一種頭盔顯示光學(xué)設(shè)備制造技術(shù)

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)涉及頭盔顯示光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用非球面技術(shù)和衍射鏡片技術(shù)的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備包括顯示光學(xué)主體，顯示光學(xué)主體包括：兩個(gè)正透鏡、一個(gè)負(fù)透鏡、一個(gè)帶衍射結(jié)構(gòu)的非球面透鏡，兩個(gè)正透鏡、負(fù)透鏡及非球面透鏡依次排列，且中心位于同一直線(xiàn)上。本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)提供的一種頭盔顯示光學(xué)設(shè)備，通過(guò)設(shè)置非球面透鏡及在非球面透鏡上設(shè)置衍射結(jié)構(gòu)，同時(shí)配置合理的焦距范圍，最終可以滿(mǎn)足視場(chǎng)角大于56度，出瞳距離大于1.1倍焦距，出瞳直徑大于1/2倍焦距的設(shè)計(jì)需求，以實(shí)現(xiàn)目視投影光學(xué)設(shè)備更高的體驗(yàn)效果。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及頭盔顯示光學(xué)設(shè)備
，尤其涉及一種應(yīng)用非球面技術(shù)和衍射鏡片技術(shù)的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，在虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、電子取景器(EVF)等近眼目視投影應(yīng)用領(lǐng)域中，為適應(yīng)人們較長(zhǎng)時(shí)間觀看圖像、視頻等投影內(nèi)容的需要，要求投影圖像具有高質(zhì)量的體驗(yàn)感受，具體包括大視場(chǎng)角、高沉浸感的圖像、人眼觀看的舒適度等。這些都與其光學(xué)系統(tǒng)本身直接相關(guān)，光學(xué)系統(tǒng)提供了觀看所需的視場(chǎng)角，提供了舒適的觀看距離及觀看位置，同時(shí)也必須提供高質(zhì)量的人眼觀看不易疲勞的圖像質(zhì)量。但是，對(duì)于目前已有的目視投影光學(xué)設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足大視場(chǎng)角、長(zhǎng)出瞳距離、大出瞳直徑、高像質(zhì)的苛刻要求，從而導(dǎo)致已有的目視投影光學(xué)設(shè)備的體驗(yàn)效果較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提出一種頭盔顯示光學(xué)設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的目視投影光學(xué)設(shè)備的體驗(yàn)效果較差的技術(shù)問(wèn)題。為達(dá)此目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種頭盔顯示光學(xué)設(shè)備，包括顯示光學(xué)主體，所述顯示光學(xué)主體包括：兩個(gè)正透鏡，分別為第一正透鏡和第二正透鏡，所述正透鏡的透鏡材料折射率均不小于1.65，F(xiàn)-C光譜范圍阿貝數(shù)不小于35，一個(gè)所述正透鏡的焦距范圍在1.5-3.0倍顯示光學(xué)主體焦距；另外一個(gè)所述正透鏡的焦距范圍在1.0-1.9倍顯示光學(xué)主體焦距一個(gè)負(fù)透鏡，所述負(fù)透鏡的透鏡材料折射率不小于1.55，F(xiàn)-C光譜范圍阿貝數(shù)不大于45，所述負(fù)透鏡焦距絕對(duì)值大于0.8倍顯示光學(xué)主體焦距；一個(gè)帶衍射結(jié)構(gòu)的非球面透鏡，所述非球面透鏡的透鏡材料的折射率均不小于1.40，F(xiàn)-C光譜范圍阿貝數(shù)不大于60，所述非球面透鏡上焦距范圍在1.1-110倍顯示光學(xué)主體焦距；兩個(gè)所述正透鏡、所述負(fù)透鏡及所述非球面透鏡依次排列，且中心位于同一直線(xiàn)上。進(jìn)一步的，所述正透鏡、所述負(fù)透鏡及所述非球面透鏡有單個(gè)鏡片構(gòu)成或由透鏡組構(gòu)成。進(jìn)一步的，所述非球面透鏡的兩個(gè)光學(xué)面上至少一個(gè)所述光學(xué)面上設(shè)有所述衍射結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述非球面透鏡的材質(zhì)為玻璃材質(zhì)或樹(shù)脂材質(zhì)。本技術(shù)提供的一種頭盔顯示光學(xué)設(shè)備，通過(guò)設(shè)置非球面透鏡及在非球面透鏡上設(shè)置衍射結(jié)構(gòu)，同時(shí)配置合理的焦距范圍，最終可以滿(mǎn)足視場(chǎng)角大于56度，出瞳距離大于1.1倍焦距，出瞳直徑大于1/2倍焦距的設(shè)計(jì)需求，以實(shí)現(xiàn)目視投影光學(xué)設(shè)備更高的體驗(yàn)效果。附圖說(shuō)明圖1是本技術(shù)實(shí)施例1提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)實(shí)施例1提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的場(chǎng)曲分布圖；圖3是本技術(shù)實(shí)施例1提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的畸變分布圖；圖4是本技術(shù)實(shí)施例1提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的全視場(chǎng)MTF評(píng)價(jià)圖；圖5是本技術(shù)實(shí)施例2提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本技術(shù)實(shí)施例2提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的場(chǎng)曲分布圖；圖7是本技術(shù)實(shí)施例2提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的畸變分布圖；圖8是本技術(shù)實(shí)施例2提供的頭盔顯示光學(xué)設(shè)備的全視場(chǎng)MTF評(píng)價(jià)圖。圖中：1、第一正透鏡；2、第二正透鏡；3、負(fù)透鏡；4、非球面透鏡；5、像面。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本技術(shù)的技術(shù)方案。實(shí)施例1如圖1-4所示，圖1由三個(gè)玻璃鏡片和一個(gè)非球面鏡片組成。使用時(shí)，系統(tǒng)光闌在目鏡前面，即出瞳位置，或叫眼點(diǎn)位置，出瞳直徑即系統(tǒng)的光闌直徑。像面為微像源的發(fā)光面，例如OLED，LCD等；圖2是場(chǎng)曲分布圖，圖3是畸變分布圖，可以看出畸變小于3％；圖4是MTF評(píng)價(jià)圖，評(píng)價(jià)的是整個(gè)視場(chǎng)各個(gè)線(xiàn)對(duì)頻率下的MTF表現(xiàn)，包括10/20/30/40/50/60cyc/mm，其中，實(shí)線(xiàn)T1-T6為S方向測(cè)得，虛線(xiàn)S1-S6為M方向測(cè)得。實(shí)施例1中，系統(tǒng)焦距為16.32mm，出瞳距離為17mm，出瞳直徑為Φ7.0mm。視場(chǎng)角為全角60°。該實(shí)施例的各鏡片設(shè)計(jì)參數(shù)如下：其中第7面為非球面，非球面方程如下： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + α 1 r 2 + α 2 r 4 + α 3 r 6 + α 4 r 8 + α 5 r 10 + α 6 r 12 + α 7 r 14 + α 8 r 16 ]]>其中，c＝1/r＝-0.0069724，k＝0，α1＝0，α2＝3.3326E-4，α3＝-2.299E-5，α4＝1.467E-6，α5＝-3.787E-8，α6＝4.8262E-10，α7＝-3.043E-12，α8＝7.5999E-15。其中第8面為DOE面，面方程如下： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + α 1 r 2 + &alph本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種頭盔顯示光學(xué)設(shè)備，其特征在于，包括顯示光學(xué)主體，所述顯示光學(xué)主體包括：兩個(gè)正透鏡，分別為第一正透鏡(1)和第二正透鏡(2)，所述正透鏡的透鏡材料折射率均不小于1.65，F(xiàn)?C光譜范圍阿貝數(shù)不小于35，一個(gè)所述正透鏡的焦距范圍在1.5?3.0倍顯示光學(xué)主體焦距；另外一個(gè)所述正透鏡的焦距范圍在1.0?1.9倍顯示光學(xué)主體焦距；一個(gè)負(fù)透鏡(3)，所述負(fù)透鏡(3)的透鏡材料折射率不小于1.55，F(xiàn)?C光譜范圍阿貝數(shù)不大于45，所述負(fù)透鏡(3)焦距絕對(duì)值大于0.8倍顯示光學(xué)主體焦距；一個(gè)帶衍射結(jié)構(gòu)的非球面透鏡(4)，所述非球面透鏡(4)的透鏡材料的折射率均不小于1.40，F(xiàn)?C光譜范圍阿貝數(shù)不大于60，所述非球面透鏡(4)上焦距范圍在1.1?110倍顯示光學(xué)主體焦距；兩個(gè)所述正透鏡、所述負(fù)透鏡(3)及所述非球面透鏡(4)依次排列且中心位于同一直線(xiàn)上。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種頭盔顯示光學(xué)設(shè)備，其特征在于，包括顯示光學(xué)主體，所述顯示光學(xué)主體包括：兩個(gè)正透鏡，分別為第一正透鏡(1)和第二正透鏡(2)，所述正透鏡的透鏡材料折射率均不小于1.65，F(xiàn)-C光譜范圍阿貝數(shù)不小于35，一個(gè)所述正透鏡的焦距范圍在1.5-3.0倍顯示光學(xué)主體焦距；另外一個(gè)所述正透鏡的焦距范圍在1.0-1.9倍顯示光學(xué)主體焦距；一個(gè)負(fù)透鏡(3)，所述負(fù)透鏡(3)的透鏡材料折射率不小于1.55，F(xiàn)-C光譜范圍阿貝數(shù)不大于45，所述負(fù)透鏡(3)焦距絕對(duì)值大于0.8倍顯示光學(xué)主體焦距；一個(gè)帶衍射結(jié)構(gòu)的非球面透鏡(4)，所述非球面透鏡(4)的透鏡材料的折射率均...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡輝，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：上海井蛙科技有限公司，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：上海;31