KR102084342B1 - 접안 렌즈 및 헤드웨어 표시 장치 - Google Patents

접안 렌즈 및 헤드웨어 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접안 렌즈 및 및 헤드웨어 표시 장치를 제공하는 바, 접안 렌즈는 동일한 축에 순차적으로 설치된 정 렌즈 및 부 렌즈를 포함하고, 상기 정 렌즈는 입광면이 평면 프레넬면이고 출광면이 볼록면이며, 상기 부 렌즈는 입광면이 오목면이고, 출광면이 볼록면이며, 관찰대상 광선은 상기 부 렌즈의 입광면 상으로 입사되고, 상기 부 렌즈에 의해 상기 정 렌즈의 입광면으로 굴절되며, 다시 상기 정 렌즈에 의해 출사된다. 본 발명에서 제공하는 접안 렌즈 및 헤드웨어 표시 장치는 초박형 접안 렌즈 광학 시스템을 구현하는 바, 헤드웨어 표시 장치의 소형화, 경량화에 유리하다.

Description

접안 렌즈 및 헤드웨어 표시 장치
본 출원은 2017년 10월 24일에 제출된 발명 명칭이 “접안 렌즈 및 헤드웨어 표시 장치”인 제2017110033128호 중국 특허 출원을 인용하고 있으며, 그 것은 인용을 통해 전부 본 출원에 포함된다.
본 발명은 가상 현실 기술분야에 관한 것으로, 특히 접안 렌즈 및 헤드웨어 표시 장치에 관한 것이다.
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VR(Virtual Reality, 가상 현실) 기술은 가상 세계를 만들고 경험할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이션 시스템으로서, 컴퓨터를 사용하여 시뮬레이션 환경을 생성하고, 다중 소스 정보가 융합된 상호 작용적 3차원 동적 장면 및 실체 행위의 시스템 시뮬레이션을 통해, 사용자가 해당 시뮬레이션 환경에 몰입되도록 한다. 기술의 발전에 따라, VR 헤드웨어 표시 장치는 예를 들면 게임, 부동산, 관광 등 분야에서 널리 사용되고 있다.
현재, 한 종류의 VR 헤드웨어 표시 장치는 휴대 전화 스크린을 표시 스크린으로 사용하는 바, 이러한 스크린의 사이즈는 일반적으로 비교적 크고, 사이즈는 2 내지 5인치 정도이다. 종래의 헤드웨어 표시 장치에 있어서, 이러한 사이즈가 비교적 큰 표시 장치와 협력하는 접안 렌즈 광학 시스템은, 일반적으로 축 방향 거리가 긴 특점을 갖고 있다. 축 방향 거리가 긴 접안 렌즈는 헤드웨어 표시 장치의 가볍고 얇은 요구를 만족시킬 수 없다.
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본 발명의 여러 양태에서는 접안 렌즈 및 및 헤드웨어 표시 장치를 제공하여, 초박형 접안 렌즈 광학 시스템을 구현하는 바, 헤드웨어 표시 장치의 소형화, 경량화에 유리하다.
본 발명은 접안 렌즈를 제공하는 바, 동일한 축에 순차적으로 설치된 정 렌즈 및 부 렌즈를 포함하고,
상기 정 렌즈는 입광면이 평면 프레넬면이고 출광면이 볼록면이며, 상기 부 렌즈는 입광면이 오목면이고, 출광면이 볼록면이며,
관찰대상 광선은 상기 부 렌즈의 입광면 상으로 입사되고, 상기 부 렌즈에 의해 상기 정 렌즈의 입광면으로 굴절되며, 다시 상기 정 렌즈에 의해 출사된다.
선택적으로, 상기 정 렌즈의 출광면은 볼록 비 구면이다.
선택적으로, 상기 정 렌즈의 굴절률 n1 및 분산 v1은 조건1.5＜n1＜1.55, 55＜v1＜60을 만족하고, 상기 부 렌즈의 굴절률 n2 및 분산 v2는 조건1.5＜n2＜1.55, 55＜v2＜60을 만족한다.
