目镜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种目镜，包括从人眼观察侧到显示器件侧沿光轴方向共轴依次排列的光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜，且第一透镜、第二透镜和第三透镜的材料、焦距和位置关系满足一定的关系，从而使显示器件上显示的图像经目镜放大后在光阑处的人眼成像。本实用新型专利技术提供的目镜具有大孔径、大视场、短焦距、低畸变等优点，适用于头戴显示器及类似装置；且本实用新型专利技术的目镜可以采用光学塑料制成，质量轻成本低。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学
，更具体地说，涉及一种适用于头戴显示器或类似 装置的目镜。
技术介绍
头戴显示器(或称头盔显示器、视频眼镜)无论在多媒体娱乐还是在军事、工业、 医疗等领域都具有巨大的应用价值和市场。对头戴显示器的要求为佩戴舒适、结构紧凑体 积小、高成像质量和尽可能大的视场。头戴显示器主要由三部分组成显示部件、光学系统、连接前两者的机械结构。光 学系统决定了头戴显示器的成像质量、视场大小、体积大小，即光学系统是头戴显示器的核 心部分，其性能参数决定了产品整体系统参数。对于头戴显示器应用，要求光学系统尽量大的视场以保证有足够的沉浸感；要求 光学系统较大的出瞳尺寸，以保证不同瞳孔距的人可以在转动眼球的同时不会丢失图像； 要求光学系统尽量小的焦距，以保证系统紧凑型和足够的放大倍率。而视场、出瞳尺寸、焦 距这三个参数对于光学系统而言是相互制约的。目前，传统的以共轴球面透镜组的目镜结 构已经无法满足高像质、大视场和小体积的要求，光学系统紧凑性和光学系统成像质量要 求存在一定的矛盾。另一方面，共轴目镜光学系统有加工工艺成熟、成本低廉、性能稳定等 优点。克服共轴光学系统的缺点，发挥其优势是良好可用光学系统的内在要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有头戴显示器的目镜无法满足高像 质、大视场和小体积的要求的缺陷，提供一种适用于头戴显示器或类似装置的目镜，其出瞳 距离长、视场角大且体积相对较小。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种目镜，包括三片全塑 料透镜，像方远心；所述目镜从人眼观察一侧到显示器件一侧，沿共轴方向共轴依次排列着 光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜；其中，所述第一透镜的焦距为fl，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，系 统总焦距为fV，光阑到第一透镜的中心距离为df，第三透镜到显示器件的显示芯片的中心 距离为db，且满足以下关系式1)0. 6 < fl/fw < 0. 85,2)0. 4 < |f2/fw| < 0. 6,3)0. 5 < f3/fw < 0. 75,4)0. 78 < df/fw <0.82，5) 0. 28 < db/fw < 0. 45 ;且所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的材料满足以下要求Ndl > 1. 48，Nd3 > 1. 48，Ndl、Nd3分别表示第一透镜、第三透镜在d线的折射率；Vdl > 56，Vd3 > 56，Vdl、Vd3分别表示第一透镜、第三透镜在d线的阿贝数；Nd2 > 1. 55，Vd2 < 30，Nd2、Vd2分别表示第二透镜在d线的折射率和阿贝数。在本技术的一些优选实施例中，所述第一透镜和第三透镜均为正透镜，第二 透镜为负透镜。在本技术更进一步的优选实施例中，所述第一透镜为双凸透镜，所述第 三透镜为弯月形透镜，且第三透镜的两个曲面曲率半径均为正值。在本技术的一些优选实施例中，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的焦距 进一步满足以下关系式，以获得更好的成像效果6)0. 7 < fl/fw < 0. 8 ；7) 0. 45 < I f2/fw | <0.55;8)0. 6 < f3/fw < 0. 73 ο在本技术的一些优选实施例中，所述第一透镜、第二透镜和第三 透镜为光学塑料。例如，所述第一透镜和第三透镜可以采用聚甲基丙烯酸甲酯 (PolymethylMethacrylate,ΡΜΜΑ)制成，即 Ndl = Nd3 = 1. 492, Vdl = Vd3 = 57. 3274。第 二透镜可以采用聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)制成，即Nd2 = 1. 586, Vd2 = 29. 9309。本 技术中的透镜不仅限于上述两种材料，还可以选用其它符合折射率和阿贝数范围的光 学塑料。在本技术的一些优选实施例中，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜中至少 有一个光学面为轴对称非球面，以校正系统像差，如场曲和畸变。