一种微显示目镜、头戴目镜系统和微显示头戴设备技术方案

本发明专利技术公开了一种微显示目镜和微显示头戴设备，所述微显示目镜包括沿着光线依次设置的第一正透镜、第二正透镜、第三负透镜和第四正透镜，所述第一正透镜具有面向像方的第一表面和凸向物方的第二表面，所述第一表面为平面；所述第二正透镜具有凸向像方的第三表面和凸向物方的第四表面；所述第三负透镜具有凹向像方的第五表面和凹向物方的第六表面；所述第四正透镜具有凸向像方的第七表面和凹向物方的第八表面。本技术方案的光学系统采用球面玻璃、非球面塑料透镜合理设计，在校正了倍率色差、场曲、象散等像差，保证系统的成像质量的情况下，同时实现小型化、轻量化以及大视场角的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种微显示目镜、头戴目镜系统和微显示头戴设备
本专利技术涉及光学
，特别涉及一种微显示目镜、头戴目镜系统和微显示头戴设备。
技术介绍
目前，微显示头戴系统由于体积小、重量轻等特点广受消费者欢迎，但由于发光屏幕小，很难做到大视场角。市场上流行的微显示头戴设备视屏视场角基本在40°以下，大大的影响了体验效果。现有技术中的微显示头戴系统难以实现大视场角的原因至少有两点：其一，设备的发光屏很小，在实现大视场的情况下会给目镜造成很到的压力；其二，一般微显示系统采用LCOS(LiquidCrystalonSilicon，液晶附硅)或者DLP(DigitalLightProcession，数字光处理)技术来处理图像，但是这两种系统属于反射系统，照明光线经过这两种芯片表面反射来生成图像，因此需要反射棱镜，但反射棱镜受限通光口径，仍然难以实现大视场角。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了一种微显示目镜、头戴目镜系统和微显示头戴设备。本专利技术提供微显示目镜、头戴目镜系统和微显示头戴设备，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一方面，本专利技术提供了一种微显示目镜，该微显示目镜逆着光线入射的方向依次设置第一正透镜、第二正透镜、第三负透镜和第四正透镜，所述第一正透镜为PMMA型号的塑料材质，其折射率范围为1.45＜n1＜1.60，色散范围为50＜v1＜75，所述第一正透镜具有面向像方的第一表面和凸向物方的第二表面，所述第一表面为平面，所述第二表面为非球面；所述第二正透镜为H-LAK12型号的玻璃材质，其折射率范围为1.45＜n2＜1.75，色散范围为50＜v2＜70，所述第二正透镜具有凸向像方的第三表面和凸向物方的第四表面，所述第三表面和所述第四表面均为球面；所述第三负透镜为OKP1型号的塑料材质，其折射率范围为1.60＜n3＜1.95，色散范围为20＜v3＜30，所述第三负透镜具有凹向像方的第五表面和凹向物方的第六表面，所述第五表面和所述第六表面均为非球面；所述第四正透镜为PMMA型号的塑料材质，其折射率范围为1.45＜n4＜1.75，色散范围为50＜v4＜70，所述第四正透镜具有凸向像方的第七表面和凹向物方的第八表面，所述第七表面和所述第八表面均为非球面；其中，像方指人眼瞳孔所在方向，物方指光源所在方向；该微显示目镜由所述第一正透镜、第二正透镜、第三负透镜和第四正透镜构成的光学系统的总长小于30mm，总重量小于20g，具有55°对角视场角，45°水平视场角。优选地，所述第一正透镜的折射率n1＝1.491786，色散v1＝57.3；所述第二正透镜的折射率n2＝1.696801，色散v2＝56.2；所述第三负透镜的折射率n3＝1.640，色散v3＝22.5；所述第四正透镜的折射率n4＝1.491786，色散v4＝57.3。本技术方案的一种微显示目镜由4个透镜构成，沿着光线依次设置第一正透镜、第二正透镜、第三负透镜以及第四正透镜，通过球面玻璃、非球面塑料的透镜合理排列，在保证系统的成像质量的情况下，实现小型化、轻量化以及大视场角的需求。另一方面，本专利技术提供了一种头戴目镜系统，包括发光屏幕和上述技术方案提供的微显示目镜。优选地，所述头戴目镜系统的像面位于人眼瞳孔处。优选地，所述头戴目镜系统的发光屏幕为1080P、0.7英寸OLED显示屏。本技术方案的头戴目镜系统，采用具有自发光的M-OLED显示屏作为系统的发光屏幕，相比于现有技术中的LCOS或DLP技术，不需要反射棱镜，因此能够摆脱通光孔径的限制，而且不需要外部光源，能够进一步减小系统的体积。又一方面，本专利技术提供了一种微显示头戴设备，包括上述技术方案的头戴目镜系统。本技术方案的微显示头戴设备能够实现55°对角视场角、45°水平视场角、并且光学系统总长小于30mm、总重量小于20g，因此能够满足轻量化、小型化、大视角的市场需求。