본 발명의 실시예에서는 또한 헤드웨어 표시 장치를 제공하는 바, 본 발명의 실시예에서 제공하는 접안 렌즈 및 상기 접안 렌즈와 동일한 축에 있는 표시 장치를 포함하며, 상기 표시 장치에서 방출하는 스크린 광선은 상기 접안 렌즈에 의해 사람 눈으로 굴절된다.
선택적으로, 상기 정 렌즈의 출광면의 중심점으로부터 상기 표시 장치의 표시 스크린의 중심점까지의 거리 TTL는 32mm 미만이다.
선택적으로, 상기 정 렌즈의 중심점으로부터 사람 눈까지의 거리 T0는 조건 0.35TTL<T0<0.45TTL을 만족하고, 상기 정 렌즈의 중심 두께 T1은 조건 0.09TTL <T1<0.1TTL을 만족한다.
선택적으로, 상기 부 렌즈의 중심 두께 T2는 조건 0.09TTL<T2<0.1TTL을 만족한다.
선택적으로, 상기 장치의 초점거리 F는 조건 0.9TTL<F<0.95TTL을 만족한다.
선택적으로, 상기 정 렌즈의 프레넬 곡률 반경 R은 조건 -0.6F<R<-0.65F을 만족한다.
선택적으로, 상기 부 렌즈의 초점거리는 조건 -700<F2<0을 만족하고, 상기 정 렌즈의 초점거리 F1<F 이다.
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본 발명에서 제공하는 접안 렌즈 및 헤드웨어 표시 장치에 있어서, 구조가 간단한 정 렌즈, 부 렌즈에 의해 접안 렌즈 광학 시스템을 구성한다. 여기서, 정 렌즈는 출광면이 볼록면이고 입광면이 평면 프레넬면이며, 부 렌즈는 입광면이 오목면이고 출광면이 볼록면이다. 이러한 접안 렌즈 구조는 정 렌즈, 부 렌즈의 광학 성능이 양호한 상황 하에서, 렌즈의 두께를 크게 감소시키고, 초박형 접안 렌즈 광학 시스템을 구현하는 바, 헤드웨어 표시 장치의 소형화, 경량화에 유리하다.
여기서 설명되는 도면은 본 발명을 보다 자세히 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 일부분을 구성하며, 본 발명의 예시적 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것으로써, 본 발명을 부당하게 제한하는 것은 아니다. 도면에 있어서.
도1a는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 접안 렌즈의 구조도이다.
도1b는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치의 구조도이다.
도2a는 본 발명의 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치가 표시 장치 한계 해상도에서의 MTF곡선이다.
도2b는 본 발명의 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치가 표시 장치1/2한계 해상도에서의 MTF곡선이다.
도3은 본 발명의 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치의 광학 필드 곡률 및 왜곡을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치의 스팟 다이어그램이다.
도5는 본 발명의 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치의 시스템 색차 곡선을 나타내는 도면이다.
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본 발명의 목적, 기술방안 및 이점을 더욱 명확히 하기 위해, 이하 본 발명의 구체적인 실시예 및 관련 도면을 결합하여 본 발명의 기술방안을 명확하고 충분하게 설명을 진행한다. 기재되는 실시예는 본 발명의 일부 실시예로서, 전부의 실시예가 아닌 것은 명백히 해야 할 점이다. 본 발명에 따른 실시예를 기초로, 당업자가 창조성인 작업이 없이 획득한 모든 기타 실시예도 모두 본 발명의 보호 범위에 속함은 자명하다.
도1a는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 접안 렌즈의 구조 도면이다. 도1a에 도시된 바와 같이, 해당 접안 렌즈의 광학 시스템은,
동일한 축에 순차적으로 설치된 정 렌즈(11) 및 부 렌즈(12)를 포함하고, 정 렌즈(11)의 입광면(Si1)은 부 렌즈의 출광면(Se2)에 인접한다.