在本技术进一步的一 些实施例中，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的光学面皆为轴对称非球面，从而更好地 校正系统像差。优选地，所述非球面的表达式为 权利要求一种目镜，其特征在于，包括从人眼观察侧到显示器件侧沿光轴方向共轴依次排列的光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，系统总焦距为fw，光阑到第一透镜的中心距离为df，第三透镜到显示器件的显示芯片的中心距离为db，且满足以下关系式1)0.6＜f1/fw＜0.85，2)0.4＜|f2/fw|＜0.6，3)0.5＜f3/fw＜0.75，4)0.78＜df/fw＜0.82，5)0.28＜db/fw＜0.45；且所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的材料满足以下要求Nd1＞1.48，Nd3＞1.48，Nd1、Nd3分别表示第一透镜、第三透镜在d线的折射率；Vd1＞56，Vd3＞56，Vd1、Vd3分别表示第一透镜、第三透镜在d线的阿贝数；Nd2＞1.55，Vd2＜30，Nd2、Vd2分别表示第二透镜在d线的折射率和阿贝数。2.根据权利要求1所述的目镜，其特征在于，所述第一透镜和第三透镜均为正透镜，第 二透镜为负透镜。3.根据权利要求2所述的目镜，其特征在于，所述第一透镜为双凸透镜，所述第三透镜 为弯月形透镜，且第三透镜的两个曲面曲率半径均为正值。4.根据权利要求1所述的目镜，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的焦 距进一步满足以下关系式6)0.7 < fl/fw < 0. 8 ；7)0.45 < f2/fw < 0. 55 ；8)0.6 < f3/fw < 0. 73。5.根据权利要求1所述的目镜，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜为光 学塑料。6.根据权利要求5所述的目镜，其特征在于，所述第一透镜和第三透镜采用聚甲基丙 烯酸甲酯制成。7.根据权利要求6所述的目镜，其特征在于，所述第二透镜采用聚碳酸酯制成。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的目镜，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜 和第三透镜中至少有一个光学面为轴对称非球面。9.根据权利要求9所述的目镜，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的光 学面皆为轴对称非球面。10.根据权利要求9所述的目镜，其特征在于，所述非球面的表达式为专利摘要本技术涉及一种目镜，包括从人眼观察侧到显示器件侧沿光轴方向共轴依次排列的光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜，且第一透镜、第二透镜和第三透镜的材料、焦距和位置关系满足一定的关系，从而使显示器件上显示的图像经目镜放大后在光阑处的人眼成像。本技术提供的目镜具有大孔径、大视场、短焦距、低畸变等优点，适用于头戴显示器及类似装置；且本技术的目镜可以采用光学塑料制成，质量轻成本低。文档编号G02B27/01GK201740920SQ20102026009公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日专利技术者陈云亮 申请人:深圳航天科技创新研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目镜，其特征在于，包括从人眼观察侧到显示器件侧沿光轴方向共轴依次排列的光阑、第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜的焦距为ｆ１，第二透镜的焦距为ｆ２，第三透镜的焦距为ｆ３，系统总焦距为ｆｗ，光阑到第一透镜的中心距离为ｄｆ，第三透镜到显示器件的显示芯片的中心距离为ｄｂ，且满足以下关系式：１）０．６＜ｆ１／ｆｗ＜０．８５，２）０．４＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．６，３）０．５＜ｆ３／ｆｗ＜０．７５，４）０．７８＜ｄｆ／ｆｗ＜０．８２，５）０．２８＜ｄｂ／ｆｗ＜０．４５；且所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的材料满足以下要求：Ｎｄ１＞１．４８，Ｎｄ３＞１．４８，Ｎｄ１、Ｎｄ３分别表示第一透镜、第三透镜在ｄ线的折射率；Ｖｄ１＞５６，Ｖｄ３＞５６，Ｖｄ１、Ｖｄ３分别表示第一透镜、第三透镜在ｄ线的阿贝数；Ｎｄ２＞１．５５，Ｖｄ２＜３０，Ｎｄ２、Ｖｄ２分别表示第二透镜在ｄ线的折射率和阿贝数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云亮，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]