本發(fā)明涉及光學(xué)近眼顯示，尤其涉及一種目鏡鏡頭以及近眼顯示模組。

背景技術(shù)：

1、近眼顯示光學(xué)系統(tǒng)也稱頭盔顯示器，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的近眼顯示系統(tǒng)可以在人們觀看周圍環(huán)境的同時(shí)疊加虛擬圖像，獲得更多的視覺信息。近眼顯示頭盔顯示器最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著科技進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，逐漸拓展到工業(yè)、娛樂、醫(yī)療等多種領(lǐng)域中，人們對近眼顯示的研究也越來越多。

2、由于波導(dǎo)片具有外形輕薄，尺寸更接近普通眼鏡的優(yōu)點(diǎn)，基于波導(dǎo)方式的近眼顯示系統(tǒng)成為發(fā)展的主流方案之一。無論是幾何光波導(dǎo)還是衍射光波導(dǎo)，均是利用光在波導(dǎo)內(nèi)發(fā)生全反射的原理，理論上不會(huì)影響近眼顯示系統(tǒng)的顯示質(zhì)量。目鏡鏡頭作為近眼顯示系統(tǒng)的重要組成部分，其成像質(zhì)量直接影響整體近眼顯示系統(tǒng)的顯示效果，其體積大小也直接影響近眼顯示系統(tǒng)的佩戴舒適性。因此，需要一種體積小，重量輕，成像質(zhì)量好的目鏡鏡頭用于近眼顯示系統(tǒng)中。

3、常規(guī)的基于一維陣列波導(dǎo)設(shè)計(jì)的目鏡鏡頭，由于圖像源屏幕尺寸較大，圖像源的單像素一般為正方形，顯示畫面比例通常為16：9或者4：3，即長度大于寬度，這會(huì)導(dǎo)致目鏡鏡頭的尺寸大，特別是屏幕長邊對應(yīng)方向尺寸較大，使得近眼顯示的目鏡鏡頭與人臉側(cè)邊發(fā)生干涉，降低佩戴舒適性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明公開了一種目鏡鏡頭以及近眼顯示模組，目鏡鏡頭在xz方向上和yz方向上具有不同的有效焦距值，縮減整個(gè)目鏡鏡頭的尺寸。

2、技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

3、一種目鏡鏡頭，包括由物側(cè)至像側(cè)依次同軸設(shè)置的若干組透鏡，物側(cè)設(shè)置有圖像源，用于為目鏡鏡頭提供光信號；定義x方向?yàn)閳D像源像素尺寸長邊對應(yīng)方向，y方向?yàn)閳D像源像素尺寸短邊對應(yīng)方向，z方向?yàn)槟跨R鏡頭長度對應(yīng)方向，xyz三個(gè)方向互相垂直；目鏡鏡頭在xz方向上和yz方向上的有效焦距比值根據(jù)圖像源的像素尺寸長寬比確定；且目鏡鏡頭在xz方向和yz方向的有效焦距比值滿足：0.5?≤?fx/fy?≤?1。

4、優(yōu)選地，目鏡鏡頭包括由物側(cè)至像側(cè)依次同軸設(shè)置的第一組透鏡、第二組透鏡和第三組透鏡；第一組透鏡和第三組透鏡具有非旋轉(zhuǎn)對稱的面型，第二組透鏡為旋轉(zhuǎn)對稱面型。

5、優(yōu)選地，第二組透鏡包括第二透鏡和第三透鏡，第二透鏡和第三透鏡組成一個(gè)雙膠合透鏡。

6、優(yōu)選地，所述目鏡鏡頭在yz方向上的有效焦距與第二透鏡的有效焦距滿足：-0.7≤?f2/fy?≤-0.4，其中f2為所述第二透鏡的有效焦距。

7、優(yōu)選地，所述目鏡鏡頭在yz方向上的有效焦距與第三透鏡的有效焦距滿足：0.7≤?f3/fy?≤1，其中f3為所述第三透鏡的有效焦距。

8、優(yōu)選地，所述第一組透鏡包括第一透鏡，第一透鏡沿xz方向的有效焦距f1x和第一透鏡沿yz方向的有效焦距f1y之間滿足：0.1≤?f1x/f1y?≤?0.6。

9、優(yōu)選地，所述第三組透鏡包括第四透鏡，第四透鏡沿xz方向的有效焦距f4x和第四透鏡沿yz方向的有效焦距f4y之間滿足：0.7≤?f4x/f4y?≤?1.3。

10、一種近眼顯示模組，包括圖像源、目鏡鏡頭以及波導(dǎo)片，目鏡鏡頭為以上任一所述的一種目鏡鏡頭；圖像源用于發(fā)射光信號，光信號中包括圖像信息；目鏡鏡頭設(shè)置于圖像源的出光方向上，用于對光信號進(jìn)行調(diào)制；波導(dǎo)片設(shè)置于目鏡鏡頭遠(yuǎn)離圖像源的一側(cè)，用于傳輸調(diào)制后的光信號。

11、優(yōu)選地，所述圖像源為硅基液晶顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管或微型發(fā)光二極管。

