一種微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，微顯示頭戴系統(tǒng)由于體積小、重量輕等特點(diǎn)廣受消費(fèi)者歡迎，但由于發(fā)光屏幕小，很難做到大視場角。市場上流行的微顯示頭戴設(shè)備視屏視場角基本在40°以下，大大的影響了體驗(yàn)效果。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的微顯示頭戴系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)大視場角的原因至少有兩點(diǎn):其一，設(shè)備的發(fā)光屏很小，在實(shí)現(xiàn)大視場的情況下會(huì)給目鏡造成很到的壓力；其二，一般微顯示系統(tǒng)采^ LCOS (Liquid Crystal on Silicon，液晶附娃)或者 DLP (Digital Light Process1n,數(shù)字光處理)技術(shù)來處理圖像，但是這兩種系統(tǒng)屬于反射系統(tǒng)，照明光線經(jīng)過這兩種芯片表面反射來生成圖像，因此需要反射棱鏡，但反射棱鏡受限通光口徑，仍然難以實(shí)現(xiàn)大視場角。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于上述問題，提出了一種微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設(shè)備。本實(shí)用新型提供微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設(shè)備，以便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一方面，本實(shí)用新型提供了一種微顯示目鏡，包括沿著光線依次設(shè)置的第一正透鏡、第二正透鏡、第三負(fù)透鏡和第四正透鏡，
[0007]所述第一正透鏡具有面向像方的第一表面和凸向物方的第二表面，所述第一表面為平面；
[0008]所述第二正透鏡具有凸向像方的第三表面和凸向物方的第四表面；
[0009]所述第三負(fù)透鏡具有凹向像方的第五表面和凹向物方的第六表面；
[0010]所述第四正透鏡具有凸向像方的第七表面和凹向物方的第八表面。
[0011]優(yōu)選地，所述第一正透鏡的第二表面、所述第三負(fù)透鏡的第五表面和第六表面、所述第四正透鏡的第七表面和第八表面為非球面，所述第二正透鏡的第三表面和第四表面為球面。
[0012]優(yōu)選地，所述第一正透鏡、所述第三負(fù)透鏡和所述第四正透鏡為塑料材質(zhì)，所述第二正透鏡為玻璃材質(zhì)。
[0013]優(yōu)選地，所述第一正透鏡的折射率范圍為1.45 < H1 < 1.60，色散范圍為50 < v i< 75 ；
[0014]所述第二正透鏡的折射率范圍為1.45 < n2< 1.75，色散范圍為50 < v 2< 70 ;
[0015]所述第三負(fù)透鏡的折射率范圍為1.60 < n3< 1.95，色散范圍為20 < v 3< 30 ;
[0016]所述第四正透鏡的折射率范圍為1.45 < n4< 1.75，色散范圍為50 < v 4< 70。
[0017]優(yōu)選地，所述第一正透鏡為PMMA型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率Ii1= 1.491786，色散V1= 57.3 ；
[0018]所述第二正透鏡為H-LAK12型號(hào)的玻璃材質(zhì)，其折射率n2= 1.696801，色散v 2 =
56.2 ；
[0019]所述第三負(fù)透鏡為OKPl型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率n3= 1.640，色散v 3= 22.5 ；
[0020]所述第四正透鏡為PMMA型號(hào)的玻璃材質(zhì)，其折射率n4= 1.491786，色散v 4 =
57.3。
[0021]本技術(shù)方案的一種微顯不目鏡由4個(gè)透鏡構(gòu)成，沿著光線依次設(shè)置第一正透鏡、第二正透鏡、第三負(fù)透鏡以及第四正透鏡，通過球面玻璃、非球面塑料的透鏡合理排列，在保證系統(tǒng)的成像質(zhì)量的情況下，實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化以及大視場角的需求。
[0022]另一方面，本實(shí)用新型提供了一種頭戴目鏡系統(tǒng)，包括發(fā)光屏幕和上述技術(shù)方案提供的微顯示目鏡。
[0023]優(yōu)選地，所述頭戴目鏡系統(tǒng)的像面位于人眼瞳孔處。
[0024]優(yōu)選地，所述頭戴目鏡系統(tǒng)的發(fā)光屏幕為1080P、0.7英寸M-OLED顯示屏。
[0025]優(yōu)選地，所述頭戴目鏡系統(tǒng)的總長小于30mm，總重量小于20g。
[0026]本技術(shù)方案的頭戴目鏡系統(tǒng)，采用具有自發(fā)光的M-OLED顯示屏作為系統(tǒng)的發(fā)光屏幕，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的LCOS或DLP技術(shù)，不需要反射棱鏡，因此能夠擺脫通光孔徑的限制，而且不需要外部光源，能夠進(jìn)一步減小系統(tǒng)的體積。
[0027]又一方面，本實(shí)用新型提供了一種微顯示頭戴設(shè)備，包括上述技術(shù)方案的頭戴目鏡系統(tǒng)。
[0028]本技術(shù)方案的微顯示頭戴設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)55°對(duì)角視場角、45°水平視場角、并且光學(xué)系統(tǒng)總長小于30mm、總重量小于20g，因此能夠滿足輕量化、小型化、大視角的市場需求。
【附圖說明】
[0029]圖1為頭戴可視設(shè)備的工作原理示意圖；
[0030]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種微顯示目鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微顯示目鏡的光學(xué)傳遞函數(shù)曲線示意圖；
[0032]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微顯示目鏡的場曲曲線示意圖；
[0033]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微顯示目鏡的畸變像差曲線示意圖；
[0034]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微顯示目鏡的點(diǎn)列圖；
[0035]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微顯示目鏡的倍率色差曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0037]圖1為頭戴可視設(shè)備的工作原理示意圖，人眼透過微顯示目鏡觀看顯示屏，顯示屏發(fā)出的光線通過該目鏡，并在距離人眼5m處形成一個(gè)巨大的虛像，再由人眼接收。
[0038]設(shè)計(jì)該頭戴可視設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，采用反向追跡，使頭戴可視設(shè)備的顯示屏位于光學(xué)系統(tǒng)的像面位置，光闌位于人眼瞳孔處；其中顯示屏采用M-OLED顯示屏，用來減少系統(tǒng)體積。
[0039]該光學(xué)系統(tǒng)包括三個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡:
[0040]所述第一正透鏡為平凸正透鏡，由于靠近人眼處的表面易臟污，因此將第一表面設(shè)置為平面，方便清潔；
[0041]所述第二正透鏡為雙凸正透鏡，采用折射率高色散低的材料，減少單色像差和色差的產(chǎn)生；此
[0042]所述第三負(fù)透鏡為雙凹負(fù)透鏡，兩個(gè)凹面采用非球面，校正兩個(gè)正透鏡產(chǎn)生的單色像差和色差；
[0043]所述第四正透鏡為彎月形透鏡，用來校正象散，優(yōu)化系同邊緣像質(zhì)。
[0044]基于上述設(shè)計(jì)思想，本實(shí)用新型提供了一種微顯示目鏡，如圖2所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種微顯示目鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，該微顯示目鏡包括沿著光線依次設(shè)置為第一正透鏡L1、第二正透鏡L2、第三負(fù)透鏡L3和第四正透鏡L4。
[0045]第一正透鏡LI具有面向像方的第一表面21和凸向物方的第二表面22，由于第一表面21靠近人眼，容易臟污，因此將第一表面21設(shè)置為平面，以方便清潔。
[0046]第二正透鏡L2具有凸向像方的第三表面23和凸向物方的第四表面24 ;第二正透鏡L2用于減少單色像差和色差的產(chǎn)生。
[0047]第三負(fù)透鏡L3具有凹向像方的第五表面25和凹向物方的第六表面26 ;第三負(fù)透鏡L3用于校正第一正透鏡LI和第二正透鏡L2產(chǎn)生的單色像差和色差。
[0048]第四正透鏡L4具有凸向像方的第七表面27和凹向物方的第八表面28 ;第四正透鏡L4為彎月正透鏡，用于校正象散、優(yōu)化系統(tǒng)邊緣像質(zhì)。
[0049]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，第一正透鏡L1、第三負(fù)透鏡L3和第四正透鏡L4為塑料材質(zhì)，第二正透鏡L2為玻璃材質(zhì)；第一正透鏡LI的第二表面22為非球面，第二正透鏡L2的第三表面23和第四表面為球面，第三負(fù)透鏡L3的第五表面25和第六表面26、第四正透鏡L4的第七表面27和第八表面28為非球面。本技術(shù)方案通過采用非球面塑料材質(zhì)透鏡以及球面玻璃材質(zhì)透鏡組合，以保證微顯示目鏡小型化、輕量化，同時(shí)提高成像質(zhì)量。
[0050]進(jìn)一步優(yōu)選地，第一正透鏡LI的折射率范圍為1.45 < H1 < 1.60，色散范圍為50< V1 < 75 ；
[0051]第二正透鏡L2的折射率范圍為1.45 < n2< 1.75，色散范圍為50 < v 2< 70 ;
[0052]第三負(fù)透鏡L3的折射率范圍為1.60 < n3< 1.95，色散范圍為20 < v 3< 30 ;
[0053]第四正透鏡L4的折射率范圍為1.45 < n4< 1.75，色散范圍為50 < v 4< 70。
[0054]具體的，第一正透鏡LI為PMMA型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率Ii1= 1.491786，色散v i=57.3 ；
[0055]第二正透鏡L2為H-LAK12型號(hào)的玻璃材質(zhì)，其折射率n2= 1.696801，色散v 2 =