一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及目鏡。
【背景技術(shù)】
[0002] 虛擬現(xiàn)實(shí)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是由計(jì)算 機(jī)生成的通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使其產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式虛擬環(huán)境。虛擬 現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)交互遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鍵盤和鼠標(biāo)的傳統(tǒng)模式，利用數(shù)字頭盔、數(shù)字手套等的傳感 器設(shè)備，三維交互技術(shù)與語音識(shí)別、語音輸入技術(shù)成為重要的人機(jī)交互手段。其中頭盔顯示 部件是虛擬現(xiàn)實(shí)觀感實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，而現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的頭盔顯示器中的目鏡存在視場(chǎng)角不 夠大，視域范圍不夠開括，且畸變像差較大等問題，不能給用戶提供良好的虛擬現(xiàn)實(shí)觀感體 驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，以解決上述技術(shù)問題。
[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，包括目鏡主體，其特征在于，所述目鏡主體的前端面為第 一曲面，所述目鏡主體的后端面為第二曲面，所述第一曲面與所述第二曲面均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱 面；
[0006] 所述第一曲面中央呈外凸?fàn)?，所述第一曲面的邊緣呈?nèi)凹狀，所述第二曲面呈外 凸?fàn)睢?br>[0007] 本發(fā)明采用的目鏡結(jié)構(gòu)用于虛擬現(xiàn)實(shí)裝置顯示，優(yōu)化了傳統(tǒng)雙外凸的目鏡結(jié)構(gòu)， 在2k分辨率的前提下，在特定的空間范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)畸變系數(shù)低于10 %，色差小，視場(chǎng)角 120度，放大率合適，y方向上小的偏心范圍內(nèi)都能獲得較好成像質(zhì)量的光學(xué)鏡頭。
[0008] 所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面是非球面、二次曲面、自由曲面中的任意一種。
[0009] 所述第一曲面中央的曲率大于所述第一曲面邊緣的曲率，所述第一曲面邊緣的曲 率大于所述第二曲面邊緣的曲率，所述第二曲面邊緣的曲率大于所述第二曲面中央的曲 率。
[0010] 所述第二曲面的中央橫截面優(yōu)選為一直線。便于保證成像效果。
[0011] 所述第一曲面是一非球面，所述第一曲面的非球面系數(shù)
[0012]
'其中，
[0013] 所述第二曲面是一非球面，所述第二曲面的非球面系數(shù)
[0014]
'其中，
[0015] 所述目鏡主體的中心厚度大于所述目鏡主體的邊緣厚度；所述目鏡主體的厚度從 中心向邊緣依次遞增；
[0016] 所述目鏡主體的中心厚度為12mm-20mm，所述目鏡主體的邊緣厚度為lmm-9mm。
[0017] 作為一種優(yōu)選方案，所述目鏡主體的中心厚度為16_，所述目鏡主體的邊緣厚度 為5_。便于注塑加工。
[0018] 所述目鏡主體可以為樹脂材料制成的目鏡主體。樹脂材料質(zhì)地輕盈、耐沖擊、加工 便捷，成本低廉。
[0019] 所述目鏡主體優(yōu)選為由PMMA制成的目鏡主體。
[0020] PMMA是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，可見光透過率達(dá)到92%，比玻璃的透光度 尚。
[0021] 所述目鏡主體還可以為光學(xué)玻璃制成的目鏡主體。光學(xué)玻璃耐高溫、膨脹系數(shù)低、 機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性能好。
[0022] 所述第一曲面朝向物面，所述第二曲面朝向出瞳面，所述第二曲面上均勻涂覆有 一防藍(lán)光膜層。
[0023] 通過防藍(lán)光膜層，用于對(duì)用戶觀測(cè)時(shí)的視力保護(hù)。
[0024] 所述防藍(lán)光膜層的厚度不大于500 ym，不小于100 ym。
[0025] 本發(fā)明通過對(duì)防藍(lán)光膜層厚度的優(yōu)化，有助于保證成像效果的同時(shí)，起到保護(hù)視 力的效果。
[0026] 所述第一曲面與所述第二曲面通過一環(huán)形曲面固定連接。
[0027] 所述環(huán)狀曲面的外壁上設(shè)有一擋光層。
[0028] 便于聚焦，減少雜散光。
[0029] 所述擋光層的厚度不大于1mm，不小于10 ym。防止厚度過厚，浪費(fèi)成本，厚度過 薄，擋光性不佳。
[0030] 所述擋光層可以是由AZ光膠涂覆而成的擋光層。AZ正性光膠當(dāng)厚度大于10 ym 時(shí)，在200~285nm的紫外光區(qū)幾乎不透光。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0033] 參見圖1，一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，包括目鏡主體，目鏡主體的前端面為第一曲面 1，目鏡主體的后端面為第二曲面2,第一曲面1與第二曲面2均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面；第一曲面1 中央呈外凸?fàn)?，第一曲?的邊緣呈內(nèi)凹狀，第二曲面2呈外凸?fàn)?。本發(fā)明采用的目鏡結(jié)構(gòu) 用于虛擬現(xiàn)實(shí)裝置顯示，優(yōu)化了傳統(tǒng)雙外凸的目鏡結(jié)構(gòu)，在2k分辨率的前提下，在特定的 空間范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)畸變系數(shù)低于10%，色差小，視場(chǎng)角120度，放大率合適，y方向上小的 偏心范圍內(nèi)都能獲得較好成像質(zhì)量的光學(xué)鏡頭。
