目镜以及包括该目镜的显示装置的制作方法

本申请涉及一种目镜，更具体地，涉及一种用于头戴式显示装置中的目镜。头戴式显示装置例如可以是头戴式虚拟现实(vr)显示装置。本申请还涉及一种配置有上述目镜的显示装置。
背景技术：
：近年来随着计算机技术的快速发展，虚拟现实(vr)日趋成熟完善，在专业及消费领域的应用也越来越多。vr目镜作为头戴式显示装置的核心光学元件，直接影响到设备的应用和体验效果，因此对目镜成像质量和外形质量均具有很高要求。现有技术中所提出的头戴目镜系统和头戴显示设备能够在获得较大视场角的同时矫正像差，保证大视角的观影体验。但是为了满足越来越高的市场需求，现有技术的目镜系统的小型化和高像质特点仍有可以进一步优化的空间。技术实现要素：本申请旨在提供一种小型目镜，以允许有效矫正系统球差和色差，提高成像质量，同时满足vr目镜的小型化和轻薄化的要求。根据本申请的一个方面，提供了一种目镜，该目镜包括一个透镜，该透镜具有对应于人眼侧的第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面，其中，第一表面为菲涅尔结构面，第二表面为非球面曲面；该菲涅尔结构面可包括依序排列的多个环带，从而形成锯齿表面，以及该目镜的焦距可满足：35mm<efl<45mm。根据本申请的方面，提供了一种目镜，该目镜包括一个透镜，该透镜具有对应于人眼侧的第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面，其中，第一表面为菲涅尔结构面，该菲涅尔结构面包括依序排列的多个环带，从而形成锯齿表面，该多个环带中的每一个环带均由工作面和非工作面组成，其中，透镜的中心厚度ct与透镜的有效外径dy之间满足：0.08<ct/dy<0.4。根据本申请的实施方式，透镜的有效焦距可满足：35mm<efl<45mm，例如，37.07≤efl≤45。根据本申请的实施方式，透镜的中心厚度ct与透镜的有效外径dy之间可满足：0.08<ct/dy<0.4，例如，0.28≤ct/dy≤0.34。根据本申请的实施方式，在透镜的第一表面的菲涅尔结构面上，自近光轴处朝向边缘的第i个环带的宽度zi可满足0.08mm≤zi≤3.5mm，例如0.5mm≤zi≤1mm；以及该第i个环带的深度di可满足0mm<di≤0.5mm，例如，0.002mm<di≤0.49mm。根据本申请的实施方式，定义延人眼至屏幕中心光轴方向为正，则第一表面和光轴的交点与第一表面的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy之间可满足：-0.28≤sag1/dy≤0，例如，-0.09≤sag1/dy≤-0.06。根据本申请的实施方式，定义延人眼至屏幕中心光轴方向为正，则第二表面和光轴的交点与第二表面的有效半径端点之间在光轴上的距离sag2与透镜的有效外径dy之间可满足：-0.4≤sag2/dy≤-0.2，例如，-0.35≤sag2/dy≤-0.33。根据本申请的实施方式，透镜的第一表面的菲涅尔结构面中的多个环带排列在一个基底面上，该基底面为凹面。根据本申请的实施方式，多个环带所在的基底面的曲率半径r1与透镜的有效焦距efl之间满足：-2.9<r1/efl<-0.4，例如，-2.46≤r1/efl≤-1.66。根据本申请的实施方式，每个环带可包括工作面和非工作面。根据本申请的实施方式，第二表面为非球面曲面。根据本申请的另一方面，还提供了一种可配备有上述目镜的显示装置。根据本申请的又一方面，还提供了一种可配备有上述目镜的头戴式vr显示装置。有益效果本发明提供了一种目镜，该目镜由一个透镜组成，透镜镜片带有凹面菲涅尔面型，以有效矫正系统像差，同时减小人眼球转动带来的偏移因素影响，从而有效提升目镜的成像效果。附图说明通过参照以下附图进行的详细描述，本申请的实施方式的以上及其它优点将变得显而易见，附图旨在示出本申请的示例性实施方式而非对其进行限制。在附图中：图1示出了本申请的实施例1的目镜的示意性结构图；图2示出了实施例1中的菲涅尔结构面的局部放大图；图3示出了本申请的实施例2的目镜的示意性结构图；以及图4示出了本申请的实施例3的目镜的示意性结构图。具体实施方式为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状，但应理解各部件的尺寸不由附图限制，而是可在一定的范围内适当调整。