[发明专利]一种采用光学目镜镜头的头戴显示设备

说明书

本发明公开了一种采用光学目镜镜头的头戴显示设备，从人眼观测侧至图像源侧沿光轴依序包括光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜，且该第一透镜、第二透镜和第三透镜均具有屈光率，并分别包括一朝向观测侧且使成像光线通过的像侧面及一朝向图像源侧且使成像光线通过的物侧面；所述第一透镜和第三透镜为正透镜；所述第二透镜为负透镜；所述第一透镜为双凸透镜；所述第二透镜为平凹透镜、双凹透镜或弯月形透镜；所述第三透镜为非球面透镜。本发明提供了一种在缩短镜头系统长度的条件下，仍能够保有良好的光学性能的光学目镜镜头及头戴显示设备。

技术领域

本发明涉及一种光学目镜镜头，特别是涉及一种采用光学目镜镜头的头戴显示设备。

背景技术

头戴显示设备由于体积小、重量轻等特点广受消费者欢迎。尤其是设备的大视场角可以给使用者营造一个沉浸式的震撼的视觉效果，让使用者如同身处于电影院放映厅中观看电影一般。

现有技术的头戴显示设备的图像源器件广泛采用一整块大尺寸的OLED(OrganicLight-EmittingDiode)及LCD(LiquidCrystalDisplay)屏幕，同时搭配采用的镜头具有短工作距、短出瞳距、长焦距、低放大率等特性，但屏幕分辨率平均至单眼上则略显不足。而另一类显示屏器件如DLP(DigitalLightProcession)数字光处理和LCOS(LiquidCrystalonSilicon)液晶附硅，虽能提供小尺寸、高分辨率的显示屏，但因需另外提供照明才能显示，从而造成与其搭配的镜头必须具有较长的工作距及视场角较小的局限。

对于头戴显示设备的大视场角目镜来说，倍率色差、场曲、象散都是影响成像质量的像差，为了避免成像效果与质量下降，在缩短光学目镜镜头的长度时仍然要兼顾良好的光学性能。

中国专利公布号CN104635333A、CN104536129A、CN101887166A分别揭露了三种由三片透镜所组成的光学目镜镜头，但仍存在镜头的出瞳距较短、工作距较短、放大率小等问题，其中，中国专利公布号CN101887166A镜头出瞳距长度在11mm以内，不利于佩戴眼镜的用户使用。

目前市场上的头戴显示设备，均通过调节目镜与屏幕间距来达到满足用户不同屈光度的使用需求，但却无一款能够在用户长时间佩戴时，同时解决近视、远视及散光问题，这些问题均会影响到用户的用眼健康。

因此在搭配高像素小尺寸显示屏时，如何能够有效缩短光学镜头之系统长度并保持长工作距、长出瞳距，同时仍能够维持足够之光学性能，一直是业界亟待解决之课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种在缩短镜头系统长度的条件下，仍能够保有良好的光学性能的光学目镜镜头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种光学目镜镜头，从人眼观测侧至图像源侧沿光轴依序包括光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜，且该第一透镜、第二透镜和第三透镜均具有屈光率，并分别包括一朝向观测侧且使成像光线通过的像侧面及一朝向图像源侧且使成像光线通过的物侧面；

且该第一透镜、第二透镜、第三透镜满足以下要求：

Nd1>1.88，Nd2>1.94，Nd3>1.49；Vd1<40.9，Vd2<18.0，Vd3<57.4；

其中，Nd1、Nd2、Nd3分别表示第一透镜、第二透镜、第三透镜在d线的折射率；Vd1、Vd2、Vd3分别表示第一透镜、第二透镜、第三透镜在d线的色散系数；

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜满足以下关系式：

1)0.90<f1/f<1.40；2)1.40<|f2/f|<2.20；3)1.10<f3/f<2.00；