여기서, 부 렌즈(12)의 입광면(Si2)은 오목면이고, 출광면(Se2)은 볼록면이다. 관찰대상 광선이 입사될 때, Si2는 오목면으로서 부 렌즈(12)가 비교적 높은 집광 효율을 가지도록 확보할 수 있으며, 관찰대상 광선을 가능한 많이 수신하고 전파할 수 있다. Se2는 볼록면인 바, 큰 각도로 굴절시키는 효과가 있어, 발산각이 비교적 큰 광선이 비교적 큰 입사 높이 및 비교적 작은 발산각으로 정 렌즈(11)의 입광면(Si1) 상으로 입사되도록 한다. 따라서, Si1 상에 입사된 가장자리 광선 및 주 광선은 사람 눈에 대해 비교적 큰 필드 앵글 및 비교적 작은 광선 입사 높이를 갖기에 시야각을 증가시키는 목적을 구현할 수 있다.
정 렌즈(11)는 입광면(Si1)이 평면 프레넬면이고, 출광면(Se1)은 볼록면이다. 광선이 Si1 상에 입사될 때, Si1은 그 위에 입사된 광선을 수집하고, 해당 광선을 성형하여 요구된 각도로 Se1에 도달할 수 있도록 한다. Se1은 볼록면인 바, 큰 각도로 굴절시키는 효과가 있어, 시야각을 더욱 증가시킬 수 있다.
선택적으로, Se1은 볼록 비 구면으로 설계될 수 있다. 볼록 비 구면의 곡률 반경은 중심으로부터 가장자리까지 연속적으로 특정의 변화를 하여, 출사 광선이 소정의 각도로 사람 눈 위치로 출사되도록, 매 갈래 출사 광선의 방향을 정확하게 제어하여, 시야각을 증가시킴과 동시에 수차를 보정할 수 있다.
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본 실시예에 있어서, 선택적으로, 수차 보정 요구 및 광선의 편광도 요구를 확정한 후, 역 설계를 진행하여, 변화하는 곡률 반경을 갖는 볼록 비 구면(Se1)을 획득할 수 있다. 일 옵션 실시형태에 있어서, 가공 및 검출의 편의성을 보장하기 위해, Se1의 표면 유형을 짝수차 비 구면으로 설계할 수 있다. Se1은 다음과 같은 짝수차 비 구면 방정식에 의해 표면 유형이 설계될 수 있다.
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Figure 112018058257921-pct00001

여기서, z는 광축 방향에 따른 좌표를 나타내고, r은 렌즈 높이 방향에 따른 방사형 좌표이고; c는 비 구면의 중심점의 곡률과 관련된 2차항 계수이고, c=1/r0이며, r0는 비 구면 중심점의 곡률 반경이며; k는 원추 계수이고, k=-e2이며; ai는 각 짝수차항의 계수이다. 선택적으로, 본 실시예는 실제 설계에 있어서, N=3을 취할 수 있는 바, 다시 말해서 짝수차항은 최고로 6제곱에 달할 수 있다.
선택적으로, 본 실시예 중에서 Se1의 표면 유형을 홀수차 비 구면으로 설계할 수 있다. Se1은 다음과 같은 홀수차 비 구면 방정식에 의해 표면 유형이 설계될 수 있다.
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Figure 112018058177113-pct00002
여기서,
Figure 112018058177113-pct00003
는 홀수차 항의 계수이다.
일 옵션 실시형태에 있어서, 정 렌즈(11) 및 부 렌즈(12)를 가공할 경우, 플라스틱 재질을 선택 사용할 수 있다. 플라스틱 재질은 가공하기 쉽고, 질량이 비교적 가볍기에, 접안 렌즈 광학 시스템의 경량화를 위한 토대를 제공한다. 여기서, 정 렌즈(11)의 굴절률 n1 및 분산 v1은 조건1.5＜n1＜1.55, 55＜v1＜60을 만족하고; 부 렌즈(12)의 굴절률 n2 및 분산 v2는 조건 1.5＜n2＜1.55, 55＜v2＜60을 만족한다. 선택적으로, 실제 가공에 있어서, 본 실시예에서는 K26R 모델의 플라스틱 재질을 선택 사용하여 정 렌즈 및 부 렌즈를 가공할 수 있다. K26R 모델의 플라스틱 재질의 굴절률은 1.535, 분산은 55.6 이다.
