CN204595303U

CN204595303U - 广角镜头

Info

Publication number: CN204595303U
Application number: CN201520134210.XU
Authority: CN
Inventors: 黄峻洋; 施富斌
Original assignee: Xiangtai Optoelectronics Technology Co ltd
Current assignee: COXON PRECISE INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: TWM486063U

Abstract

一种广角镜头，应用于供使用者配戴的具有显示萤幕的头戴式显示器，包括具有正折射力的第一透镜及第二透镜，光线自该显示萤幕发出以依序经过该第二透镜及该第一透镜而至该使用者，该广角镜头满足以下条件：以及其中，该f₁、f₂分别为该第一透镜及该第二透镜的焦距，该f为该广角镜头的焦距。本实用新型的广角镜头可达较大视角以及良好视差校正。

Description

广角镜头

技术领域

本实用新型涉及一种镜头结构，尤指一种应用于头戴式显示器的广角镜头。

背景技术

近年来，头戴式显示器(Head-Mounted Display，简称HMD)逐渐盛行，此为一种立体视觉显示的光学装置，其于左右眼前方各放置一小型映像管或是液晶显示器，利用两眼视差的立体效果，将该映像管或是该液晶显示器所输出的影像，经由光学组件的出射至瞳孔，将该影像再分别投射至使用者的视网膜，经由人脑视觉神经传导将该影像重新组合，以产生平面或立体且大尺寸的影像。

虽然，目前头戴式显示器的技术逐渐进步，通常可利用软体来处理影像，但经处理过后的影像还是无法避难免会失真，此外，目前的头戴式显示器为了有较广视角而将体积设计得较大，使得无法轻量化。

因此，如何设计一种能提供大视角及良好影像品质的广角镜头，为目前业界亟待解决的议题。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的种种缺失，本实用新型提供一种广角镜头，可达较大视角以及良好视差校正。

本实用新型的广角镜头，应用于供使用者配戴的具有显示萤幕的头戴式显示器，该广角镜头包括：第一透镜，其具有正折射力并位于远离该显示萤幕的位置；以及第二透镜，其具有正折射力并位于邻近该显示萤幕的位置；其中，光线自该显示萤幕发出以依序经过该第二透镜及该第一透镜而至该使用者，该广角镜头满足以下条件：

- 0.65 < \frac{f}{f_{1}} - \frac{f}{f_{2}} < 0.60

以及

0.2 < \frac{f_{1}}{f_{2}} < 3.8,

且其中，该f₁、f₂分别为该第一透镜及该第二透镜的焦距，该f为该广角镜头的焦距。

于一实施例中，本实用新型的广角镜头还可满足以下条件：

0.2 < \frac{f}{f_{1}} < 0.85 .

于另一实施例中，本实用新型的广角镜头还可满足以下条件：

0.15 < \frac{f}{f_{2}} < 0.95 .

1 < \frac{f}{ImgH} < 1.7,

其中，该ImgH表示最大视野范围(Field of view,FOV)所对应的成像像高。

此外，本实用新型的第一透镜可满足以下条件N₁>1.52，其中，该N₁为该第一透镜的折射率，该第二透镜满足以下条件N₂>1.49，其中，该N₂为该第二透镜的折射率，且该第一、二透镜的材质为塑胶。

相较于现有技术，本实用新型的广角镜头具有较大的视角，且第一、二透镜为非球面的塑胶镜片，达到较佳的像差校正，因此相当适合于头戴型显示器、游戏机等的电子设备。

附图说明

图1为绘示本实用新型的广角镜头的透镜组合图；

图2A为绘示本实用新型的广角镜头的第一实施例的透镜组合图；

图2B为绘示本实用新型的广角镜头的第一实施例的光学效果示意图；

图3A为绘示本实用新型的广角镜头的第二实施例的透镜组合图；

图3B为绘示本实用新型的广角镜头的第二实施例的光学效果示意图；

图4A为绘示本实用新型的广角镜头的第三实施例的透镜组合图；

图4B为绘示本实用新型的广角镜头的第三实施例的光学效果示意图；以及

图5A为绘示本实用新型的广角镜头的第四实施例的透镜组合图；

图5B为绘示本实用新型的广角镜头的第四实施例的光学效果示意图。

符号说明

L01、L11、L21、L31、L41 第一透镜

L02、L12、L22、L32、L42 第二透镜

ST 光圈

Im 显示萤幕。

具体实施方式

以下藉由特定的实施形态说明本实用新型的技术内容，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效，也可藉由其他不同的实施形态加以施行或应用。

图1为本实用新型的广角镜头的透镜组合图，该广角镜头组装于具有显示萤幕Im的头戴式显示器，该广角镜头由光圈ST侧至显示萤幕Im侧依序包括第一透镜L01及第二透镜L02。需说明的是，该光圈ST的位置代表人眼瞳孔的位置，而该显示萤幕Im显示有影像供使用者观看，故光线自显示萤幕Im发出以依序经过第二透镜L02及第一透镜L01而至该人眼瞳孔。

该第一透镜L01具有正折射力并位于远离该显示萤幕Im的位置，该第二透镜L02具有正折射力并位于邻近该显示萤幕Im的位置。该第一透镜L01满足条件式N₁>1.52，其中该N₁为该第一透镜L01的折射率，而该第二透镜L02满足条件式N₂>1.49，其中该N₂为该第二透镜L02的折射率，且该第一透镜L01和该第二透镜L02的材质可为塑胶，藉此达到轻量化。

