本发明涉及近眼显示设备
技术领域：
，尤其是涉及一种近眼式目镜。
背景技术：
：近眼显示器作为微图像源，目前广泛应用于数字化士兵系统、头盔系统、航空领域、瞄准系统、功能演示、设备维修及民用等领域，在此类系统中，近眼显示器上的微图像通过目镜放大后，为人眼所观察。近眼式目镜光学系统主要结构形式有下列三种：(1)采用单片透镜成像设计，这种结构的目镜畸变远远大于5％，视场也受到透镜尺寸的限制，因此这种设计很难实现大视场、大倍率，并且成像质量非常低，因此采用单片目镜的设计，目前国内外未见文献报道。(2)采用多片透镜设计，这种结构可较好地控制畸变、增大倍率、提高像质，但由于透镜片数多，目镜的长度和重量都很大，成本高。(3)采用单片离轴反射式自由曲面棱镜，这种形式的目镜结构紧凑，重量轻，但离轴结构的光学系统对加工和装调的精度要求非常高，增大了实现的难度。技术实现要素：本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种重量轻，畸变小，制造成本低且具有较大的观察视场和倍率的近眼式目镜。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种近眼式目镜，包括单片透镜体；所述单片透镜体的两侧表面均为自由曲面。优选的是，所述单片透镜体的两侧表面均采取扩展多项式曲面面形，其面形表达式为：其中：r2＝x2+y2，式中，z为自由曲面矢高，x、y为垂直于透镜轴线的平面坐标，K为圆锥系数，R0为自由曲面顶点半径，Aij为扩展多项式系数。优选的是，所述单片透镜体由光学塑料制成。优选的是，所述单片透镜体的全视场畸变小于4％，观察倍率大于12倍，出瞳距离大于20mm，重量小于30g。优选的是，所述单片透镜体的外缘设置有安装用的环状凸缘。与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)该近眼式目镜仅包含一片光学塑料制成的透镜体，透镜体的前、后表面均为自由曲面。传统的透镜表面为球面或偶次非球面，而自由曲面与它们相比，有非对称面形、灵活的空间布局、丰富的设计自由度等特性，能够以较少数量的透镜完成多片传统透镜才能完成的像差校正，尤其对畸变的校正更具优势，可满足现代光学系统高品质的光学特性参数、优良的成像质量、小型化、轻量化等要求。(2)本发明的近眼式目镜与近眼显示器共轴透射成像，具有以下优点：体积小，重量轻，易于装调；成像清晰，全视场畸变小于4％；观察倍率大于12倍，提高分辨率，人眼能够更舒适地观察到微小目标；出瞳距离大于20mm，能够适用于出瞳距离要求较长的枪瞄镜等领域；观察视场范围大，可配用大面阵、高分辨率的近眼显示器；透镜材料采用光学塑料，重量低于30g，成本低，能通过注塑的方式大批量加工。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本发明使用时的示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1所示的近眼式目镜，包括单片透镜体2；所述单片透镜体2的两侧表面21、22均为自由曲面。所述单片透镜体2的两侧表面21、22均采取扩展多项式曲面面形，其面形表达式为：其中：r2＝x2+y2，式中，z为自由曲面矢高，x、y为垂直于透镜轴线的平面坐标，K为圆锥系数，R0为自由曲面顶点半径，Aij为扩展多项式系数。所述单片透镜体2由光学塑料制成，如采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，能透过整个可见光波段，具有重量轻、成本低的特点，可通过注塑的方式进行大批量加工。所述单片透镜体2的全视场畸变小于4％，观察倍率大于12倍，出瞳距离大于20mm，重量小于30g。所述单片透镜体2的外缘23设置有安装用的环状凸缘24，便于将单片透镜体2装配于目镜光学系统结构件内。本发明将单片透镜体的两侧表面制成自由曲面，获得了具有如下光学参数的目镜：视场角＞33°倍率＞12×出瞳直径＞6mm出瞳距离＞20mm畸变＜4％重量＜30g可配用OLED显示器的最大规格面阵尺寸0.61英寸，分辨率1280×1024使用时单片透镜体2以透射的方式与OLED显示器1构成共轴成像的光学系统。OLED显示器1位于单片透镜体2的物方焦平面处，面对透镜表面21，与单片透镜体2共轴放置，这种结构形式便于装调。OLED显示器1为光学系统的面光源，其产生的光线通过单片透镜体2汇聚后，呈平行光出射，使得OLED显示器1微图像被单片透镜体2放大，能够为人眼所分辨。观察者使眼睛位于单片透镜体2的出瞳3处，面对透镜的表面22观察OLED显示器1所成的图像。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3