一种大口径长出瞳距长后截距目镜制造技术

本发明专利技术涉及一种大口径长出瞳距长后截距目镜，其光学系统结构由两片非球面镜片和两片球面镜片构成，其光学系统沿着出瞳到像面依次有：弯月非球面正透镜A、双凸非球面正透镜B、双凸正透镜C和双凹负透镜D构成的胶合组；平行平板位于IMA像面之前。此光学系统具有较大眼动范围，且出瞳距长，可以保证颠簸状态下的用户体验，同时具有较长的后截距，可以满足特定的安装要求，该目镜可搭配0.55英寸的显示屏使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径长出瞳距长后截距目镜
[0001]
：本专利技术涉及一种大口径长出瞳距长后截距目镜。
[0002]
技术介绍
：目镜最初用于显微镜、望远镜，经过多年的发展，畸变、视场角、出瞳距等参数逐步提升，像质也有较大进步；以往的用法通常是对物镜产生的虚像面成像，后来出现了用于观察显示屏的用途，无需考虑前后组光线衔接问题，但是目前市场上大多数目镜的出瞳口径较小，在一些比较颠簸的场景中会出现人眼偏离出瞳范围的情况，导致视觉效果变差；同时颠簸的环境也要求出瞳距要留出一定的安全距离防止撞伤人眼；此外一般目镜的后截距设计值在6mm以下，当结构有特殊换装要求时往往会产生干涉。
[0003]
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种大口径长出瞳距长后截距目镜，该大口径长出瞳距长后截距目镜设计合理，能够解决目镜出瞳直径小，出瞳距短，后截距短等问题。
[0004]本专利技术大口径长出瞳距长后截距目镜，其特征在于：所述镜头的光学系统结构由两片非球面镜片和两片球面镜片构成，其光学系统沿着出瞳到像面依次是弯月非球面正透镜A、双凸非球面正透镜B、双凸正透镜C和双凹负透镜D构成的胶合组；镜头的平行平板位于IMA像面之前，镜头光学结构的具体性能参数为：（1）焦距：EFFL=18mm；（2）入瞳直径：6mm，允许的眼动范围
±
5mm；（3）视场角：2w≥30.8
°
；（4）光学畸变：＜
‑
2%；（5）成像圆直径大于Ф9.7；（6）工作光谱范围：420nm～680nm；（7）光学总长TTL≤40mm，出瞳距≥20mm，光学后截距≥9.7mm；（8）目镜镜头适用于0.55英寸显示屏。
[0005]进一步的，上述镜头各镜片从左至右的间距如下：弯月正透镜A与双凸正透镜B之间的空气间隔为1.98mm；双凸正透镜B与胶合组中双凸正透镜C的空气间隔为0.1mm。
[0006]进一步的，设定镜头焦距为f，从像面至物面的光学镜片焦距依次为f1、f2、f3和f4；镜头焦距与各镜片焦距有如下的关系：6<f1/f<7.5；1<f2/f<1.9；0.6<f3/f<1.5；
‑
1.6<f4/f<
‑
0.6。
[0007]进一步的，具体镜片参数表：
本实施例中，各非球面面型Z由以下公式限定：其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高； c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上述具体镜片参数表中曲率半径R的倒数)；k 为圆锥常数；A、B、C、D均为高次项系数；下面示出可用于本实施例中各非球面透镜表面的圆锥常数k以及高次项系数A、B、C、D；上述参数数值：相比其它镜头，该镜头的具备的优势有：a)通光口径极大，相比于常规的4~6mm出瞳直径，实现了
±
5mm的眼动范围，从而保证人眼偏离中轴时的成像质量；b)出瞳距长，有效防止撞伤人眼；c)通过参数及材料的调整，构成曲率平滑的非球面，保证了非球面的加工性能，提升了非球面面型的生产良率；d)后截距大于0.5f，相比于常规的5mm左右的出瞳距，有效增加了后续安装空间，为拆卸换装的实现提供了可能。
[0008]附图说明：图1是本专利技术光学结构图；图2是离焦MTF曲线图；图3是畸变曲线图；图4是场曲和像散图；图5是垂轴色差图；
图6是出瞳偏移
±
5mm时的光路图；图7是出瞳偏移
±
5mm时的离焦MTF图。
[0009]具体实施方式：本专利技术大口径长出瞳距长后截距目镜，其特征在于：所述镜头的光学系统结构由两片非球面镜片和两片球面镜片构成，其光学系统沿着出瞳到像面依次是弯月非球面正透镜A、双凸非球面正透镜B、双凸正透镜C和双凹负透镜D构成的胶合组；镜头的平行平板位于IMA像面之前，镜头光学结构的具体性能参数为：（1）焦距：EFFL=18mm；（2）入瞳直径：6mm，允许的眼动范围
±
5mm；（3）视场角：2w≥30.8
°
；（4）光学畸变：＜
‑
2%；（5）成像圆直径大于Ф9.7；（6）工作光谱范围：420nm～680nm；（7）光学总长TTL≤40mm，出瞳距≥20mm，光学后截距≥9.7mm；（8）目镜镜头适用于0.55英寸显示屏。
[0010]上述镜头各镜片从左至右的间距如下：弯月正透镜A与双凸正透镜B之间的空气间隔为2.43mm；双凸正透镜B与胶合组中双凸正透镜C的空气间隔为0.1mm。
[0011]如图1所示，该大口径长出瞳距长后截距目镜由由两片球面和两片非球面组成，由四片式目镜演化而来，长出瞳距带来的轴外光线高度增加会造成轴外像差极度增高，首片非球面可以有效抵消这部分像差，并且为畸变的校正提供铺垫；第二片非球面主要是出于尺寸限制因素，在场曲亟需校正的情况下，后组胶合片的负光焦度会大幅度增加，第二片作为光焦度的主要承担部分，正光焦度也会极度增大，其口径会成为整个镜头中最大的部分，但是作为目镜出于轻小型考虑，一般会尽量将整体口径做小，第二片非球面便是由此产生；第三片和第四片组成的胶合片主要用于校正色差，同时由于后截距较长的原因，最后一个表面的通光口径会比较大，因而不能R值太小，同时要负担较大的负光焦度，在此矛盾前提下必须选择折射率较高的材料。整个系统通过合理的光焦度分配，能得到较好的像差平衡，使整个镜头敏感度下降。
[0012]设定镜头焦距为f，从像面至物面的光学镜片焦距依次为f1、f2、f3和f4；镜头焦距与各镜片焦距有如下的关系：6<f1/f<7.5；1<f2/f<1.9；0.6<f3/f<1.5；
‑
1.6<f4/f<
‑
0.6。
[0013]进一步的，具体镜片参数表：
本实施例中，各非球面面型Z由以下公式限定：其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高； c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上述具体镜片参数表中曲率半径R的倒数)；k 为圆锥常数；A、B、C、D均为高次项系数；下面示出可用于本实施例中各非球面透镜表面的圆锥常数k以及高次项系数A、B、C、D；上述参数数值： Nd是透镜材料的d光折射率； Vd是透镜材料的d光阿贝常数。
[0014]相比其它镜头，该镜头的具备的优势有：a)通光口径极大，相比于常规的4~6mm出瞳直径，实现了
±
5mm的眼动范围，从而保证人眼偏离中轴时的成像质量；b)出瞳距长，有效防止撞伤人眼；c)通过参数及材料的调整，构成曲率平滑的非球面，保证了非球面的加工性能，提升了非球面面型的生产良率；d)后截距大于0.5f，相比于常规的5mm左右的出瞳距，有效增加了后续安装空间，为拆卸换装的实现提供了可能。
[0015]从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径长出瞳距长后截距目镜，其特征在于：所述镜头的光学系统结构由两片非球面镜片和两片球面镜片构成，其光学系统沿着出瞳到像面依次是弯月非球面正透镜A、双凸非球面正透镜B、双凸正透镜C和双凹负透镜D构成的胶合组；镜头的平行平板位于IMA像面之前，镜头光学结构的具体性能参数为：（1）焦距：EFFL=18mm；（2）入瞳直径：6mm，允许的眼动范围
±
5mm；（3）视场角：2w≥30.8
°
；（4）光学畸变：＜
‑
2%；（5）成像圆直径大于Ф9.7；（6）工作光谱范围：420nm～680nm；（7）光学总长TTL≤40mm，出瞳距≥20mm，光学后截距≥9.7mm；（8）目镜镜头适用于0.55英寸显示屏。2.根据权利要求1所述的大口径长出瞳距长后截距目镜，其特征在于：所述镜头各镜片从左至右的间距如下：弯月正透镜A与双凸正透镜B之间的空气间隔为2.43mm；双凸正透镜B与胶合组中双凸正透镜C的空气间隔为0.1mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥东，肖维军，刘辉，徐奇锋，
申请(专利权)人：福建福光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：