CN219302778U - 一种光机及可穿戴显示设备 - Google Patents

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CN219302778U CN202320879894.0U CN202320879894U CN219302778U CN 219302778 U CN219302778 U CN 219302778U CN 202320879894 U CN202320879894 U CN 202320879894U CN 219302778 U CN219302778 U CN 219302778U
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Abstract

本实用新型实施例公开了一种光机及可穿戴显示设备。光机包括图像源和位于图像源出射光线一侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光学复合膜以及第四透镜；图像源出射的图像光线，经过第一透镜、第二透镜和第三透镜透射后入射至光学复合膜，经过光学复合膜反射后依次经过第三透镜和第二透镜后入射至第一透镜，经过第一透镜靠近图像源一侧的表面反射后，依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、光学复合膜和第四透镜透射后输出。本实用新型实施例提供的光机具有体积小、成像效果好的优点。

Description

一种光机及可穿戴显示设备
技术领域
本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种光机及可穿戴显示设备。
背景技术
随着显示技术的发展，可穿戴的虚拟现实(Virtual Reality，VR)和增强现实(Augmented Reality，AR)可以给用户提供更好的用户体验感而在游戏、教育、医疗等领域得到了广泛的应用。
但现有的VR或AR设备中用于出射虚拟图像的光机普遍体积较大，重量较重，这限制了VR或AR设备的推广应用。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种光机及可穿戴显示设备，该光机具有体积小、成像效果好的优点。
根据本实用新型的一方面，提供了一种光机，包括图像源和位于所述图像源出射光线一侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光学复合膜以及第四透镜；
所述图像源出射的图像光线，经过所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜透射后入射至所述光学复合膜，经过所述光学复合膜反射后依次经过所述第三透镜和所述第二透镜后入射至所述第一透镜，经过所述第一透镜靠近所述图像源一侧的表面反射后，依次经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述光学复合膜和所述第四透镜透射后输出。
可选的，所述光学复合膜包括胶合的四分之一波片和反射式偏振片，所述四分之一波片位于所述反射式偏振片靠近所述图像源的一侧；
所述图像光束为圆偏振方向光线，所述圆偏振方向光线经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述四分之一波片透射后转换为第一线偏振方向光线，所述第一线偏振方向的光线入射至所述反射式偏振片发生反射，经过四分之一波片后转换为圆偏振方向光线，再依次经过所述第三透镜和所述第二透镜后入射至所述第一透镜，经过所述第一透镜靠近所述图像源一侧的表面反射后，依次经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述四分之一波片透射后转换为第二线偏振方向光线，所述第二线偏振方向光线经过所述反射式偏振片和所述第四透镜透射后输出。
可选的，还包括光阑，位于所述第四透镜背离所述图像源的一侧。
可选的，还包括光波导，位于所述光阑背离所述图像源的一侧。
可选的，所述光波导包括表面浮雕光栅光波导、全息体光栅光波导或几何光波导。
可选的，所述第一透镜靠近所述图像源的一侧设置有半透半反膜。
可选的，所述第一透镜至所述第三透镜均包括塑胶透镜，所述第四透镜包括玻璃正透镜或塑胶正透镜。
可选的，所述光学复合膜贴附于所述第三透镜背离所述图像源的一侧。
可选的，所述第三透镜满足：
3.7<R/D<8.5；
0.5≤L/TTL≤1.65；
500mm≤虚像物距≤10000mm；
0≤S≤0.5mm；
3μm≤C≤5μm；
其中，R表示所述第三透镜的曲率半径，D表示所述第三透镜的通光孔径，L表示所述图像源的对角线长度，S表示所述光阑与所述第四透镜的距离，C表示所述光阑的尺寸。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种可穿戴显示设备，包括上述任一所述的光机。
