一种VR光学透镜模组的制作方法

一种vr光学透镜模组
技术领域
1.本发明涉及vr透镜技术领域，具体涉及一种vr光学透镜模组。


背景技术：

2.虚拟现实显示设备(vr眼镜)是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。智能vr(virtual reality，虚拟现实)穿戴设备目前主要包括vr眼镜和vr头盔，为了提供良好的用户体验，需要其实现较佳的视场角、眼动范围、高质量的成像效果以及小尺寸超薄结构等。智能vr穿戴设备中安装有具备光学放大作用的vr光学透镜模组，其是实现图像转换的核心组件，决定智能vr穿戴设备画面质感以及智能vr穿戴设备的结构形状。
3.现有的vr光学透镜模组结构中，从物侧到像侧依次包括依次设置有多组光学镜片以对光线进行调整，最终实现虚拟放大。但是现有的vr光学透镜模组的最大放大倍率通常在14倍，此放大倍率已不足以满足使用要求，使用者对vr光学透镜模组有着更高放大倍率的需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种vr光学透镜模组，该装置具有更高的放大倍率以及更高的成像质量。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种vr光学透镜模组，包括由像侧至物侧依次排列设置的多组透镜镜片，多组所述透镜镜片的中心线共线，其中，多组所述透镜镜片分别为光焦度为正的第一透镜，光焦度为负的第二透镜，光焦度为正的第三透镜，光焦度为正的第四透镜以及光焦度为负的第五透镜，多组所述透镜镜片均为非球面。本方案中通过以上形式光焦度的透镜组合可对光线进行两次汇聚，以实现焦距变短的目的，由此可以直接导致vr光学透镜模组放大倍率的提高。同时，通过将透镜组中的镜片全部设置成非球面，可以对缩短焦距所带来的图像畸变进行矫正改善，以获得更好的图像质量。
6.在本发明中，进一步的，所述第一透镜与第四透镜的材质的折射率在1.7
‑
1.95之间。本方案中通过将第一透镜与第四透镜设置为高折射率的透镜来进一步缩短焦距以提升放大倍率。
7.在本发明中，进一步的，所述第一透镜与第四透镜的色散系数在40
‑
80之间。本方案中通过将第一透镜与第四透镜设置为高色散系数的透镜来矫正由焦距缩短后带来的色差问题，进一步改善图像的质量。
8.在本发明中，进一步的，多组所述透镜镜片的面型方程为：；其中，c为半径所对应的曲率，r为径向长度，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于
‑
1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于
‑
1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于
‑
1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；至分别表示各径向坐标所对应的系数。
9.在本发明中，进一步的，所述第二透镜与第三透镜相互靠近的面的面型参数如下：。本方案中通过将第二透镜与第三透镜相互靠近的两组面也即第四面与第五面的面型设置为类似双胶合的结构形式，来进一步补偿色差。
10.在本发明中，进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜的面型参数如下；。本方案中通过在每一次对光线进行汇聚前设置负光焦度的透镜来对光线进行提前调整，从而使得经过正光焦度透镜汇聚的过的光线的畸变减小，由此保证最终的成像的畸变极小，保证了画面质量。
11.在本发明中，进一步的，所述第一透镜与第四透镜的折射率均为1.8，色散系数均为41。
12.在本发明中，进一步的，所述第一透镜与第四透镜的材质为玻璃。
13.在本发明中，进一步的，所述第二透镜、第三透镜与第五透镜的材质为树脂。本方案中通过搭配选用不同材质的透镜来降低vr光学透镜模组的生产成本。
14.在本发明中，进一步的，所述第五透镜靠近物侧的一侧设置有平板护镜。本方案中通过平板护镜对vr光学透镜模组形成保护。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的装置通过将第一透镜与第四透镜设置为光焦度为正的透镜形式且选用折射率更高的材质制成，由此可以进一步的将光学透镜模组的焦距缩短，由此可以进一步提高放大倍率。
16.同时第一透镜与第四透镜还具有更高的色散系数，由此可以改善由焦距缩短带来的色差像差增大的缺陷，另外将所有的透镜镜片设置为非球面透镜，再配合本发明中的光焦度的组合来改善畸变，由此可以保证具有更好的图像质量。
附图说明
17.图1为本发明的透镜组的结构示意图。
18.图2为本发明的光学透镜模组的mtf曲线图。
19.附图中：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、平板护镜；7、物侧；8、像侧。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、
ꢀ“ꢀ
水平的”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.请参见图1，本发明一较佳实施方式提供一种vr光学透镜模组，包括由像侧8（最终成像的一侧，也即使用者眼睛观察的一侧）至物侧7（为产生图像的一侧，也即显示设备的屏幕一侧）依次排列设置的多组透镜镜片，多组所述透镜镜片的中心线共线，多组透镜镜片由左至右分别为光焦度为正的第一透镜1，光焦度为负的第二透镜2，光焦度为正的第三透镜3，光焦度为正的第四透镜4以及光焦度为负的第五透镜5，多组所述透镜镜片均为非球面。
24.所述第一透镜1与第四透镜4的折射率均为1.8，色散系数均为41，材质为玻璃。
25.所述第二透镜2、第三透镜3与第五透镜5的折射率均为1.6422，色散系数均为22.409，材质为树脂。
26.第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4与第五透镜5的十个面的面型方程为：；其中，c为半径所对应的曲率，r为径向长度，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于
‑
1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于
‑
1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于
‑
1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；至分别表示各径向坐标所对应的系数。
27.第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4与第五透镜5的十个面（该十个面依次为由左到右顺序排列的十个非球面）的面型参数如下表1所示，在代入公式计算时，代入
至对应的项内，参数中未出现的项为0：表1。
28.在第一透镜1靠近使用者观察的一侧以及第五透镜5靠近物侧7（显示设备屏幕）的一侧设置有平板护镜6。该平板护镜6为平板玻璃，用于与安装外壳一起组成一封闭的安装空间，以对光学透镜模组进行封装保护。
29.如图2所示的本实施例的光学透镜模组的mtf曲线图，由图可知在空间频率在0mm
‑
20mm的区间内图像的otf模值一直能够保持在0.6以上，通常来说otf模值越接近1图像的质量越高，但是由于各种因素的影响，并不存在otf模值为1的情况，一般当otf模值能够保持在0.5以上时，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，所以由此可知本实施例的光学模组具有更高的成像质量。
30.工作原理：首先，图像的光线由显示设备的屏幕一侧发出，经过第五透镜5的初步矫正调节后，进入第四透镜4进行第一次光线的汇聚初步缩短焦距，然后再经过第三透镜3与第二透镜2的矫正后再经过第一透镜1再次汇聚缩短焦距后出射到使用者的眼睛中。
31.上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。