成像质量优良的光学目镜镜头及头戴显示设备制造技术

本发明专利技术涉及成像质量优良的光学目镜镜头及头戴显示设备。本发明专利技术公开了一种光学目镜镜头，从像侧至物侧沿光轴依序包括具有屈光率的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，每个透镜分别包括一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面及一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面；所述第一透镜、第三透镜和第四透镜为正透镜；所述第二透镜和第五透镜为负透镜；所述第一透镜至第五透镜均为非球面透镜；且所述第一透镜至第五透镜的材质均为塑料。本发明专利技术还公开了一种具有上述光学目镜镜头的头戴式显示设备。本发明专利技术提供了一种在保有良好的光学性能的情形下，并具有更为薄型轻巧、低成本特性的光学目镜镜头及头戴显示设备，提高用户体验。

Optical eyepiece lens and head display device with excellent imaging quality

The invention relates to an optical eyepiece lens and a head display device with excellent imaging quality. The present invention discloses an optical eyepiece lens, which includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, and a fifth lens with a refractive index from the image side to the object side, each including one toward the image side and the image light passing through the image side and the one toward the object side, so that the imaging light is passed through. The first lens, the third lens and the fourth lens are positive lenses; the second lens and the fifth lens are negative lenses; the first lens to the fifth lens are all aspherical lenses; and the material of the first lens to the fifth lens is plastic. The invention also discloses a head mounted display device with the lens of the optical eyepiece. The invention provides an optical eyepiece lens and a head wearing display device with better light and low cost characteristics in the case of good optical performance, and improve the user experience.

