CN116149066A - 光学镜头及近眼显示系统 - Google Patents

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、第四透镜、棱镜；第一透镜具有正光焦度，其出光面和入光面均为凸面；第二透镜具有负光焦度，其出光面为凹面；第三透镜具有正光焦度，其出光面在近光轴处为凸面，其入光面为凸面；第四透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面为凹面；其中，所述光学镜头满足条件式：6mm<TTL/F#<7mm，TTL表示所述光学镜头的光学总长，F#表示所述光学镜头的光圈值。本发明的光学镜头具有小型化、大光圈、高品质成像等特点，能够很好满足AR技术领域的发展趋势。

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

随着AR（增强现实）技术应用范围和场景的逐步拓展，以及AR技术在科研、军事、工业、游戏、视频、教育等各领域的广泛应用，AR头戴式设备急需小尺寸、大视场角、轻量化的光学引擎，从而其投射光学镜头产品对成像质量、光学畸变、视场角、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头戴式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较多，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，至少具有小体积、大光圈、高品质成像等特点，能够很好满足AR技术领域的发展趋势。

本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

一方面，本发明提供一种光学镜头，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、第四透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四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和入光面均为凸面；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；所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的出光面在近光轴处为凸面，所述第三透镜的入光面为凸面；所述第四透镜具有正光焦度，所述第四透镜的出光面为凸面，所述第四透镜的入光面为凹面；其中，所述光学镜头满足条件式：6mm<TTL/F#<7mm，TTL表示所述光学镜头的光学总长，F#表示所述光学镜头的光圈值。

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，且所述第四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。

与现有技术相比，本发明提供的光学镜头，采用三片正光焦度透镜搭配一片负光焦度透镜，通过合理设置四片透镜的面型形状，使镜头具有大光圈的同时结构更紧凑，总长更短，同时较好矫正了镜头在RGB（光学三原色）不同波长下的像差，使镜头具有较好的成像质量，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，投射至人眼的画面更清晰，带给使用者更好的目视体验和舒适感。

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光学畸变曲线图。

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光学畸变曲线图。

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光学畸变曲线图。

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头戴设备，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依次设置有：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、第四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。

第一透镜具有正光焦度，第一透镜的出光面为凸面，第一透镜的入光面为凸面。

第二透镜具有负光焦度，第二透镜的出光面为凹面。

第三透镜具有正光焦度，第三透镜的出光面在近光轴处为凸面，第三透镜的入光面为凸面。

第四透镜具有正光焦度，第四透镜的出光面为凸面，第四透镜的入光面为凹面。

棱镜位于第四透镜和图像源之间，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，所述光学镜头满足条件式：6mm<TTL/F#<7mm，TTL表示所述光学镜头的光学总长，F#表示所述光学镜头的光圈值。满足上述条件，有利于实现镜头小型化的同时并增大光学镜头的光圈值，实现小型化和大光圈的特性，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。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：f/EPD<1.6，f表示所述光学镜头的焦距，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。满足上述条件，可使镜头具有大光圈的特性，使镜头在较暗环境中使用时也具有较大的通光量，能够很好满足对接收图像的高亮度要求。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.2<f1/f<1.2，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f1表示所述第一透镜的焦距。满足上述条件，能够合理控制第一透镜的焦距，可有效减缓光线的曲折度，实现较大视场角的同时更好校正所述光学镜头的光学畸变，保证镜头的高品质成像。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：-0.6<f2/f<-0.1，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距。满足上述条件，能够合理设置所述第二透镜具有较小的负焦距，减缓光线的曲折度，有利于校正所述光学镜头的高级像差，提高镜头的整体成像质量。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.7<f3/f<1.2，0.01<SAG6/R6<0.1，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距，SAG6表示所述第三透镜的入光面的边缘矢高，R6表示所述第三透镜的入光面的曲率半径。满足上述条件，通过设置第三透镜具有较小的正焦距，并通过合理设置第三透镜的入光面面型，可使光线进入所述第三透镜入光面时具有较小的入射角，有利于校正所述光学镜头的光学畸变，提高所述光学镜头的解像品质。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.5<f4/f<1.8，-5<(R7+R8)/(R7-R8)<-1，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，R7表示所述第四透镜的出光面的曲率半径，R8表示所述第四透镜的入光面的曲率半径。满足上述条件，能够合理控制第四透镜的焦距和面型，进一步缓和光轴的聚光强度，有利于提高轴外视场的解像品质，同时有利于减小所述光学镜头的总长，实现所述光学镜头高成像质量和体积小型化的均衡。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：-3<f1/f2<-2，0.6<f3/f4<3，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，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距。满足上述条件，能够合理搭配四片透镜的焦距分配，有利于使所述光学镜头在RGB不同波长段均具有较小的像差，提高镜头在全视场的解像能力，同时有利于减小镜头的光学总长，实现系统的微型化。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：-0.5<R3/f<-0.1，其中，f表示所述光学镜头的焦距，R3表示所述第二透镜的出光面的曲率半径。满足上述条件，可以较好地矫正系统轴外视场区域的像差，保证中心视场区域的高解像力，同时，有利于增大系统的光通量，实现镜头的大光圈特性。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：-3<R5/R6<-0.5，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。满足上述条件，通过合理设置第三透镜的面型，可有效矫正系统的场曲像差，保证中心视场区域和边缘视场区域的像质平衡。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：6<TTL/IH<7，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，IH表示所述光学镜头的实际半像高。满足上述条件，能够合理地控制所述光学镜头的光学总长，有利于实现所述光学镜头具有较短总长和较大成像面的均衡。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足以下条件式：3<CT1/CT2<5.5，1.2<DM1/DM2<1.5，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，DM1表示所述第一透镜的有效口径，DM2表示所述第二透镜的有效口径。满足上述条件，能够合理搭配第一透镜和第二透镜的厚度及口径，有利于使边缘视场获得较大的光通量，实现镜头的大光圈特性，同时有利于减小所述光学镜头的敏感度，提高生产良率。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.2<R1/f<0.7，其中，f表示所述光学镜头的焦距，R1表示所述第一透镜的出光面的曲率半径。满足上述条件，能够合理控制第一透镜的面型，有利于减小后续透镜的口径，实现系统的微型化。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足条件式：0.4<CT1/∑CT<0.6，3<CT12/CT2<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，∑CT表示所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜的中心厚度之和，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。满足上述条件，能够减缓光线在第一透镜上的转折程度，降低像差的矫正难度，同时有利于减小后续透镜的口径，实现系统的小型化。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足以下条件式：1.5<CT4/CT2<2.5，其中，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT4表示所述第四透镜的中心厚度。满足上述条件，能够合理搭配第二透镜与第四透镜的中心厚度，使镜头的结构更加紧凑，实现系统的小型化，同时有利于降低系统的敏感度。

