[發明專利]一種折衍式微型投影鏡頭

在審

• 申請號: 202010434676.7
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111487777A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 許峰;陳昱杰;喬文;徐越
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;蘇州蘇大維格科技集團股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B13/18;G02B13/00;G02B27/42
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 王利斌

本發明屬于虛擬實現技術領域，具體為一種用于AR影鏡頭。為解決現有投影鏡頭體積大、重量高問題公開了一種折衍式微型投影鏡頭，沿著光軸從出瞳側至像源側依順序為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡，其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡設置均為凹面均朝向出瞳側的彎月透鏡，第三透鏡的像源側的面形為衍射面與偶次非球面的疊加。本發明的有益效果：在第三片透鏡的像源側表面疊加上衍射面，通過優化衍射面的參數，矯正鏡頭的色差，衍射面的使用代替了傳統的雙膠合透鏡，與傳統投影鏡頭相比，在保證投影鏡頭成像質量的同時減少了鏡片數量，減輕了投影鏡頭的重量，將其應用在增強現實眼鏡上能夠提升佩戴者的舒適度，有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于虛擬實現技術領域，具體為一種用于AR的投影鏡頭。

背景技術

微型投影光學系統主要由LED光源、光源整形照明系統、像源(LCOS或者DMD)、投影系統、散熱系統等機構組成，隨著近年來以增強現實眼鏡AR與虛擬現實眼鏡為代表的頭戴式光學系統的出現，對于微型投影光學系統的體積、重量、亮度等指標有了更高的要求。

目前市場上的用于增強現實眼鏡等的投影鏡頭基本采用多片式特別是四片以上非球面結構，這樣的投影鏡頭雖然成效效果較好，但是容易帶來體積大、總體重量高、加工裝調難度高等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種折衍式微型投影鏡頭，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種折衍式微型投影鏡頭，包括：硅基液晶像源、偏振分束立方體、投影鏡頭組，硅基液晶像源發出的光經過偏振分束立方體后穿過投影鏡頭組，以不同角度的平行光從出瞳出射進入人眼；其特征在于：以佩戴時靠近人眼一側為出瞳側，硅基液晶像源一側為像源側，沿著光軸從出瞳側至像源側方向上所述投影鏡頭組依順序包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡；其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡設置均為凹面均朝向出瞳側的彎月透鏡；第一透鏡的光焦度為正，用于偏折大視場光線；第三透鏡的像源側設置為衍射面與偶次非球面的疊加；第二透鏡與第三透鏡共同用來平衡投影鏡頭組的場曲、畸變、色差、像差。

所述的硅基液晶像源包括：手機彩色屏幕。彩色屏幕類型包括：TFT、TFD、UFB、STN、OLED、AMOLED、SLCD。

優選的：所述第一透鏡和第三透鏡的材料為光學塑料，第二透鏡材料為光學玻璃。

優選的：所述投影鏡組第一透鏡的焦距F1與第二透鏡的焦距F2之間滿足關系：F1/F2≤4。

優選的：所述投影鏡組第一透鏡的焦距F1與第三透鏡的焦距F3之間滿足關系：-2≤F1/F3≤-1。

優選的：所述投影鏡組后截距Fb與投影鏡頭組總長TTL之間滿足關系：0.4≤Fb/TTL。

優選的：所述偏振分束立方體為線柵型偏振分束立方體，折射率為1.52，阿貝常數為64.2。

優選的：所述第一透鏡的折射率為1.49，阿貝常數為57.4；第二透鏡的折射率為1.57，阿貝常數為63.0；第三透鏡的折射率為1.49，阿貝常數為57.4。

優選的：所述衍射面的相位表達式為：

其中，A₂和A₄為相位參數，r為第三透鏡上一點到鏡片中心的距離，r’為第三透鏡的通光口徑。

優選的：所述A₂和A₄的相位參數分別為-1071.89和160.26。