一种复合式VR透镜系统技术方案

本实用新型专利技术系提供一种复合式VR透镜系统，涉及VR透镜系统。本实用新型专利技术包括透镜和屏幕，透镜包括第一表面、第二表面两个面，第二表面的光学有效面设有菲涅尔结构部分和非球面结构部分，非球面结构部分对应屏幕中视觉敏感区域设置。本实用新型专利技术将菲涅尔面结构和非球面结构部分同时应用到透镜的其中一个面上，能够有效降低透镜的厚度，进而降低透镜系统的体积，此外，还能显著减少杂光的产生，提高成像的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种复合式VR透镜系统
本技术涉及VR透镜系统，具体公开了一种复合式VR透镜系统。
技术介绍
VR系统的光学部分一般采用屏幕和透镜配合，使用户能够通过透镜看清眼前3-7cm屏幕的影像，VR透镜多采用非球面透镜，非球面透镜的结构如图1的a所示；由于不同地区、不同性别的人群瞳距不相同，为适应不同瞳距的人群，VR透镜的非球面外径需要做的比较大，同时，VR系统具有大视场、短后截距的需求，透镜的焦距通常需要做得比较小，主流的VR透镜焦距都在40mm左右；由于非球面的外径需要做得比较大、焦距需要做得比较小，导致形成的VR透镜厚度比较大，增大整个VR系统的体积。为降低VR系统的体积，需要进一步降低VR透镜的厚度、体积，现有技术的VR透镜采用菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的结构如图1的b所示；菲涅尔透镜相对于非球面透镜，体积和重量降低了40％以上、厚度降低50％以上，但菲涅尔透镜存在锯齿形状，锯齿的非工作面(拔模面)会降低成像的对比度；菲涅尔透镜通过模具加工形成，菲涅尔透镜的加工结构如图2所示，在锯齿的工作面和非工作面之间存在一个R角，最终导致成像出现重影、拖影的问题，如图3的a所示为非球面透镜的成像效果，如图3的b所示为菲涅尔透镜的成像效果。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种复合式VR透镜系统，体积、厚度较小，能够显著减小拖影、重影等杂光的产生，成像质量高。为解决现有技术问题，本技术公开一种复合式VR透镜系统，包括透镜和屏幕，透镜包括第一表面、第二表面两个面，第二表面的光学有效面设有菲涅尔结构部分和非球面结构部分，非球面结构部分对应屏幕中视觉敏感区域设置。进一步的，第一表面的光学有效面为非球面结构或平面结构。进一步的，第一表面面向人眼，第二表面面向屏幕。进一步的，第二表面沿透镜光轴的一侧至少分为两个区域第一轮廓面、第二轮廓面，第一轮廓面为非球面结构部分，第二轮廓面为菲涅尔结构部分。进一步的，第一轮廓面靠近透镜光轴，第二轮廓面远离透镜光轴。人眼和屏幕分别位于透镜的两侧，第一表面面向人眼，第二表面面向屏幕，第二表面交替设置有非球面结构部分与菲涅尔结构部分，同时非球面结构部分对应屏幕的视觉敏感区域设置，当屏幕的中心区域为视觉敏感区域，设置非球面结构部分对应屏幕的中心区域，使视觉敏感区域的图像经过非球面结构部分进入人眼，能够有效消除杂光，提高成像质量，同时第二表面设置有菲涅尔结构部分，能够有效降低透镜的体积和厚度。本技术的有益效果为：本技术公开一种复合式VR透镜系统，将菲涅尔面结构和非球面结构部分同时应用到透镜的其中一个面上，能够有效降低透镜的厚度，进而降低透镜系统的体积，此外，还能显著减少杂光的产生，提高成像的质量。附图说明图1为非球面透镜和菲涅尔透镜的结构示意图。图2为透镜中形成菲涅尔纹理的加工示意图。图3为非球面透镜与菲涅尔透镜的成像示意图。图4为本技术的结构示意图。图5为本技术实施例一中透镜的结构示意图。图6为本技术实施例一的光路示意图。图7为本技术实施例一的光学性能示意图。图8为本技术实施例二中透镜的结构示意图。图9为本技术实施例二的光路示意图。图10为本技术实施例二的光学性能示意图。图11为本技术实施例三中透镜的结构示意图。图12为本技术实施例三的光路示意图。图13为本技术实施例三的光学性能示意图。具体实施方式为能进一步了解本技术的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述。参考图1至图13。