CN116107066A

CN116107066A - 光学镜头及近眼显示系统

Info

Publication number: CN116107066A
Application number: CN202310400892.3A
Authority: CN
Inventors: 于笑枝; 闻振宇; 曾昊杰
Original assignee: Jiangxi Lianhao Photoelectric Co ltd
Current assignee: Jiangxi Lianhao Photoelectric Co ltd
Priority date: 2023-04-14
Filing date: 2023-04-14
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2043-04-14
Also published as: CN116107066B

Abstract

本发明公开了一种光学镜头及近眼显示系统，所述光学镜头沿光轴从光信号传输的反方向依次设置有：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、棱镜；第一透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面为凹面；第二透镜具有负光焦度，其出光面为凹面，其入光面为凸面；第三透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面为凸面。所述光学镜头满足条件式：1.4<TTL/f<1.8，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的焦距。本发明的光学镜头通过合理搭配三个具有特定屈折力镜片的形状和光焦度，较好地实现了镜头的微型化、大光圈和高像质的均衡。

Description

光学镜头及近眼显示系统

技术领域

本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头及近眼显示系统。

背景技术

近眼显示（Near-Eye Display，NED）是指通过光学技术，将微型图像光源发出的图像光，通过目镜系统引导到用户的瞳孔，在用户的近眼范围实现虚拟、放大的图像，实现向用户提供直观的图像、视频或文字信息，目前市面上近眼显示技术通常被广泛应用于虚拟现实(Virtual Reality，VR)系统、增强现实 (Augmented Reality，AR)系统、混合现实(Mixed Reality，MR)系统等，随着用户对虚拟图像、文字等信息的交互性和沉浸性的需求越来越高，相关近眼显示设备例如头戴显示器、AR眼镜和VR头盔等智能AR穿戴设备得到了人们更多的青睐。与此同时，AR穿戴设备急需尺寸小、轻量化的光学引擎，而且其投射光学镜头产品对成像质量、光学畸变、通光量以及体积等方面的技术水平要求也日益提升。

目前市场上流行的AR穿戴设备光学引擎的投射镜头的体积大，且光通量不足，难以在较暗的环境中获取较清晰的画面，不能很好地满足实际需求；还有许多投射镜头的镜片数多，甚至采用全玻璃材料的镜片，使镜头的成本较高且体积较大，不利于在市场上推广应用。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种光学镜头及近眼显示系统，用于解决上述问题。

本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

一方面，本发明提供了一种光学镜头，用于对图像源发出的光信号进行调制；所述光学镜头沿光轴从光信号传输的反方向依次设置有：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜各自包括一入光面及一出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面；所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的出光面为凸面，所述第一透镜的入光面为凹面；所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的出光面为凹面，所述第二透镜的入光面为凸面；所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的出光面为凸面，所述第三透镜的入光面为凸面；所述光学镜头满足条件式：1.4<TTL/f<1.8，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的焦距。

另一方面，本发明还提供一种近眼显示系统，包括：图像源、如上所述的光学镜头、光波导件；其中，所述图像源用于发射光信号，所述光信号包括图像信息；所述光学镜头设置于所述图像源的出光方向上，且所述第三透镜相较于所述第一透镜更靠近所述图像源设置，所述光学镜头用于对所述图像源发出的光信号进行调制；所述光波导件设置于所述光学镜头背离所述图像源的一侧，用于将经所述光学镜头调制后的光信号传输至人眼。

相比于现有技术，本发明提供的光学镜头，通过合理的搭配三个具有特定屈折力镜片的形状和光焦度，使镜头具有较小的光学畸变和较大的通光量，提高了镜头的出光亮度；同时满足结构紧凑，总长更短，在RGB（光学三原色）不同波长下均具有较好的成像质量及较小的色差，从而较好的实现了镜头的微型化、大光圈和高像质的均衡，使得经所述光学镜头调制之后的光信号图像明亮清晰、效果更好，投影至人眼的画面更清晰，能够更好符合近眼显示系统的发展趋势。

附图说明

本发明的上述和/或附加方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例中的光学镜头的结构示意图。

图2为本发明第一实施例中的光学镜头的象散曲线图。

图3为本发明第一实施例中的光学镜头的f-tan(θ)畸变曲线图。

图4为本发明第一实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。

图5为本发明第二实施例中的光学镜头的结构示意图。

图6为本发明第二实施例中的光学镜头的象散曲线图。

图7为本发明第二实施例中的光学镜头的f-tan(θ)畸变曲线图。

图8为本发明第二实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。

图9为本发明第三实施例中的光学镜头的结构示意图。

图10为本发明第三实施例中的光学镜头的象散曲线图。

图11为本发明第三实施例中的光学镜头的f-tan(θ)畸变曲线图。

图12为本发明第三实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。

图13为本发明第四实施例中的近眼显示系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

在本文中，近光轴处是指光轴附近的区域。如透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少在近光轴区域为凸面；如透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少在近光轴区域为凹面。

