本发明专利技术涉及一种光学投影镜头，其包括由投射侧到芯片侧依次设置的：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有负光焦度，第三透镜具有正光焦度，第四透镜具有负光焦度；其中，所述光学投影镜头的焦距f，所述第一透镜的焦距f1，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，以及所述第四透镜的焦距f4满足下列关系式：0.8<f3/f<1.3；|f1+f2+f3+f4|/f>0.15；0.5<(f1+f2+f3)/f<1.5。本发明专利技术还提供了相应的AR设备。本申请的光学投影镜头能够提升投图亮度和投图均匀度。匀度。匀度。
【技术实现步骤摘要】
光学投影镜头和相应的AR投影设备
[0001]本专利技术涉及光学
，具体地说，本专利技术涉及一种光学投影镜头和相应的AR投影设备。
技术介绍
[0002]增强现实(Augmented Reality，简称AR)增强现实技术能够把虚拟信息(物体、图片、视频、声音等等)融合在现实环境中，将现实世界丰富起来，构建一个更加全面、更加美好的世界。随着AR技术的发展，其涉及的领域不断扩张，在娱乐、教育、医疗等众多领域都将拥有广泛的应用前景。AR投影设备(或称为AR显示设备、AR设备)通常包括光学系统和显示系统。光学系统可以包括图像源器件，图像源器件产生图像并通过光学投影镜头投射到显示光学器件中，显示光学器件将图像反射到眼睛中。
[0003]其中，光学投影镜头起到重要的信息转化和传递作用，需将图像源器件(通常为芯片)产生的近距图像或文字内容转换为远距的光学信息，再通光学反射或波导元件将此信息反射至人眼。
[0004]目前在AR设备上使用的光学投影镜头由于图像源器件的不同导致设计过程和最终结构会存在较大的差异，AR设备常用图像源器件主要包括反射式被动发光的DLP、LCOS芯片；以及自发光的MicroLED和OLED芯片。前者由于非自发光，信息传递过程除光学投影镜头外需增加照明设备，其结构更为复杂尺寸更大，不适于量产，也难以应用于小型化的AR设备。相较而言，MicroLED和OLED以其自身发光的优势，可极致缩短AR设备(例如AR光机)整体尺寸；且由于没有照明和芯片间的二次折损，此类AR光机整体光效更高，像质对比度更好。并且，由于基于自发光芯片的AR设备的元件类型少，成线性排布居多，故有更好的量产性。
[0005]然而，现有技术中，基于自发光芯片的AR设备在投图亮度和投图均匀度等方面还有待提升。因此，当前迫切需要一种与自发光芯片适配的具有更好的投图亮度和投图均匀度的光学投影镜头和相应的AR设备解决方案。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种与自发光芯片适配的具有更好的投图亮度和投图均匀度的光学投影镜头和相应的AR设备解决方案。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光学投影镜头，其包括：由投射侧到芯片侧依次设置的：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有负光焦度，第三透镜具有正光焦度，第四透镜具有负光焦度；其中，所述光学投影镜头的焦距f，所述第一透镜的焦距f1，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，以及所述第四透镜的焦距f4满足下列关系式：0.8<f3/f<1.3；|f1+f2+f3+f4|/f>0.15；0.5<(f1+f2+f3)/f<1.5。
[0008]其中，所述第一透镜于光轴上的厚度CT1，所述第三透镜与所述第四透镜于光轴上的间隔距离AT3，以及所述光学投影镜头的焦距f满足下列关系式：0.25<(CT2+AT3)/f<
0.45。
[0009]其中，所述第三透镜的投射侧的表面为凸面，其芯片侧的表面为凹面。
[0010]其中，所述第一透镜的投射侧的表面为凸面，其芯片侧的表面为凹面；所述第二透镜的投射侧的表面为凸面，其芯片侧的表面为凹面；以及所述第四透镜的两侧表面均为凹面。
[0011]其中，光阑与所述第一透镜于光轴上的间隔距离ST满足下列关系式：ST≥1mm。
[0012]其中，所述第二透镜的投射侧的曲率半径R21，其芯片侧的曲率半径R22满足下列关系式：1.5<R21/R22<2.5。
[0013]其中，所述第三透镜的投射侧的曲率半径R31，所述第四透镜的芯片侧的曲率半径R42满足下列关系式：0.15<R31/R42<1.5。
[0014]其中，所述第一透镜于光轴上的厚度CT1，所述第三透镜于光轴上的厚度CT3满足下列关系式：CT1/CT3<1.1。
[0015]其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜的光学面均为非球面。