本实用新型实施例提供的光机，包括图像源和位于图像源出射光线一侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光学复合膜以及第四透镜；图像源出射的图像光线，经过第一透镜、第二透镜和第三透镜透射后入射至光学复合膜，经过光学复合膜反射后依次经过第三透镜和第二透镜后入射至第一透镜，经过第一透镜靠近图像源一侧的表面反射后，依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、光学复合膜和第四透镜透射后输出。通过设置光学复合膜让光路在透镜之间折返，可以有效缩短镜组的长度，从而减小光机的体积，相比于传统2～8cc(立方厘米)的光机，本实施例提供的光机可以缩小至0.5cc，而且通过各透镜的组合，可以保证较高的成像质量。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一提供的一种光机的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一的场曲示意图；
图3为本实用新型实施例一的畸变示意图；
图4为本实用新型实施例二提供的一种光机的结构示意图；
图5为本实用新型实施例二的场曲示意图；
图6为本实用新型实施例二的畸变示意图；
图7为本实用新型实施例三提供的一种光机的结构示意图；
图8为本实用新型实施例三的场曲示意图；
图9为本实用新型实施例三的畸变示意图；
图10为本实用新型实施例四提供的一种光机的结构示意图；
图11为本实用新型实施例四的场曲示意图；
图12为本实用新型实施例四的畸变示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本实用新型实施例一提供的一种光机的结构示意图，该光机可以用于VR设备或AR设备，参考图1，该光机包括图像源10和位于图像源10出射光线一侧依次排列的第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、光学复合膜50以及第四透镜60；图像源10出射的图像光线，经过第一透镜20、第二透镜30和第三透镜40透射后入射至光学复合膜50，经过光学复合膜50反射后依次经过第三透镜40和第二透镜30后入射至第一透镜20，经过第一透镜20靠近图像源10一侧的表面反射后，依次经过第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、光学复合膜50和第四透镜40透射后输出。
其中，图像源10用于出射成像所需的图像光线，具体实施时图像源10可以为MicroLED显示面板、硅基显示面板等结构，本实用新型实施例不对图像源10的类型作限定。第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、光学复合膜50以及第四透镜60形成成像镜头，校正图像光线传输时的像差，而且图像光线在第一透镜20和第三透镜40之间折返，从而减小镜头的长度，有利于减小光机整体的体积。
本实用新型实施例的技术方案，通过设置光学复合膜让光路在透镜之间折返，可以有效缩短镜组的长度，从而减小光机的体积，相比于传统2～8cc(立方厘米)的光机，本实施例提供的光机可以缩小至0.5cc，而且通过各透镜的组合，可以保证较高的成像质量。
在上述实施例的基础上，可选的，光学复合膜50包括胶合的四分之一波片和反射式偏振片(图1中未示出光学复合膜50的具体结构)，四分之一波片位于反射式偏振片靠近图像源10的一侧；图像光束为圆偏振方向光线，圆偏振方向光线经过第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40和四分之一波片透射后转换为第一线偏振方向光线，第一线偏振方向的光线入射至反射式偏振片发生反射，经过四分之一波片后转换为圆偏振方向光线，再依次经过第三透镜40和第二透镜30后入射至第一透镜20，经过第一透镜20靠近图像源10一侧的表面反射后，依次经过第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40和四分之一波片透射后转换为第二线偏振方向光线，第二线偏振方向光线经过反射式偏振片和第四透镜60透射后输出。
具体实施时，可以设置图像源10直接出射圆偏振方向的光线，也可以在图像源10的出光侧设置偏振片等器件调制光线，具体实施时可以根据实际情况设计。第一线偏转方向与反射式偏振片的透射轴垂直，第二线偏转方向与反射式偏振片的透射轴平行。利用光线的偏振性能可以实现本实用新型实施例的光线折返，为了提高第一透镜20靠近图像源10一侧表面的反射性能，可选的，第一透镜20靠近图像源10的一侧设置有半透半反膜。
可选的，继续参考图1，本实用新型实施例提供的光机还包括光阑70，位于第四透镜60背离图像源10的一侧。光阑70用来限定图像光线的通光孔径的大小，还可以遮挡边缘光线，有利于提高图像质量。
可选的，继续参考图1，本实用新型实施例提供的光机还包括光波导80，位于光阑70背离图像源10的一侧。
其中，光波导80一般包括耦入区域和耦出区域，耦入区域与光阑70对应，用于将图像光线耦入光波导80内，图像光线在光波导80内传输至耦出区域耦出至人眼。具体实施时，本实用新型实施例对光波导80的类型不作限定，可选的，光波导可以包括表面浮雕光栅光波导、全息体光栅光波导或几何光波导。在其他实施例中，光波导80还可以根据实际情况设置扩瞳区域、转折区域等，具体实施时可以根据实际情况设计。
