一种用于VR设备的微型镜头的制作方法

本发明涉及镜头，具体为一种用于vr设备的微型镜头。

背景技术：

1、5g的到来是不可阻挡的趋势，从2g到4g的时代，人类基于移动终端的交互媒介经历了文字、语言、图片、视频的演进。而在5g时代，vr发展出现突破性的方向。

2、从事实上看，国内宏观政策支持与一些大厂的入局决定了宏观资源流入vr领域决定了近年的发展趋势。从长期看vr产品更新迭代，其产品重量会越来越轻便，极度轻量化的设备同样会为高频的日常使用创造条件，结合一些体感设备的成熟给人们带来新的交互体验，从而产生新的国民级应用的机会。

3、对于vr来说，极度轻量化的设备会对镜头的重量尺寸提出要求，而现代光学加工wlo的优势就在于制作成像优良的微型成像镜头，所谓wlo晶圆级光学器件，使之晶圆级光学经由制造技术与工艺。与传统光学器件的加工技术不同，wlo工艺在整片玻璃晶圆上，用半导体工艺批量复制加工透镜，多个透镜晶圆键合在一起，然后切割成单颗镜头，具有尺寸小，一致性好等特点。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于vr设备的微型镜头，以解决现有技术中微型镜头的对位偏心及尺寸过大的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种用于vr设备的微型镜头，以佩戴时靠近人眼的一侧为物侧面，远离人眼的一侧为像侧面，沿着光轴从物侧面至像侧面方向上依次包括镜头单元、镜头保护玻璃、芯片保护玻璃和像面，所述镜头单元从物侧面至像侧面方向上依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的面型均为非球面；其中，第一透镜具有负屈光度且物侧面为平面，像侧面为凹面；第二透镜，具有正屈光度且物侧面为凸面，像侧面为平面；第三透镜，具有正屈光度且物侧面为平面，像侧面为凸面；第四透镜，具有正屈光度且物测面为平面，像侧面为凸面。

4、优选的，第一透镜靠近物侧面一侧装配在第一玻璃基底上，第二透镜靠近像侧面的一侧装配第二玻璃基底的一侧，第三透镜靠近物侧面的一侧第二玻璃基底的另一侧；第四透镜靠近物测面的一侧装配在第三玻璃基底上。

5、进一步的，第一透镜靠近像侧面的一侧与第二透镜靠近物侧面的一侧通过第一胶水键合固定设置；第三透镜靠近像侧面的一侧与第三玻璃基底通过第二胶水键合固定设置；第四透镜靠近像侧面的一侧与镜头保护玻璃通过第三胶水键合固定设置。

6、更进一步的，第三玻璃基底靠近物侧面的一侧为第一平面，所述镜头保护玻璃靠近物侧面的一侧为第二平面，第一透镜靠近像侧面的一侧为第一偶次非球面，第二透镜靠近物侧面的一侧为第二偶次非球面；第三透镜靠近像侧面的一侧为第三偶次非球面；第四透镜靠近像侧面的一侧为非球面。

7、进一步的，第三透镜靠近物侧面的一侧与第二玻璃基底之间设置光阑。

8、进一步的，第一玻璃基底靠近物侧面的一侧镀有ar膜层。

9、进一步的，第一玻璃基底、第二玻璃基底和第三玻璃基底的基底厚度范围为0.21＜d＜0.55mm。

10、优选的，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的非球面矢高和非球面口径满足深宽比条件，其深宽比条件如下：

11、q小于0.35；

12、其中，q为深宽比，h为非球面面型的深度或者高度；d为非球面口径。

13、优选的，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的面型均为压印胶材，压印胶材折射率与阿贝数成反比，即折射率越大，阿贝数越小，压印胶水的折射率nd及阿贝数vd的特性条件如下：

14、1.45≤nd≤1.75、24≤vd≤60。

15、优选的，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的非球面面型的计算方程如下：

16、

17、其中，c为曲率，h为镜片整体厚度，k为圆锥系数，a4、a6、a8、a10分别为四、六、八、十的非球面高次项系数。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

19、本发明提供了一种用于vr设备的微型镜头，与传统工艺不同，其组装不需要镜筒，对位键合都是由高精度设备辅助完成，从而改善传统镜头的对位偏心及尺寸过大问题，通过沿着光轴从物侧面至像侧面方向上依次包括镜头单元、镜头保护玻璃、芯片保护玻璃和像面，其中镜头单元从物侧面至像侧面方向上依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；镜特征为平凸透镜或者平凹透镜，各透镜层是由uv胶水键合固定在一起，总共3层键合；非球面面型是由金属模具压印而成，其材料为压印胶水。本发明有利于降低成本，提高良率，并且为微型镜头的批量生产提供了基础，未来在现代光学加工中有极大的应用空间。