本技术公开一种复合式VR透镜系统，包括透镜10和屏幕20，透镜10包括第一表面11、第二表面12两个面，第二表面12的光学有效面设有菲涅尔结构部分和非球面结构部分，非球面结构部分对应屏幕20中视觉敏感区域设置，人眼的视觉系统处理视觉敏感度最高的区域只有一个小范围，视觉敏感区域就是指吸引人眼注意力集中的图像区域，视觉敏感区域影响着人对整个图像的质量评价，即使人眼感兴趣程度低的区域的图像质量有所下降，人眼对该区域图像的感知受其影响较小。在透镜10的一面第二表面12设置有菲涅尔结构部分，能够有效降低透镜10的厚度，从而降低VR透镜系统的体积，此外，第二表面12还设置有非球面结构部分，根据不同VR系统中屏幕20的视觉敏感区域，将非球面结构部分的位置对应屏幕20的视觉敏感区域设置，使人眼注意力较大的区域成像质量高，不会产生杂光。本技术在降低透镜10体积的同时还能够显著提高成像质量。实施例一，参考图5，以透镜10光轴为分界线，第二表面12在透镜10光轴的一侧包括第一轮廓面121、第二轮廓面122、第三轮廓面123，第一轮廓面121、第二轮廓面122、第三轮廓面123远离透镜10光轴依次设置，第一轮廓面121和第三轮廓面123均为菲涅尔结构部分，第二轮廓面122为非球面结构部分，第一表面11为非球面结构，第一表面11面向人眼30，第二表面12面向屏幕20。表1，实施例一的设计参数表2，实施例一的非球面设计参数根据表1、表2的参数设计VR透镜系统，形成的成像系统光路图参考图6，成像的光学性能参考图7，图7中左侧曲线为场曲曲线、右侧曲线为畸变曲线，场曲是像场弯曲的简称，是物平面形成曲面像的一种像差，畸变是垂向(横向)放大率随视场的增大而变化所引起一种失去物像相似的像差，场曲曲线的横坐标为离焦量、纵坐标为像高，畸变曲线的横坐标为畸变量、纵坐标为像高。本实施例中屏幕20的视觉敏感区域对应第二轮廓面122，第二轮廓面122设置为非球面结构部分，使视觉敏感区域的成像不会产生杂光，成像质量高，同时第一轮廓面121和第三轮廓面123为菲涅尔结构部分，能够有效降低透镜10的体积和重量。实施例二，参考图8，以透镜10光轴为分界线，第二表面12在透镜10光轴的一侧包括第一轮廓面121、第二轮廓面122，第一轮廓面121、第二轮廓面122远离透镜10光轴依次设置，第一轮廓面121为非球面结构部分，第二轮廓面122为菲涅尔结构部分，第一表面11为非球面结构，第一表面11面向人眼30，第二表面12面向屏幕20。表3，实施例二的设计参数表4，实施例二的非球面设计参数根据表3、表4的参数设计VR透镜系统，形成的成像系统光路参考图9，成像的光学性能参考图10，图10中左侧曲线为场曲曲线、右侧曲线为畸变曲线，场曲是像场弯曲的简称，是物平面形成曲面像的一种像差，畸变是垂向(横向)放大率随视场的增大而变化所引起一种失去物像相似的像差，场曲曲线的横坐标为离焦量、纵坐标为像高，畸变曲线的横坐标为畸变量、纵坐标为像高。本实施例中屏幕20的视觉敏感区域对应第一轮廓面121，第一轮廓面121设置为非球面结构部分，使视觉敏感区域的成像不会产生杂光，成像质量高，同时第二轮廓面122为菲涅尔结构部分，能够有效降低透镜10的体积和重量。实施例三，参考图11，以透镜10光轴为分界线，第二表面12在透镜10光轴的一侧包括第一轮廓面121、第二轮廓面122、第三轮廓面123，第一轮廓面121、第二轮廓面122、第三轮廓面123远离透镜10光轴依次设置，第一轮廓面121和第三轮廓面123均为菲涅尔结构部分，第二轮廓面122为非球面结构部分，第一表面11为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合式VR透镜系统，包括透镜和屏幕，其特征在于，所述透镜包括第一表面、第二表面两个面，所述第二表面的光学有效面设有菲涅尔结构部分和非球面结构部分，所述非球面部分对应所述屏幕中视觉敏感区域设置。

【技术特征摘要】
1.一种复合式VR透镜系统，包括透镜和屏幕，其特征在于，所述透镜包括第一表面、第二表面两个面，所述第二表面的光学有效面设有菲涅尔结构部分和非球面结构部分，所述非球面部分对应所述屏幕中视觉敏感区域设置。2.根据权利要求1所述的一种复合式VR透镜系统，其特征在于，所述第一表面的光学有效面为非球面结构或平面结构。3.根据权利要求1所述的一种复合式VR透镜系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵烈烽，南基学，
申请(专利权)人：广东烨嘉光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44