有正光焦度或者负光焦度，其出光面为凹面，其入光面为凸面；第三透镜采用凹凸面型设计，能够更好矫正前面透镜带来的像差，并对边缘的入射光线进行有效收敛，提升整体的成像品质。
[0031]棱镜位于第三透镜和图像源之间，可对图像源发出的光线进行有效调整，以实现不同色彩的组合后进入光学镜头，光线经光学镜头调制后进入人眼内，呈现彩色的图像信息。
[0032]作为一种实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学镜头，其特征在于，沿光轴从光信号传输的反方向依次设置有：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜各自包括一入光面及一出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面；所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的出光面为凸面，所述第一透镜的入光面在近光轴处为凸面；所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的出光面在近光轴处为凹面，所述第二透镜的入光面在近光轴处为凸面；所述第三透镜的出光面为凹面，所述第三透镜的入光面为凸面；所述光学镜头满足条件式：1<TTL/f<1.4，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的焦距。2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜具有负光焦度，且所述光学镜头满足条件式：
‑
10<f3/f<
‑
2，其中，f3表示所述第三透镜的焦距。3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：IH/f<0.24，其中，IH表示所述光学镜头的实际半像高。4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：5<TTL/IH<7，其中，IH表示所述光学镜头的实际半像高。5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：f/EPD<2.0，其中，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：
‑
1.3<f1/f2<
...

【专利技术属性】
技术研发人员：于笑枝，闻振宇，曾昊杰，
申请(专利权)人：江西联昊光电有限公司，
类型：发明
国别省市：