본 실시예에서 제공하는 접안 렌즈는 구조가 간단한 정 렌즈, 부 렌즈로 구성된다. 여기서, 정 렌즈는 출광면이 볼록면이고 입광면이 평면 프레넬면이며, 부 렌즈는 입광면이 오목면이고 출광면이 볼록면이다. 이러한 접안 렌즈의 구조는 정 렌즈, 부 렌즈의 광학 성능이 양호한 상황 하에서, 렌즈의 두께를 크게 감소시켜, 초박형 접안 렌즈 광학 시스템을 구현하는 바, 헤드웨어 표시 장치의 소형화, 경량화에 유리하다. 다음으로, 정 렌즈(11)는 출광면이 볼록 비 구면으로서, 일정한 정도에서 전체적인 접안 렌즈 광학 시스템의 수차를 보정하여, 접안 렌즈 이미징 품질이 양호하도록 하고, 이미지가 선명하도록 한다. 이 외에도, 정 렌즈와 부 렌즈로 구성된 접안 렌즈는, 접안 렌즈 전체적인 광학 시스템의 색차를 보정할 수 있기에, 이미징 품질을 향상시키고, 구조가 간단하고 비용이 적은 장점이 있다.
도1b는 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치의 구조 도면이다. 도1b에 도시된 바와 같이, 해당 헤드웨어 표시 장치는,
동일한 축에 순차적으로 설치된 정 렌즈(11), 부 렌즈(12) 및 표시 장치(13)를 포함한다. 여기서, 정 렌즈(11)의 입광면(Si1)은 부 렌즈의 출광면(Se2)에 인접하고, 부 렌즈의 입광면(Si2)은 표시 장치(13)에 인접한다.
선택적으로, 본 실시예에 있어서, 표시 장치(13)는 사이즈가 비교적 큰 표시 장치로서, 예를 들면 휴대 전화의 표시 장치 또는 LCD(Liquid Crystal Display ,액정 표시 장치) 등이다.
도1b에 도시된 바와 같이, 표시 장치(13)의 표시 스크린의 중심점으로부터 정 렌즈(11)의 출광면(Se1)의 중심점까지의 거리는 TTL(total track length, 광선 추적 길이)로 정의될 수 있다. 본 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치에 있어서, 정 렌즈(11) 및 부 렌즈(12)는 비교적 강한 굴절 능력 및 비교적 얇은 체적을 갖기에, TTL은 32mm 이하에 달할 수 있다. 종래의 큰 표시 스크린를 채용하는 헤드웨어 표시 장치에 비해, 본 실시예 중의 비교적 작은 TTL은 헤드웨어 표시 장치의 체적을 대폭 감소시켰다.
도1b에 도시된 바와 같이, 사용자가 본 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치를 착용한 후, 사람 눈이 위치한 위치는 접안 렌즈 광학 시스템의 사출 동공 위치이다. 정 렌즈(11)의 출광면(Se1)의 중심점으로부터 사람 눈까지의 거리를 T0로 정의한다. 사용자가 헤드웨어 표시 장치를 착용한 후, 양호한 효과의 이미지를 관찰할 수 있도록 확보하기 위해, T0의 길이가, 조건0.35TTL<T0<0.45TTL을 만족할 수 있도록 설정할 수 있다. 선택적으로, 부동한 사용자의 헤드 타입이 부동하다는 것을 고려하여, 해당 길이 T0는 헤드웨어 표시 장치 상에 조절 가능한 지지 부품을 설치하는 것에 의해 제어될 수 있다.
