CN114967059A - 一种近眼显示检测镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种近眼显示检测镜头，包括光阑、第一透镜组、第二透镜组、第三镜头组和第四镜头组。其中光阑用于透过光线；第一透镜组用于接收并透过经过光阑的光线；第二透镜组用于接收并透过经过第一透镜组的光线；第三透镜组用于接收并透过经过第二透镜组的光线；第四透镜组用于接收并透过经过第三透镜组的光线。本发明提供的近眼显示检测镜头可用于替代人工去观察、检测AR/VR产品，通过将光阑前置以模拟人眼构造，并且通过多组透镜组中双胶合透镜的设计与配合消除色差，使得近眼显示检测镜头对AR/VR产品进行检测的效果更接近人眼观察、检测的效果，提高了检测效率，减少了检测过程中的误判。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体是涉及一种近眼显示检测镜头。
背景技术
随着VR(虚拟现实)技术和AR(增强现实)技术的普及，AR/VR产品不断涌现，同时其成像质量已经成为消费者关注的焦点。如果是通过人眼观察来判定，容易因个人主观判断导致误判，另外通过人眼观察的方式也不适用于大批量产品的检测工作，而近眼显示检测镜头在检测成像质量时可设立统一的评价标准，适用于工业化生产。
发明内容
本发明提供了一种近眼显示检测镜头，采用如下技术方案。
一种近眼显示检测镜头，其特征在于，包括：光阑，用于透过光线；第一透镜组，包括双胶合透镜，其接收并汇聚透过光阑的光线；第二透镜组，包括单透镜和双胶合透镜，其接收并汇聚透过第一透镜组的光线；第三透镜组，包括双胶合透镜，其接收并汇聚透过第二透镜组的光线；第四透镜组，包括单透镜和双胶合透镜，其接收并汇聚透过第三透镜组的光线。
进一步的，第一透镜组为双胶合透镜，沿光路方向包括第一透镜和第二透镜，第一透镜为凸透镜，第二透镜为凹透镜；优选的，第一透镜的通光口径小于第二透镜的通光口径。本发明使用双胶合透镜，使得镜头的光学装调更加方便，镜片更为紧凑。通过通光口径的合适设计，还能减小镜片尺寸，节省材料。
进一步的，第二透镜组包括沿光路方向依次设置的第三透镜、第四透镜和第五透镜，其中，第四透镜和第五透镜组成双胶合透镜，第三透镜为凸透镜，第四透镜为凸透镜，第五透镜为凹透镜；优选的，第二透镜组中各透镜的通光口径相同；更优选的，第二透镜组各透镜的通光口径大于第一透镜组各透镜的通光口径。本发明在同一透镜组中尽量使用相同通光口径的透镜，便于镜头光学系统的调装，同时简化集成系统的复杂程度。
进一步的，第三透镜组为双胶合透镜，沿光路方向包括第六透镜和第七透镜，第六透镜为凸透镜，第七透镜为凹透镜；优选的，第三透镜组各透镜的通光口径相同；更优选的，第三透镜组中各透镜的通光口径小于第二透镜组中各透镜的通光口径。本发明在光路汇聚到适当程度后，逐步减小透镜通光口径，进一步优化材料利用率，并减小光学干扰。
进一步的，第四透镜组包括沿光路方向依次设置的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜和第十五透镜，其中，第八透镜和第九透镜组成双胶合透镜，第十透镜和第十一透镜组成双胶合透镜，第十二透镜和第十三透镜组成双胶合透镜，第八透镜为凸透镜，第九透镜为凸透镜，第十透镜为凸透镜，第十一透镜为凹透镜，第十二透镜为凹透镜，第十三透镜为凸透镜，第十四透镜为凸透镜，第十五透镜为凸透镜；优选的，第八透镜和第九透镜的通光口径相同，第十透镜和第十一透镜的通光口径相同；更优选的，第八透镜、第十透镜、第十二透镜的通光口径沿光路方向依次减小，第十三透镜、第十四透镜和第十五透镜的通光口径相同。本发明在逐级调整透镜通光口径的同时，还尽量使得相邻透镜的通光口径相同，减小相邻透镜通光口径的变化次数，从而简化镜头光学系统调装的难度，并降低集成系统设计的复杂程度。
进一步的，第二透镜组中单透镜与双胶合透镜的间距小于2mm；优选的，间距小于1mm；更优选的，间距为0.5mm。同组透镜通过紧凑设计，也可以减小系统调装的难度。
进一步的，第四透镜组中相邻双胶合透镜的间距小于5mm，相邻单透镜之间的间距小于1mm；相邻单透镜与双胶合透镜的间距小于1mm。同组透镜通过紧凑设计，减小系统调装的难度。