本发明提出一种光学镜头，所述光学镜头用于近眼显示系统上，例如头戴显示器、AR眼镜和VR头盔等智能AR穿戴设备，可以对图像源上出射的光信号进行调制。

所述光学镜头沿光轴从光信号传输的反方向（入瞳侧到图像源侧）依次设置有：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜各自包括一入光面及一出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面。

所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的出光面为凸面，所述第一透镜的入光面为凹面；第一透镜采用凸凹的面型搭配，有利于大角度光线的入射，实现大角度成像范围的同时减小镜头的头部尺寸。

所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的出光面为凹面，所述第二透镜的入光面为凸面；第二透镜采用凹凸的面型设计，有利于使光线更平缓的进入系统，同时修正第一透镜因大视场角光线所产生的像差。

所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的出光面为凸面，所述第三透镜的入光面为凸面；第三透镜采用双凸透镜，可使中心视场和边缘视场的光线进行汇聚，有利于收缩光线，从而有利于缩短镜头的总长，实现镜头的小型化。

所述棱镜位于第三透镜和图像源之间，可对图像源发出的光线进行有效调整，以实现不同色彩的组合后进入光学镜头，光线经光学镜头调制后进入人眼内，呈现彩色的图像信息。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足以下条件式：1.4<TTL/f<1.8，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的焦距。满足上述条件，通过合理地控制所述光学镜头的焦距和总长，能够使所述光学镜头具有较短的光学总长，实现镜头体积的小型化。

本发明提供的光学镜头通过合理搭配三片具有特定形状和光焦度的镜片，使镜头具有较大的光圈、较小的尺寸、较轻的质量、较小的色差以及较小的光学畸变，较好地实现了镜头的大光圈、微型化和高像质的均衡，很好地满足了近眼显示设备小型化、轻薄化、高像质的发展方向。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：IH/f<0.24，其中，IH表示所述光学镜头的实际半像高。满足上述条件，能够使镜头具有长焦特性，还能够匹配更大的像面，从而能够匹配较高像素的图像源，实现高清晰成像，能够使镜头在远景拍摄时获得和近距离拍摄一样的高清晰成像效果。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：6.5<TTL/IH<8.0，其中，IH表示所述光学镜头的实际半像高。满足上述条件，在保证镜头成像品质的前提下，最大程度的减小镜头的总长，实现镜头的小型化与大像面的均衡，以使镜头具有较小体积的同时，可具备足够大的成像面，以匹配高像素的图像源，进而能够显示出更多的细节。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：f/EPD<2.0，其中，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。满足上述范围，有利于增大光学镜头的光圈，实现镜头的大光圈特性，大光圈特性的实现有利于改善边缘视场相对亮度下降快的问题，从而也有利于获取更多的场景信息，提高镜头在明暗环境中的成像清晰度。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：-3<f1/f2<-1.2，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距。满足上述条件，能够合理控制第一透镜和第二透镜的焦距比值，有利于所述光学镜头兼容RGB波长段使其具有较小的像差，提高镜头在全视场的解像能力。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.3<DM1/f1<0.4，其中，DM1表示所述第一透镜的最大有效口径，f1表示所述第一透镜的焦距。满足上述条件，通过合理设置第一透镜的有效口径及焦距比值，能够使镜头具有较小的口径，更好实现镜头体积的小型化。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.4<BFL/TTL<0.6，其中，BFL表示所述光学镜头的后焦距。满足上述条件，能够使镜头具有较长的光学后焦，可使三个透镜在组装时具有足够的空间，避免相邻透镜之间产生碰撞，进而降低组装难度，提升生产良率；同时还可使镜头具备足够的后焦距，便于棱镜的放置及光线的转折，提高整体成像质量。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.6<CT1/CT12<1，1.5<CT2/CT23<5，其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT12表示所述第一透镜和所述第二透镜在光轴上的空气间隔，CT23表示所述第二透镜和所述第三透镜在光轴上的空气间隔。满足上述条件，通过合理控制各透镜的中厚及相邻透镜间的空气间隔比值，可以有效调节光线的分布，减小所述光学镜头的敏感度，同时还能使镜头的结构更加紧凑。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.5<f1/f<1.2，0<R1/R2<0.5，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，R1表示所述第一透镜的出光面的曲率半径，R2表示所述第一透镜的入光面的曲率半径。满足上述条件，能够合理控制第一透镜的面型及焦距，可有效减缓光线的曲折度，有利于校正所述光学镜头的光学畸变，同时有利于减小后续透镜的口径和光学镜头的体积，实现镜头的小型化。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.1<R3/R4<1，其中，R3表示所述第二透镜的出光面的曲率半径，R4表示所述第二透镜的入光面的曲率半径。满足上述条件，能够合理控制第二透镜的面型，合理控制进入第二透镜中的光线入射角，有利于校正场曲，提高所述光学镜头的解像品质，同时有利于缩短光学总长，实现系统体积的小型化。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.1<f3/ f<1，-1<R5/R6<-0.1，其中，f3表示所述第三透镜的焦距，R5表示所述第三透镜的出光面的曲率半径，R6表示所述第三透镜的入光面的曲率半径。满足上述条件，通过合理控制第三透镜的焦距和面型，有利于矫正所述光学镜头的畸变，减小轴外视场的像差，提高所述光学镜头的解像品质。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.5<f1/TTL<0.8，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件，能够合理控制第一透镜的焦距和所述光学镜头总长的比值，有利于缩短系统的光学总长，实现镜头的小型化。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：-2<f3/f2<0，其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距。满足上述条件，能够合理搭配第二透镜和第三透镜的焦距，有利于校正所述光学镜头的色差，提高所述光学镜头的解像品质。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：R2/R3<-11，其中，R2表示所述第一透镜的入光面的曲率半径，R3表示所述第二透镜的出光面的曲率半径。满足上述条件，能够合理搭配第一透镜的入光面和第二透镜的出光面的曲率半径，有利于校正轴外视场和中心视场的像差，提高所述光学镜头的解像品质。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足以下条件式：

