CN208506365U

CN208506365U - 一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***

Info

Publication number: CN208506365U
Application number: CN201821191763.9U
Authority: CN
Inventors: 曾繁胜
Original assignee: Zhongshan Mavinlens Optical Co Ltd
Current assignee: Zhongshan Mavinlens Optical Co Ltd
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2019-02-15
Anticipated expiration: 2028-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，共光轴依次排列的具有凸面朝向入瞳的第一正透镜、具有凹面朝向入瞳的第二负透镜，具有凸面朝向显示屏的第三正透镜、具有双凸面的第四正透镜，具有凸面朝向入瞳的第五正透镜以及具有凹面朝向显示屏的第六负透镜，所述第三正透镜朝向入瞳的一面与第二负透镜朝向显示屏的一面胶合，在当前光学***中，正透镜的作用在于会聚成像光路，实现大视场角，负透镜用于缩短光线追迹路程、补偿色散、校正场曲和畸变，实现更高的光学分辨率，在缩短***长度的条件下，仍能保有良好的成像质量与大的视场角，此设计视场角大于46°，全画幅清晰且接近无畸变。

Description

一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***

技术领域

本实用新型涉及光学镜片领域，特别是一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality,VR)是利用计算机技术仿真产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉等感官仿真，让使用者感觉身临其境。目前现有的VR装置都是以视觉体验为主，藉由对应左右眼的两个视角略有差异的分割画面来模拟人眼的视差，以达到立体视角。为了缩小虚拟现实装置的体积，让用户藉由较小的显示画面得到放大的视觉感受，具有放大功能的目镜光学***成了VR研究发展的其中一个主题。

近年来，随着VR、AR头戴显示设备重新回归资本和消费市场，与其相关的硬件、软件开发技术也日趋成熟。光学目镜***作为硬件端最能直观反映设备性能的结构，其技术的先进性直接决定了消费者的体验感受。目前，国际上Oculus、HTC、三星连续推出了多款VR的大视场角眼镜，国内的3Glass、暴风、乐相、蚁视紧随其后。但上述提到的所有VR眼镜基本采用了相同的光学目镜方案，即单片非球面或者单片菲涅尔透镜。无论是单片非球面或者更先进的单片菲涅尔透镜都会存在边缘视场模糊、色散、畸变严重，影像过于贴近人眼的问题。虽然VR设备上普遍通过优化硬件底层并结合各种算法对上述问题进行了矫正，但矫正方案不仅增加了硬件底层的设计复杂程度，而且对光学效果的改善有限，而且随着4K分辨率高清显示屏的推出，对头戴显示设备的目镜***提出了更高的光学分辨率要求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，包括共光轴依次排列的具有凸面朝向入瞳的第一正透镜、具有凹面朝向入瞳的第二负透镜，具有凸面朝向显示屏的第三正透镜、具有双凸面的第四正透镜，具有凸面朝向入瞳的第五正透镜以及具有凹面朝向显示屏的第六负透镜，所述第三正透镜朝向入瞳的一面与第二负透镜朝向显示屏的一面胶合。

该目镜光学***的第四正透镜为两面曲率半径值相等的玻璃球面透镜，用于提高生产和装配的效率，第五正透镜以及第六负透镜均为塑料非球面透镜，用于降低重量和提高像质。

该目镜光学***的焦距f为14.8mm，视场角为46°，出瞳直径为7mm，出瞳距离为18mm，光学总长TTL为42mm。

所述第一正透镜的焦距f1满足1<f1/f<2，第二负透镜的焦距f2满足-2<f2/f<-1，第三正透镜的焦距f3满足1.5<f3/f<2.5，第四正透镜的焦距f4满足1.2<f4/f<2.2，第五正透镜的焦距f5满足1.2<f5/f<2.2，第六负透镜的焦距f6满足-1.7<f6/f<-0.7。

所述第一正透镜和第二负透镜间在光轴上的空气间隙为T12，第一正透镜中心厚度T1满足0<T1/T12<2.5，第四正透镜的中心厚度T4满足0<T4/T12<2.5。

所述第一正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为17.048mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为539.918mm；第二负透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为-17.628mm；第三正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为-88.586mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为-19.594mm；第四正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为45.637mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为-45.537mm；第五正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为10.533mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为42.758mm；第六负透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为24.769mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为7.548mm。

本实用新型的有益效果：

在当前光学***中，正透镜的作用在于会聚成像光路，实现大视场角，负透镜用于缩短光线追迹路程、补偿色散、校正场曲和畸变，实现更高的光学分辨率，在缩短***长度的条件下，仍能保有良好的成像质量与大的视场角，此设计视场角大于46°，全画幅清晰且接近无畸变。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的轴上球差示意图；