进一步的，其特征在于：第一透镜组与第二透镜组的间距、第二透镜组与第三透镜组的间距和第三透镜组和第四透镜组的间距之比为1:(2-2.5):(0.4-0.8)，优选的比例为约1:2.2:0.44。通过各透镜组之间预留较大空间，可以减少透镜的数量，同时增大了调装的冗余度，降低了调装的复杂程度。
进一步的，第一透镜组与第二透镜组的间距为约58mm，第二透镜组与第三透镜组的间距约127.7mm，第三透镜组与第四透镜组的间距为约25.5mm。通过优化的间距设计，能够进一步减小调装难度，并取得更好的检测效果。
进一步的，各透镜组中的透镜使用玻璃材料制成，玻璃材料的折射率在1.5-1.74之间；阿贝数在29.5-81.6之间。通过合适的材料选择，保证系统的光学特性符合检测要求。
本发明提供了一种近眼显示检测镜头，可用于替代人工去观察、检测AR/VR产品，本申请通过将光阑前置以模拟人眼构造，并且通过多组透镜组中双胶合透镜的设计与配合消除色差，使得近眼显示检测镜头对AR/VR产品进行检测的检测效果更接近人眼观察、检测的效果，提高了检测效率，减少了检测过程中的误判。本发明的镜头设计相对现有技术来说，减少了透镜使用数量，使得镜头光学系统结构更为简单，调装更方便，成本更低。同时，本发明镜头的MTF(调制传递函数)更优，从而可以支持更小的芯片像元尺寸，提高了镜头的适用性。
附图说明
图1为本发明光学系统的组成结构示意图；
图2为本发明光学系统在300lp/mm处光学传递函数曲线图；
图3为本发明光学系统的畸变图；
图4为本发明光学系统的场曲图。
具体实施方式
以下内容仅为本申请部分实施方式的详细描述，不能解释为对本申请范围的进一步限定，本领域技术人员知悉，通过结构或参数的适当调整，依然可以实现本发明，并且未脱离本发明的发明构思。
结合图1、图2、图3以及图4，一种近眼显示检测镜头，包括在光线沿物平面到像平面传播方向(即光路方向)上依次排列的光阑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、第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9、第九透镜10、第十透镜11、第十一透镜12、第十二透镜13、第十三透镜14、第十四透镜15、第十五透镜16。
所述光阑1，用于透过光线；所述第一透镜2、第二透镜3构成第一透镜组，用于接收并透过经过所述光阑的所述光线，用于对所述光线进行汇聚；第三透镜4、第四透镜5、第五透镜6构成第二透镜组，用于接收并透过经过所述第二透镜组的所述光线，用于对所述光线进行汇聚；第六透镜7、第七透镜8构成第三透镜组，用于接收并透过经过所述第三透镜组的所述光线，用于对所述光线进行汇聚；第八透镜9、第九透镜10、第十透镜11、第十一透镜12、第十二透镜13、第十三透镜14、第十四透镜15、第十五透镜16构成第四透镜组，用于接收并透过经过所述第三透镜组的所述光线，用于对所述光线进行汇聚。
所述第一透镜2和所述第二透镜3组成第一双胶合透镜；所述第四透镜5和所述第五透镜6组成第二双胶合透镜；第六透镜7和第七透镜8组成第三双胶合透镜；第八透镜9和第九透镜10组成第四双胶合透镜；第十透镜11和第十一透镜12组成第五双胶合透镜；第十二透镜13和第十三透镜14组成第六双胶合透镜。
本实施例中，各个透镜尺寸如下：所述第一透镜2前表面曲率半径为-14.217mm，后表面曲率半径为-4.608mm，中心厚度为4.0mm，透镜通光口径为Ф5.0mm；所述第二透镜3前表面曲率半径为-4.608mm，后表面曲率半径为-13.327mm，中心厚度为7.4mm，透镜通光口径为Ф8mm；所述第三透镜4前表面曲率半径为inf，后表面曲率半径为-75.109mm，中心厚度为7.0mm，透镜通光口径为Ф54.0mm；所述第四透镜5前表面曲率半径为69.967mm，后表面曲率半径为-42.348mm，中心厚度为18mm，透镜通光口径为Ф54.0mm；所述第五透镜6前表面曲率半径为-42.348mm，后表面曲率半径为inf，中心厚度为5.0mm，透镜通光口径为Ф54.0mm；所述第六透镜7前表面曲率半径为66.320mm，后表面曲率半径为-84.855mm，中心厚度为10.0mm，透镜通光口径为Ф48.0mm；所述第七透镜8前表面曲率半径为-84.855mm，后表面曲率半径为inf，中心厚度为8.0mm，透镜通光口径为Ф48.0mm；所述第八透镜9前表面曲率半