可选的，第一透镜20至第三透镜40均包括塑胶透镜，第四透镜50包括玻璃正透镜或塑胶正透镜。其中玻璃透镜容易加工，温度变化时形变小，塑胶透镜成本低，可以加工成非球面透镜以更好地校正像差。本实用新型实施例采用玻塑混合透镜或者全塑胶透镜形成成像镜组，具有结构简单、成本低、成像效果好的特点。
可选的，光学复合膜50贴附于第三透镜40背离图像源10的一侧。
其中，光学复合膜50的厚度一般比较薄，为了便于固定，本实施例中将光学复合膜50贴附在第三透镜40的表面，从而不需要单独设计光学复合膜50的支撑结构，而且贴附在第三透镜40表面，可以避免形变影响性能。
可选的，第三透镜40满足：
3.7<R/D<8.5；
0.5≤L/TTL≤1.65；
500mm≤虚像物距≤10000mm；
0≤S≤0.5mm；
3μm≤C≤5μm；
其中，R表示第三透镜40的曲率半径，D表示第三透镜40的通光孔径，L表示图像源10的对角线长度，S表示光阑70与第四透镜60的距离，C表示光阑70的尺寸。
通过设置以上参数，可以保证光机具有较小体积的同时，具有良好的成像能力。
示例性的，表1为本实用新型实施例一提供的光机参数设计值：
表1光机参数设计值
Figure BDA0004186322810000071
Figure BDA0004186322810000081
其中，表1中的面序号从物面(Object)到像面(Image)依次进行编号，其中“1”表示光阑(Stop)，“2”表示第四透镜(L4)靠近像方一侧的表面，依次类推。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“Infinity”表示曲率半径为无穷大(平面)；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，MIRROR表示反射面；阿贝数表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。
其中，表面3～19为非球面，其面型满足公式：
Figure BDA0004186322810000082
其中，z表示非球面沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，
Figure BDA0004186322810000083
r表示面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示高次非球面系数。表2为本实用新型实施例一中非球面面型参数：
表2光机非球面参数
面序号 k A4 A6 A8 A10 A12
3 0.00E+00 3.46E-05 -1.47E-07 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
4 0.00E+00 9.58E-05 -3.87E-07 8.12E-08 0.00E+00 0.00E+00
5 0.00E+00 -4.01E-04 -8.37E-06 -2.12E-07 0.00E+00 0.00E+00
6 0.00E+00 -3.34E-04 -6.63E-06 1.90E-08 0.00E+00 0.00E+00
7 0.00E+00 4.63E-04 -9.70E-06 9.36E-07 5.68E-08 1.26E-08
8 0.00E+00 -8.37E-05 -5.68E-06 4.35E-07 1.02E-07 6.86E-09
9 0.00E+00 -3.94E-05 1.54E-06 6.27E-08 1.02E-08 1.11E-10
10 0.00E+00 -8.37E-05 -5.68E-06 4.35E-07 1.02E-07 6.86E-09
11 0.00E+00 4.63E-04 -9.70E-06 9.36E-07 5.68E-08 1.26E-08
12 0.00E+00 -3.34E-04 -6.63E-06 1.90E-08 0.00E+00 0.00E+00
13 0.00E+00 -4.01E-04 -8.37E-06 -2.12E-07 0.00E+00 0.00E+00
14 0.00E+00 9.58E-05 -3.87E-07 8.12E-08 0.00E+00 0.00E+00
15 0.00E+00 -4.01E-04 -8.37E-06 -2.12E-07 0.00E+00 0.00E+00
16 0.00E+00 -3.34E-04 -6.63E-06 1.90E-08 0.00E+00 0.00E+00
17 0.00E+00 4.63E-04 -9.70E-06 9.36E-07 5.68E-08 1.26E-08
18 0.00E+00 -8.37E-05 -5.68E-06 4.35E-07 1.02E-07 6.86E-09
19 0.00E+00 -3.94E-05 1.54E-06 6.27E-08 1.02E-08 1.11E-10