12、優(yōu)選地，所述波導(dǎo)片為幾何光波導(dǎo)或衍射光波導(dǎo)。

13、有益效果：本發(fā)明的目鏡鏡頭，在xz方向上和yz方向上具有不同的有效焦距值，即對圖像源顯示畫面的長邊和短邊具有不同的放大倍率，這使圖像源單像素設(shè)計(jì)不再局限于常規(guī)的長寬比為1：1的正方形，而是可以設(shè)計(jì)成長寬比不等于1：1的長方形，在保持相同的高分辨率的情況下，將圖像源整體尺寸做的更小，進(jìn)而能縮減整個(gè)目鏡鏡頭的尺寸。

技術(shù)特征：

1.一種目鏡鏡頭，其特征在于：包括由物側(cè)至像側(cè)依次同軸設(shè)置的若干組透鏡，物側(cè)設(shè)置有圖像源，用于為目鏡鏡頭提供光信號；定義x方向?yàn)閳D像源像素尺寸長邊對應(yīng)方向，y方向?yàn)閳D像源像素尺寸短邊對應(yīng)方向，z方向?yàn)槟跨R鏡頭長度對應(yīng)方向，xyz三個(gè)方向互相垂直；目鏡鏡頭在xz方向上和yz方向上的有效焦距比值根據(jù)圖像源的像素尺寸長寬比確定；且目鏡鏡頭在xz方向和yz方向的有效焦距比值滿足：0.5?≤?fx/fy?≤?1，其中，fx為目鏡鏡頭在xz方向的有效焦距，fy為目鏡鏡頭在yz方向的有效焦距。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種目鏡鏡頭，其特征在于：目鏡鏡頭包括由物側(cè)至像側(cè)依次同軸設(shè)置的第一組透鏡、第二組透鏡和第三組透鏡；第一組透鏡和第三組透鏡具有非旋轉(zhuǎn)對稱的面型，第二組透鏡為旋轉(zhuǎn)對稱面型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種目鏡鏡頭，其特征在于：第二組透鏡包括第二透鏡和第三透鏡，第二透鏡和第三透鏡組成一個(gè)雙膠合透鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種目鏡鏡頭，其特征在于：所述目鏡鏡頭在yz方向上的有效焦距與第二透鏡的有效焦距滿足：-0.7?≤?f2/fy?≤-0.4，其中f2為所述第二透鏡的有效焦距。

5.?根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種目鏡鏡頭，其特征在于：所述目鏡鏡頭在yz方向上的有效焦距與第三透鏡的有效焦距滿足：0.7?≤?f3/fy?≤1，其中f3為所述第三透鏡的有效焦距。

6.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種目鏡鏡頭，其特征在于：所述第一組透鏡包括第一透鏡，第一透鏡沿xz方向的有效焦距f1x和第一透鏡沿yz方向的有效焦距f1y之間滿足：0.1≤f1x/f1y?≤?0.6。

7.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種目鏡鏡頭，其特征在于：所述第三組透鏡包括第四透鏡，第四透鏡沿xz方向的有效焦距f4x和第四透鏡沿yz方向的有效焦距f4y之間滿足：0.7≤f4x/f4y?≤?1.3。

8.一種近眼顯示模組，其特征在于：包括圖像源、目鏡鏡頭以及波導(dǎo)片，目鏡鏡頭為根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的一種目鏡鏡頭；圖像源用于發(fā)射光信號，光信號中包括圖像信息；目鏡鏡頭設(shè)置于圖像源的出光方向上，用于對光信號進(jìn)行調(diào)制；波導(dǎo)片設(shè)置于目鏡鏡頭遠(yuǎn)離圖像源的一側(cè)，用于傳輸調(diào)制后的光信號。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種近眼顯示模組，其特征在于：所述圖像源為硅基液晶顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管或微型發(fā)光二極管。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種近眼顯示模組，其特征在于：所述波導(dǎo)片為幾何光波導(dǎo)或衍射光波導(dǎo)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種目鏡鏡頭以及近眼顯示模組，目鏡鏡頭包括由物側(cè)至像側(cè)依次同軸設(shè)置的若干組透鏡，物側(cè)設(shè)置有圖像源，用于為目鏡鏡頭提供光信號；定義X方向?yàn)閳D像源像素尺寸長邊對應(yīng)方向，Y方向?yàn)閳D像源像素尺寸短邊對應(yīng)方向，Z方向?yàn)槟跨R鏡頭長度對應(yīng)方向，XYZ三個(gè)方向互相垂直；目鏡鏡頭在XZ方向上和YZ方向上的有效焦距比值根據(jù)圖像源的像素尺寸長寬比確定；且目鏡鏡頭在XZ方向和YZ方向的有效焦距比值滿足：0.5≤fx/fy≤1。本發(fā)明的目鏡鏡頭在XZ方向上和YZ方向上具有不同的有效焦距值，縮減整個(gè)目鏡鏡頭的尺寸。

技術(shù)研發(fā)人員：王霖,陳斌,殷照,宋文,蔣金威,華旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京國兆光電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2