光学系统及具有其的虚拟现实设备技术方案

本发明专利技术公开一种光学系统及具有其的虚拟现实设备，所述光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元、分光器、第一透镜、第一相位延迟器、第二透镜、偏振反射器以及出瞳面；所述第一透镜包括靠近所述显示单元的第一表面与靠近所述第二透镜的第二表面；所述第二透镜包括靠近所述第一透镜的第三表面与靠近所述出瞳面的第四表面；所述光学系统满足以下关系：

Optical systems and virtual reality devices with them

【技术实现步骤摘要】
光学系统及具有其的虚拟现实设备
本专利技术涉及光学成像
，尤其涉及一种光学系统及具有其的虚拟现实设备。
技术介绍
虚拟现实
中，为了实现大视场，小体积的设计要求，通常采用折叠光路形式的设计虚拟现实设备的光学系统，但是在折叠光路的光学系统中，由于光线在光学系统的透镜表面多次发生反射，实际光路中光学元件的参数与理论值存在差异，并且实际光路中的入射角度和光线波长差异均会对光学元件的特性产生影响，因此光学系统会出现严重的鬼像问题，从而影响用户对虚拟现实设备中的图像进行观察。
技术实现思路
本专利技术提供一种光学系统及具有其的虚拟现实设备，旨在解决现有技术中虚拟现实设备中鬼像对成像影响大，影响用户对虚拟现实设备中的图像进行观察的问题。为实现上述目的，本专利技术提出了一种光学系统，所述光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元、分光器、第一透镜、第一相位延迟器、第二透镜、偏振反射器以及出瞳面；所述第一透镜包括靠近所述显示单元的第一表面与靠近所述第二透镜的第二表面；所述第二透镜包括靠近所述第一透镜的第三表面与靠近所述出瞳面的第四表面；所述光学系统满足以下关系：其中，Φ1表示所述第一透镜的透射光焦度，Φ2表示所述第二透镜的透射光焦度；所述显示单元发出的入射光线依次经过所述分光器，所述第一透镜，所述第一相位延迟器、所述第二透镜后，被所述偏振反射器反射，被反射的所述入射光线依次经过所述第三表面、所述第一相位延迟器以及所述第一透镜后，在所述分光器发生反射，再次被反射的所述入射光线依次经过所述第一透镜，所述第一相位延迟器、所述第二透镜以及所述偏振反射器后，传输至所述出瞳面。可选地，所述第一表面为凸面，所述第二表面为凹面，所述第三表面为凸面。可选地，所述第一透镜的光焦度Φ1为负值，所述第二透镜的光焦度Φ2为正值。可选地，所述光学系统满足如下关系：其中，ΦT11表示所述第一表面的透射光焦度，ΦT12表示所述第二表面的透射光焦度，ΦR11表示所述第一表面的反射光焦度，ΦR12表示所述第二表面的反射光焦度。可选地，所述光学系统满足如下关系：其中，ΦR11表示所述第一表面的反射光焦度，ΦR21表示所述第三表面的反射光焦度，ΦT12表示所述第二表面的透射光焦度，(-ΦT12)表示所述第二表面沿光线传输的相反方向的透射光焦度。可选地，所述第一表面为凸面，所述第二表面为凸面，所述第三表面为凹面。可选地，所述第一透镜的光焦度Φ1为正值，所述第二透镜的光焦度Φ2为负值。可选地，所述光学系统满足如下关系：其中，ΦT11表示所述第一表面的透射光焦度，ΦT12表示所述第二表面的透射光焦度，ΦR11表示所述第一表面的反射光焦度，ΦR12表示所述第二表面的反射光焦度；ΦT21表示所述第三表面的透射光焦度，ΦR22表示所述第四表面的反射光焦度，(-ΦT21)表示所述第三表面沿光线传输的相反方向的透射光焦度，(-ΦT12)表示所述第二表面沿光线传输的相反方向的透射光焦度。可选地，所述光学系统满足如下关系：其中，ΦT12表示所述第二表面的透射光焦度，ΦT21表示所述第三表面的透射光焦度，ΦR11表示所述第一表面的反射光焦度，ΦR22表示所述第四表面的反射光焦度，ΦR21表示所述第三表面的反射光焦度；(-ΦT12)表示所述第二表面沿光线传输的相反方向的透射光焦度，(-ΦT21)表示所述第三表面沿光线传输的相反方向的透射光焦度。为实现上述目的，本申请提出一种虚拟现实设备，所述虚拟现实设备包括如上述任一项实施方式所述的光学系统。本申请提出的技术方案中，所述光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元、分光器、第一透镜、第一相位延迟器、第二透镜、偏振反射器以及出瞳面；所述第一透镜的透射光焦度为Φ1，所述第二透镜的透射光焦度为Φ2，所述第一透镜与所述第二透镜的透射的合成光焦度为并且从而使鬼像对应的光学路径无法在人眼可视的深度范围内成清晰像，从而减小或避免鬼像对成像的影响，解决了现有技术中虚拟现实设备中鬼像对成像影响大，影响用户对虚拟现实设备中的图像进行观察的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1是本专利技术光学系统一实施例的结构示意图；图2是本专利技术光学系统一实施例的成像光路示意图；图3是本专利技术光学系统一实施例的鬼像光路示意图；图4是本专利技术光学系统又一实施例的结构示意图；图5是本专利技术光学系统又一实施例的成像光路示意图；图6是本专利技术光学系统又一实施例的鬼像光路示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10显示单元50第二透镜20分光器51第三表面30第一透镜52第四表面31第一表面60偏振反射器32第二表面70出瞳面40第一相位延迟器本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术提供一种光学系统及具有其的虚拟现实设备。请参照图1，所述光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元10、分光器20、第一透镜30、第一相位延迟器40、第二透镜50、偏振反射器60以及出瞳面70；所述第一透镜30包括靠近所述显示单元10的第一表面31与靠近所述第二透镜50的第二表面32；所述第二透镜50包括靠近所述第一透镜30的第三表面51与靠近所述出瞳面70的第四表面52；所述光学系统满足以下关系：其中，Φ1表示所述第一透镜30的透射光焦度，Φ2表示所述第二透镜50的透射光焦度；所述显示单元10发出的入射光线依次经过所述分光器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元、分光器、第一透镜、第一相位延迟器、第二透镜、偏振反射器以及出瞳面；所述第一透镜包括靠近所述显示单元的第一表面与靠近所述第二透镜的第二表面；所述第二透镜包括靠近所述第一透镜的第三表面与靠近所述出瞳面的第四表面；所述光学系统满足以下关系：