径为85.946mm，后表面曲率半径为134.218mm，中心厚度为5.0mm，透镜通光口径为Ф28.0mm；所述第九透镜10前表面曲率半径为134.218mm，后表面曲率半径为inf，中心厚度为5.0mm，透镜通光口径为Ф28.0mm；所述第十透镜11前表面曲率半径为23.411mm，后表面曲率半径为-16.080mm，中心厚度为10.0mm，透镜通光口径为Ф22.0mm；所述第十一透镜12前表面曲率半径为-16.080mm，后表面曲率半径为11.375mm，中心厚度为6.0mm，透镜通光口径为Ф22.0mm；所述第十二透镜13前表面曲率半径为-9.079mm，后表面曲率半径为10.941mm，中心厚度为5.0mm，透镜通光口径为Ф7.0mm；所述第十三透镜14前表面曲率半径为10.941mm，后表面曲率半径为-17.010mm，中心厚度为7.9mm，透镜通光口径为Ф16.0mm；所述第十四透镜15前表面曲率半径为45.379mm，后表面曲率半径为-55.661mm，中心厚度为5.0mm，透镜通光口径为Ф16.0mm；所述第十五透镜16前表面曲率半径为24.514mm，后表面曲率半径为36.659mm，中心厚度为8.3mm，透镜通光口径为Ф16.0mm。
本实施例中，各个透镜制作材料如下：所述第一透镜2所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.73，51.5；所述第二透镜3所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.74，44.9；所述第三透镜4所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.65，58.4；所述第四透镜5所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.61，58.6；所述第五透镜6所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.72，29.5；所述第六透镜7所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.65，33.8；所述第七透镜8所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.62，36.3；所述第八透镜9所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.50，81.6；所述第九透镜10所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.57，56.1；所述第十透镜11所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.71，53.9；所述第十一透镜12所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.67，32.2；所述第十二透镜13所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.67，32.2；所述第十三透镜14所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.65，55.9；所述第十四透镜15所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.74，44.9；所述第十五透镜16所用玻璃材料的折射率和阿贝数为1.65，33.8。
本实施例中，各个透镜摆放位置关系为：光阑1与第一透镜2的距离为1.2mm；第二透镜3与第三透镜4的距离为58.0mm；第三透镜4与第四透镜5的距离为0.5mm；第五透镜6与第六透镜7的距离为127.7mm；第七透镜8与第八透镜9的距离为25.5mm；第九透镜10与第十透镜11的距离为2.5mm；第十一透镜12与第十二透镜13的距离为3.0mm；第十三透镜14与第十四透镜15的距离为0.5mm；第十四透镜15与第十五透镜16的距离为0.5mm。
