[发明专利]一种折衍式微型投影镜头

说明书

本发明属于虚拟实现技术领域，具体为一种用于AR影镜头。为解决现有投影镜头体积大、重量高问题公开了一种折衍式微型投影镜头，沿着光轴从出瞳侧至像源侧依顺序为第一透镜、第二透镜、第三透镜，其中第一透镜、第二透镜、第三透镜设置均为凹面均朝向出瞳侧的弯月透镜，第三透镜的像源侧的面形为衍射面与偶次非球面的叠加。本发明的有益效果：在第三片透镜的像源侧表面叠加上衍射面，通过优化衍射面的参数，矫正镜头的色差，衍射面的使用代替了传统的双胶合透镜，与传统投影镜头相比，在保证投影镜头成像质量的同时减少了镜片数量，减轻了投影镜头的重量，将其应用在增强现实眼镜上能够提升佩戴者的舒适度，有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于虚拟实现技术领域，具体为一种用于AR的投影镜头。

背景技术

微型投影光学系统主要由LED光源、光源整形照明系统、像源(LCOS或者DMD)、投影系统、散热系统等机构组成，随着近年来以增强现实眼镜AR与虚拟现实眼镜为代表的头戴式光学系统的出现，对于微型投影光学系统的体积、重量、亮度等指标有了更高的要求。

目前市场上的用于增强现实眼镜等的投影镜头基本采用多片式特别是四片以上非球面结构，这样的投影镜头虽然成效效果较好，但是容易带来体积大、总体重量高、加工装调难度高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种折衍式微型投影镜头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种折衍式微型投影镜头，包括：硅基液晶像源、偏振分束立方体、投影镜头组，硅基液晶像源发出的光经过偏振分束立方体后穿过投影镜头组，以不同角度的平行光从出瞳出射进入人眼；其特征在于：以佩戴时靠近人眼一侧为出瞳侧，硅基液晶像源一侧为像源侧，沿着光轴从出瞳侧至像源侧方向上所述投影镜头组依顺序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜；其中第一透镜、第二透镜、第三透镜设置均为凹面均朝向出瞳侧的弯月透镜；第一透镜的光焦度为正，用于偏折大视场光线；第三透镜的像源侧设置为衍射面与偶次非球面的叠加；第二透镜与第三透镜共同用来平衡投影镜头组的场曲、畸变、色差、像差。

所述的硅基液晶像源包括：手机彩色屏幕。彩色屏幕类型包括：TFT、TFD、UFB、STN、OLED、AMOLED、SLCD。

优选的：所述第一透镜和第三透镜的材料为光学塑料，第二透镜材料为光学玻璃。

优选的：所述投影镜组第一透镜的焦距F1与第二透镜的焦距F2之间满足关系：F1/F2≤4。

优选的：所述投影镜组第一透镜的焦距F1与第三透镜的焦距F3之间满足关系：-2≤F1/F3≤-1。

优选的：所述投影镜组后截距Fb与投影镜头组总长TTL之间满足关系：0.4≤Fb/TTL。

优选的：所述偏振分束立方体为线栅型偏振分束立方体，折射率为1.52，阿贝常数为64.2。

优选的：所述第一透镜的折射率为1.49，阿贝常数为57.4；第二透镜的折射率为1.57，阿贝常数为63.0；第三透镜的折射率为1.49，阿贝常数为57.4。

优选的：所述衍射面的相位表达式为：

其中，A₂和A₄为相位参数，r为第三透镜上一点到镜片中心的距离，r’为第三透镜的通光口径。

优选的：所述A₂和A₄的相位参数分别为-1071.89和160.26。