[0034] 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面是非球面、二次曲面、自由曲面中的任意一種。
[0035] 第一曲面1中央的曲率大于第一曲面1邊緣的曲率，第一曲面1邊緣的曲率大于 第二曲面2邊緣的曲率，第二曲面2邊緣的曲率大于第二曲面2中央的曲率。
[0036] 第二曲面2的中央橫截面優(yōu)選為一直線。便于保證成像效果。
[0037] 第一曲面1是一非球面，第一曲面1的非球面系數(shù)
其中，
[0038]
[0039] 。
[0040] 第二曲面是一非球面，第二曲面2的非球面系數(shù)
其中，
[0041]

[0042] 。
[0043]目鏡主體的中心厚度大于目鏡主體的邊緣厚度；目鏡主體的厚度從中心向邊緣依 次遞增；目鏡主體的中心厚度為12mm-20mm，目鏡主體的邊緣厚度為lmm-9mm。作為一種優(yōu) 選方案，目鏡主體的中心厚度為16mm，目鏡主體的邊緣厚度為5mm。便于注塑加工。
[0044] 目鏡主體可以為樹脂材料制成的目鏡主體。樹脂材料質(zhì)地輕盈、耐沖擊、加工便 捷，成本低廉。目鏡主體優(yōu)選為由PMMA制成的目鏡主體。PMMA是目前最優(yōu)良的高分子透明 材料，可見光透過率達(dá)到92%，比玻璃的透光度高。目鏡主體還可以為光學(xué)玻璃制成的目鏡 主體。光學(xué)玻璃耐高溫、膨脹系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性能好。
[0045] 第一曲面1朝向物面，第二曲面2朝向出瞳面，第二曲面2上均勻涂覆有一防藍(lán)光 膜層。通過防藍(lán)光膜層，用于對(duì)用戶觀測(cè)時(shí)的視力保護(hù)。防藍(lán)光膜層的厚度不大于500 ym， 不小于100 y m。本發(fā)明通過對(duì)防藍(lán)光膜層厚度的優(yōu)化，有助于保證成像效果的同時(shí)，起到保 護(hù)視力的效果。
[0046] 第一曲面1與第二曲面2通過一環(huán)形曲面固定連接。
[0047] 環(huán)狀曲面3的外壁上設(shè)有一擋光層。便于聚焦，減少雜散光。
[0048] 擋光層的厚度不大于1mm，不小于10 ym。防止厚度過厚，浪費(fèi)成本，厚度過薄，擋 光性不佳。擋光層可以是由AZ光膠涂覆而成的擋光層。AZ正性光膠當(dāng)厚度大于10 ym時(shí)， 在200~285nm的紫外光區(qū)幾乎不透光。
[0049] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技 術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些 變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，包括目鏡主體，其特征在于，所述目鏡主體的前端面為第 一曲面，所述目鏡主體的后端面為第二曲面，所述第一曲面與所述第二曲面均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱 面； 所述第一曲面中央呈外凸?fàn)?，所述第一曲面的邊緣呈?nèi)凹狀，所述第二曲面呈外凸?fàn)睢?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面是非 球面、二次曲面、自由曲面中的任意一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述第一曲面中央的 曲率大于所述第一曲面邊緣的曲率，所述第一曲面邊緣的曲率大于所述第二曲面邊緣的曲 率，所述第二曲面邊緣的曲率大于所述第二曲面中央的曲率。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述第二曲面的中央 橫截面為一直線。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述第一曲面是一非 球面，所述第一曲面的非球面系數(shù),其 中， 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述第二曲面是一非 球面，所述第二曲面的非球面系數(shù)其中，O7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述目鏡主體的中心 厚度大于所述目鏡主體的邊緣厚度；所述目鏡主體的厚度從中心向邊緣依次遞增； 所述目鏡主體的中心厚度為12mm-20mm，所述目鏡主體的邊緣厚度為lmm-9mm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述目鏡主體為由 PMM制成的目鏡主體。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述第一曲面朝向物 面，所述第二曲面朝向出瞳面，所述第二曲面上均勻涂覆有一防藍(lán)光膜層。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，其特征在于：所述第一曲面與所述 第二曲面通過一環(huán)形曲面固定連接； 所述環(huán)狀曲面的外壁上設(shè)有一擋光層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，包括目鏡主體，目鏡主體的前端面為第一曲面，目鏡主體的后端面為第二曲面，第一曲面與第二曲面均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面；第一曲面中央呈外凸?fàn)?，第一曲面的邊緣呈?nèi)凹狀，第二曲面呈外凸?fàn)?。本發(fā)明采用的目鏡結(jié)構(gòu)用于虛擬現(xiàn)實(shí)裝置顯示，優(yōu)化了傳統(tǒng)雙外凸的目鏡結(jié)構(gòu)，在2k分辨率的前提下，在特定的空間范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)畸變系數(shù)低于10％，色差小，視場(chǎng)角120度，放大率合適，y方向上小的偏心范圍內(nèi)都能獲得較好成像質(zhì)量的光學(xué)鏡頭。
【IPC分類】G02B25/04
【公開號(hào)】CN104898267
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510141311
【發(fā)明人】楊波, 舒新煒, 潘政行, 錢偉, 彭林生, 張婧京
【申請(qǐng)人】上海理鑫光學(xué)科技有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日