一種微型魚眼鏡頭及頭戴顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微型魚眼鏡頭及頭戴顯示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，魚眼鏡頭被廣泛應(yīng)用于監(jiān)控、攝影、車載雷達(dá)等方面，并且在也開始應(yīng)用于可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，例如錄像眼鏡等設(shè)備。
[0003]通常，魚眼鏡頭的機(jī)械筒長都很長，不能滿足可穿戴設(shè)備上小型化的需求。故而大視場角、小型化成了魚眼鏡頭的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種微型魚眼鏡頭及頭戴顯示設(shè)備，以滿足微型化、大視場角、大相對(duì)孔徑的應(yīng)用需求。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微型魚眼鏡頭，包括6個(gè)透鏡和一個(gè)光闌，沿著光線入射方向依次構(gòu)成前組、光闌和后組，
[0007]所述前組沿著光線入射方向依次包括:第一負(fù)透鏡，第二負(fù)透鏡，第三正透鏡；用于減小軸外視場主光線相對(duì)于光軸的夾角；
[0008]所述后組沿著光線入射方向依次包括:第四正透鏡，第五負(fù)透鏡，第六正透鏡；且所述后組具有正光焦度；用于匯聚光線并控制主光線傾斜角；
[0009]所述光闌固定于所述第三正透鏡與所述第四正透鏡之間。
[0010]優(yōu)選地，所述第一負(fù)透鏡具有凸向物方的第一表面，上下端為平面且中央位置凹向像方的第二表面；
[0011]所述第二負(fù)透鏡具有凹向物方的第三表面，上下端為平面且中央位置凹向像方的第四表面；
[0012]所述第三正透鏡具有凸向物方的第五表面，凸向像方第六表面；
[0013]所述光闌的光闌面構(gòu)成第七表面；
[0014]所述第四正透鏡具有凸向物方的第八表面，凸向像方的第九表面；
[0015]所述第五負(fù)透鏡具有凹向物方的第十表面，凹向像方的第十一表面；
[0016]所述第六透正鏡具有凹向物方的第十二表面，凹向像方的第十三表面。
[0017]優(yōu)選地，所述第一負(fù)透鏡的折射率和色散范圍分別為1.45 < H1 < 1.70，50 < V !< 75 ；
[0018]所述第二負(fù)透鏡的折射率和色散范圍分別為1.45 < n2< 1.75，50 < v2< 65 ；
[0019]所述第三正透鏡的折射率和色散范圍分別為1.50 < n3< 1.70，40 < v 3< 65 ；
[0020]所述第四正透鏡的折射率和色散范圍分別為1.50 < n4< 1.70，40 < v4< 65 ；
[0021]所述第五負(fù)透鏡的折射率和色散范圍分別為1.55 < n5< 1.75，20 < v 5< 40 ；
[0022]所述第六正透鏡的折射率和色散范圍分別為1.50 < n6< 1.65，55 < v 6< 70。
[0023]優(yōu)選地，所述第一負(fù)透鏡采用H-ZK7型號(hào)的玻璃材質(zhì)；
[0024]所述第二負(fù)透鏡采用PMMA型號(hào)的塑料材質(zhì)；
[0025]所述第三正透鏡采用E48R型號(hào)的塑料材質(zhì)；
[0026]所述第四正透鏡采用E48R型號(hào)的塑料材質(zhì)；
[0027]所述第五負(fù)透鏡采用0KP4HT型號(hào)的塑料材質(zhì)；
[0028]所述第六正透鏡采用E48R型號(hào)的塑料材質(zhì)。
[0029]優(yōu)選地，所述第一負(fù)透鏡、所述第二負(fù)透鏡和所述第三正透鏡構(gòu)成逆伽利略結(jié)構(gòu)形式。
[0030]優(yōu)選地，所述第四正透鏡、所述第五負(fù)透鏡和所述第六正透鏡構(gòu)成三分離結(jié)構(gòu)。
[0031]優(yōu)選地，所述第一負(fù)透鏡的兩個(gè)表面均為玻璃球面；
[0032]所述第二負(fù)透鏡至所述第六正透鏡的表面均為塑料非球面。
[0033]優(yōu)選地，所述第三正透鏡為鼓型透鏡。
[0034]基于上述技術(shù)方案，系統(tǒng)總長小于11.5mm，視場角為160°，F(xiàn)數(shù)為2.0。
[0035]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種頭戴顯示設(shè)備，包括上述技術(shù)方案中的微型魚眼鏡頭。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是:本發(fā)明實(shí)施例公開的一種微型魚眼鏡頭及頭戴顯示設(shè)備，該微型魚眼鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)包括6個(gè)透鏡和一個(gè)光闌，沿著光線入射方向依次構(gòu)成前組、光闌和后組，通過前組減小軸外視場主光線相對(duì)于光軸的夾角，后組匯聚光線并控制主光線傾斜角。本實(shí)施例的微型魚眼鏡頭結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)160°視場角、小筒長、大相對(duì)孔徑的要求。
