[發(fā)明專利]用于近眼顯示的目鏡光學(xué)系統(tǒng)及頭戴顯示裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680073515.1
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN108604007B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹鴻鵬;彭華軍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳納德光學(xué)有限公司
• 主分類號: G02B25/00
• 分類號: G02B25/00;G02B27/01;G02B3/02
• 代理公司: 深圳市多智匯新知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44472
• 代理人: 魯華

1.一種用于近眼顯示的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，用于光學(xué)非透視頭戴顯示裝置；其特征在于，包括從人眼觀察側(cè)到微型圖像顯示器件側(cè)沿光軸方向共軸依次排列的第一透鏡、反射單元、第二透鏡和第三透鏡組；所述第二透鏡和第三透鏡組的光軸共軸，且垂直于微型圖像顯示器；所述第二透鏡和第三透鏡組的光軸經(jīng)過反射單元反射后與第一透鏡的光軸共軸；所述第三透鏡組至少包括第三透鏡；

所述第二透鏡和所述第三透鏡為光學(xué)非球面面型，所述第一透鏡為設(shè)置于所述反射單元與人眼觀察側(cè)之間的唯一透鏡；

所述第一透鏡的有效焦距f₁₁、所述第二透鏡的有效焦距f₂₁，所述第三透鏡組的有效焦距f₃和所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效焦距f_w滿足以下關(guān)系式(1)、(4)和(5)：

0.87f₁₁/f_w3.8 (1)；

f₂₁/f_w0.48 (4)；

f₃/f_w-0.29 (5)；

所述反射單元為具有反射功能的薄片，所述薄片包括基底層和反射鍍膜層，所述基底層為玻璃、塑料或其他無機(jī)材料；或者，所述反射單元為光學(xué)棱鏡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第三透鏡組進(jìn)一步包括靠近微型圖像顯示器的第四透鏡。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡靠近人眼觀察側(cè)的光學(xué)表面凸向人眼觀察方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡為非球面透鏡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡靠近反射單元側(cè)的光學(xué)表面為平面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第二透鏡靠近反射單元側(cè)的光學(xué)表面為平面。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第四透鏡靠近微型圖像顯示器的光學(xué)表面凹向微型圖像顯示器。

8.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡的光學(xué)平面與所述光學(xué)棱鏡的相鄰平面膠合，或所述第二透鏡的光學(xué)平面與所述光學(xué)棱鏡的相鄰平面膠合，或所述第一透鏡、第二透鏡和光學(xué)棱鏡兩兩膠合。

9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述反射單元對所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)光軸的轉(zhuǎn)折角θ滿足以下關(guān)系式(6)：

θ＝90° (6)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡的有效焦距f₁₁進(jìn)一步滿足以下關(guān)系式(7)：

1.10f₁₁/f_w2.45 (7)。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第二透鏡的有效焦距f₂₁和所述第三透鏡組的有效焦距f₃，進(jìn)一步滿足以下關(guān)系式(10)和(11)：

0.50f₂₁/f_w41.3 (10)；

-5.9f₃/f_w-0.35 (11)。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡的材料為玻璃材料或者塑料材料。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第三透鏡組和微型圖像顯示器之間，沿光軸方向有PBS棱鏡或薄片型PBS。