图2为本实用新型实施例一的场曲示意图，图3为本实用新型实施例一的畸变示意图，由图2和图3可知，本实施例提供的光机具有良好的成像能力。
图4为本实用新型实施例二提供的一种光机的结构示意图，表3为本实用新型实施例二提供的光机参数设计值：
表3光机参数设计值
面序号 曲率半径 厚度 折射率 阿贝数
0 Object Infinity -2500
1 Stop Infinity 0.300
2 L4 8.837 2.028 1.60 61.28
3 15.644 1.161
4 L3 47.899 0.500 1.53 56.28
5 30.150 0.963
6 L2 15.053 2.821 1.53 56.28
7 -25.422 0.259
8 L1 -18.496 0.508 1.61 26.90
9 -82.589 -0.508 MIRROR
10 -18.496 -0.259
11 L2 -25.422 -2.821 1.53 56.28
12 15.053 -0.963
13 L3 30.150 -0.500 1.53 56.28
14 Infinity 0.500 MIRROR
15 30.150 0.963
16 L2 15.053 2.821 1.53 56.28
17 -25.422 0.259
18 L1 -18.496 0.508 1.61 26.90
19 -82.589 0.443
20 Image Infinity
其中，表3中的面序号从物面(Object)到像面(Image)依次进行编号，其中“1”表示光阑(Stop)，“2”表示第四透镜(L4)靠近像方一侧的表面，依次类推。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“Infinity”表示曲率半径为无穷大(平面)；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，MIRROR表示反射面；阿贝数表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。
表4为本实用新型实施例二中非球面面型参数：
表4光机非球面参数
面序号 k A4 A6 A8 A10 A12
3 0.00E+00 1.04E-04 1.69E-06 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
4 0.00E+00 -7.77E-05 -1.20E-06 -5.07E-08 0.00E+00 0.00E+00
5 0.00E+00 -3.60E-04 -3.74E-06 -1.59E-07 0.00E+00 0.00E+00
6 0.00E+00 -3.56E-04 -8.35E-06 -1.48E-07 0.00E+00 0.00E+00
7 0.00E+00 2.46E-04 -2.10E-05 3.22E-07 4.62E-09 4.13E-10
8 0.00E+00 -9.35E-05 -7.53E-06 -9.37E-08 1.26E-08 1.73E-10
9 0.00E+00 4.23E-05 7.66E-07 -1.19E-07 2.74E-09 -2.09E-11
10 0.00E+00 -9.35E-05 -7.53E-06 -9.37E-08 1.26E-08 1.73E-10
11 0.00E+00 2.46E-04 -2.10E-05 3.22E-07 4.62E-09 4.13E-10
12 0.00E+00 -3.56E-04 -8.35E-06 -1.48E-07 0.00E+00 0.00E+00
13 0.00E+00 -3.60E-04 -3.74E-06 -1.59E-07 0.00E+00 0.00E+00
14 0.00E+00 -7.77E-05 -1.20E-06 -5.07E-08 0.00E+00 0.00E+00
15 0.00E+00 -3.60E-04 -3.74E-06 -1.59E-07 0.00E+00 0.00E+00
16 0.00E+00 -3.56E-04 -8.35E-06 -1.48E-07 0.00E+00 0.00E+00
17 0.00E+00 2.46E-04 -2.10E-05 3.22E-07 4.62E-09 4.13E-10
18 0.00E+00 -9.35E-05 -7.53E-06 -9.37E-08 1.26E-08 1.73E-10
19 0.00E+00 4.23E-05 7.66E-07 -1.19E-07 2.74E-09 -2.09E-11
图5为本实用新型实施例二的场曲示意图，图6为本实用新型实施例二的畸变示意图，由图5和图6可知，本实施例提供的光机具有良好的成像能力。
图7为本实用新型实施例三提供的一种光机的结构示意图，表5为本实用新型实施例三提供的光机参数设计值：
表5光机参数设计值
面序号 曲率半径 厚度 折射率 阿贝数
0 Object Infinity -2500
1 Stop Infinity 0.100
2 L4 19.849 1.012 1.60 61.28
3 952.400 1.649
4 L3 30.128 0.570 1.53 56.28