【技术实现步骤摘要】
成像质量优良的光学目镜镜头及头戴显示设备
本专利技术涉及头戴式显示设备与其光学目镜镜头，且尤其是成像质量优良的光学目镜镜头及头戴显示设备。
技术介绍
近年来，由于可穿戴电子设备的兴起，使得包含光学镜头系统及微型显示器等微小型化的显示模块蓬勃发展，大量应用于头戴式显示设备中。头戴式显示设备广泛应用于军事、航天、医疗、娱乐、模拟训练等领域。随着头戴式显示设备越来越广泛地被应用，对其的成像质量要求也越来越高，而成像质量的好坏主要取决于光学目镜系统。为了提高光学目镜系统的光学性能和成像质量，现有技术中，经常采用多片透镜组合来实现，如CN104570323A提出一种头戴目镜系统和头戴显示设备，是采用4片式透镜组合而成。又如CN105116523A提出的光学镜头，是采用六片透镜组合而成。现有的采用多片透镜组合的光学目镜系统虽然可以具有较好的光学性能和成像质量，但其尺寸较大，笨重，无法满足设备微小型化的要求，且大部分都是采用玻璃透镜，成本高且产品较重，降低了用户体验感。
技术实现思路
本专利技术目的在于为解决上述问题而提供一种在保有良好的光学性能，保证成像质量优良的同时，并具有薄型轻巧、低成本特性，提高用户体验感的光学目镜镜头及头戴显示设备。为此，本专利技术公开了一种光学目镜镜头，从像侧至物侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均具有屈光率，并分别包括一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面及一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜满足以下要求Nd1≥1.54，Nd2≥1.59，Nd3≥1.54，Nd4≥1.54，Nd5≥1.59Vd1<56.2，Vd2<30，Vd3<56.2，Vd4<56.2，Vd5<301.20≤f1/f<2.35-2.90<f2/f≤-1.241.40<f3/f<5.851.00<f4/f<2.20-39.50<f5/f<-1.151.35<f13/f≤2.750.15<f13/f45≤1.560.95≤EPP/f≤1.25其中，Nd1、Nd2、Nd3、Nd4、Nd5分别表示第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜在d线的折射率，Vd1、Vd2、Vd3、Vd4、Vd5分别表示第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜在d线的色散系数，f1、f2、f3、f4、f5分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距，f为系统焦距，f13为第一透镜、第二透镜及第三透镜的组合焦距，f45为第四透镜和第五透镜的组合焦距，EPP为第一透镜像侧面至出瞳面在光轴上的距离。本专利技术还提供一种头戴显示设备，包括一机壳，及一显示模块，安装于该机壳内，包括：至少一如上所述的光学目镜镜头，至少一图像源显示屏，设置于所述光学目镜镜头的物侧。本专利技术的有益技术效果：本专利技术采用塑料材质的透镜，通过对各个透镜的正负透镜选择和排列，并对其光学参数进行选择与相互搭配，使其在保有良好的光学性能，保证成像质量优良的同时，并具有薄型轻巧、低成本特性，提高用户体验感。附图说明图1为本专利技术的第一实施例的剖面结构意图；图2为本专利技术的第一实施例的非点像差及歪曲像差的曲线图；图3为本专利技术的第一实施例的纵向像差的曲线图；图4为本专利技术的第一实施例的横向色像差的曲线图；图5为本专利技术的第二实施例的剖面结构意图；图6为本专利技术的第二实施例的非点像差及歪曲像差的曲线图；图7为本专利技术的第二实施例的纵向像差的曲线图；图8为本专利技术的第二实施例的横向色像差的曲线图；图9为本专利技术的第三实施例的剖面结构意图；图10为本专利技术的第三实施例的非点像差及歪曲像差的曲线图；图11为本专利技术的第三实施例的纵向像差的曲线图；图12为本专利技术的第三实施例的横向色像差的曲线图；图13为本专利技术的第四实施例的剖面结构意图；图14为本专利技术的第四实施例的非点像差及歪曲像差的曲线图；图15为本专利技术的第四实施例的纵向像差的曲线图；图16为本专利技术的第四实施例的横向色像差的曲线图；图17为本专利技术的第五实施例的剖面结构意图；图18为本专利技术的第五实施例的非点像差及歪曲像差的曲线图；图19为本专利技术的第五实施例的纵向像差的曲线图；图20为本专利技术的第五实施例的横向色像差的曲线图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。为了便于表示本专利技术所指的参数，在本说明书及附图中定义：该第一透镜3的像侧面为31，该第一透镜3的物侧面为32，该第一透镜3的像侧面31至物侧面32在光轴I上的距离，即第一透镜3在光轴I上的厚度为T1；该第二透镜4的像侧面为41，该第二透镜4的物侧面为42，该第二透镜4的像侧面41至物侧面42在光轴I上的距离，即第二透镜4在光轴I上的厚度为T2；该第三透镜5的像侧面为51，该第三透镜5的物侧面为52，该第三透镜5的像侧面51至物侧面52在光轴I上的距离，即第三透镜5在光轴I上的厚度为T3；该第四透镜6的像侧面为61，该第四透镜6的物侧面为62，该第四透镜6的像侧面61至物侧面62在光轴I上的距离，即第四透镜6在光轴I上的厚度为T4；该第五透镜7的像侧面为71，该第五透镜7的物侧面为72，该第五透镜7的像侧面71至物侧面72在光轴I上的距离，即第五透镜7在光轴I上的厚度为T5；该第一透镜3的物侧面32与该第二透镜4的像侧面41在光轴I上的距离，即第一透镜3和第二透镜4在光轴I上的空气间隙为G12；第二透镜4和第三透镜5在光轴I上的空气间隙为G23；第三透镜5和第四透镜6在光轴I上的空气间隙为G34；第四透镜6和第五透镜7在光轴I上的空气间隙为G45；第一透镜3到第五透镜7在光轴I上的所有空气间隙总和为Gaa；保护玻璃8在光轴I上的厚度为TCG；光阑2到图像源显示屏100在光轴I上的距离为TTL；光阑2(也即出瞳面)到第一透镜3的像侧面31在光轴I上的距离为EPP；光学目镜镜头的系统焦距为f；第一透镜3的焦距为f1；第二透镜4的焦距为f2；第三透镜5的焦距为f3；第四透镜6的焦距为f4；第五透镜7的焦距为f5；第一透镜3至第三透镜5的组合焦距为f13；第四透镜6和第五透镜7的组合焦距为f45；第一透镜3至第五透镜7在d线的折射率分别为Nd1、Nd2、Nd3、Nd4、Nd5；第一透镜3至第五透镜7在d线的色散系数分别为Vd1、Vd2、Vd3、Vd4、Vd5。本专利技术的头戴显示设备，包括一机壳，及一显示模块，安装于该机壳内，该显示模块包括：至少一光学目镜镜头和至少一图像源显示屏，该图像源显示屏设置于该光学目镜镜头的物侧的光轴上。本专利技术的光学目镜镜头，从像侧至物侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学目镜镜头，其特征在于：从像侧至物侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均具有屈光率，并分别包括一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面及一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜满足以下要求：Nd1≥1.54，Nd2≥1.59，Nd3≥1.54，Nd4≥1.54，Nd5≥1.59；Vd1

【技术特征摘要】
1.一种光学目镜镜头，其特征在于：从像侧至物侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均具有屈光率，并分别包括一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面及一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜满足以下要求：Nd1≥1.54，Nd2≥1.59，Nd3≥1.54，Nd4≥1.54，Nd5≥1.59；Vd1<56.2，Vd2<30，Vd3<56.2，Vd4<56.2，Vd5<30；1.20≤f1/f<2.35；-2.90<f2/f≤-1.24；1.40<f3/f<5.85；1.00<f4/f<2.20；-39.50<f5/f<-1.15；1.35<f13/f≤2.75；0.15<f13/f45≤1.56；0.95≤EPP/f≤1.25；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：张琴，
类型：发明
国别省市：江苏,32