一种微型鱼眼镜头及头戴显示设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种微型鱼眼镜头及头戴显示设备。
【背景技术】
[0002]目前，鱼眼镜头被广泛应用于监控、摄影、车载雷达等方面，并且在也开始应用于可穿戴设备领域，例如录像眼镜等设备。
[0003]通常，鱼眼镜头的机械筒长都很长，不能满足可穿戴设备上小型化的需求。故而大视场角、小型化成了鱼眼镜头的发展方向。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种微型鱼眼镜头及头戴显示设备，以满足微型化、大视场角、大相对孔径的应用需求。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]一方面，本发明实施例提供了一种微型鱼眼镜头，包括6个透镜和一个光阑，沿着光线入射方向依次构成前组、光阑和后组，
[0007]所述前组沿着光线入射方向依次包括:第一负透镜，第二负透镜，第三正透镜；用于减小轴外视场主光线相对于光轴的夹角；
[0008]所述后组沿着光线入射方向依次包括:第四正透镜，第五负透镜，第六正透镜；且所述后组具有正光焦度；用于汇聚光线并控制主光线倾斜角；
[0009]所述光阑固定于所述第三正透镜与所述第四正透镜之间。
[0010]优选地，所述第一负透镜具有凸向物方的第一表面，上下端为平面且中央位置凹向像方的第二表面；
[0011]所述第二负透镜具有凹向物方的第三表面，上下端为平面且中央位置凹向像方的第四表面；
[0012]所述第三正透镜具有凸向物方的第五表面，凸向像方第六表面；
[0013]所述光阑的光阑面构成第七表面；
[0014]所述第四正透镜具有凸向物方的第八表面，凸向像方的第九表面；
[0015]所述第五负透镜具有凹向物方的第十表面，凹向像方的第十一表面；
[0016]所述第六透正镜具有凹向物方的第十二表面，凹向像方的第十三表面。
[0017]优选地，所述第一负透镜的折射率和色散范围分别为1.45 < H1 < 1.70，50 < V !< 75 ；
[0018]所述第二负透镜的折射率和色散范围分别为1.45 < n2< 1.75，50 < v2< 65 ；
[0019]所述第三正透镜的折射率和色散范围分别为1.50 < n3< 1.70，40 < v 3< 65 ；
[0020]所述第四正透镜的折射率和色散范围分别为1.50 < n4< 1.70，40 < v4< 65 ；
[0021]所述第五负透镜的折射率和色散范围分别为1.55 < n5< 1.75，20 < v 5< 40 ；
[0022]所述第六正透镜的折射率和色散范围分别为1.50 < n6< 1.65，55 < v 6< 70。
[0023]优选地，所述第一负透镜采用H-ZK7型号的玻璃材质；
[0024]所述第二负透镜采用PMMA型号的塑料材质；
[0025]所述第三正透镜采用E48R型号的塑料材质；
[0026]所述第四正透镜采用E48R型号的塑料材质；
[0027]所述第五负透镜采用0KP4HT型号的塑料材质；
[0028]所述第六正透镜采用E48R型号的塑料材质。
[0029]优选地，所述第一负透镜、所述第二负透镜和所述第三正透镜构成逆伽利略结构形式。
[0030]优选地，所述第四正透镜、所述第五负透镜和所述第六正透镜构成三分离结构。
[0031]优选地，所述第一负透镜的两个表面均为玻璃球面；
[0032]所述第二负透镜至所述第六正透镜的表面均为塑料非球面。
[0033]优选地，所述第三正透镜为鼓型透镜。
[0034]基于上述技术方案，系统总长小于11.5mm，视场角为160°，F数为2.0。
[0035]另一方面，本发明实施例提供了一种头戴显示设备，包括上述技术方案中的微型鱼眼镜头。
[0036]本发明实施例的有益效果是:本发明实施例公开的一种微型鱼眼镜头及头戴显示设备，该微型鱼眼镜头的光学系统包括6个透镜和一个光阑，沿着光线入射方向依次构成前组、光阑和后组，通过前组减小轴外视场主光线相对于光轴的夹角，后组汇聚光线并控制主光线倾斜角。本实施例的微型鱼眼镜头结构简单、生产成本低，能够实现160°视场角、小筒长、大相对孔径的要求。