5 68.023 0.450
6 L2 15.466 1.987 1.53 56.28
7 -18.566 0.190
8 L1 -14.046 0.500 1.61 26.90
9 -50.987 -0.500 MIRROR
10 -14.046 -0.190
11 L2 -18.566 -1.987 1.53 56.28
12 15.466 -0.450
13 L3 68.023 -0.570 1.53 56.28
14 30.128 0.570 MIRROR
15 68.023 0.450
16 L2 15.466 1.987 1.53 56.28
17 -18.566 0.190
18 L1 -14.046 0.500 1.61 26.90
19 -50.987 0.437
20 Image Infinity
其中，表5中的面序号从物面(Object)到像面(Image)依次进行编号，其中“1”表示光阑(Stop)，“2”表示第四透镜(L4)靠近像方一侧的表面，依次类推。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“Infinity”表示曲率半径为无穷大(平面)；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，MIRROR表示反射面；阿贝数表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。
表6为本实用新型实施例三中非球面面型参数：
表6光机非球面参数
面序号 k A4 A6 A8 A10 A12
3 0.00E+00 1.90E-04 1.06E-05 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
4 0.00E+00 -3.49E-04 2.09E-06 -4.49E-07 0.00E+00 0.00E+00
5 0.00E+00 -2.58E-04 6.91E-06 3.66E-07 0.00E+00 0.00E+00
6 0.00E+00 -2.13E-04 -1.79E-05 1.02E-07 0.00E+00 0.00E+00
7 0.00E+00 8.16E-05 -2.63E-05 2.13E-07 9.82E-09 9.47E-10
8 0.00E+00 -2.30E-04 -6.77E-06 -1.29E-07 2.61E-09 -8.14E-12
9 0.00E+00 4.12E-05 5.03E-07 -1.89E-07 -1.06E-09 1.11E-10
10 0.00E+00 -2.30E-04 -6.77E-06 -1.29E-07 2.61E-09 -8.14E-12
11 0.00E+00 8.16E-05 -2.63E-05 2.13E-07 9.82E-09 9.47E-10
12 0.00E+00 -2.13E-04 -1.79E-05 1.02E-07 0.00E+00 0.00E+00
13 0.00E+00 -2.58E-04 6.91E-06 3.66E-07 0.00E+00 0.00E+00
14 0.00E+00 -3.49E-04 2.09E-06 -4.49E-07 0.00E+00 0.00E+00
15 0.00E+00 -2.58E-04 6.91E-06 3.66E-07 0.00E+00 0.00E+00
16 0.00E+00 -2.13E-04 -1.79E-05 1.02E-07 0.00E+00 0.00E+00
17 0.00E+00 8.16E-05 -2.63E-05 2.13E-07 9.82E-09 9.47E-10
18 0.00E+00 -2.30E-04 -6.77E-06 -1.29E-07 2.61E-09 -8.14E-12
19 0.00E+00 4.12E-05 5.03E-07 -1.89E-07 -1.06E-09 1.11E-10
图8为本实用新型实施例三的场曲示意图，图9为本实用新型实施例三的畸变示意图，由图8和图9可知，本实施例提供的光机具有良好的成像能力。
图10为本实用新型实施例四提供的一种光机的结构示意图，表7为本实用新型实施例四提供的光机参数设计值：
表7光机参数设计值
面序号 曲率半径 厚度 折射率 阿贝数
0 Object Infinity -2500
1 Stop Infinity 0.000
2 L4 5.468 1.124 1.53 56.28
3 8.996 0.284
4 L3 24.709 0.571 1.53 56.28
5 171.300 0.100
6 L2 11.780 1.051 1.53 56.28
7 -12.542 0.168
8 L1 -9.571 0.500 1.61 26.90
9 -28.993 -0.500 MIRROR
10 -9.571 -0.168
11 L2 -12.542 -1.051 1.53 56.28
12 11.780 -0.100
13 L3 171.300 -0.571 1.53 56.28
14 24.709 0.571 MIRROR