图3为本实用新型的垂轴色差示意图；

图4为本实用新型的点列图示意图；

图5为本实用新型的相对照度示意图；

图6为本实用新型的场曲和畸变示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，包括共光轴依次排列的具有凸面朝向入瞳7的第一正透镜1、具有凹面朝向入瞳7的第二负透镜2，具有凸面朝向显示屏8的第三正透镜3、具有双凸面的第四正透镜4，具有凸面朝向入瞳7的第五正透镜5以及具有凹面朝向显示屏8的第六负透镜6，所述第三正透镜3朝向入瞳7的一面与第二负透镜2朝向显示屏8的一面胶合。

该目镜光学***的第四正透镜4为两面曲率半径值相等的玻璃球面透镜，用于提高生产和装配的效率，第五正透镜5以及第六负透镜6均为塑料非球面透镜，用于降低重量和提高像质，这两组塑料非球面透镜都采用塑料光学注塑工艺完成，提高了生产效率。

在当前光学***中，正透镜的作用在于会聚成像光路，实现大视场角，负透镜用于缩短光线追迹路程、补偿色散、校正场曲和畸变，第五正透镜5与第六负透镜6均采用非球面，用于校正大孔径和大视场角带来的各种像差，实现更高的光学分辨率。

表1：

该目镜光学***的各项参数参考表1，另外，第五正透镜和第六负透镜的非球面相关数值参考表2。

表2：

非球面系数

所述第一正透镜1的焦距f1满足1<f1/f<2，第二负透镜2的焦距f2满足-2<f2/f<-1，第三正透镜3的焦距f3满足1.5<f3/f<2.5，第四正透镜4的焦距f4满足1.2<f4/f<2.2，第五正透镜5的焦距f5满足1.2<f5/f<2.2，第六负透镜6的焦距f6满足-1.7<f6/f<-0.7。

所述第一正透镜1和第二负透镜2间在光轴上的空气间隙为T12，第一正透镜1中心厚度T1满足0<T1/T12<2.5，第四正透镜4的中心厚度T4满足0<T4/T12<2.5，在本实用新型中，T1是4.438mm，T4是3.448mm；T12是2.7mm。

所述第一正透镜1朝向入瞳7的一面的曲率半径为17.048mm，朝向显示屏8的一面的曲率半径为539.918mm；第二负透镜2朝向入瞳7的一面的曲率半径为-17.628mm；第三正透镜3朝向入瞳7的一面的曲率半径为-88.586mm，朝向显示屏8的一面的曲率半径为-19.594mm；第四正透镜4朝向入瞳7的一面的曲率半径为45.637mm，朝向显示屏8的一面的曲率半径为-45.537mm；第五正透镜5朝向入瞳7的一面的曲率半径为10.533mm，朝向显示屏8的一面的曲率半径为42.758mm；第六负透镜6朝向入瞳7的一面的曲率半径为24.769mm，朝向显示屏8的一面的曲率半径为7.548mm。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，本实用新型并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，其特征在于:包括共光轴依次排列的具有凸面朝向入瞳的第一正透镜、具有凹面朝向入瞳的第二负透镜，具有凸面朝向显示屏的第三正透镜、具有双凸面的第四正透镜，具有凸面朝向入瞳的第五正透镜以及具有凹面朝向显示屏的第六负透镜，所述第三正透镜朝向入瞳的一面与第二负透镜朝向显示屏的一面胶合。

2.根据权利要求1所述的一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，其特征在于：该目镜光学***的第四正透镜为两面曲率半径值相等的玻璃球面透镜，第五正透镜以及第六负透镜均为塑料非球面透镜。

3.根据权利要求1所述的一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，其特征在于：该目镜光学***的焦距f为14.8mm，视场角为46°，出瞳直径为7mm，出瞳距离为18mm，光学总长TTL为42mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，其特征在于：所述第一正透镜的焦距f1满足1<f1/f<2，第二负透镜的焦距f2满足-2<f2/f<-1，第三正透镜的焦距f3满足1.5<f3/f<2.5，第四正透镜的焦距f4满足1.2<f4/f<2.2，第五正透镜的焦距f5满足1.2<f5/f<2.2，第六负透镜的焦距f6满足-1.7<f6/f<-0.7。

5.根据权利要求1所述的一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，其特征在于：所述第一正透镜和第二负透镜间在光轴上的空气间隙为T12，第一正透镜中心厚度T1满足0<T1/T12<2.5，第四正透镜的中心厚度T4满足0<T4/T12<2.5。

6.根据权利要求1所述的一种用于微显示屏高清显示的目镜光学***，其特征在于：所述第一正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为17.048mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为539.918mm；第二负透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为-17.628mm；第三正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为-88.586mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为-19.594mm；第四正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为45.637mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为-45.537mm；第五正透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为10.533mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为42.758mm；第六负透镜朝向入瞳的一面的曲率半径为24.769mm，朝向显示屏的一面的曲率半径为7.548mm。