0.6<R5/f3<2；

其中，f3表示所述第三透镜的焦距，R5表示所述第三透镜的出光面的曲率半径。满足上述条件，能够合理控制第三透镜的出光面的面型和焦距，能够减小光线的曲折度，有利于校正光学畸变，提高所述光学镜头的解像品质。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足以下条件式：

0<R1/f1<0.6；

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，R1表示所述第一透镜的出光面的曲率半径。满足上述条件，能够有效增大所述光学镜头的通光量，实现大光圈效果，从而使进入镜头的光线多，呈现明亮、清晰的图像。

作为一种实施方式，第一透镜、第二透镜和第三透镜可以分别是球面镜片或者非球面镜片；采用非球面镜片，可以有效减少镜片的数量，修正像差，提供更好的光学性能。

作为一种实施方式，当光学镜头中的透镜为非球面透镜时，各个非球面面型可以满足下列方程：

，

其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率，k为二次曲面系数conic，A_2i为第2i阶的非球面面型系数。

下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在以下每个实施例中，光学镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径有所不同，具体不同可参见各实施例中的参数表。

第一实施例

请参阅图1，所示为本发明第一实施例提供的光学镜头100的结构示意图，所述光学镜头100沿光轴从光信号传输的反方向（也即从人眼入瞳侧到图像源面）依次设置有：第一透镜L1、光阑ST、第二透镜L2、第三透镜L3、棱镜L4；其中，第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3均为塑胶非球面镜片。

第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜的出光面S1为凸面，第一透镜的入光面S2为凹面。

第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜的出光面S3为凹面，第二透镜的入光面S4为凸面。

第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的出光面S5为凸面，第三透镜的入光面S6为凸面。

棱镜L4的出光面S7，入光面S8。图像源为Micro LED单色发光显示屏，其光线发射面为S9，棱镜L4为四块三角形棱镜组合而成，红色发光显示单元R、绿色发光显示单元G、蓝色发光显示单元B所对应的面为棱镜的入光面S8，光线从出光面S7出射，具体的光线入射过程为：红色发光显示单元R、绿色发光显示单元G、蓝色发光显示单元B分别将光线投射到棱镜L4上，然后四胶合棱镜L4将R、G、B投射的具有三种颜色的光线混合成彩色，然后彩色的光线依次经过第三透镜L3、第二透镜L2、第一透镜L1后，进入光波导件（图中未示出）后经传输投影在人眼上，呈现清晰的彩色画面。

请参照表1，所示为本发明第一实施例提供的光学镜头100中各个镜片的相关参数。

表1

请参照表2，所示为本发明第一实施例提供的光学镜头100的各非球面的面型系数。

表2

请参照图2、图3和图4，所示分别为第一实施例中光学镜头100的象散曲线图、光学畸变曲线图以及垂轴色差曲线图。

图2的象散曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度，图中横轴表示偏移量（单位：毫米），纵轴表示视场角（单位：度）。从图2中可以看出，子午像面（图中虚线线条）和弧矢像面（图中实线线条）的象散控制在±0.05毫米以内，说明光学镜头100的象散矫正良好。