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状仅通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。此外，近光轴区域是指光轴附近的区域。还应理解的是，表述“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独特征。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以/可”来表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。根据本申请示例性实施方式的目镜包括一个透镜，该透镜包含相对的第一表面和第二表面，第一表面为人眼侧的对应表面，第二表面为显示元件侧的对应表面。在示例性实施方式中，透镜的第一表面为菲涅尔结构面，第二表面为非球面曲面。该菲涅尔结构面可包括依序排列的多个环带，从而形成锯齿表面，每个该环带可包括工作面和非工作面。在示例性实施方式中，透镜的第一表面的菲涅尔结构面中的多个环带排列在一个基底面上，该基底面为凹面。在示例性实施方式中，透镜的有效焦距可满足：35mm<efl<45mm，更具体地，可进一步满足37.07≤efl≤45。满足该条件的目镜系统可实现较好的沉浸感。在示例性实施方式中，多个环带所在的基底面的曲率半径r1与透镜的有效焦距efl之间满足：-2.9<r1/efl<-0.4，更具体地，可进一步满足-2.46≤r1/efl≤-1.66。在示例性实施方式中，透镜的中心厚度ct与透镜的有效外径dy之间可满足：0.08<ct/dy<0.4，更具体地，可进一步满足0.28≤ct/dy≤0.34。满足该条件的目镜系统可可实现较好的沉浸感。在示例性实施方式中，在透镜的第一表面的菲涅尔结构面上，自近光轴处朝向边缘的第i个环带的宽度zi可满足0.08mm≤zi≤3.5mm，更具体地，可进一步满足0.5mm≤zi≤1mm；以及该第i个环带的深度di可满足0mm<di≤0.5mm，更具体地，可进一步满足0.002mm<di≤0.49mm。通过这样的配置，可很好地矫正光学系统球差，并且降低人眼观看虚拟画面时的晶格感。在示例性实施方式中，定义延人眼至屏幕中心光轴方向为正，则第一表面和光轴的交点与第一表面的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy之间可满足：-0.28≤sag1/dy≤0，更具体地，可进一步满足，-0.09≤sag1/dy≤-0.06。通过这样的配置，可以降低眼球转动引入的光学场曲像差，提高目镜成像质量。在示例性实施方式中，定义延人眼至屏幕中心光轴方向为正，则第二表面和光轴的交点与第二表面的有效半径端点之间在光轴上的距离sag2与透镜的有效外径dy之间可满足：-0.4≤sag2/dy≤-0.2，更具体地，可进一步满足-0.35≤sag2/dy≤-0.33。通过这样的配置，可以矫正光学系统的球差，提高成像质量。以下参照图1至图4并结合具体实施例对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。实施例1本申请的实施例1提供了一种目镜。参照图1，根据本申请的实施例1的目镜设置有一个透镜l1和感光元件。如图1所示，人眼eye的瞳孔中心为ev，眼球旋转中心为cer，眼球旋转中心cer与瞳孔中心ev在光轴上的距离为er，以及人眼瞳孔中心ev至第一表面s1在光轴上的距离为ed。透镜l1可包含相对的第一表面s1和第二表面s2，第一表面s1为人眼侧的对应表面，第二表面s2为显示元件侧的对应表面。并且，透镜l1的第一表面s1为菲涅尔结构面，第二表面s2为非球面曲面。该菲涅尔结构面可包括依序排列的多个环带ci(其中i为自然数)，从而形成锯齿表面。该菲涅尔结构面的锯齿状表面在图2中详细地示出。如图2所示，自近光轴处朝向边缘计数的第i个环带与第i+1个环带之间可具有垂直间距zi且每两个相邻环带之间的垂直间距皆相等，在该实施例中，满足：zi＝1.00mm。透镜l1的第一表面s1的菲涅尔结构面中的环带ci排列在基底面s1’上，该基底面s1’为凹面。其自近光轴处朝向边缘计数的第i个环带深度为di，可满足0.01mm≤di≤0.49mm。每个环带ci可包括工作面sa和非工作面sb。工作面sa可满足以下条件式(1)。其中，h为工作面sa上的任一点到光轴的高度，c为顶点曲率，k为锥形常数，ai为非球面的第i-th阶的修正系数。在该实施例1中，透镜的有效焦距efl满足：efl＝37.07mm。