15 171.300 0.100
16 L2 11.780 1.051 1.53 56.28
17 -12.542 0.168
18 L1 -9.571 0.500 1.61 26.90
19 -28.993 0.353
20 Image Infinity
其中，表7中的面序号从物面(Object)到像面(Image)依次进行编号，其中“1”表示光阑(Stop)，“2”表示第四透镜(L4)靠近像方一侧的表面，依次类推。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“Infinity”表示曲率半径为无穷大(平面)；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，MIRROR表示反射面；阿贝数表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。
表8为本实用新型实施例四中非球面面型参数：
表8光机非球面参数
Figure BDA0004186322810000151
Figure BDA0004186322810000161
/>
图11为本实用新型实施例四的场曲畸变示意图，图12为本实用新型实施例四的畸变示意图，由图11和图12可知，本实施例提供的光机具有良好的成像能力。
本实用新型实施例还提供了一种可穿戴显示设备，包括上述实施例提供的任意一种光机。其中可穿戴显示设备可以为VR或AR设备，其具有与光机相同或相应的技术效果，此处不再详述。
上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光机，其特征在于，包括图像源和位于所述图像源出射光线一侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光学复合膜以及第四透镜；
所述图像源出射的图像光线，经过所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜透射后入射至所述光学复合膜，经过所述光学复合膜反射后依次经过所述第三透镜和所述第二透镜后入射至所述第一透镜，经过所述第一透镜靠近所述图像源一侧的表面反射后，依次经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述光学复合膜和所述第四透镜透射后输出。
2.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，所述光学复合膜包括胶合的四分之一波片和反射式偏振片，所述四分之一波片位于所述反射式偏振片靠近所述图像源的一侧；
所述图像光束为圆偏振方向光线，所述圆偏振方向光线经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述四分之一波片透射后转换为第一线偏振方向光线，所述第一线偏振方向的光线入射至所述反射式偏振片发生反射，经过四分之一波片后转换为圆偏振方向光线，再依次经过所述第三透镜和所述第二透镜后入射至所述第一透镜，经过所述第一透镜靠近所述图像源一侧的表面反射后，依次经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述四分之一波片透射后转换为第二线偏振方向光线，所述第二线偏振方向光线经过所述反射式偏振片和所述第四透镜透射后输出。
3.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，还包括光阑，位于所述第四透镜背离所述图像源的一侧。
4.根据权利要求3所述的光机，其特征在于，还包括光波导，位于所述光阑背离所述图像源的一侧。
5.根据权利要求4所述的光机，其特征在于，所述光波导包括表面浮雕光栅光波导、全息体光栅光波导或几何光波导。
6.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，所述第一透镜靠近所述图像源的一侧设置有半透半反膜。
7.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，所述第一透镜至所述第三透镜均包括塑胶透镜，所述第四透镜包括玻璃正透镜或塑胶正透镜。
8.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，所述光学复合膜贴附于所述第三透镜背离所述图像源的一侧。
9.根据权利要求3所述的光机，其特征在于，所述第三透镜满足：
3.7<R/D<8.5；
0.5≤L/TTL≤1.65；
500mm≤虚像物距≤10000mm；
0≤S≤0.5mm；
3μm≤C≤5μm；
其中，R表示所述第三透镜的曲率半径，D表示所述第三透镜的通光孔径，L表示所述图像源的对角线长度，S表示所述光阑与所述第四透镜的距离，C表示所述光阑的尺寸。
10.一种可穿戴显示设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任一所述的光机。
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