此外，第一透镜L01和第二透镜L02可满足以下条件：

- 0.65 < \frac{f}{f_{1}} - \frac{f}{f_{2}} < 0.60 \cdot \cdot \cdot (1),

0.2 < \frac{f_{1}}{f_{2}} < 3.8 \cdot \cdot \cdot (2),

0.2 < \frac{f}{f_{1}} < 0.85 \cdot \cdot \cdot (3),

0.15 < \frac{f}{f_{2}} < 0.95 \cdot \cdot \cdot (4),

或

1 < \frac{f}{ImgH} < 1.7 \cdot \cdot \cdot (5),

其中，该f₁、f₂分别为该第一透镜L01及第二透镜L02的焦距，该f为该广角镜头的焦距，该ImgH表示最大视角(Field of view,FOV)所对应的成像的像高。

当广角镜头满足条件式(1)时，可达到轻量化及良好像差；当广角镜头满足条件式(2)或(5)时，可达到85度以上的视角；当广角镜头满足条件式(3)或(4)时，可达到良好像差校正。

此外，第一透镜L01的至少一透镜面、第二透镜L02的至少一透镜面为非球面，所述非球面满足非球面公式，

Z = \frac{{Cy}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) C^{2} y^{2}}} + (A) y^{4} + (B) y^{6} + (C) y^{8} + (D) y^{10} + (E) y^{12} \cdot \cdot \cdot,

C＝1/R，其中，z为相对于光轴上表面顶点的位移量，y为距离光轴的高度、R为顶点曲率半径、K为圆锥常数、A、B、C、D、E为非球面修正系数，藉此达到良好的像差校正。

因此，由上述可知，本实用新型的广角镜头具有良好的像差校正、较大的视角及良好的体积控制。

以下说明本实用新型的广角镜头的具体实施例，其中以L11、L21、L31和L41表示第一透镜，以L12、L22、L32及L42表示第二透镜。

第一实施例

图2A为本实用新型广角镜头的第一具体实施例的透镜组合图，下列表一及表二为该第一具体实施例的实验数据，图2B为本实用新型广角镜头的第一具体实施例的光学效果，其中，图2B中的各图表分别表示广角镜头的球面像差、场曲、畸变及横向色差。

表一：

焦点距离f＝38.2、光圈值FNO＝9.6、视场角2ω＝95.5°

表二：

第二实施例

图3A为本实用新型广角镜头的第二具体实施例的透镜组合图，下列表三及表四为该第二具体实施例的实验数据，图3B为本实用新型广角镜头的第二具体实施例的光学效果，其中，图3B中的各图表分别表示广角镜头的球面像差、场曲、畸变及横向色差。

表三：

焦点距离f＝38.3、光圈值FNO＝9.6、视场角2ω＝93.1°

表四：

第三实施例

图4A为本实用新型广角镜头的第三具体实施例的透镜组合图，表五和六为第三具体实施例的实验数据，图4B为本实用新型广角镜头的第三具体实施例的光学效果，其中，图4B中的各图表分别表示广角镜头的球面像差、场曲、畸变及横向色差。

表五：

焦点距离f＝33.6、光圈值FNO＝8.5、视场角2ω＝93.4°

表六：

第四实施例

图5A为本实用新型广角镜头的第四具体实施例的透镜组合图，表七和表八为第四具体实施例的实验数据，图5B为本实用新型广角镜头的第四具体实施例的光学效果，其中，图5B中的各图表分别表示广角镜头的球面像差、场曲、畸变及横向色差。

表七：

焦点距离f＝37.1、光圈值FNO＝9.3、视场角2ω＝94.4°

表八：

由上述表一、三、五及七可知，本实用新型的广角镜头的视角可达85度以上。

下列表九用于显示前述第一、二、三及四实施例的数据，以及表10显示前述第一、二、三及四实施例的数据比较，将该表九的数据套入该表10的条件式中进行计算，并将计算后的结果显示于该表10。

表九：

表十：

因此，本实用新型的广角镜头可获得良好的像差校正、较大的视角及良好的体积控制，并可获得较大的视角，可应用于头戴型显示器、游戏机等的电子设备。

上述实施形态仅例示性说明本实用新型的原理及功效，而非用于限制本实用新型。任何熟习此项技术的人士均可在不违背本实用新型的技术思想下，对上述实施形态进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围应如权利要求书所列。

Claims

1.一种广角镜头，应用于供使用者配戴的具有显示萤幕的头戴式显示器，其特征为，该广角镜头包括：

第一透镜，其具有正折射力，并位于远离该显示萤幕的位置；及

第二透镜，其具有正折射力，并位于邻近该显示萤幕的位置；

其中，光线自该显示萤幕发出以依序穿过该第二透镜及该第一透镜而至该使用者，该广角镜头满足以下条件：以及且其中，该f₁、f₂分别为该第一透镜及该第二透镜的焦距，该f为该广角镜头的焦距。

2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该广角镜头更满足以下条件：

0.2 < \frac{f}{f_{1}} < 0.85 .

3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该广角镜头更满足以下条件：

0.15 < \frac{f}{f_{2}} < 0.95 .

4.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该广角镜头更满足以下条件：其中，该ImgH表示最大视野范围所对应的成像的像高。

5.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该第一透镜满足以下条件N₁＞1.52，其中，该N₁为该第一透镜的折射率。

6.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该第二透镜满足以下条件N₂＞1.49，其中，该N₂为该第二透镜的折射率。

7.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该第一透镜与该第二透镜的材质为塑胶。

8.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该第一透镜与该第二透镜的透镜面为非球面。

9.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征为，该广角镜头的视角大于85度。