一种2P结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备技术方案

本实用新型专利技术公开一种2P结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备，该2P结构镜头包括逆着光线入射方向依次设置的平凸的第一凸透镜和双凸的第二凸透镜，第一凸透镜包括第一表面和第二表面，第一表面为靠近光阑的平面，光阑位于人眼瞳孔处；第二表面为凸向物方的非球面；第一表面的曲率半径R1＝0，第二表面的曲率半径R2<0；第二凸透镜包括第三表面和第四表面，第三表面和第四表面均为非球面，第三表面靠近第一凸透镜的第二表面并凸向光阑，第四表面凸向物方；第三表面的曲率半径R3与第四表面的曲率半径R4：R3<‑R4。本实用新型专利技术的技术方案使得镜头模组单片镜片的面型更易于控制成型，对于像差的校正更好，同时获得大视场角。

2P structure lens, head mounted display optical system and head mounted equipment

The utility model discloses a 2P lens structure, head mounted display optical system and head mounted device, the second convex lens 2P lens structure including Plano convex against the incident direction are sequentially arranged the first convex lens and a biconvex, the first convex lens includes a first surface and a second surface, the first surface is a plane near the aperture. One pupil aperture is located at second; surface is a convex aspheric object; the first surface curvature radius R1 = 0, the radius of curvature of the surface of R2< second; 0; second convex lens including third surface and the fourth surface, the third surface and the fourth surface are non spherical, third surface near the first convex lens second the surface and convex convex surface to the aperture, fourth to third; the surface curvature radius R3 and the fourth surface radius of curvature of the R4:R3< R4. The technical scheme of the utility model makes the surface lens module monolithic lens is easier to control and forming, for better correction of aberration, and large angle of view.