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선택적으로, 본 실시예에 있어서, 접안 렌즈 중의 두 개의 렌즈가 비교적 얇은 두께 및 비교적 양호한 광학 성능을 갖도록 확보하기 위해, 정 렌즈(11)의 중심 두께 T1이 조건 0.09TTL<T1<0.1TTL을 만족하고; 부 렌즈(12)의 중심 두께 T2가 조건 0.09TTL<T2<0.1TTL을 만족하며; 장치의 초점 거리 F는 조건0.9TTL<F<0.95TTL을 만족하도록 설계할 수 있다. 선택적으로, 정 렌즈(11)의 입광면(Si1)의 프레넬 곡률 반경 R이 -0.6F<R<-0.65F이고; 정 렌즈(11)의 초점 거리 F1<F, 부 렌즈(12)의 초점 거리 -700<F2<0인 조건을 만족하도록 설계할 수 있다. 예를 들면, 반복적인 최적화를 통해, 표시 장치(13)의 표시 칩 셀 사이즈가 39um일 경우, F=29.24mm, F1=28.78 mm, F2=-677.6mm를 취할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상술한 구조 및 파라미터 설계는 접안 렌즈 광학 시스템의 반 시야각(θ)이 98°좌우에 달할 수 있도록 하며, 다시 말해서 tanθ는 1.1로부터 1.2 사이에 속한다. 따라서, 사용자가 헤드웨어 표시 장치를 착용하여 가상 장면을 관찰할 시, 비교적 깊은 몰입감과 진실감을 생성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 접안 렌즈는 표시 장치와 협력하여 비교적 짧은 축 방향 거리 및 대략 98°의 시야각을 구현하여, 헤드웨어 표시 장치가 비교적 큰 시야각을 가짐과 동시에 소형화 및 경량화될 수 있도록 보장할 수 있다.
이하 부분은 표1 및 표2를 결합하여, 하나의 구체적인 예를 통해 본 발명의 실시예에서 제공하는 헤드웨어 표시 장치의 광학 시스템을 구체적으로 설명한다. 표1은 구현 가능한 설계 결과를 나타내며, 표1에 있어서, Surface는 사람 눈으로부터 표시 스크린까지 순차적으로 번호가 매겨진 광학면을 나타내고, Type은 각 광학면의 면 유형을 나타내며, C는 각 광학면의 곡률을 나타내며, T는 각 광학면과 그 뒤에 있는 광학면 사이의 거리를 나타내며, Glass는 각 광학면의 재질을 나타내며, Semi-Diameter는 각 광학면의 구경을 나타내며, Conic은 2차 곡면 상수를 나타낸다.
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Surface Type C T Glass Semi-Diameter Conic
1 평면 13.000 2.00 0.00E+00
2 비 구면 118.402 3.000 K26R_25 18.79 0.00E+00
3 프레넬면 -17.642 2.26 19.48 -9.85E-01
4 비 구면 53.788 3.000 K26R_25 20.45 -1.11E-01
5 비 구면 45.955 23.74 20.19 2.30E+00
6 평면 0.000 26.23 0.00E+00

표1에 있어서, Surface1은 사람 눈이 위치한 평면, Surface2는 정 렌즈(11)의 출광면(Se1), Surface3은 정 렌즈(11)의 입광면(Si1), Surface4는 부 렌즈(12)의 출광면(Se2), Surface5는 부 렌즈(12)의 입광면(Si2), Surface6은 표시 장치 (13)의 표시 스크린이다.
표1에 표시된 바와 같이, 하나의 가능한 설계 형태에 있어서, 정 렌즈(11) 의 두께는 3mm이고, 그 출광면(Se1)의 중심점으로부터 사람 눈까지의 거리는 13mm이며, Se1의 중심점의 곡률 반경은 118.402mm이며, Si1의 프레넬 곡률 반경은 -17.642이다. 부 렌즈(12)의 두께는 3mm이고, 그 출광면(Se2)의 중심점의 곡률 반경은 53.788mm이고, 또한 Se2와 Si1의 중심점 사이의 거리는 2.272mm이며, 입광면Si2의 중심점의 곡률 반경은 45.955mm이다. Si2와 표시 장치(13)의 표시 스크린 사이의 거리는 23.748mm이고, 표시 장치의 두께는 26.23mm이다.
이러한 설계에 있어서, 광학 시스템의 TTL=3+2.26+3+23.74=32mm이고, 축 방향 길이는 종래 기술에 비해 훨씬 축소되어 있다.
