一种扩大视场角的目镜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学技术领域，具体涉及目镜。
【背景技术】
[0002] 虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟现实系统是由计算 机生成的通过视、听、触觉等作用于用户，使其产生身临其境感觉的交互式虚拟环境。虚拟 现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式，利用数字头盔、数字手套等的传感 器设备，三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。其中头盔显示 部件是虚拟现实观感实现的关键，而现在市场上流行的头盔显示器中的目镜存在视场角不 够大，视域范围不够开括，且畸变像差较大等问题，不能给用户提供良好的虚拟现实观感体 验。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种扩大视场角的目镜，以解决上述技术问题。
[0004] 本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0005] -种扩大视场角的目镜，包括目镜主体，其特征在于，所述目镜主体的前端面为第 一曲面，所述目镜主体的后端面为第二曲面，所述第一曲面与所述第二曲面均为旋转对称 面；
[0006] 所述第一曲面中央呈外凸状，所述第一曲面的边缘呈内凹状，所述第二曲面呈外 凸状。
[0007] 本发明采用的目镜结构用于虚拟现实装置显示，优化了传统双外凸的目镜结构， 在2k分辨率的前提下，在特定的空间范围内，可实现畸变系数低于10 %，色差小，视场角 120度，放大率合适，y方向上小的偏心范围内都能获得较好成像质量的光学镜头。
[0008] 所述旋转对称面是非球面、二次曲面、自由曲面中的任意一种。
[0009] 所述第一曲面中央的曲率大于所述第一曲面边缘的曲率，所述第一曲面边缘的曲 率大于所述第二曲面边缘的曲率，所述第二曲面边缘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横截面优选为一直线。便于保证成像效果。
[0011] 所述第一曲面是一非球面，所述第一曲面的非球面系数
[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数
[0014]
'其中，
[0015] 所述目镜主体的中心厚度大于所述目镜主体的边缘厚度；所述目镜主体的厚度从 中心向边缘依次递增；
[0016] 所述目镜主体的中心厚度为12mm-20mm，所述目镜主体的边缘厚度为lmm-9mm。
[0017] 作为一种优选方案，所述目镜主体的中心厚度为16_，所述目镜主体的边缘厚度 为5_。便于注塑加工。
[0018] 所述目镜主体可以为树脂材料制成的目镜主体。树脂材料质地轻盈、耐冲击、加工 便捷，成本低廉。
[0019] 所述目镜主体优选为由PMMA制成的目镜主体。
[0020] PMMA是目前最优良的高分子透明材料，可见光透过率达到92%，比玻璃的透光度 尚。
[0021] 所述目镜主体还可以为光学玻璃制成的目镜主体。光学玻璃耐高温、膨胀系数低、 机械强度高、化学性能好。
[0022] 所述第一曲面朝向物面，所述第二曲面朝向出瞳面，所述第二曲面上均匀涂覆有 一防蓝光膜层。
[0023] 通过防蓝光膜层，用于对用户观测时的视力保护。
[0024] 所述防蓝光膜层的厚度不大于500 ym，不小于100 ym。
[0025] 本发明通过对防蓝光膜层厚度的优化，有助于保证成像效果的同时，起到保护视 力的效果。
[0026] 所述第一曲面与所述第二曲面通过一环形曲面固定连接。
[0027] 所述环状曲面的外壁上设有一挡光层。
[0028] 便于聚焦，减少杂散光。
[0029] 所述挡光层的厚度不大于1mm，不小于10 ym。防止厚度过厚，浪费成本，厚度过 薄，挡光性不佳。
[0030] 所述挡光层可以是由AZ光胶涂覆而成的挡光层。AZ正性光胶当厚度大于10 ym 时，在200~285nm的紫外光区几乎不透光。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合附图，进一步阐述本发明。
[0033] 参见图1，一种扩大视场角的目镜，包括目镜主体，目镜主体的前端面为第一曲面 1，目镜主体的后端面为第二曲面2,第一曲面1与第二曲面2均为旋转对称面；第一曲面1 中央呈外凸状，第一曲面1的边缘呈内凹状，第二曲面2呈外凸状。本发明采用的目镜结构 用于虚拟现实装置显示，优化了传统双外凸的目镜结构，在2k分辨率的前提下，在特定的 空间范围内，可实现畸变系数低于10%，色差小，视场角120度，放大率合适，y方向上小的 偏心范围内都能获得较好成像质量的光学镜头。
[0034] 旋转对称面是非球面、二次曲面、自由曲面中的任意一种。
[0035] 第一曲面1中央的曲率大于第一曲面1边缘的曲率，第一曲面1边缘的曲率大于 第二曲面2边缘的曲率，第二曲面2边缘的曲率大于第二曲面2中央的曲率。
[0036] 第二曲面2的中央横截面优选为一直线。便于保证成像效果。
[0037] 第一曲面1是一非球面，第一曲面1的非球面系数
其中，
[0038]
[0039] 。
[0040] 第二曲面是一非球面，第二曲面2的非球面系数
其中，
[0041]
[0042] 。
[0043]目镜主体的中心厚度大于目镜主体的边缘厚度；目镜主体的厚度从中心向边缘依 次递增；目镜主体的中心厚度为12mm-20mm，目镜主体的边缘厚度为lmm-9mm。作为一种优 选方案，目镜主体的中心厚度为16mm，目镜主体的边缘厚度为5mm。便于注塑加工。
[0044] 目镜主体可以为树脂材料制成的目镜主体。树脂材料质地轻盈、耐冲击、加工便 捷，成本低廉。目镜主体优选为由PMMA制成的目镜主体。PMMA是目前最优良的高分子透明 材料，可见光透过率达到92%，比玻璃的透光度高。目镜主体还可以为光学玻璃制成的目镜 主体。光学玻璃耐高温、膨胀系数低、机械强度高、化学性能好。
[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上均匀涂覆有一防蓝光 膜层。通过防蓝光膜层，用于对用户观测时的视力保护。防蓝光膜层的厚度不大于500 ym， 不小于100 y m。本发明通过对防蓝光膜层厚度的优化，有助于保证成像效果的同时，起到保 护视力的效果。
[0046] 第一曲面1与第二曲面2通过一环形曲面固定连接。
[0047] 环状曲面3的外壁上设有一挡光层。便于聚焦，减少杂散光。
[0048] 挡光层的厚度不大于1mm，不小于10 ym。防止厚度过厚，浪费成本，厚度过薄，挡 光性不佳。挡光层可以是由AZ光胶涂覆而成的挡光层。AZ正性光胶当厚度大于10 ym时， 在200~285nm的紫外光区几乎不透光。
[0049] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技 术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明 本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些 变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及 其等效物界定。
【主权项】
1. 一种扩大视场角的目镜，包括目镜主体，其特征在于，所述目镜主体的前端面为第 一曲面，所述目镜主体的后端面为第二曲面，所述第一曲面与所述第二曲面均为旋转对称 面； 所述第一曲面中央呈外凸状，所述第一曲面的边缘呈内凹状，所述第二曲面呈外凸状。2. 根据权利要求1所述的一种扩大视场角的目镜，其特征在于：所述旋转对称面是非 球面、二次曲面、自由曲面中的任意一种。3. 根据权利要求1所述的一种扩大视场角的目镜，其特征在于：所述第一曲面中央的 曲率大于所述第一曲面边缘的曲率，所述第一曲面边缘的曲率大于所述第二曲面边缘的曲 率，所述第二曲面边缘的曲率大于所述第二曲面中央的曲率。4. 根据权利要求3所述的一种扩大视场角的目镜，其特征在于：所述第二曲面的中央 横截面为一直线。5. 根据权利要求3所述的一种扩大视场角的目镜，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数,其 中， 〇6. 根据权利要求5所述的一种扩大视场角的目镜，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数其中，O7. 根据权利要求6所述的一种扩大视场角的目镜，其特征在于：所述目镜主体的中心 厚度大于所述目镜主体的边缘厚度；所述目镜主体的厚度从中心向边缘依次递增； 所述目镜主体的中心厚度为12mm-20mm，所述目镜主体的边缘厚度为lmm-9mm。8. 根据权利要求1所述的一种扩大视场角的目镜，其特征在于：所述目镜主体为由 PMM制成的目镜主体。9. 根据权利要求1所述的一种扩大视场角的目镜，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，所述第二曲面上均匀涂覆有一防蓝光膜层。10. 根据权利要求1所述的一种扩大视场角的目镜，其特征在于：所述第一曲面与所述 第二曲面通过一环形曲面固定连接； 所述环状曲面的外壁上设有一挡光层。
【专利摘要】本发明涉及光学技术领域。一种扩大视场角的目镜，包括目镜主体，目镜主体的前端面为第一曲面，目镜主体的后端面为第二曲面，第一曲面与第二曲面均为旋转对称面；第一曲面中央呈外凸状，第一曲面的边缘呈内凹状，第二曲面呈外凸状。本发明采用的目镜结构用于虚拟现实装置显示，优化了传统双外凸的目镜结构，在2k分辨率的前提下，在特定的空间范围内，可实现畸变系数低于10％，色差小，视场角120度，放大率合适，y方向上小的偏心范围内都能获得较好成像质量的光学镜头。
【IPC分类】G02B25/04
【公开号】CN104898267
【申请号】CN201510141311
【发明人】杨波, 舒新炜, 潘政行, 钱伟, 彭林生, 张婧京
【申请人】上海理鑫光学科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月27日