由图2可知，本镜头光学系统所有视场的光学传递函数数值在60lp/mm时超过了0.73，接近了衍射极限，成像质量良好；本镜头光学系统所有视场的光学传递函数数值在300lp/mm时超过了0.15，最小可支持1.67微米像元。
由图3可知，本发明在最大视场范围内，畸变不超过6％。
由图4可知，本发明在最大视场范围内，场曲控制在-0.03-0.06mm，说明近眼显示检测镜头的场曲校正良好。
Claims (10)
1.一种近眼显示检测镜头，其特征在于，包括：
光阑，用于透过光线；
第一透镜组，包括双胶合透镜，其接收并汇聚透过光阑的光线；
第二透镜组，包括单透镜和双胶合透镜，其接收并汇聚透过第一透镜组的光线；
第三透镜组，包括双胶合透镜，其接收并汇聚透过第二透镜组的光线；
第四透镜组，包括单透镜和双胶合透镜，其接收并汇聚透过第三透镜组的光线。
2.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第一透镜组为双胶合透镜，沿光路方向包括第一透镜和第二透镜，第一透镜为凸透镜，第二透镜为凹透镜；优选的，第一透镜的通光口径小于第二透镜的通光口径。
3.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第二透镜组包括沿光路方向依次设置的第三透镜、第四透镜和第五透镜，其中，第四透镜和第五透镜组成双胶合透镜，第三透镜为凸透镜，第四透镜为凸透镜，第五透镜为凹透镜；优选的，第二透镜组中各透镜的通光口径相同；更优选的，第二透镜组各透镜的通光口径大于第一透镜组各透镜的通光口径。
4.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第三透镜组为双胶合透镜，沿光路方向包括第六透镜和第七透镜，第六透镜为凸透镜，第七透镜为凹透镜；优选的，第三透镜组各透镜的通光口径相同；更优选的，第三透镜组中各透镜的通光口径小于第二透镜组中各透镜的通光口径。
5.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第四透镜组包括沿光路方向依次设置的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜和第十五透镜，其中，第八透镜和第九透镜组成双胶合透镜，第十透镜和第十一透镜组成双胶合透镜，第十二透镜和第十三透镜组成双胶合透镜，第八透镜为凸透镜，第九透镜为凸透镜，第十透镜为凸透镜，第十一透镜为凹透镜，第十二透镜为凹透镜，第十三透镜为凸透镜，第十四透镜为凸透镜，第十五透镜为凸透镜；优选的，第八透镜和第九透镜的通光口径相同，第十透镜和第十一透镜的通光口径相同；更优选的，第八透镜、第十透镜、第十二透镜的通光口径沿光路方向依次减小，第十三透镜、第十四透镜和第十五透镜的通光口径相同。
6.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第二透镜组中单透镜与双胶合透镜的间距小于2mm；优选的，间距小于1mm；更优选的，间距为0.5mm。
7.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第四透镜组中相邻双胶合透镜的间距小于5mm，相邻单透镜之间的间距小于1mm；相邻单透镜与双胶合透镜的间距小于1mm。
8.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第一透镜组与第二透镜组的间距、第二透镜组与第三透镜组的间距和第三透镜组和第四透镜组的间距之比为1:(2-2.5):(0.4-0.8)，优选的比例为约1:2.2:0.44。
9.如权利要求8所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：第一透镜组与第二透镜组的间距为约58mm，第二透镜组与第三透镜组的间距约127.7mm，第三透镜组与第四透镜组的间距为约25.5mm。
10.如权利要求1所述的近眼显示检测镜头，其特征在于：各透镜组中的透镜使用玻璃材料制成，玻璃材料的折射率在1.5-1.74之间；阿贝数在29.5-81.6之间。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220830 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |