本發(fā)明屬于光學
技術領域：
，具體涉及一種目鏡及頭戴顯示設備。
背景技術：
：近年來頭戴顯示設備逐漸成為光學顯示領域里的熱門產(chǎn)品。頭戴顯示設備主要由顯示屏、目鏡、屈光度調節(jié)機構和圖像處理單元等組成。人們對頭戴產(chǎn)品的體驗主要在于畫面質量和佩戴舒適度兩方面。其中，畫面質量包括了畫面的清晰度、色彩飽和度、對比度、照度均勻性和畸變等因素，主要由顯示屏和光學目鏡決定；而佩戴舒適度涉及到產(chǎn)品的重量、體積、固定方式、佩戴誤差以及近視人群是否仍需佩戴近視眼鏡等方面，由機械結構和光學目鏡決定。可見，一款性能優(yōu)異的光學目鏡對頭戴產(chǎn)品的體驗至關重要。影響光學目鏡性能的參數(shù)有很多，如出瞳直徑(目鏡在人眼瞳孔位置的光束直徑)、出瞳距離(目鏡靠近人眼一側的法蘭位置到人眼瞳孔的距離)、視場角、畸變、后截距(目鏡靠近顯示屏一側的法蘭到顯示屏的距離)等，并且這些參數(shù)是相互制約的，想要各項參數(shù)都達到理想的狀態(tài)是一件非常困難的事情。一般情況下，光學設計者會根據(jù)用戶需求，對目鏡參數(shù)有所取舍，例如，為了保證畫面清晰度和視場角而減小出瞳直徑或者出瞳距離；為了保證出瞳距離，而減小視場角或者出瞳直徑；為了支持屈光度調節(jié)，會增大后截距，從而減小視場角或者出瞳參數(shù)。很多光學設計者會經(jīng)常忽略后截距，導致目鏡不能支持屈光度調節(jié)，近視用戶在佩戴顯示設備時，不得不同時佩戴近視鏡才能看清畫面，大大削弱了體驗效果。技術實現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種目鏡及頭戴顯示設備，所述目鏡能夠獲得較大的后截距，可以使該目鏡支持較寬范圍的近視調節(jié)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：本發(fā)明提供一種目鏡，包括：置于光闌(人眼瞳孔)和顯示屏之間依次平行排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡，第一透鏡與光闌相鄰，第六透鏡與顯示屏相鄰；其中，第二透鏡和第三透鏡組成膠合鏡組，其余透鏡分離放置；第一透鏡、第三透鏡和第四透鏡為正透鏡，第二透鏡為負透鏡，第五透鏡為正透鏡、第六透鏡為負透鏡，或第五透鏡為負透鏡、第六透鏡為正透鏡；而且，第一透鏡～第六透鏡的折射率Nd1～Nd6滿足：目鏡總焦距ft、第一透鏡和膠合鏡組的組合焦距f13、第四透鏡和第五透鏡的組合焦距f45以及第六透鏡的焦距f6滿足：進一步地，目鏡總焦距ft、第一透鏡和膠合鏡組的組合焦距f13、第四透鏡和第五透鏡的組合焦距f45以及第六透鏡的焦距f6滿足：本發(fā)明還提供一種頭戴顯示設備，所述頭戴顯示設備包括前述目鏡。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提出的目鏡，通過設置依次平行排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡；其中，第二透鏡和第三透鏡組成膠合鏡組，其余透鏡分離放置；第一透鏡、第三透鏡和第四透鏡為正透鏡，第二透鏡為負透鏡，第五透鏡為正透鏡、第六透鏡為負透鏡，或第五透鏡為負透鏡、第六透鏡為正透鏡；并合理設置各透鏡的折射率、組合焦距等參數(shù)，使本發(fā)明所述目鏡能夠獲得較大的后截距，支持較寬范圍的近視調節(jié)，近視人群無需佩戴近視鏡也能看到清晰的圖像；同時本發(fā)明所述目鏡結構緊湊，具有較大的出瞳直徑和出瞳距離，允許一定的佩戴誤差；具有大視場角和小畸變，能夠保證用戶在享受大屏幕觀看效果的同時，畫面無明顯變形；具有高MTF(ModulationTransferFunction，調制度傳遞函數(shù))和小色差，能夠保證畫面的清晰度和色彩表現(xiàn)力。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例一種目鏡的結構示意圖；圖2為本發(fā)明較佳實施例的目鏡的光線追跡圖；圖3為本發(fā)明較佳實施例的目鏡的像差曲線圖，(1)、(2)、(3)、(4)分別為像方視場0mm、3mm、6.5mm、9.3mm的像差曲線圖，縱軸EX、EY分別為弧矢方向垂軸像差和子午方向垂軸像差，EX、EY的最大刻度為100μm，橫軸PX、PY分別為目鏡沿徑向的歸一化出瞳半徑，每個刻度代表0.2，PX、PY的取值范圍為-1～1；圖4為本發(fā)明較佳實施例的目鏡的MTF曲線，即對比度沿空間頻率的分布曲線，TS表示子午方向和弧矢方向，MTF為無量綱量，空間頻率單位為線對/毫米，即lp/mm；圖5為本發(fā)明較佳實施例的目鏡的畸變曲線圖，圖(1)為場曲，橫軸為軸向長度，單位為mm，圖(2)為畸變，橫軸為實際成像位置與理想成像位置的偏差相對理想成像位置的百分比，縱軸+Y表示歸一化出瞳半徑；圖6為本發(fā)明較佳實施例的目鏡的色差曲線圖。圖中：1-第一透鏡，2-第二透鏡，3-第三透鏡，4-第四透鏡，5-第五透鏡，6-第六透鏡，7-光闌，8-顯示屏。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明實施例一種目鏡的結構示意圖如圖1所示，包括：置于光闌7和顯示屏8之間依次平行排列的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5和第六透鏡6，第一透鏡1與光闌7相鄰，第六透鏡6與顯示屏8相鄰；其中，第二透鏡2和第三透鏡3組成膠合鏡組，其余透鏡分離放置；第一透鏡1、第三透鏡3和第四透鏡4為正透鏡，第二透鏡2為負透鏡，第五透鏡5為正透鏡、第六透鏡6為負透鏡，或第五透鏡5為負透鏡、第六透鏡6為正透鏡；而且，第一透鏡～第六透鏡(1、2、3、4、5、6)的折射率滿足：目鏡總焦距ft、第一透鏡1和膠合鏡組的組合焦距f13、第四透鏡4和第五透鏡5的組合焦距f45以及第六透鏡6的焦距f6滿足：在本實施例中，所述目鏡由第一透鏡～第六透鏡(1、2、3、4、5、6)組成。六個透鏡(1、2、3、4、5、6)位于光闌7和顯示屏8之間，依次平行放置，第一透鏡1與光闌7相鄰，第六透鏡6與顯示屏8相鄰。第二透鏡2和第三透鏡3組成膠合鏡組，即第二透鏡2的右表面與第三透鏡3左表面重合，第一透鏡1、膠合鏡組、第四透鏡4、第五透鏡5和第六透鏡6分離放置。第一透鏡1、第四透鏡4和第五透鏡5主要用于視場角放大，第二透鏡2和第三透鏡3組成的膠合鏡組主要用于校正色差，第六透鏡6主要用于校正畸變和場曲。第一透鏡1、第三透鏡3和第四透鏡4為正透鏡，第二透鏡2為負透鏡，第五透鏡5和第六透鏡6不同時為正透鏡或負透鏡。第一透鏡～第六透鏡(1、2、3、4、5、6)的折射率滿足式(1)，目鏡總焦距ft、第一透鏡1和膠合鏡組的組合焦距f13、第四透鏡4和第五透鏡5的組合焦距f45以及第六透鏡6的焦距f6滿足式(2)。本實施例的目鏡由于設置了由第一透鏡～第六透鏡(1、2、3、4、5、6)組成的上述結構，且滿足式(1)、(2)所示的條件，使目鏡系統(tǒng)結構緊湊，具有較大的出瞳距離PL(10mm<PL<20mm)和出瞳直徑PD(5mm<PD<10mm)，允許一定的佩戴誤差；具有大視場角和小畸變，能夠保證用戶在享受大屏幕觀看效果的同時，畫面無明顯變形；具有高傳函和小色差，能夠保證畫面的清晰度和色彩表現(xiàn)力；具有較大的后截距BF>3mm，可以支持較寬范圍的近視調節(jié)，近視人群無需佩戴近視鏡也能看到清晰的圖像。