[0016]其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜中，任意两个相邻透镜于光轴上均具有不为零的间距。
[0017]根据本申请的另一方面，还提供了一种AR投影设备，其包括：前文任意一项所述的光学投影镜头；自发光芯片，其用于向所述光学投影镜头投射光信息图像；以及波导器件，其包括耦入区域，所述耦入区域设置在所述第一透镜的前端，所述前端是所述光学投影镜头的输出端。
[0018]其中，所述波导器件为波导片，所述波导片具有所述的耦入区域和耦出区域。
[0019]其中，所述波导片具有第一表面和第二表面，所述第一表面制作有构成所述耦入区域的微结构，所述第二表面设置在所述第一表面和所述第一透镜之间。
[0020]其中，所述光学投影镜头的光阑设置于所述第一表面。
[0021]其中，所述光学投影镜头还包括镜筒，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜安装于所述镜筒并通过所述镜筒组立成透镜组；所述第二表面为平面，并且所述第二表面承靠于所述镜筒的端面。
[0022]与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：
[0023]1.本申请的光学投影镜头能够提升投图亮度和投图均匀度。
[0024]2.本申请的一些实施例中，第三透镜提供主要的屈光度，并配置具有正屈光度的第一透镜、具有较弱屈光度的第二和第四透镜，这种设计能够更大程度的收入图像源器件发出光线的光束角，并减小镜头中心光线对应的图像源器件的出光角度，以增大经过投影系统的光线的光通量。
[0025]3.本申请的一些实施例中，第二透镜在整个光学系统中可以起到扩束作用以保证在没有渐晕的情况下，收入光束可充满整个波导片的耦入区域。
[0026]4.本申请的一些实施例中，光学投影镜头第二透镜的厚度与第四透镜的间隔可以用于调整和提升光学系统的温飘性能，在此范围内可保证镜头的正负光焦度的透镜在温度变化过程中互相补偿，起到高低温环境下均保持像质良好的作用。
[0027]5.本申请的一些实施例中，光阑可以设置于波导片的耦入区域。这种设计可以最
大程度的减轻图像信息受波导片耦入区域渐晕的影响，从而提升画面对比度、亮度、和均匀度。
附图说明
[0028]图1、图2、图3、图4和图5依次示出了本申请实施例1的光学投影镜头结构、畸变曲线、相对照度曲线、像散曲线和色差曲线；
[0029]图6、图7、图8、图9和图10依次示出了本申请实施例2的光学投影镜头结构、畸变曲线、相对照度曲线、像散曲线和色差曲线；
[0030]图11、图12、图13、图14和图15依次示出了本申请实施例3的光学投影镜头结构、畸变曲线、相对照度曲线、像散曲线和色差曲线；
[0031]图16、图17本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学投影镜头，其特征在于，包括由投射侧到芯片侧依次设置的：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有负光焦度，第三透镜具有正光焦度，第四透镜具有负光焦度；其中，所述光学投影镜头的焦距f，所述第一透镜的焦距f1，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，以及所述第四透镜的焦距f4满足下列关系式：0.8<f3/f<1.3|f1+f2+f3+f4|/f>0.150.5<(f1+f2+f3)/f<1.5。2.根据权利要求1所述的光学投影镜头，其特征在于，所述第一透镜于光轴上的厚度CT1，所述第三透镜与所述第四透镜于光轴上的间隔距离AT3，以及所述光学投影镜头的焦距f满足下列关系式：0.25<(CT2+AT3)/f<0.45。3.根据权利要求2所述的光学投影镜头，其特征在于，所述第三透镜的投射侧的表面为凸面，其芯片侧的表面为凹面。4.根据权利要求3所述的光学投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的投射侧的表面为凸面，其芯片侧的表面为凹面；所述第二透镜的投射侧的表面为凸面，其芯片侧的表面为凹面；以及所述第四透镜的两侧表面均为凹面。5.根据权利要求4所述的光学投影镜头，其特征在于，光阑与所述第一透镜于光轴上的间隔距离ST满足下列关系式：ST≥1mm。6.根据权利要求1所述的光学投影镜头，其特征在于，所述第二透镜的投射侧的曲率半径R21，其芯片侧的曲率半径R22满足下列关系式：1.5<R21/R22<2.5。7.根据权利要求6所述的光学投影镜头，其特征在于，所述第三透镜的投射侧的曲率半径R31，所述第四...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰玉，杜佳玮，陈军，
申请(专利权)人：宁波舜宇光电信息有限公司，
类型：发明
国别省市：
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