光学系统及虚拟现实设备技术方案

本实用新型专利技术公开一种光学系统及虚拟现实设备，所述光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元、第一透镜以及第二透镜；所述第一透镜包括面向所述显示单元的第一表面以及凸向所述第二透镜的第二表面；所述第二透镜包括凹向所述第一透镜的第三表面以及远离所述第一透镜的第四表面；所述第二透镜远离所述第一透镜的一侧设有第一相位延迟器以及反射式偏振片；所述第一透镜靠近所述显示单元一侧设有分光器；所述第一表面为菲涅尔结构。本实用新型专利技术提供一种光学系统及虚拟现实设备，旨在解决现有技术中由于光学系统体积较大，导致虚拟现实设备的体积较大，不方便携带，用户佩戴的舒适度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
光学系统及虚拟现实设备
本技术涉及光学成像
，尤其涉及一种光学系统及虚拟现实设备。
技术介绍
随着虚拟现实技术的发展，虚拟现实设备的形态与种类也日益繁多，并且应用领域也愈加广泛，目前的虚拟现实设备，通常将设备中的显示屏通过光学系统的传递和放大后，将输出的图像传递至人眼，因此人眼接收到的是显示屏经过放大后的虚像，从而通过虚拟现实设备实现大屏观看的目的，而为了实现图像的放大，光学系统通常需要多个透镜组合的方式实现，由于多个透镜组合使用时体积较大，进而导致虚拟现实设备的体积较大，不仅降低了虚拟现实设备的携带便利，还降低了用户佩戴的舒适度。
技术实现思路
本技术提供一种光学系统及虚拟现实设备，旨在解决现有技术中由于光学系统体积较大，导致虚拟现实设备的体积较大，不方便携带，用户佩戴的舒适度低的问题。为实现上述目的，本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、第一透镜以及第二透镜；所述第一透镜包括面向所述显示单元的第一表面以及凸向所述第二透镜的第二表面；所述第二透镜包括凹向所述第一透镜的第三表面以及远离所述第一透镜的第四表面，所述第四表面为平面结构；所述第二透镜远离所述第一透镜的一侧设有第一相位延迟器以及反射式偏振片，所述第一相位延迟器设于所述第二透镜与所述反射式偏振片之间；所述第一透镜靠近所述显示单元一侧设有分光器；所述第一表面为菲涅尔结构。可选的，所述光学系统还包括第二相位延迟器，所述第二相位延迟器设于所述显示单元与所述分光器之间。可选的，所述光学系统满足如下关系：400<abs(R3)<500；ABS(Conic3)<10；其中，所述R3为所述第三表面的曲率半径，所述abs(R3)为所述R3的绝对值；所述Conic3为所述第三表面的圆锥系数，所述abs(Conic3)为所述Conic3的绝对值。可选的，所述光学系统满足如下关系：200<abs(R2)<250；ABS(Conic2)<10；其中，所述R2为所述第二表面的曲率半径，所述abs(R2)为所述R2的绝对值；所述Conic2为所述第二表面的圆锥系数，所述abs(Conic2)为所述Conic2的绝对值。可选的，所述光学系统满足如下关系：25<abs(R1)<30；ABS(Conic1)<10；其中，所述R1为所述第一表面的曲率半径，所述abs(R1)为所述R1的绝对值；所述Conic1为所述第一表面的圆锥系数，所述abs(Conic1)为所述Conic1的绝对值。可选的，所述光学系统满足如下关系：2.5<T1≤3.5；3<T2<3.5；其中，所述T1为所述第一透镜的中心厚度，所述T2为所述第二透镜的中心厚度。可选的，所述光学系统满足如下关系：1<L3<2；1<L2<2；5<L1<7；其中，所述L1为所述显示单元到所述分光器靠近所述显示单元一侧表面的距离，所述L2为所述分光器靠近所述第一透镜的一侧表面到所述第一表面之间的距离，所述L3为所述第二表面到所述第三表面之间的距离。可选的，所述光学系统满足如下关系：2*f<f1<3*f；40*f<abs(f2)<50*f；其中，所述f为所述光学系统的焦距，所述f1为所述第一透镜的焦距，所述f2为所述第二透镜的焦距，所述abs(f2)为所述f2的绝对值。可选的，所述第二表面设有减反射膜层，所述减反射膜层的减反射波段包括所述显示单元出射的光线的波长。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壳体以及如上述任一项实施方式所述的光学系统，所述光学系统设置在所述壳体内。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、第一透镜以及第二透镜；所述第一透镜包括面向所述显示单元的第一表面以及凸向所述第二透镜的第二表面；所述第二透镜包括凹向所述第一透镜的第三表面以及远离所述第一透镜的第四表面；所述第二透镜远离所述第一透镜的一侧设有第一相位延迟器以及反射式偏振片，所述第一相位延迟器设于所述第二透镜与所述反射式偏振片之间；所述第一透镜靠近所述显示单元一侧设有分光器；所述第一表面为菲涅尔结构。所述显示单元发出的第一光线依次经过所述分光器，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第一相位延迟器后，所述第一光线转变为第一线偏振光，由于所述第一线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片的反射方向相同，所述第一线偏振光被所述反射式偏振片反射后，再依次经过所述第一相位延迟器，所述第一线偏振光在所述第一相位延迟器的作用下变为第一圆偏振光，所述第一圆偏振光经过所述第二透镜与所述第一透镜后，在所述分光器再次发生反射，并且从所述第一圆偏振光转变为第二圆偏振光，所述第二圆偏振光的偏转方向与所述第一圆偏振光的旋性相反；所述第二圆偏振光一次经过所述第一透镜与所述第二透镜后，再次经过所述第一相位延迟器，并从所述第二圆偏振光转变为第二线偏振光；由于所述第二线偏振光的偏振方向与所述反射式偏振片的透射方向相同，所述第二线偏振光通过所述反射式偏振片后再经过所述第三透镜后传输至人眼。本申请提出的技术方案，第一透镜及第二透镜均提供光焦度，且分光器的引入，使得本该贴附于显示单元的相位延迟器可以贴附于分光器的一侧，使得显示单元及透镜的整合加工变得更为灵活；此外由于所述第二表面为菲涅尔结构，相比与普通球面透镜结构，菲涅尔结构能够有效的减小所述透镜的体积与重量，从而解决现有技术中由于光学系统体积较大，导致虚拟现实设备的体积较大，不方便携带，用户佩戴的舒适度低的问题。附图说明为了更清楚地说明本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是本技术光学系统的结构示意图；图2是本技术光学系统的光路示意图；图3是本技术光学系统第一实施例的点列图；图4是本技术光学系统第一实施例的场曲与畸变图；图5是本技术光学系统第一实施例的垂轴色差图。附图标号说明：标号名称标号名称10显示单元31第三表面20第一透镜32第四表面21第一表面40分光器22第二表面30第二透镜本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。...

