一种投影镜头、投影模组及近眼显示设备的制作方法

本发明涉及光学元件领域，具体地，设计一种投影镜头、投影模组及近眼显示设备。

背景技术：

1、随着科技日新月异的发展，近眼显示设备的应用也呈现多样化趋势。近眼显示设备的成像质量、重量、尺寸等关键指标直接关系到用户佩戴近眼显示设备时的体验感和舒适感。投影镜头作为核心部件，其成像质量和成像稳定性将直接影响近眼显示设备的各项性能。合理分配投影镜头的面型、光焦度以及合理排布各透镜、间隔元件与镜筒结构之间的关系对成像质量有很大的影响。

2、目前ar行业内的近眼显示设备，其投影镜头的视场角集中在20°~40°，鲜少有60°以上的视场角。从用户体验感来说，视场角越大沉浸感就越强，进而体验感也就越好。从技术匹配来说，随着光波导技术的发展，光波导作为主流ar近眼显示设备中的器件，其视场角已经可以达到70°及以上，投影镜头的视场角需与光波导的视场角匹配。因此，开发大视场角的投影镜头是必然的趋势。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种投影镜头，得以在具备大视场角的同时具有较小的尺寸。

2、本发明的另一个目的在于提供一种投影模组，具有上述的投影镜头。

3、本发明的另一个目的在于提供一种近眼显示设备，具有上述的投影模组。

4、为达到以上至少一目的，本发明采用的技术方案为：一种投影镜头，沿光轴由物侧至像侧依次包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜，第六透镜；其中，所述投影镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，所述第六透镜的焦距为f6，所述光阑至所述投影镜头的成像面沿光轴的距离为ttl，满足：0＜(1/f1+1/f2)＜0.3，-0.3＜(1/f3+1/f4+1/f5)＜0，0＜1/f6＜0.3，0＜f/ttl＜0.5。

5、作为一种优选，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有负光焦度。

6、作为一种优选，所述第三透镜的物侧表面为凹面，所述第三透镜的像侧表面为凸面。

7、作为一种优选，所述第三透镜的物侧表面的曲率半径为r31，所述第三透镜的像侧表面的曲率半径为r32，满足：0＜r31/r32＜1。

8、作为一种优选，所述第三透镜的像侧表面的曲率半径为r32，所述第四透镜的物侧表面的曲率半径为r41，满足：-1＜r32/r41＜3。

9、作为一种优选，所述第四透镜的像侧表面的曲率半径为r42，所述第五透镜的物侧表面的曲率半径为r51，满足：-0.2＜r42/r51＜1.5。

10、作为一种优选，所述光阑的通光孔直径为epd，满足：1≤epd≤3。

11、作为一种优选，所述光阑的通光孔直径epd，满足：2＜f/epd＜3.5。

12、作为一种优选，所述光阑与所述第一透镜沿光轴的间隔距离为st，满足：st＞0.5。

13、作为一种优选，所述第三透镜在光轴上的中心厚度为ct3、所述第四透镜在光轴上的中心厚度为ct4、所述第五透镜在光轴上的中心厚度为ct5，满足：4.5＜(ct3+ct4+ct5)/ct5＜10。

14、作为一种优选，所述第六透镜的焦距为f6，所述第六透镜的物侧表面的曲率半径为r61，所述第六透镜的像侧表面的曲率半径为r62，满足：-0.9＜f6/(r61-r62)＜0.5。

15、作为一种优选，所述第一透镜的物侧表面为凹面，所述第二透镜的像侧表面为凸面，所述第四透镜的像侧表面为凸面，所述第六透镜的像侧表面为凸面。

16、作为一种优选，所述第一透镜的物侧表面和像侧表面为非球面，和/或所述第三透镜的物侧表面和像侧表面为非球面，和/或所述第四透镜的物侧表面和像侧表面为非球面，和/或所述第六透镜的物侧表面和像侧表面为非球面。

17、作为一种优选，所述第一透镜的折射率和/或所述第二透镜的折射率大于1.85，所述第三透镜的折射率大于1.8，所述第五透镜的折射率大于1.85。

18、作为一种优选，所述第一透镜与所述第二透镜相胶合，和/或所述第五透镜与所述第四透镜胶合相胶合，和/或所述第五透镜与所述第六透镜相胶合。

19、作为一种优选，沿光轴方向，所述光阑和所述第一透镜之间设有偏振组件。

20、为达到以上至少一目的，本发明采用的技术方案为：一种投影模组，包括：如上任一所述的投影镜头以及显示芯片，所述投影镜头位于所述显示芯片的显示路径上。

21、为达到以上至少一目的，本发明采用的技术方案为：一种近眼显示设备，包括：如上所述的投影模组以及波导片，所述波导片具有偶入区域，且所述波导片的耦入区域位于所述投影模组的出射路径上。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