附图说明图1为头戴可视设备的工作原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种微显示目镜的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的微显示目镜的光学传递函数曲线示意图；图4为本专利技术实施例提供的微显示目镜的场曲曲线示意图；图5为本专利技术实施例提供的微显示目镜的畸变像差曲线示意图；图6为本专利技术实施例提供的微显示目镜的点列图；图7为本专利技术实施例提供的微显示目镜的倍率色差曲线示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1为头戴可视设备的工作原理示意图，人眼透过微显示目镜观看显示屏，显示屏发出的光线通过该目镜，并在距离人眼5m处形成一个巨大的虚像，再由人眼接收。设计该头戴可视设备的光学系统时，采用反向追迹，使头戴可视设备的显示屏位于光学系统的像面位置，光阑位于人眼瞳孔处；其中显示屏采用M-OLED显示屏，用来减少系统体积。该光学系统包括三个正透镜和一个负透镜：所述第一正透镜为平凸正透镜，由于靠近人眼处的表面易脏污，因此将第一表面设置为平面，方便清洁；所述第二正透镜为双凸正透镜，采用折射率高色散低的材料，减少单色像差和色差的产生；此所述第三负透镜为双凹负透镜，两个凹面采用非球面，校正两个正透镜产生的单色像差和色差；所述第四正透镜为弯月形透镜，用来校正象散，优化系同边缘像质。基于上述设计思想，本专利技术提供了一种微显示目镜，如图2所示，为本专利技术实施例提供的一种微显示目镜的结构示意图，该微显示目镜逆着光线入射方向依次设置为第一正透镜L1、第二正透镜L2、第三负透镜L3和第四正透镜L4。第一正透镜L1具有面向像方的第一表面21和凸向物方的第二表面22，由于第一表面21靠近人眼，容易脏污，因此将第一表面21设置为平面，以方便清洁。第二正透镜L2具有凸向像方的第三表面23和凸向物方的第四表面24；第二正透镜L2用于减少单色像差和色差的产生。第三负透镜L3具有凹向像方的第五表面25和凹向物方的第六表面26；第三负透镜L3用于校正第一正透镜L1和第二正透镜L2产生的单色像差和色差。第四正透镜L4具有凸向像方的第七表面27和凹向物方的第八表面28；第四正透镜L4为弯月正透镜，用于校正象散、优化系统边缘像质。在本专利技术的优选实施例中，第一正透镜L1、第三负透镜L3和第四正透镜L4为塑料材质，第二正透镜L2为玻璃材质；第一正透镜L1的第二表面22为非球面，第二正透镜L2的第三表面23和第四表面为球面，第三负透镜L3的第五表面25和第六表面26、第四正透镜L4的第七表面27和第八表面28为非球面。本技术方案通过采用非球面塑料材质透镜以及球面玻璃材质透镜组合，以保证微显示目镜小型化、轻量化，同时提高成像质量。进一步优选地，第一正透镜L1的折射率范围为1.45＜n1＜1.60，色散范围为50＜v1＜75；第二正透镜L2的折射率范围为1.45＜n2＜1.75，色散范围为50＜v2＜70；第三负透镜L3的折射率范围为1.60＜n3＜1.95，色散范围为20＜v3＜30；第四正透镜L4的折射率范围为1.45＜n4＜1.75，色散范围为50＜v4＜70。具体的，第一正透镜L1为PMMA型号的塑料材质，其折射率n1＝1.491786，色散v1＝57.3；第二正透镜L2为H-LAK12型号的玻璃材质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微显示目镜，其特征在于，包括沿着光线依次设置的第一正透镜、第二正透镜、第三负透镜和第四正透镜，所述第一正透镜具有面向像方的第一表面和凸向物方的第二表面，所述第一表面为平面；所述第二正透镜具有凸向像方的第三表面和凸向物方的第四表面；所述第三负透镜具有凹向像方的第五表面和凹向物方的第六表面；所述第四正透镜具有凸向像方的第七表面和凹向物方的第八表面。

【技术特征摘要】
1.一种微显示目镜，其特征在于，该微显示目镜逆着光线入射方向依次设置第一正透镜、第二正透镜、第三负透镜和第四正透镜，所述第一正透镜为PMMA型号的塑料材质，其折射率范围为1.45＜n1＜1.60，色散范围为50＜v1＜75，所述第一正透镜具有面向像方的第一表面和凸向物方的第二表面，所述第一表面为平面，所述第二表面为非球面；所述第二正透镜为H-LAK12型号的玻璃材质，其折射率范围为1.45＜n2＜1.75，色散范围为50＜v2＜70，所述第二正透镜具有凸向像方的第三表面和凸向物方的第四表面，所述第三表面和所述第四表面均为球面；所述第三负透镜为OKP1型号的塑料材质，其折射率范围为1.60＜n3＜1.95，色散范围为20＜v3＜30，所述第三负透镜具有凹向像方的第五表面和凹向物方的第六表面，所述第五表面和所述第六表面均为非球面；所述第四正透镜为PMMA型号的塑料材质，其折射率范围为1.45＜n4＜1.75，色散范围为50＜v4＜70，所述第四正透镜具有凸向像方的第七表面和凹向物方的第八表面，所述第七表面和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元鹏，
申请(专利权)人：青岛歌尔声学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37