[0037]在优选方案中，通过采用球面的玻璃透镜与非球面的塑料透镜，降低加工难度；通过合理搭配镜片，使系统的色差得到良好的校正。
【附图说明】
[0038]图1为本发明实施例提供的一种微型鱼眼镜头的结构示意图；
[0039]图2为本发明实施例提供的微型鱼眼镜头的光学传递函数曲线示意图；
[0040]图3为本发明实施例提供的微型鱼眼镜头的场曲曲线示意图；
[0041]图4为本发明实施例提供的微型鱼眼镜头的畸变像差曲线示意图；
[0042]图5为本发明实施例提供的微型鱼眼镜头的点列图；
[0043]图6为本发明实施例提供的微型鱼眼镜头的相对照度图。
【具体实施方式】
[0044]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0045]图1为本发明实施例提供的一种微型鱼眼镜头的结构示意图，该微型鱼眼镜头沿着光线入射方向依次构成前组11、光阑12和后组13 ;前组11用于减小轴外视场主光线相对于光轴的夹角，后组13用于汇聚光线并控制主光线倾斜角，光阑12用于限制光束通过光学系统。
[0046]前组11沿着光线入射方向依次包括:第一负透镜LI，第二负透镜L2，第三正透镜L3 ；
[0047]后组13沿着光线入射方向依次包括:第四正透镜L4，第五负透镜L5，第六正透镜L6;且后组13具有正光焦度；
[0048]光阑12固定于第三正透镜L3与第四正透镜L4之间。
[0049]本实施例的前组采用负负正结构，通过具有较大光焦度的负透镜来弯曲轴外视场主光线，减小其相对于主光轴的夹角，从而实现减小后组元件尺寸的目的；后组采用正负正结构，实现汇聚光线、减小主光线倾斜角(Chief Ray Angle，CRA)、校正色差、保证照度均匀性的目的。
[0050]本实施例的微型鱼眼镜头结构简单、能够有效降低生产难度，降低生产成本，使微型鱼眼镜头能够满足安防、监控、车载、可穿戴设备等技术领域的使用需求。
[0051]一优选实施例中，
[0052]第一负透镜LI具有凸向物方的第一表面，上下端为平面且中央位置凹向像方的第二表面。
[0053]第二负透镜L2具有凹向物方的第三表面，上下端为平面且中央位置凹向像方的第四表面。
[0054]第三正透镜L3具有凸向物方的第五表面，上下端为平面且中央位置凸向像方第六表面。
[0055]优选地，第三正透镜L3为鼓型透镜，使从前组11的两个负透镜射出的光线汇聚，并补偿前组11产生的象散、色差等像差。
[0056]其中第一负透镜L1、第二负透镜L2和第三正透镜L3构成逆伽利略形式，使大视场角的平行光束转换成相对光轴夹角小的平行光束，减小其相对于主光轴的夹角。
[0057]光阑12的光阑面构成第七表面。
[0058]第四正透镜L4具有凸向物方的第八表面，上下端为平面且中央位置凸向像方的第九表面。
[0059]第五负透镜L5具有凹向物方的第十表面，上下端为平面且中央位置凹向像方的第^ 表面。
[0060]第六透正镜L6具有凹向物方的第十二表面，上下端为平面且中央位置凹向像方的第十三表面。
[0061]其中第四正透镜L4、第五负透镜L5和第六正透镜L6构成三分离结构，使光线进一步汇聚以及校正色差、控制CRA。
[0062]在本优选实施例中，第一负透镜LI的两个表面均为玻璃球面，第二负透镜L2至第六正透镜L6的表面均为塑料非球面。
[0063]具体的，
[0064]第一负透镜LI的折射率和色散范围分别为1.45 < H1 < 1.70，50 < v !< 75，优选H-ZK7型号的玻璃材质；
[0065]第二负透镜L2的折射率和色散范围分别为1.45 < n2< 1.75，50 < v2< 65，优选PMMA型号的塑料材质；
[0066]第三正透镜L3的折射率和色散范围分别为1.50 < n3< 1.70，40 < v 3< 65，优选E48R型号的塑料材质；
[0067]第四正透镜L4的折射率和