23、本申请提供的投影镜头包括多个透镜，通过调整各个透镜的焦距、曲率半径、中心厚度、面型，以及投影镜头的长度ttl和光阑的通光直径epd等，得以在保证投影镜头具有较高分辨率的前提下，进一步缩小投影镜头的体积，并且使得投影镜头既适于和出射角较小的显示芯片配合，又适于和大视场角的光波导片配合，有利于使近眼显示设备更为轻便。

技术特征：

1.一种投影镜头，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜，第六透镜；

2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有负光焦度。

3.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第三透镜的物侧表面为凹面，所述第三透镜的像侧表面为凸面。

4.根据权利要求3所述的投影镜头，其特征在于，所述第三透镜的物侧表面的曲率半径为r31，所述第三透镜的像侧表面的曲率半径为r32，满足：0＜r31/r32＜1。

5.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第三透镜的像侧表面的曲率半径为r32，所述第四透镜的物侧表面的曲率半径为r41，满足：-1＜r32/r41＜3。

6.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第四透镜的像侧表面的曲率半径为r42，所述第五透镜的物侧表面的曲率半径为r51，满足：-0.2＜r42/r51＜1.5。

7.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述光阑的通光孔直径为epd，满足：1≤epd≤3。

8.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述光阑的通光孔直径epd，满足：2＜f/epd＜3.5。

9.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述光阑与所述第一透镜沿光轴的间隔距离为st，满足：st＞0.5。

10.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第三透镜在光轴上的中心厚度为ct3、所述第四透镜在光轴上的中心厚度为ct4、所述第五透镜在光轴上的中心厚度为ct5，满足：4.5＜(ct3+ct4+ct5)/ct5＜10。

11.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第六透镜的焦距为f6，所述第六透镜的物侧表面的曲率半径为r61，所述第六透镜的像侧表面的曲率半径为r62，满足：-0.9＜f6/(r61-r62)＜0.5。

12.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧表面为凹面，所述第二透镜的像侧表面为凸面，所述第四透镜的像侧表面为凸面，所述第六透镜的像侧表面为凸面。

13.根据权利要求1-12中任一所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧表面和像侧表面为非球面，和/或所述第三透镜的物侧表面和像侧表面为非球面，和/或所述第四透镜的物侧表面和像侧表面为非球面，和/或所述第六透镜的物侧表面和像侧表面为非球面。

14.根据权利要求1-12中任一所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率和/或所述第二透镜的折射率大于1.85，所述第三透镜的折射率大于1.8，所述第五透镜的折射率大于1.85。

15.根据权利要求1-12中任一所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜相胶合，和/或所述第五透镜与所述第四透镜胶合相胶合，和/或所述第五透镜与所述第六透镜相胶合。

16.根据权利要求1-12中任一所述的投影镜头，其特征在于，沿光轴方向，所述光阑和所述第一透镜之间设有偏振组件。

17.一种投影模组，其特征在于，包括：如权利要求1-16中任一所述的投影镜头以及显示芯片，所述投影镜头位于所述显示芯片的显示路径上。

18.一种近眼显示设备，其特征在于，包括：如权利要求17所述的投影模组以及波导片，所述波导片具有偶入区域，且所述波导片的耦入区域位于所述投影模组的出射路径上。

技术总结本发明公开了一种投影镜头、投影模组及近眼显示设备，投影镜头沿光轴由物侧至像侧依次包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜，第六透镜；其中，投影镜头的焦距为f，第一透镜的焦距为f<subgt;1</subgt;，第二透镜的焦距为f<subgt;2</subgt;，第三透镜的焦距为f<subgt;3</subgt;，第四透镜的焦距为f<subgt;4</subgt;，第五透镜的焦距为f<subgt;5</subgt;，第六透镜的焦距为f<subgt;6</subgt;，光阑至投影镜头的成像面沿光轴的距离为TTL，满足：0＜(1/f<subgt;1</subgt;+1/f<subgt;2</subgt;)＜0.3，‑0.3＜(1/f<subgt;3</subgt;+1/f<subgt;4</subgt;+1/f<subgt;5</subgt;)＜0，0＜1/f<subgt;6</subgt;＜0.3，0＜f/TTL＜0.5。通过调整各个透镜的焦距、曲率半径、中心厚度、面型，以及投影镜头的长度TTL和光阑的通光直径EPD等，得以在保证投影镜头具有较高分辨率的前提下，进一步缩小投影镜头的体积，有利于使近眼显示设备更为轻便。技术研发人员：江雯晴,王海亮,徐昊天,刘冰玉,杜佳玮,付华受保护的技术使用者：宁波舜宇光电信息有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2