본 설계에 있어서, 짝수차 비 구면 계수 α2、α3、α4는 이하의 표와 같을 수 있다.
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Surface α2 α3
1 0.00E+00 0.00E+00
2 0.00E+00 0.00E+00
3 -3.70E-06 -3.73E-09
4 2.92E-05 -4.83E-08
5 3.59E-05 -5.87E-08
6 0.00E+00 0.00E+00
7 0.00E+00 0.00E+00
8 0.00E+00 0.00E+00

상술한 설계에 근거하여, MTF(Modulation Transfer Function, 변조 전달 함수) 곡선, 광학 필드 곡률 및 왜곡도, 스팟 다이어그램 및 색차 그래프를 그려, 설계에 의해 획득된 광학 시스템의 이미징 품질을 분석할 수 있다.
도2a는 본 발명의 실시예에서 제공하는 접안 렌즈 광학 시스템이 표시 장치 한계 해상도에서의 MTF곡선이고, 도2b는 표시 장치1/2한계 해상도에서의 MTF곡선이다. 도2a 및 도2b에 있어서, 각종 색상은 각각 시야 광선을 대표하며, 횡 좌표는 광학 시스템 상의 점으로부터 광학 시스템 중심까지의 거리를 나타내며, 종축은 이미징 품질이 실물에 인접하는 백분율을 대표한다. MTF는 광학 시스템의 이미징 품질을 종합적으로 반영하며, 그 곡선의 형상이 보다 매끄러울 수록, 또한 X축에 대한 높이가 높을 수록다시 말해서 1에 인접할수록）, 해당 광학 시스템의 이미징 품질이 더욱 양호함을 증명한다. 도2a 및 도2b에 있어서, 각종 색상의 곡선은 비교적 매끄럽고 컴팩트하며, 곡선이 나타내는 MTF값은 매우 높다. 도2b에 있어서, 표시 스크린 1/2한계 해상도인 경우, 0.6시야 이내의 MTF는 모두 0.4 이상에 도달하였는 바, 광학 시스템의 수차가 잘 보정되었음을 설명한다.
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도3은 본 발명의 실시예에서 제공하는 접안 렌즈 광학 시스템의 광학 필드 곡률 및 왜곡을 나타내는이다. 도3에서 좌측 도면은 필드 곡률(Field Curvature)을 나타내되, 여기서, 부동한 색상은 부동한 파장을 대표하는 바, 실선은 자오(tangential)필드 곡률을 나타내고, 점선은 시상(sagittal)필드 곡률을 나타내며, 양자의 차이로부터 광학 시스템의 비점 수차(astigmatism)를 획득할 수 있다. 비점 수차와 필드 곡률은 축외 시야 광선에 영향주는 중요한 수차이며, 비점 수차가 너무 크면 시스템 축외 광선의 이미징 품질에 심각한 영향을 미치며, 필드 곡률로 인하여 중심과 가장자리에서 최적의 이미징이 하나의 평면 상에 있지 않게 된다. 도3의 좌측도로부터 알다시피, 본 실시예에서 제공하는 광학 시스템의 필드 곡률 및 비점 수차는 모두 5mm 이내로 보정된다. 도3의 우측 도면을 참조하면, 본 실시예에서 제공하는 광학 시스템의 왜곡(F-Tan(theta )distortion)은 25% 미만임을 알 수 있다.
도4는 본 발명의 실시예에서 제공하는 접안 렌즈 광학 시스템의 스팟 다이어그램이다. 스팟 다이어그램은 광학 시스템의 각 시야 광선이 상면에서 집광되어 형성된 확산반점이다. 스팟 다이어그램의 RMS(Root Mean Square, 제곱 평균) 반경이 작을 수록, 시스템의 이미징 품질이 더욱 양호함을 증명한다. 도4를 참조하면, 본 실시예에서 제공하는 광학 시스템의 확산반점의 RMS 직경은 모두 120um 미만임을 알 수 있으며, 수차가 매우 잘 교정되었음을 설명한다.
도5는 본 발명의 실시예에서 제공하는 접안 렌즈 광학 시스템의 시스템 색차 곡선을 나타내는 도면이다. 도5에 있어서, 횡축은 색차를 나타내고, 종축은 시야각을 나타내며, 곡선과 종축의 편차 정도는 색차의 변화를 나타내며, 편차가 클수록, 색차가 더욱 큼을 나타낸다. 도5에 있어서, 최대 반 시야각(Maximum Field)은 49°이고, 색차는 350um 범위 내로 제어될 수 있다.
특별히 설명하면, 본문에 기재되는 “제1”, “제2” 등 용어는 서로 다른 메시지, 장치, 모듈 등을 구분하기 위한 것으로 선후 순서를 대표하는 것이 아니며, “제1” 및 “제2”가 사로 다른 유형을 한정하는 것도 아니다.
더 설명하면, 용어 “포함”, “함유” 또는 그 임의의 기타 변형은 비 배타적인 포함을 나타내는 바, 일련의 요소를 포함하는 프로세스, 방법, 물품이거나 장치는 이러한 요소들을 포함할뿐만 아니라 명시적으로 나열되지 않은 기타 요소도 포함하거나, 이러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치가 고유하는 요소도 포함하는 것을 의미한다. 추가적 한정이 없는 경우, 문구 "하나의...를 포함"에 의해 정의된 요소는, 상기 요소를 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치 중에 기타 동일한 요소가 더 포함되는 것을 배제하지 않는다.
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상술한 설명은 본 발명의 실시예일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대해 다양한 수정 및 변형을 진행할 수 있다. 본 발명의 사상 및 원리 내에서 이루어지는 모든 수정, 동등한 대체 및 개선 등은 모두 본 발명의 특허 청구 범위 내에 속한다.
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Claims (10)

  1. 접안 렌즈에 있어서,
    동일한 축에 순차적으로 설치된 정 렌즈 및 부 렌즈를 포함하고,
    상기 정 렌즈는 입광면이 평면 프레넬면이고 출광면이 볼록 비 구면이며, 상기 부 렌즈는 입광면이 오목면이고, 출광면이 볼록면이며,
    상기 볼록 비 구면의 곡률 반경은 상기 정 렌즈의 출광면의 중심으로부터 상기 정 렌즈의 출광면의 가장자리까지 연속적으로 변화되며,
    상기 정 렌즈의 굴절률 n1 및 분산 v1은 조건1.5＜n1＜1.55, 55＜v1＜60을 만족하고, 상기 부 렌즈의 굴절률 n2 및 분산 v2는 조건1.5＜n2＜1.55, 55＜v2＜60을 만족하며,
    상기 정 렌즈의 중심점으로부터 사람 눈까지의 거리 T0는 조건 0.35TTL<T0<0.45TTL을 만족하고, 상기 정 렌즈의 중심 두께 T1은 조건 0.09TTL <T1<0.1TTL을 만족하며,
    상기 부 렌즈의 중심 두께 T2는 조건0.09TTL <T2<0.1TTL을 만족하고,
    상기 정 렌즈의 프레넬 곡률 반경 R은 조건 -0.6F<R<-0.65F를 만족하고,
    상기 부 렌즈의 초점거리는 조건 -700<F2<0을 만족하고, 상기 정 렌즈의 초점거리 F1<F인 것을 특징으로 하는, 접안 렌즈.

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020258063A1 (zh) * 2019-06-26 2020-12-30 深圳市大疆创新科技有限公司 光学透镜组、成像系统及穿戴式显示设备
CN110208951A (zh) * 2019-07-19 2019-09-06 业成科技（成都）有限公司 头戴虚拟现实显示装置之薄轻光学系统
CN111948823B (zh) * 2020-08-21 2024-01-23 香港理工大学 一种可抑制近视加深的虚拟现实设备及其光路结构
CN116507958A (zh) * 2021-11-25 2023-07-28 京东方科技集团股份有限公司 光学系统及vr显示设备
CN114706223B (zh) * 2022-04-15 2023-09-19 青岛虚拟现实研究院有限公司 透镜组、光学模组和头戴显示设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106526852A (zh) * 2016-09-29 2017-03-22 玉晶光电(厦门)有限公司 目镜光学系统

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5596455A (en) * 1995-06-29 1997-01-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Fixed-focus triplet projection lens for overhead projectors
US6130785A (en) * 1997-05-21 2000-10-10 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Eyepiece lens system
US7072124B2 (en) * 2003-06-24 2006-07-04 Kerr Corporation Light-weight high resolution viewer
JP2005084284A (ja) * 2003-09-08 2005-03-31 Sony Corp ビューファインダーおよび撮像装置
KR100910393B1 (ko) * 2007-08-31 2009-08-04 (주)쓰리디아이에스 넓은 시야각을 갖는 실감 영상 디스플레이 장치
KR20130025137A (ko) * 2011-09-01 2013-03-11 삼성전자주식회사 파노라마 촬상 렌즈 및 이를 이용한 파노라마 촬상 시스템
KR20150099706A (ko) 2012-09-03 2015-09-01 아뻬람 스테인레스 프랑스 페라이트계 스테인리스 강판, 그 제조 방법, 및 특히 배기 라인에서의 그 사용
CN104090354B (zh) * 2014-06-28 2016-09-07 青岛歌尔声学科技有限公司 一种无色差的头戴设备用广角内调焦镜头及头戴设备
CN104049369B (zh) * 2014-06-28 2016-09-07 青岛歌尔声学科技有限公司 一种用于头戴显示设备的镜头及头戴设备
US20160209556A1 (en) * 2015-01-16 2016-07-21 Valve Corporation Low f/# lens
CN106249399B (zh) * 2015-01-26 2018-06-12 歌尔科技有限公司 一种头戴目镜系统和头戴显示设备
CN204964882U (zh) * 2015-09-24 2016-01-13 北京小鸟看看科技有限公司 用于头戴式显示设备的光学系统及头戴式显示设备
CN105137590B (zh) * 2015-09-28 2017-09-12 深圳纳德光学有限公司 大视场角目镜光学系统
JP6628137B2 (ja) * 2016-01-20 2020-01-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイ
US10422976B2 (en) * 2016-02-26 2019-09-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Aberration corrected optical system for near-eye displays
CN106405817A (zh) * 2016-06-02 2017-02-15 乐视控股（北京）有限公司 一种接目镜片及其生产方法和相应的设备
CN106019596B (zh) * 2016-06-21 2019-01-04 成都瀚德胜邦光学有限公司 一种用于虚拟现实显示设备的光学系统
CN106019567B (zh) * 2016-06-30 2019-09-27 北京小鸟看看科技有限公司 一种目镜系统和头戴显示设备
CN106094211A (zh) * 2016-08-03 2016-11-09 杭州照相机械研究所 一种头戴式显示设备
CN106526851B (zh) 2016-09-29 2019-02-01 玉晶光电(厦门)有限公司 目镜光学系统
CN106291940B (zh) * 2016-10-11 2018-08-31 天津大学 一种虚拟现实目镜设计及制造方法
CN106371212B (zh) * 2016-10-25 2019-06-14 深圳市原点创新有限公司 双元素凸凹镜片的vr/mr光学系统及vr/mr设备
CN206209198U (zh) * 2016-11-03 2017-05-31 张建平 一种双镜片的虚拟显示目镜光学系统
CN106501943B (zh) * 2017-01-05 2019-03-01 北京海鲸科技有限公司 一种头戴显示设备的目镜光学系统
CN206532037U (zh) * 2017-01-26 2017-09-29 西安可视可觉网络科技有限公司 一种可用于ar或vr的眼镜
CN207663143U (zh) * 2017-10-24 2018-07-27 歌尔科技有限公司 目镜及头戴显示设备

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106526852A (zh) * 2016-09-29 2017-03-22 玉晶光电(厦门)有限公司 目镜光学系统

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Publication number Publication date
JP6683814B2 (ja) 2020-04-22
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