在该实施例1中，多个环带所在的基底面的曲率半径r1与透镜的有效焦距efl满足：r1/efl＝-2.19。在该实施例1中，透镜第一表面s1和光轴的交点与第一表面s1的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy满足：sag1/dy＝-0.09。在该实施例1中，透镜第二表面s2和光轴的交点与第二表面s2的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy满足：sag2/dy＝-0.33。在该实施例1中，透镜的中心厚度ct与透镜的有效外径dy满足：ct/dy＝0.28。综上所述，根据实施例1的目镜在满足vr目镜的小型化和轻薄化的要求的情况下可获得较好的成像效果。实施例2以下参照图3描述本申请的目镜的实施例2。在本实施例2及以下各实施例中描述的目镜与实施例1中描述的目镜的布置结构相同。为了简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例2的目镜的结构示意图。如图3所示，根据实施例2的目镜包括一个透镜l1和感光元件。在该实施例2中，菲涅尔结构面的自近光轴处朝向边缘计数的第i个环带与第i+1个环带之间的垂直间距zi例如为0.5mm。菲涅尔结构面的自近光轴处朝向边缘计数的第i个环带深度为di可满足＝0.002mm≤di≤0.05mm。在该实施例2中，透镜的有效焦距efl满足：efl＝45mm。在该实施例2中，多个环带所在的基底面的曲率半径r1与透镜的有效焦距efl满足：r1/efl＝-1.66。在该实施例2中，透镜第一表面s1和光轴的交点与第一表面s1的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy满足：sag1/dy＝-0.07。在该实施例2中，透镜第二表面s2和光轴的交点与第二表面s2的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy满足：sag2/dy＝-0.34。在该实施例2中，透镜的中心厚度ct与透镜的有效外径dy满足：ct/dy＝0.32。综上所述，根据实施例2的目镜在满足vr目镜的小型化和轻薄化的要求的情况下可获得较好的成像效果。实施例3以下参照图4描述本申请的目镜的实施例3。图4示出了根据本申请实施例3的目镜的结构示意图。如图4所示，根据实施例3的目镜包括一个透镜l1和感光元件。在该实施例3中，菲涅尔结构面的自近光轴处朝向边缘计数的第i个环带与第i+1个环带之间的垂直间距zi例如为1.00mm。菲涅尔结构面的自近光轴处朝向边缘计数的第i个环带深度为di可满足0.02mm≤di≤0.13mm。在该实施例3中，透镜的有效焦距efl满足：efl＝40mm。在该实施例3中，多个环带所在的基底面的曲率半径r1与透镜的有效焦距efl满足：r1/efl＝-2.46。在该实施例3中，透镜第一表面s1和光轴的交点与第一表面s1的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy满足：sag1/dy＝-0.06。在该实施例3中，透镜第二表面s2和光轴的交点与第二表面s2的有效半径端点之间在光轴上的距离sag1与透镜的有效外径dy满足：sag2/dy＝-0.35。在该实施例3中，透镜的中心厚度ct与透镜的有效外径dy满足：ct/dy＝0.34。综上所述，根据实施例3的目镜在满足vr目镜的小型化和轻薄化的要求的情况下可获得较好的成像效果。下表1中示出了实施例1至实施例3中的透镜的各参数之间的相互关系。表1实施例\条件式efl(mm)zi(mm)di(mm)r1/eflsag1/dysag2/dyct/dy137.071.000.01-0.49-2.19-0.09-0.330.28245.000.500.002-0.05-1.66-0.07-0.340.32340.001.000.02-0.13-2.46-0.06-0.350.34本申请还提出了一种显示装置。显示装置可以是诸如虚拟现实显示系统。该显示装置可装配有如上各实施例所述的目镜。以上参照附图对本申请的示例性实施例进行了描述。本领域技术人员应该理解，上述实施例仅是为了说明的目的而所举的示例，而不是用来限制本申请的范围。凡在本申请的教导和权利要求保护范围下所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请要求保护的范围内。当前第1页12