作為一種較佳的實施例，目鏡總焦距ft、第一透鏡1和膠合鏡組的組合焦距f13、第四透鏡4和第五透鏡5的組合焦距f45以及第六透鏡6的焦距f6滿足：本實施例是一種較佳的實施例，目鏡總焦距ft、第一透鏡1和膠合鏡組的組合焦距f13、第四透鏡4和第五透鏡5的組合焦距f45以及第六透鏡6的焦距f6滿足的條件式(3)落在條件式(2)的范圍之內，能夠獲得更佳的成像效果，具有更大的出瞳距離PL(10mm<PL<20mm)和出瞳直徑PD(5mm<PD<10mm)，更大的后截距BF>4.5mm，可以支持800°的近視調節(jié)。下面給出本實施例的一種具體應用。目鏡的結構示意圖如圖1所示，目鏡的光線追跡圖如圖2所示，目鏡由第一透鏡～第六透鏡(1、2、3、4、5、6)組成。六個透鏡(1、2、3、4、5、6)位于光闌7和顯示屏8之間，依次平行放置。第二透鏡2和第三透鏡3組成膠合鏡組，其它透鏡分離放置。第一透鏡1、第二透鏡2、第四透鏡4和第五透鏡5為正透鏡，第三透鏡3和第六透鏡6為負透鏡；第一透鏡1、第四透鏡4和第五透鏡5主要用于視場角放大，第二透鏡2和第三透鏡3組成的膠合鏡組主要用于校正色差，第六透鏡6主要用于校正畸變和場曲。下面給出目鏡更具體的光學結構。第一透鏡～第六透鏡(1、2、3、4、5、6)的折射率分別為1.71、1.85、1.76、1.88、1.80、1.76。為了表述方便，為目鏡的各個面編號：光闌7的表面為第1個面，第一透鏡1的左表面為第2個面，第一透鏡1的右表面為第3個面，第二透鏡2的左表面為第4個面，第二透鏡2的右表面和第三透鏡3的左表面重合為第5個面，第三透鏡3的右表面為第6個面，第四透鏡4的左表面、右表面分別為第7個面、第8個面，第五透鏡5的左表面、右表面分別為第9個面、第10個面，第六透鏡6的左表面、右表面分別為第11個面、第12個面，顯示屏平面為第13個面。目鏡的光學結構參數(shù)如表1示。表1目鏡的光學結構參數(shù)面序號面曲率半徑/mm面間距/mm1無窮大162無窮大4.1533-36.7540.1004-74.0131.094573.8855.2056-35.6390.068743.6613.2848-1145.9810.098920.3426.08010244.5130.85411-149.6591.2271211.38410.11613無窮大表1中，面曲率半徑為無窮大表示此面為平面；面間距列的每個數(shù)字表示其所在行對應的面與下一行對應的面之間的距離。具有上述結構的目鏡總焦距ft＝21mm，第一透鏡1和膠合鏡組的組合焦距f13、第四透鏡4和第五透鏡5的組合焦距f45以及第六透鏡6的焦距f6滿足：目鏡的出瞳直徑為7mm，后截距為5.83mm。目鏡的像差曲線圖如圖3所示。由圖3可知，目鏡在全視場的垂軸像差在60um以內，具有很好的像差矯正效果。目鏡的調制度傳遞函數(shù)曲線如圖4所示。由圖4可知，目鏡的MTF全視場范圍內在空間頻率30lp/mm處大于0.3，足以保證人眼全視場范圍內獲得清晰的圖像。目鏡的畸變曲線圖如圖5所示。由圖5可知，目鏡的場曲小于0.2mm，畸變小于3％，人眼基本感覺不到圖像的形變。目鏡的色差曲線圖如圖6所示。由圖6可知，目鏡的色差小于12um，全視場范圍內，人眼基本感覺不到圖像的色散現(xiàn)象。本發(fā)明還提供實施例一種頭戴顯示設備，所述頭戴顯示設備包括前面任一實施例的目鏡。在本實施例中，所述頭戴顯示設備包括前面任一實施例提供的目鏡。頭戴顯示設備主要由顯示屏、目鏡、屈光度調節(jié)機構和圖像處理單元等組成。本實施例的顯示屏為小尺寸顯示屏，優(yōu)選為0.71英寸。上述僅對本發(fā)明中的幾種具體實施例加以說明，但并不能作為本發(fā)明的保護范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設計精神所做出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應認為落入本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3