图3的畸变曲线表示成像面上不同像高处的畸变，图中横轴表示f-tan(θ)畸变值，纵轴表示视场角（单位：度）。从图3中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在±1.0%以内，说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正。

图4的垂轴色差曲线表示RGB各中心波长相对于G中心波长（0.525um）在成像面上不同像高处的色差，图4中横轴表示各波长相对中心波长的垂轴差值（单位：微米），纵轴表示归一化视场角。从图4中可以看出，RGB各中心波长相对于G中心波长的垂轴色差控制在±0.6微米以内，说明该光学镜头100能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第二实施例

如图5所示，为本发明第二实施例提供的光学镜头200的结构示意图，本实施例中的光学镜头200的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构大致相同，不同之处主要在于，各透镜的曲率半径、非球面系数、厚度、材质有所差异，以及图像源为自发光的全彩显示屏，棱镜L4可以用平板玻璃代替。

请参照表3，所示为本发明第二实施例提供的光学镜头200中各个镜片的相关参数。

表3

请参照表4，所示为本发明第二实施例提供的光学镜头200的各非球面的面型系数。

表4

请参照图6、图7及图8所示分别为第二实施例中光学镜头200的象散曲线图、光学畸变曲线图以及垂轴色差曲线图。

图6的象散曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图6中可以看出，子午像面和弧矢像面的象散控制在±0.06毫米以内，说明光学镜头200的象散矫正良好。

图7畸变曲线表示成像面上不同像高处的畸变。从图7中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在±1%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。

图8的垂轴色差曲线表示RGB各中心波长相对于G中心波长（0.525um）在成像面上不同像高处的色差。从图8中可以看出，RGB各中心波长相对于G中心波长的垂轴色差控制在±0.5微米以内，说明该光学镜头200能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第三实施例

如图9所示，为本发明第三实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例中的光学镜头300的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构大致相同，不同之处主要在于，各透镜的曲率半径、非球面系数、厚度、材质有所差异，以及图像源为自发光的全彩显示屏，棱镜L4可以用平板玻璃代替。

请参照表5，所示为本发明第三实施例提供的光学镜头中各个镜片的相关参数。

表5

请参照表6，所示为本发明第三实施例提供的光学镜头300的各非球面的面型系数。

表6

请参照图10、图11及图12，所示分别为第三实施例中光学镜头300的象散曲线图、光学畸变曲线图以及垂轴色差曲线图。

图10的象散曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图10中可以看出，子午像面和弧矢像面的象散控制在±0.1毫米以内，说明光学镜头300的象散矫正良好。

图11畸变曲线表示成像面上不同像高处的畸变。从图11中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在±0.4%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正。

图12的垂轴色差曲线表示RGB各中心波长相对于G中心波长（0.525um）在成像面上不同像高处的色差。从图12中可以看出，RGB各中心波长相对于G中心波长的垂轴色差控制在±0.6微米以内，说明该光学镜头300能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

请参照表7，所示是上述三个实施例提供的光学镜头分别对应的光学特性，光学特性主要包括光学镜头的焦距f、光圈数F#、光学总长TTL及视场角FOV、实际半像高IH，以及与前述每个条件式对应的相关数值。

表7

综上，本发明提供的光学镜头具有以下的优点：

（1）采用三片具有特定屈折力的镜片结构，有效地缩短镜头总长和减小镜头体积，可搭配0.13英寸的图像源（如显示屏）实现高清成像，较好地实现了系统体积的小型化和质量的轻量化。

（2）通过各透镜的特定表面形状及光焦度的合理搭配，使光学镜头具有较大的通光量，且有效修正光学畸变，使镜头在RGB不同波长内均具有较小的色差，从而能够满足大视场角且在RGB不同波长下均具高清晰成像需要。

第四实施例

请参阅图13，所示为本发明实施例提供的一种近眼显示系统400，包括图像源410、本申请前述任一实施例中的光学镜头（如光学镜头100）以及光波导件430。在近眼显示系统400中，光线从图像源410侧发出，经过光学镜头调制后，由光波导件430传输进入人眼的入瞳侧。

所述图像源410用于发射光信号，所述光信号包括图像信息。具体地，所述图像源410可以为Micro LED、OLED、LCD、LCOS、M-OLED等显示屏中的一种，更为具体地，在本实施例中图像源410可以采用0.13 英寸的Micro LED 显示屏，能够为所述光学镜头提供高清晰的图像画面信息。

