光学镜头及近眼显示系统的制作方法

本发明涉及成像镜头，特别是涉及一种光学镜头及近眼显示系统。

背景技术：

1、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。

2、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

1、为此，本发明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。

2、本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

3、一方面，本发明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：第一透镜、光阑、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为凹面；所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的出光面为凹面，所述第二透镜的入光面为凸面；所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的出光面为凸面，所述第三透镜的入光面为凸面；所述光学镜头满足条件式：1.4<ttl/f<1.8，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。

4、另一方面，本发明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至人眼。

5、相比于现有技术，本发明提供的光学镜头，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，投影至人眼的画面更清晰，能够更好符合近眼显示系统的发展趋势。

技术特征：

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：第一透镜、光阑、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；

2.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。

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：6.5<ttl/ih<8.0，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：f/epd<2.0，其中，epd表示所述光学镜头的入瞳直径。

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：-3<f1/f2<-1.2，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距。

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：0.3<dm1/f1<0.4，其中，dm1表示所述第一透镜的最大有效口径，f1表示所述第一透镜的焦距。

7.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：0.4<bfl/ttl<0.6，其中，bfl表示所述光学镜头的后焦距。

8.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：0.6<ct1/ct12<1，1.5<ct2/ct23<5，其中，ct1表示所述第一透镜的中心厚度，ct2表示所述第二透镜的中心厚度，ct12表示所述第一透镜和所述第二透镜在光轴上的空气间隔，ct23表示所述第二透镜和所述第三透镜在光轴上的空气间隔。

9.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：0<r1/r2<0.5，其中，r1表示所述第一透镜的出光面的曲率半径，r2表示所述第一透镜的入光面的曲率半径。

10.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：0.1<r3/r4<1，其中，r3表示所述第二透镜的出光面的曲率半径，r4表示所述第二透镜的入光面的曲率半径。

11.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<r5/r6<-0.1，其中，r5表示所述第三透镜的出光面的曲率半径，r6表示所述第三透镜的入光面的曲率半径。

12.一种近眼显示系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明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：第一透镜、光阑、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，其入光面为凹面；第二透镜具有负光焦度，其出光面为凹面，其入光面为凸面；第三透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面为凸面。所述光学镜头满足条件式：1.4<TTL/f<1.8，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。

技术研发人员：于笑枝,闻振宇,曾昊杰
受保护的技术使用者：江西联昊光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12