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<1.6，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。

作为一种实施方式，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜中的至少一个透镜为非球面透镜，非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。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。在本申请的实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜中可以均采用非球面镜片，也可以采用非球面镜片和球面镜片的组合搭配。

此外，作为一种实施方式，当光学镜头中的一些透镜为非球面透镜时，光学镜头的各个非球面面型可以均满足下列方程：

，

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、第四透镜L4及棱镜L5。

其中，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为凸面。

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在近光轴为凹面。

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

第四透镜L4具有正光焦度，第四透镜的出光面S7为凸面，第四透镜的入光面S8为凹面。

棱镜L5的出光面为S9，入光面为S10。图像源为Micro LED单色发光显示屏，其光线发射面为S11，棱镜L5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S10，光线从出光面S9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L5上，然后四胶合棱镜L5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四透镜L4、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）后经传输投影至人眼上，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的光学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%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G中心波长的垂轴差值（单位：微米），纵轴表示归一化视场。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±0.7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，本实例中第二透镜L2的入光面S4为凸面，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L5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±0.08毫米以内，说明光学镜头200的象散矫正良好。

图7的光学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±1.2%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±0.7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L5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300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±0.05毫米以内，说明光学镜头300的象散矫正良好。

图11的光学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±1%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±0.3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，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，采用三片正光焦度透镜搭配一片负光焦度透镜，通过合理设置四片透镜的面型形状，使镜头具有大光圈的同时结构更紧凑，总长更短，同时较好矫正了镜头在RGB（光学三原色）不同波长下的像差，使镜头具有较好的成像质量，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，投射至人眼的画面更清晰，带给使用者更好的目视体验和舒适感。

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中的第四透镜L4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L5位于第四透镜L4与图像源410之间，棱镜L5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L5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L5上，然后四胶合棱镜L5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四透镜L4、第三透镜L3、第二透镜L2、第一透镜L1后，进入光波导件430后经传输投射至人眼，呈现清晰的彩色画面。

作为一种实施方式，所述图像源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，投射至人眼的画面更清晰，带给使用者更好的目视体验和舒适感，因此搭载所述光学镜头的近眼显示系统至少具有小型化、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 (12)

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、第四透镜、棱镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四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和入光面均为凸面；

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；

所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的出光面在近光轴处为凸面，所述第三透镜的入光面为凸面；

所述第四透镜具有正光焦度，所述第四透镜的出光面为凸面，所述第四透镜的入光面为凹面；

其中，所述光学镜头满足条件式：6mm<TTL/F#<7mm，TTL表示所述光学镜头的光学总长，F#表示所述光学镜头的光圈值。

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：f/EPD<1.6，f表示所述光学镜头的焦距，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。

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：0.2<f1/f<1.2，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f1表示所述第一透镜的焦距。

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：-0.6<f2/f<-0.1，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距。

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：0.7<f3/f<1.2，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距。

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：0.5<f4/f<1.8，其中，f表示所述光学镜头的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距。

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：-3<f1/f2<-2，0.6<f3/f4<3，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，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距。

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：-0.5<R3/f<-0.1，其中，f表示所述光学镜头的焦距，R3表示所述第二透镜的出光面的曲率半径。

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：-3<R5/R6<-0.5，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。

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：6<TTL/IH<7，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，IH表示所述光学镜头的实际半像高。

11.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：3<CT1/CT2<5.5，1.2<DM1/DM2<1.5，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，DM1表示所述第一透镜的有效口径，DM2表示所述第二透镜的有效口径。

12.一种近眼显示系统，其特征在于，沿光信号传输方向依次包括：图像源、如权利要求1-11任一项所述的光学镜头以及光波导件；

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，且所述第四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。

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