20、进一步的，设定第一玻璃基底、第二玻璃基底和第三玻璃基底的基底厚度范围来保证它们的翘曲在可控范围之内。

21、进一步的，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的非球面矢高和非球面口径满足深宽比条件，依次来限定面型，使其非球面面型渐变变缓一点，能够更好的降低模具加工难度及压印中的不可控现象。

技术特征：

1.一种用于vr设备的微型镜头，以佩戴时靠近人眼的一侧为物侧面，远离人眼的一侧为像侧面，其特征在于，沿着光轴从物侧面至像侧面方向上依次包括镜头单元、镜头保护玻璃(111)、芯片保护玻璃(113)和像面(209)，所述镜头单元从物侧面至像侧面方向上依次包括第一透镜(102)、第二透镜(104)、第三透镜(106)和第四透镜(109)；第一透镜(102)、第二透镜(104)、第三透镜(106)和第四透镜(109)的面型均为非球面；其中，第一透镜(102)具有负屈光度且物侧面为平面，像侧面为凹面；第二透镜(104)，具有正屈光度且物侧面为凸面，像侧面为平面；第三透镜(106)，具有正屈光度且物侧面为平面，像侧面为凸面；第四透镜(109)，具有正屈光度且物测面为平面，像侧面为凸面。

2.根据权利要求1所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第一透镜(102)靠近物侧面一侧装配在第一玻璃基底(101)上，第二透镜(104)靠近像侧面的一侧装配第二玻璃基底(105)的一侧，第三透镜(106)靠近物侧面的一侧第二玻璃基底(105)的另一侧；第四透镜(109)靠近物测面的一侧装配在第三玻璃基底(108)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第一透镜(102)靠近像侧面的一侧与第二透镜(104)靠近物侧面的一侧通过第一胶水(103)键合固定设置；第三透镜(106)靠近像侧面的一侧与第三玻璃基底(108)通过第二胶水(107)键合固定设置；第四透镜(109)靠近像侧面的一侧与镜头保护玻璃(111)通过第三胶水(110)键合固定设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第三玻璃基底(108)靠近物侧面的一侧为第一平面(206)，所述镜头保护玻璃(111)靠近物侧面的一侧为第二平面(208)，第一透镜(102)靠近像侧面的一侧为第一偶次非球面(202)，第二透镜(104)靠近物侧面的一侧为第二偶次非球面(203)；第三透镜(106)靠近像侧面的一侧为第三偶次非球面(205)；第四透镜(109)靠近像侧面的一侧为非球面(207)。

5.根据权利要求2所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第三透镜(106)靠近物侧面的一侧与第二玻璃基底(105)之间设置光阑(204)。

6.根据权利要求2所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第一玻璃基底(101)靠近物侧面的一侧镀有ar膜层(201)。

7.根据权利要求2所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第一玻璃基底(101)、第二玻璃基底(105)和第三玻璃基底(108)的基底厚度范围为0.21＜d＜0.55mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第一透镜(102)、第二透镜(104)、第三透镜(106)和第四透镜(109)的非球面矢高和非球面口径满足深宽比条件，其深宽比条件如下：

9.根据权利要求1所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第一透镜(102)、第二透镜(104)、第三透镜(106)和第四透镜(109)的面型均为压印胶材，压印胶材折射率与阿贝数成反比，即折射率越大，阿贝数越小，压印胶水的折射率nd及阿贝数vd的特性条件如下：

10.根据权利要求1所述的一种用于vr设备的微型镜头，其特征在于，所述第一透镜(102)、第二透镜(104)、第三透镜(106)和第四透镜(109)的非球面面型的计算方程如下：

技术总结
本发明涉及镜头技术领域，公开了一种用于VR设备的微型镜头，与传统工艺不同，其组装不需要镜筒，对位键合都是由高精度设备辅助完成，从而改善传统镜头的对位偏心及尺寸过大问题，通过沿着光轴从物侧面至像侧面方向上依次包括镜头单元、镜头保护玻璃、芯片保护玻璃和像面，其中镜头单元从物侧面至像侧面方向上依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；镜特征为平凸透镜或者平凹透镜，各透镜层是由UV胶水键合固定在一起，总共3层键合；非球面面型是由金属模具压印而成，其材料为压印胶水。本发明有利于降低成本，提高良率，并且为微型镜头的批量生产提供了基础，未来在现代光学加工中有极大的应用空间。

技术研发人员：陈金珠,罗妮,赵青,王晓锋,邵雷,马炳乾
受保护的技术使用者：华天慧创科技(西安)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13