一种头盔显示光学设备制造技术

本实用新型专利技术涉及头盔显示光学设备技术领域，尤其涉及一种应用非球面技术和衍射镜片技术的头盔显示光学设备包括显示光学主体，显示光学主体包括：两个正透镜、一个负透镜、一个带衍射结构的非球面透镜，两个正透镜、负透镜及非球面透镜依次排列，且中心位于同一直线上。本实用新型专利技术提供的一种头盔显示光学设备，通过设置非球面透镜及在非球面透镜上设置衍射结构，同时配置合理的焦距范围，最终可以满足视场角大于56度，出瞳距离大于1.1倍焦距，出瞳直径大于1/2倍焦距的设计需求，以实现目视投影光学设备更高的体验效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及头盔显示光学设备
，尤其涉及一种应用非球面技术和衍射镜片技术的头盔显示光学设备。
技术介绍
近年来，在虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、电子取景器(EVF)等近眼目视投影应用领域中，为适应人们较长时间观看图像、视频等投影内容的需要，要求投影图像具有高质量的体验感受，具体包括大视场角、高沉浸感的图像、人眼观看的舒适度等。这些都与其光学系统本身直接相关，光学系统提供了观看所需的视场角，提供了舒适的观看距离及观看位置，同时也必须提供高质量的人眼观看不易疲劳的图像质量。但是，对于目前已有的目视投影光学设备来说，无法同时满足大视场角、长出瞳距离、大出瞳直径、高像质的苛刻要求，从而导致已有的目视投影光学设备的体验效果较差。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种头盔显示光学设备，以解决现有技术中存在的目视投影光学设备的体验效果较差的技术问题。为达此目的，本技术采用以下技术方案：一种头盔显示光学设备，包括显示光学主体，所述显示光学主体包括：两个正透镜，分别为第一正透镜和第二正透镜，所述正透镜的透镜材料折射率均不小于1.65，F-C光谱范围阿贝数不小于35，一个所述正透镜的焦距范围在1.5-3.0倍显示光学主体焦距；另外一个所述正透镜的焦距范围在1.0-1.9倍显示光学主体焦距一个负透镜，所述负透镜的透镜材料折射率不小于1.55，F-C光谱范围阿贝数不大于45，所述负透镜焦距绝对值大于0.8倍显示光学主体焦距；一个带衍射结构的非球面透镜，所述非球面透镜的透镜材料的折射率均不小于1.40，F-C光谱范围阿贝数不大于60，所述非球面透镜上焦距范围在1.1-110倍显示光学主体焦距；两个所述正透镜、所述负透镜及所述非球面透镜依次排列，且中心位于同一直线上。进一步的，所述正透镜、所述负透镜及所述非球面透镜有单个镜片构成或由透镜组构成。进一步的，所述非球面透镜的两个光学面上至少一个所述光学面上设有所述衍射结构。进一步的，所述非球面透镜的材质为玻璃材质或树脂材质。本技术提供的一种头盔显示光学设备，通过设置非球面透镜及在非球面透镜上设置衍射结构，同时配置合理的焦距范围，最终可以满足视场角大于56度，出瞳距离大于1.1倍焦距，出瞳直径大于1/2倍焦距的设计需求，以实现目视投影光学设备更高的体验效果。附图说明图1是本技术实施例1提供的头盔显示光学设备的结构示意图；图2是本技术实施例1提供的头盔显示光学设备的场曲分布图；图3是本技术实施例1提供的头盔显示光学设备的畸变分布图；图4是本技术实施例1提供的头盔显示光学设备的全视场MTF评价图；图5是本技术实施例2提供的头盔显示光学设备的结构示意图；图6是本技术实施例2提供的头盔显示光学设备的场曲分布图；图7是本技术实施例2提供的头盔显示光学设备的畸变分布图；图8是本技术实施例2提供的头盔显示光学设备的全视场MTF评价图。图中：1、第一正透镜；2、第二正透镜；3、负透镜；4、非球面透镜；5、像面。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。实施例1如图1-4所示，图1由三个玻璃镜片和一个非球面镜片组成。使用时，系统光阑在目镜前面，即出瞳位置，或叫眼点位置，出瞳直径即系统的光阑直径。像面为微像源的发光面，例如OLED，LCD等；图2是场曲分布图，图3是畸变分布图，可以看出畸变小于3％；图4是MTF评价图，评价的是整个视场各个线对频率下的MTF表现，包括10/20/30/40/50/60cyc/mm，其中，实线T1-T6为S方向测得，虚线S1-S6为M方向测得。实施例1中，系统焦距为16.32mm，出瞳距离为17mm，出瞳直径为Φ7.0mm。视场角为全角60°。该实施例的各镜片设计参数如下：其中第7面为非球面，非球面方程如下： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + α 1 r 2 + α 2 r 4 + α 3 r 6 + α 4 r 8 + α 5 r 10 + α 6 r 12 + α 7 r 14 + α 8 r 16 ]]>其中，c＝1/r＝-0.0069724，k＝0，α1＝0，α2＝3.3326E-4，α3＝-2.299E-5，α4＝1.467E-6，α5＝-3.787E-8，α6＝4.8262E-10，α7＝-3.043E-12，α8＝7.5999E-15。其中第8面为DOE面，面方程如下： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + α 1 r 2 + &alph本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头盔显示光学设备，其特征在于，包括显示光学主体，所述显示光学主体包括：两个正透镜，分别为第一正透镜(1)和第二正透镜(2)，所述正透镜的透镜材料折射率均不小于1.65，F‑C光谱范围阿贝数不小于35，一个所述正透镜的焦距范围在1.5‑3.0倍显示光学主体焦距；另外一个所述正透镜的焦距范围在1.0‑1.9倍显示光学主体焦距；一个负透镜(3)，所述负透镜(3)的透镜材料折射率不小于1.55，F‑C光谱范围阿贝数不大于45，所述负透镜(3)焦距绝对值大于0.8倍显示光学主体焦距；一个带衍射结构的非球面透镜(4)，所述非球面透镜(4)的透镜材料的折射率均不小于1.40，F‑C光谱范围阿贝数不大于60，所述非球面透镜(4)上焦距范围在1.1‑110倍显示光学主体焦距；两个所述正透镜、所述负透镜(3)及所述非球面透镜(4)依次排列且中心位于同一直线上。

【技术特征摘要】
1.一种头盔显示光学设备，其特征在于，包括显示光学主体，所述显示光学主体包括：两个正透镜，分别为第一正透镜(1)和第二正透镜(2)，所述正透镜的透镜材料折射率均不小于1.65，F-C光谱范围阿贝数不小于35，一个所述正透镜的焦距范围在1.5-3.0倍显示光学主体焦距；另外一个所述正透镜的焦距范围在1.0-1.9倍显示光学主体焦距；一个负透镜(3)，所述负透镜(3)的透镜材料折射率不小于1.55，F-C光谱范围阿贝数不大于45，所述负透镜(3)焦距绝对值大于0.8倍显示光学主体焦距；一个带衍射结构的非球面透镜(4)，所述非球面透镜(4)的透镜材料的折射率均...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡辉，
申请(专利权)人：上海井蛙科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31