光学成像镜头制造技术

本申请公开了一种光学成像镜头，由镜筒及容置于所述镜筒中的透镜组和多个间隔元件组成，镜筒具有朝向人眼侧的人眼侧端和朝向像源侧的像源侧端；透镜组包括从人眼侧至像源侧沿光轴依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，第一透镜至第五透镜中的至少一个透镜的至少一个面为非球面，其中，第一透镜、第二透镜和第三透镜组成第一透镜组，第四透镜和第五透镜组成具有正光焦度的第二透镜组，第一透镜组中任意两相邻透镜的轴上间距大于第二透镜组中两透镜的轴上间距；以及第一透镜的人眼侧面至第五透镜的像源侧面的轴上距离TD、镜筒沿光轴的方向延伸的最大高度L、镜筒的人眼侧端的外径D0s和镜筒的像源侧端的外径D0m满足：|TD/L

【技术实现步骤摘要】
光学成像镜头


[0001]本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种光学成像镜头。

技术介绍

[0002]随着光电技术的快速发展，镜头的应用场景也呈现多样化的需求，镜头应用环境的多样化需求镜头的不同的配合类型和在不同温度下依旧保持稳定的性能和成像质量。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多元信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，是用户沉浸在虚拟世界中。但是现有的虚拟现实显示装置体积庞大，不便于携带，严重的影响用户体验，这也是VR目前没有被广泛接受的原因之一。
[0003]光学成像镜头可以包括镜筒、及容置于镜筒中的透镜组和多个间隔元件，可以作为显示目镜使用，显示目镜是VR头戴设备的核心光学部件，目镜的成像质量、重量、尺寸等关键指标直接关系到人佩戴VR头盔时的体验感和舒适度，因此，目镜的小型化是VR头戴设备发展的一个重要趋势。另一方面随着显示技术的发展进步，对于与之匹配的目镜的成像质量也提出了更高的要求。为了满足市场的更高要求，势必需要增加目镜的镜片数量来保证优质的成像效果，但随着镜片数量的增加，目镜的组装效率以及组装之后整体结构的稳定性也需要进一步提高。因此，如何使VR头戴设备在保证小型化和良好的成像质量的同时，具有易组装和稳定性是该领域亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]本申请一方面提供了这样一种光学成像镜头，所述光学成像镜头由镜筒及容置于所述镜筒中的透镜组和多个间隔元件组成，其中，所述镜筒具有朝向人眼侧的人眼侧端和朝向像源侧的像源侧端；所述透镜组包括从所述人眼侧至所述像源侧沿光轴依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个透镜的至少一个面为非球面，其中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜组成第一透镜组，所述第四透镜和所述第五透镜组成具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组中任意两相邻透镜的轴上间距大于所述第二透镜组中两透镜的轴上间距；所述透镜组和所述多个间隔元件容置于所述镜筒中，所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧面的轴上距离TD、所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L、所述镜筒的人眼侧端的外径D0s和所述镜筒的像源侧端的外径D0m满足：|TD/L
‑
D0s/D0m|<1。
[0005]在一个实施方式中，所述多个间隔元件包括设置在所述第二透镜的像源侧面的第二间隔元件，所述第二透镜的像源侧面与所述第二间隔元件的人眼侧面相互接触，其中，所述第二透镜的人眼侧面的曲率半径R3、所述第二透镜的中心厚度CT2、所述第二透镜至所述第三透镜的轴上距离T23、所述第二间隔元件的人眼侧面的内径d2s、所述第二间隔元件的像源侧面的内径d2m以及所述第二透镜的像源侧面的曲率半径R4满足：
‑
3mm
‑1<(R3/CT2+R4/T23)/(d2s+d2m)<5mm
‑1。
[0006]在一个实施方式中，所述多个间隔元件包括设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间的至少一个间隔元件，所述第二透镜的像源侧面的曲率半径R4、所述第三透镜的人眼侧面的曲率半径R5、所述第二透镜至所述第三透镜的轴上距离T23以及所述至少一个间隔元件中各间隔元件的最大厚度的总和∑CP2满足：0<|R4/R5|+(∑CP2/T23)<25。
[0007]在一个实施方式中，在所述第一透镜至所述第四透镜之间，所述多个间隔元件包括设置在所述第一透镜至所述第四透镜中相邻两透镜之间的至少两个间隔元件，所述至少两个间隔元件通过胶水相互固定粘连。
[0008]在一个实施方式中，所述第一透镜的人眼侧面为凸面，所述第三透镜的像源侧面为凹面，所述第五透镜的像源侧面为凹面。