[0037]在優(yōu)選方案中，通過采用球面的玻璃透鏡與非球面的塑料透鏡，降低加工難度；通過合理搭配鏡片，使系統(tǒng)的色差得到良好的校正。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微型魚眼鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型魚眼鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)曲線示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型魚眼鏡頭的場曲曲線示意圖；
[0041]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型魚眼鏡頭的畸變像差曲線示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型魚眼鏡頭的點(diǎn)列圖；
[0043]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型魚眼鏡頭的相對(duì)照度圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0045]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微型魚眼鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖，該微型魚眼鏡頭沿著光線入射方向依次構(gòu)成前組11、光闌12和后組13 ;前組11用于減小軸外視場主光線相對(duì)于光軸的夾角，后組13用于匯聚光線并控制主光線傾斜角，光闌12用于限制光束通過光學(xué)系統(tǒng)。
[0046]前組11沿著光線入射方向依次包括:第一負(fù)透鏡LI，第二負(fù)透鏡L2，第三正透鏡L3 ；
[0047]后組13沿著光線入射方向依次包括:第四正透鏡L4，第五負(fù)透鏡L5，第六正透鏡L6;且后組13具有正光焦度；
[0048]光闌12固定于第三正透鏡L3與第四正透鏡L4之間。
[0049]本實(shí)施例的前組采用負(fù)負(fù)正結(jié)構(gòu)，通過具有較大光焦度的負(fù)透鏡來彎曲軸外視場主光線，減小其相對(duì)于主光軸的夾角，從而實(shí)現(xiàn)減小后組元件尺寸的目的；后組采用正負(fù)正結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)匯聚光線、減小主光線傾斜角(Chief Ray Angle，CRA)、校正色差、保證照度均勻性的目的。
[0050]本實(shí)施例的微型魚眼鏡頭結(jié)構(gòu)簡單、能夠有效降低生產(chǎn)難度，降低生產(chǎn)成本，使微型魚眼鏡頭能夠滿足安防、監(jiān)控、車載、可穿戴設(shè)備等技術(shù)領(lǐng)域的使用需求。
[0051]一優(yōu)選實(shí)施例中，
[0052]第一負(fù)透鏡LI具有凸向物方的第一表面，上下端為平面且中央位置凹向像方的第二表面。
[0053]第二負(fù)透鏡L2具有凹向物方的第三表面，上下端為平面且中央位置凹向像方的第四表面。
[0054]第三正透鏡L3具有凸向物方的第五表面，上下端為平面且中央位置凸向像方第六表面。
[0055]優(yōu)選地，第三正透鏡L3為鼓型透鏡，使從前組11的兩個(gè)負(fù)透鏡射出的光線匯聚，并補(bǔ)償前組11產(chǎn)生的象散、色差等像差。
[0056]其中第一負(fù)透鏡L1、第二負(fù)透鏡L2和第三正透鏡L3構(gòu)成逆伽利略形式，使大視場角的平行光束轉(zhuǎn)換成相對(duì)光軸夾角小的平行光束，減小其相對(duì)于主光軸的夾角。
[0057]光闌12的光闌面構(gòu)成第七表面。
[0058]第四正透鏡L4具有凸向物方的第八表面，上下端為平面且中央位置凸向像方的第九表面。
[0059]第五負(fù)透鏡L5具有凹向物方的第十表面，上下端為平面且中央位置凹向像方的第^ 表面。
[0060]第六透正鏡L6具有凹向物方的第十二表面，上下端為平面且中央位置凹向像方的第十三表面。
[0061]其中第四正透鏡L4、第五負(fù)透鏡L5和第六正透鏡L6構(gòu)成三分離結(jié)構(gòu)，使光線進(jìn)一步匯聚以及校正色差、控制CRA。
[0062]在本優(yōu)選實(shí)施例中，第一負(fù)透鏡LI的兩個(gè)表面均為玻璃球面，第二負(fù)透鏡L2至第六正透鏡L6的表面均為塑料非球面。
[0063]具體的，
[0064]第一負(fù)透鏡LI的折射率和色散范圍分別為1.45 < H1 < 1.70，50 < v !< 75，優(yōu)選H-ZK7型號(hào)的玻璃材質(zhì)；
[0065]第二負(fù)透鏡L2的折射率和色散范圍分別為1.45 < n2< 1.75，50 < v2< 65，優(yōu)選PMMA型號(hào)的塑料材質(zhì)；
[0066]第三正透鏡L3的折射率和色散范圍分別為1.50 < n3< 1.70，40 < v 3< 65，優(yōu)選E48R型號(hào)的塑料材質(zhì)；
[0067]第四正透鏡L4的折射率和