【技术实现步骤摘要】
一种2P结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备
本技术涉及目镜镜头
，具体涉及一种2P结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备。
技术介绍
近年来，随着科技工业的进步，3D技术得以迅速和广泛的发展，越来越多的影视和游戏都是基于VR(VatualReality，虚拟现实)技术的模拟真实场景，并且要求效果逼真震撼；使得头戴显示器作为一种新兴的技术，首先在娱乐领域有了很好的发展前景，其把二维平面的画面以更加立体的形象展现给用户，使得用户产生身临其境的真实感受。现有的VR设备用的目镜镜头，多局限于小视场的成像系统，其镜头FOV(FieldofView，视场)小于100°，用户使用设备观察场景时，会感觉到存在明显的边界，无法满足游戏领域一些高端用户追求VR的沉浸感的要求，而用户体验则主要取决于目镜的视场角，因此，现有的VR设备用的目镜镜头存在视场角小、用户体验不佳的问题。
技术实现思路
本技术提供了一种2P(2pieces，两片)结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备，以解决采用小视场的成像系统其镜头的视场角小、用户体验不佳的问题。根据本技术的一个方面，提供了一种2P结构镜头，包括逆着光线入射方向依次设置的第一凸透镜和第二凸透镜，第一凸透镜为平凸透镜，第二凸透镜为双凸透镜；第一凸透镜包括第一表面和第二表面，第一表面为靠近光阑的平面，光阑位于人眼瞳孔处；第二表面为凸向物方的非球面；第一表面的曲率半径R1与第二表面的曲率半径R2分别满足以下关系式：R1＝0，R2<0；第二凸透镜包括第三表面和第四表面，第三表面和第四表面均为非球面，第三表面靠近第一凸透镜的第二表面并凸向光阑，第四表面凸向物方；第三表面的曲率半径R3与第四表面的曲率半径R4满足以下关系式：R3<-R4。根据本技术的另一个方面，提供了一种头戴显示光学系统，该头戴显示光学系统逆着光线入射方向依次包括：光阑、如本技术的一个方面的2P结构镜头，以及显示器，光阑位于人眼瞳孔处，显示器位于物方。根据本技术的又一个方面，提供了一种头戴设备，包如本技术的另一个方面的头戴显示光学系统。本技术的有益效果是：本技术的这种2P结构镜头，首先，整组镜头包括两片透镜，其中一片为非球面的平凸透镜，另一片为非球面的双凸透镜，且平凸透镜上第一表面的曲率半径R1与第二表面的曲率半径R2分别满足以下关系式：R1＝0，R2<0，双凸透镜上第三表面的曲率半径R3与第四表面的曲率半径R4满足以下关系式：R3<-R4，该2P结构使得镜头模组单片镜片的面型更易于控制成型，对于MTF(ModulationTransferFunction，调制传递函数)、SPOT(光斑)等像差的校正更好，同时能够获得120°的大视场角，能够作为高性能版本的头戴显示器目镜；其次，其制造成本和重量都大大降低。另外，本技术还提供了一种头戴显示光学系统及头戴设备，其不仅可以满足大视场角VR的需要，更能够使得用户获得更好的沉浸感，从而提供较佳的用户体验，提高产品的竞争力。附图说明图1是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的结构示意图；图2是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的工作状态光学原理图；图3是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的初始结构示意图；图4是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的接收者偏离光轴0mm时的光学结构图；图5是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的场曲图；图6是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的畸变图；图7是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的点列图；图8是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的色差图；图9是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的接收者偏离光轴-2mm时的示意图；图10是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的接收者偏离光轴2mm时的示意图。具体实施方式VR设备用的目镜镜头的一种现有技术是：沿着光线入射方向依次包括：前组和后组，前组包括第一负透镜和第二正透镜，后组包括一个类似胶合透镜组：第三正透镜和第四负透镜，第一负透镜具有凸向物方的第一表面和凹向像方的第二表面，位于镜头的始端，第二正透镜具有凹向物方的第三表面和凸向像方的第四表面，第三正透镜具有凸向物方的第五表面和凸向像方的第六表面，第四负透镜具有凹向物方的第七表面和凹向像方的第八表面。但是，这种技术多局限于小视场的成像系统，其镜头FOV较小，用户使用设备观察场景时，会感觉到存在明显的边界，无法满足游戏领域一些高端用户追求VR的沉浸感的要求，而用户体验则主要取决于目镜的视场角，因此，现有的VR设备用的目镜镜头存在视场角小、用户体验不佳的问题，同时，还存在结构复杂，镜头模组单片镜片的面型不易于控制成型，无法实现对MTF、SPOT等像差的校正，制造成本高，以及重量较大的问题。本技术的设计构思是：针对现有的VR设备用的目镜镜头存在视场角小、用户体验不佳的问题，同时，还存在结构复杂，镜头模组单片镜片的面型不易于控制成型，无法实现对MTF、SPOT等像差的校正，制造成本高，以及重量较大的问题，本技术的镜头采用两片凸透镜，其中一片凸透镜是靠近光阑的平凸透镜，另外一片凸透镜是靠近物方的双凸透镜；平凸透镜靠近光阑的表面是平面，其曲率半径R1＝0，平凸透镜靠近双凸透镜的表面是非球面，其曲率半径R2<0；双凸透镜的两个表面均为非球面，其两个表面的曲率半径分别满足以下关系式：R3<-R4。这样，本技术的技术方案不仅可以满足大视场角VR的需要，能获得120°大视场角，使得用户能够获得更好的沉浸感，同时使得镜头模组单片镜片的面型易于控制成型，对MTF、SPOT等像差的校正更好，制造成本更低，重量大大减小，能够改善用户体验，提高产品的竞争力。实施例一图1是本技术一个实施例的一种2P结构镜头的工作状态光学原理图，参见图1，该2P结构镜头包括逆着光线入射方向依次设置的第一凸透镜L1和第二凸透镜L2，第一凸透镜L1为平凸透镜，第二凸透镜L2为双凸透镜；第一凸透镜L1包括第一表面S1和第二表面S2，第一表面S1为靠近光阑的平面，光阑位于人眼11的瞳孔处；第二表面S2为凸向物方12的非球面；第一表面S1的曲率半径R1与第二表面S2的曲率半径R2分别满足以下关系式：R1＝0，R2<0；第二凸透镜L1包括第三表面S3和第四表面S4，第三表面S3和第四表面S4均为非球面，第三表面S3靠近第一凸透镜L1的第二表面S2并凸向光阑，第四表面S4凸向物方12；第三表面S3的曲率半径R3与第四表面S4的曲率半径R4满足以下关系式：R3<-R4。由图1所示的2P结构镜头的结构示意图，及图2所示的2P结构镜头的工作状态光学原理图可知，本实施例中的2P结构镜头，物方12设置为显示器，显示器上的影像发出光线，经由第二凸透镜L2的第四表面S4射入镜头,然后由第一凸透镜L1的第一表面S1射出镜头，进入人眼11中成像，但在人眼11中看到的影像的位置不在显示器位置处，而是在从第一表面S1进入人眼的光线的反向延长线的交点处，即成像面13位置处。这样，本实施例的技术方案不仅可以满足大视场角VR的需要，使得用户能够获得更好的沉浸感，同时对MTF、SPOT等像差的校正更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种2P结构镜头，包括逆着光线入射方向依次设置的第一凸透镜和第二凸透镜，其特征在于，所述第一凸透镜为平凸透镜，所述第二凸透镜为双凸透镜；所述第一凸透镜包括第一表面和第二表面，所述第一表面为靠近光阑的平面，所述光阑位于人眼瞳孔处；所述第二表面为凸向物方的非球面；所述第一表面的曲率半径R1与所述第二表面的曲率半径R2分别满足以下关系式：R1＝0，R2<0；所述第二凸透镜包括第三表面和第四表面，所述第三表面和所述第四表面均为非球面，所述第三表面靠近所述第一凸透镜的所述第二表面并凸向光阑，所述第四表面凸向物方；所述第三表面的曲率半径R3与所述第四表面的曲率半径R4满足以下关系式：R3<‑R4。

【技术特征摘要】
1.一种2P结构镜头，包括逆着光线入射方向依次设置的第一凸透镜和第二凸透镜，其特征在于，所述第一凸透镜为平凸透镜，所述第二凸透镜为双凸透镜；所述第一凸透镜包括第一表面和第二表面，所述第一表面为靠近光阑的平面，所述光阑位于人眼瞳孔处；所述第二表面为凸向物方的非球面；所述第一表面的曲率半径R1与所述第二表面的曲率半径R2分别满足以下关系式：R1＝0，R2<0；所述第二凸透镜包括第三表面和第四表面，所述第三表面和所述第四表面均为非球面，所述第三表面靠近所述第一凸透镜的所述第二表面并凸向光阑，所述第四表面凸向物方；所述第三表面的曲率半径R3与所述第四表面的曲率半径R4满足以下关系式：R3<-R4。2.如权利要求1所述的2P结构镜头，其特征在于，所述第一凸透镜的焦距f1和所述第二凸透镜的焦距f2满足以下关系式：f2>10×f1。3.如权利要求2所述的2P结构镜头，其特征在于，所述第一凸透镜的焦距f1和所述第二凸透镜的焦距f2还进一步满足以下关系式：100mm<f2<150mm，12mm<f1<14mm。4.如权利要求1所述的2P结构镜头，其特征在于，所述第三表面的曲率半径R3与所述第四表面的曲率半径R4进一步满足以下关系式：R3>0，R4<0，-200mm<R3<-R4<200mm。5.如权利要求1所述的2P结构镜头，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37