一種微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光學技術領域，特別涉及一種微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設備。
【背景技術】
[0002]目前，微顯示頭戴系統(tǒng)由于體積小、重量輕等特點廣受消費者歡迎，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備視屏視場角基本在40°以下，大大的影響了體驗效果。
[0003]現(xiàn)有技術中的微顯示頭戴系統(tǒng)難以實現(xiàn)大視場角的原因至少有兩點:其一，設備的發(fā)光屏很小，在實現(xiàn)大視場的情況下會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，仍然難以實現(xiàn)大視場角。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述問題，提出了一種微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設備。本發(fā)明提供微顯示目鏡、頭戴目鏡系統(tǒng)和微顯示頭戴設備，以便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一方面，本發(fā)明提供了一種微顯示目鏡，包括沿著光線依次設置的第一正透鏡、第二正透鏡、第三負透鏡和第四正透鏡，
[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、所述第三負透鏡和所述第四正透鏡為塑料材質，所述第二正透鏡為玻璃材質。
[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 < ν 2< 70 ;
[0015]所述第三負透鏡的折射率范圍為1.60 < η3< 1.95，色散范圍為20 < ν 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 < ν 4< 70。
[0017]優(yōu)選地，所述第一正透鏡為PMMA型號的塑料材質，其折射率Ii1= 1.491786，色散V1= 57.3 ；
[0018]所述第二正透鏡為H-LAK12型號的玻璃材質，其折射率η2= 1.696801，色散ν 2 =
56.2 ；
[0019]所述第三負透鏡為OKPl型號的塑料材質，其折射率η3= 1.640，色散ν 3= 22.5 ；
[0020]所述第四正透鏡為PMMA型號的玻璃材質，其折射率η4= 1.491786，色散ν 4 =
57.3。
[0021]本技術方案的一種微顯不目鏡由4個透鏡構成，沿著光線依次設置第一正透鏡、第二正透鏡、第三負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)的成像質量的情況下，實現(xiàn)小型化、輕量化以及大視場角的需求。
[0022]另一方面，本發(fā)明提供了一種頭戴目鏡系統(tǒng)，包括發(fā)光屏幕和上述技術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1080Ρ、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)有技術中的LCOS或DLP技術，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，能夠進一步減小系統(tǒng)的體積。
[0027]又一方面，本發(fā)明提供了一種微顯示頭戴設備，包括上述技術方案的頭戴目鏡系統(tǒng)。
[0028]本技術方案的微顯示頭戴設備能夠實現(xiàn)55°對角視場角、45°水平視場角、并且光學系統(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為頭戴可視設備的工作原理示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種微顯示目鏡的結構示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實施例提供的微顯示目鏡的光學傳遞函數(shù)曲線示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明實施例提供的微顯示目鏡的場曲曲線示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明實施例提供的微顯示目鏡的畸變像差曲線示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明實施例提供的微顯示目鏡的點列圖；
[0035]圖7為本發(fā)明實施例提供的微顯示目鏡的倍率色差曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0036]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0037]圖1為頭戴可視設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處形成一個巨大的虛像，再由人眼接收。
[0038]設計該頭戴可視設備的光學系統(tǒng)時，采用反向追跡，使頭戴可視設備的顯示屏位于光學系統(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]該光學系統(tǒng)包括三個正透鏡和一個負透鏡:
[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]所述第三負透鏡為雙凹負透鏡，兩個凹面采用非球面，校正兩個正透鏡產(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。
[0044]基于上述設計思想，本發(fā)明提供了一種微顯示目鏡，如圖2所示，為本發(fā)明實施例提供的一種微顯示目鏡的結構示意圖，該微顯示目鏡包括沿著光線依次設置為第一正透鏡L1、第二正透鏡L2、第三負透鏡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。
[0049]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第一正透鏡L1、第三負透鏡L3和第四正透鏡L4為塑料材質，第二正透鏡L2為玻璃材質；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。本技術方案通過采用非球面塑料材質透鏡以及球面玻璃材質透鏡組合，以保證微顯示目鏡小型化、輕量化，同時提高成像質量。
[0050]進一步優(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 < ν 2< 70 ;
[0052]第三負透鏡L3的折射率范圍為1.60 < η3< 1.95，色散范圍為20 < ν 3< 30 ;
[0053]第四正透鏡L4的折射率范圍為1.45 < η4< 1.75，色散范圍為50 < ν 4< 70。
[0054]具體的，第一正透鏡LI為PMMA型號的塑料材質，其折射率Ii1= 1.491786，色散v i=57.3 ；
[0055]第二正透鏡L2為H-LAK12型號的玻璃材質，其折射率n2= 1.69680