[0009]在一个实施方式中，所述第一透镜的中心厚度CT1、所述第一透镜至所述第二透镜的轴上距离T12、所述第二透镜的中心厚度CT2、所述第二透镜至所述第三透镜的轴上距离T23、所述第三透镜的中心厚度CT3、所述第三透镜的像源侧面的曲率半径R6、所述第一透镜的人眼侧面的曲率半径R1以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：
‑
2<(CT1+T12+CT2+T23+CT3)*(R1/R6)/L<0。
[0010]在一个实施方式中，所述第一透镜的人眼侧面的曲率半径R1、所述第五透镜的像源侧面的曲率半径R10、所述镜筒的人眼侧端的外径D0s、所述镜筒的人眼侧端的内径d0s、所述镜筒的像源测端的外径D0m以及所述镜筒的像源测端的内径d0m满足：0<R1/R10*|D0s
‑
d0s|/|D0m
‑
d0m|<10。
[0011]在一个实施方式中，所述多个间隔元件中各间隔元件的最大厚度的总和∑CP、所述第一透镜至所述第五透镜中任意相邻的两个透镜在光轴上的间隔的总和∑AT、所述第一透镜至所述第五透镜的中心厚度的总和∑CT以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：1<∑CP/∑AT+∑CT/L<5。
[0012]在一个实施方式中，所述第三透镜为双凸透镜，且所述第三透镜至所述第四透镜的轴上距离T34、所述第三透镜的像源侧面的曲率半径R6、所述第四透镜的人眼侧面的曲率半径R7以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：
‑
2<T34/L
‑
|R6/R7|<0。
[0013]在一个实施方式中，在所述透镜组中，所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个透镜为玻璃透镜，所述玻璃透镜的人眼侧面和像源侧面中的至少一个为玻璃非球面。
[0014]在一个实施方式中，所述第一透镜的折射率n1、所述第二透镜的折射率n2、所述第三透镜的折射率n3、所述第一透镜的中心厚度CT1、所述第二透镜的中心厚度CT2、所述第三透镜的中心厚度CT3以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：1<2*n3/(n1+n2)+(CT1+CT2+CT3)/L<2。
[0015]在一个实施方式中，所述第四透镜的折射率n4、所述第五透镜的折射率n5、所述第四透镜的中心厚度CT4、所述第五透镜的中心厚度CT5以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：0<(n4
‑
1.8)/(n4
‑
n5)+(L
‑
CT4)/(L
‑
CT5)<5。
[0016]在一个实施方式中，所述镜筒的人眼侧端的外径D0s、所述镜筒的像源测端的外径D0m、所述光学成像镜头的光圈数值Fno、光学成像镜头的总有效焦距f以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：0mm&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头由镜筒及容置于所述镜筒中的透镜组和多个间隔元件组成，其中，所述镜筒具有朝向人眼侧的人眼侧端和朝向像源侧的像源侧端；所述透镜组包括从所述人眼侧至所述像源侧沿光轴依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个透镜的至少一个面为非球面，其中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜组成第一透镜组，所述第四透镜和所述第五透镜组成具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组中任意两相邻透镜的轴上间距大于所述第二透镜组中两透镜的轴上间距；以及所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧的轴上距离TD、所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L、所述镜筒的人眼侧端的外径D0s和所述镜筒的像源侧端的外径D0m满足：|TD/L
‑
D0s/D0m|<1。2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述多个间隔元件包括设置在所述第二透镜的像源侧面的第二间隔元件，所述第二透镜的像源侧面与所述第二间隔元件的人眼侧面相互接触，其中，所述第二透镜的人眼侧面的曲率半径R3、所述第二透镜的中心厚度CT2、所述第二透镜至所述第三透镜的轴上距离T23、所述第二间隔元件的人眼侧面的内径d2s、所述第二间隔元件的像源侧面的内径d2m以及所述第二透镜的像源侧面的曲率半径R4满足：
‑
3mm
‑1<(R3/CT2+R4/T23)/(d2s+d2m)<5mm
‑1。3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述多个间隔元件包括设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间的至少一个间隔元件，所述第二透镜的像源侧面的曲率半径R4、所述第三透镜的人眼侧面的曲率半径R5、所述第二透镜至所述第三透镜的轴上距离T23以及所述至少一个间隔元件中各间隔元件的最大厚度的总和∑CP2满足：0<|R4/R5|+(∑CP2/T23)<25。4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述多个间隔元件包括设置在所述第一透镜至所述第四透镜中相邻两透镜之间的至少两个间隔元件，所述至少两个间隔元件通过胶水相互固定粘连。5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜的人眼侧面为凸面，所述第三透镜的像源侧面为凹面，所述第五透镜的像源侧面为凹面。6.根据权利要求5所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜的中心厚度CT1、所述第一透镜至所述第二透镜的轴上距离T12、所述第二透镜的中心厚度CT2、所述第二透镜至所述第三透镜的轴上距离T23、所述第三透镜的中心厚度CT3、所述第三透镜的像源侧面的曲率半径R6、所述第一透镜的人眼侧面的曲率半径R1以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：
‑
2<(CT1+T12+CT2+T23+CT3)*(R1/R6)/L<0。7.根据权利要求5所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜的人眼侧面的曲率半径R1、所述第五透镜的像源侧面的曲率半径R10、所述镜筒的人眼侧端的外径D0s、所述镜筒的人眼侧端的内径d0s、所述镜筒的像源测端的外径D0m以及所述镜筒的像源测端的内径d0m满足：
0<R1/R10*|D0s
‑
d0s|/|D0m
‑
d0m|<10。8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述多个间隔元件中各间隔元件的最大厚度的总和∑CP、所述第一透镜至所述第五透镜中任意相邻的两个透镜在光轴上的间隔的总和∑AT、所述第一透镜至所述第五透镜的中心厚度的总和∑CT以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：1<∑CP/∑AT+∑CT/L<5。9.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第三透镜为双凸透镜，且所述第三透镜至所述第四透镜的轴上距离T34、所述第三透镜的像源侧面的曲率半径R6、所述第四透镜的人眼侧面的曲率半径R7以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：
‑
2<T34/L
‑
|R6/R7|<0。10.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个透镜为玻璃透镜，所述玻璃透镜的人眼侧面和像源侧面中的至少一个为玻璃非球面。11.根据权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率n1、所述第二透镜的折射率n2、所述第三透镜的折射率n3、所述第一透镜的中心厚度CT1、所述第二透镜的中心厚度CT2、所述第三透镜的中心厚度CT3以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：1<2*n3/(n1+n2)+(CT1+CT2+CT3)/L<2。12.根据权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜的折射率n4、所述第五透镜的折射率n5、所述第四透镜的中心厚度CT4、所述第五透镜的中心厚度CT5以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：0<(n4
‑
1.8)/(n4
‑
n5)+(L
‑
CT4)/(L
‑
CT5)<5。13.根据权利要求10所述的光学成像镜头，其特征在于，所述镜筒的人眼侧端的外径D0s、所述镜筒的像源侧端的外径D0m、所述光学成像镜头的光圈数值Fno、光学成像镜头的总有效焦距f以及所述镜筒沿所述光轴的方向延伸的最大高度L满足：0mm<max(D0s,D0m)*L/(Fno*f)<55mm，其中，max(D0s,D0m)是指D0s与D0m之中的最大值。14.根据权利要求1至10任一项所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距f45以及所述镜筒的像源测端的内径d0m满足：1<f45/d0m<5。15.根据权利要求2所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第二间隔元件的人眼侧面的外径D2s、所述第二间隔元件的人眼侧面的内径d2s、所述第二间隔元件的像源侧面的外径D2m、所述第二间隔元件的像源侧面的内径d2m、所述第二透镜的有效焦距f2以及所述第三透镜的有效焦距f3满足：
‑
10<(D2s
‑
d2s)/(D2m
‑
d2m)*(f2
‑
f3)/(f2+f3)<
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云峰，励维芳，宋立通，戴付建，赵烈烽，
申请(专利权)人：浙江舜宇光学有限公司，
类型：新型
国别省市：