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元、分光器、第一透镜、第一相位延迟器、第二透镜、偏振反射器以及出瞳面；所述第一透镜包括靠近所述显示单元的第一表面与靠近所述第二透镜的第二表面；所述第二透镜包括靠近所述第一透镜的第三表面与靠近所述出瞳面的第四表面；所述光学系统满足以下关系：其中，Φ1表示所述第一透镜的透射光焦度，Φ2表示所述第二透镜的透射光焦度；所述显示单元发出的入射光线依次经过所述分光器，所述第一透镜，所述第一相位延迟器、所述第二透镜后，被所述偏振反射器反射，被反射的所述入射光线依次经过所述第三表面、所述第一相位延迟器以及所述第一透镜后，在所述分光器发生反射，再次被反射的所述入射光线依次经过所述第一透镜，所述第一相位延迟器、所述第二透镜以及所述偏振反射器后，传输至所述出瞳面。2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一表面为凸面，所述第二表面为凹面，所述第三表面为凸面。3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的光焦度Φ1为负值，所述第二透镜的光焦度Φ2为正值。4.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足如下关系：其中，ΦT11表示所述第一表面的透射光焦度，ΦT12表示所述第二表面的透射光焦度，ΦR11表示所述第一表面的反射光焦度，ΦR12表示所述第二表面的反射光焦度。5.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足如下关系：其中，ΦR11表示所述第一表面的反射光焦度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高震宇，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37