所述光学镜头100设置于所述图像源410的出光方向上，且光学镜头100中的第三透镜L3相较于第一透镜L1更靠近所述图像源410设置，所述光学镜头100用于对所述图像源410发出的光信号进行调制。

棱镜L4位于第三透镜L3与图像源410之间，棱镜L4可对图像源410发出的光线进行有效调整，以实现不同色彩的组合后进入光学镜头，光线经光学镜头调制后进入人眼内，呈现彩色的图像信息。

作为一种实施方式，如图13所示，所述图像源侧410可以是Micro LED单色发光显示屏，如红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）发光源，则棱镜L4为四胶合的分光棱镜，其为四块三角形棱镜组合而成，可将RGB三色混合成彩色。此时近眼显示系统400中具体的光线入射过程为：红色发光显示单元R、绿色发光显示单元G、蓝色发光显示单元B分别将光线投射到棱镜L4上，然后四胶合棱镜L4将R、G、B投射的具有三种颜色的光线混合成彩色，然后彩色的光线依次经过第三透镜L3、第二透镜L2、第一透镜L1后，进入光波导件430后经传输投影成像在人眼上，呈现清晰的彩色画面。

作为一种实施方式，所述图像源侧410还可以是LCOS显示屏，由于LCOS一般需要外界辅助光源，则棱镜L4为两胶合的分光棱镜，其为两块三角直角棱镜组合而成，和辅助光源配合，达成全彩的显示。

作为一种实施方式，所述图像源侧410还可以是自发光的全彩显示屏，如OLED，此时不需要棱镜，可以用平板玻璃代替。

所述光波导件430设置于所述光学镜头100背离所述图像源410的一侧，用于将经所述光学镜头100调制后的光信号传输。所述光波导件430可以为几何光波导、衍射光波导等中的一种，不限于此。

所述近眼显示系统400可以是AR眼镜、AR头盔、头戴显示设备等近眼显示设备，由于上述光学镜头具有较小的光学畸变和较大的光圈值，同时结构紧凑，总长更短，在RGB（光学三原色）不同波长下均具有较好的成像质量及较小的色差，经所述光学镜头调制之后的光信号图像明亮清晰、效果更好，投影至人眼的画面更清晰，因此搭载所述光学镜头的近眼显示系统至少具有小体积、大光圈、高像质的特点，能够有效提升用户的佩戴体验。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学镜头，其特征在于，沿光轴从光信号传输的反方向依次设置有：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜各自包括一入光面及一出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面；

所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的出光面为凸面，所述第一透镜的入光面为凹面；

所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的出光面为凹面，所述第二透镜的入光面为凸面；

所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的出光面为凸面，所述第三透镜的入光面为凸面；

所述光学镜头满足条件式：1.4<TTL/f<1.8，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的焦距。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：IH/f<0.24，其中，IH表示所述光学镜头的实际半像高。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：6.5<TTL/IH<8.0，其中，IH表示所述光学镜头的实际半像高。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：f/EPD<2.0，其中，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：-3<f1/f2<-1.2，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0.3<DM1/f1<0.4，其中，DM1表示所述第一透镜的最大有效口径，f1表示所述第一透镜的焦距。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0.4<BFL/TTL<0.6，其中，BFL表示所述光学镜头的后焦距。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0.6<CT1/CT12<1，1.5<CT2/CT23<5，其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT12表示所述第一透镜和所述第二透镜在光轴上的空气间隔，CT23表示所述第二透镜和所述第三透镜在光轴上的空气间隔。

9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0<R1/R2<0.5，其中，R1表示所述第一透镜的出光面的曲率半径，R2表示所述第一透镜的入光面的曲率半径。

10.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0.1<R3/R4<1，其中，R3表示所述第二透镜的出光面的曲率半径，R4表示所述第二透镜的入光面的曲率半径。

11.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：-1<R5/R6<-0.1，其中，R5表示所述第三透镜的出光面的曲率半径，R6表示所述第三透镜的入光面的曲率半径。

12.一种近眼显示系统，其特征在于，包括：

图像源，所述图像源用于发射光信号，所述光信号包括图像信息；

如权利要求1-11任一项所述的光学镜头，所述光学镜头设置于所述图像源的出光方向上，且所述第三透镜相较于所述第一透镜更靠近所述图像源设置，所述光学镜头用于对所述图像源发出的光信号进行调制；以及

光波导件，所述光波导件设置于所述光学镜头背离所述图像源的一侧，用于将经所述光学镜头调制后的光信号传输至人眼。