【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、第一透镜以及第二透镜；/n所述第一透镜包括面向所述显示单元的第一表面以及凸向所述第二透镜的第二表面；/n所述第二透镜包括凹向所述第一透镜的第三表面以及远离所述第一透镜的第四表面，所述第四表面为平面结构；/n所述第二透镜远离所述第一透镜的一侧设有第一相位延迟器以及反射式偏振片，所述第一相位延迟器设于所述第二透镜与所述反射式偏振片之间；/n所述第一透镜靠近所述显示单元一侧设有分光器；/n所述第一表面为菲涅尔结构。/n

【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、第一透镜以及第二透镜；
所述第一透镜包括面向所述显示单元的第一表面以及凸向所述第二透镜的第二表面；
所述第二透镜包括凹向所述第一透镜的第三表面以及远离所述第一透镜的第四表面，所述第四表面为平面结构；
所述第二透镜远离所述第一透镜的一侧设有第一相位延迟器以及反射式偏振片，所述第一相位延迟器设于所述第二透镜与所述反射式偏振片之间；
所述第一透镜靠近所述显示单元一侧设有分光器；
所述第一表面为菲涅尔结构。


2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括第二相位延迟器，所述第二相位延迟器设于所述显示单元与所述分光器之间。


3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足如下关系：400<abs(R3)<500；abs(Conic3)<10；
其中，所述R3为所述第三表面的曲率半径，所述abs(R3)为所述R3的绝对值；
所述Conic3为所述第三表面的圆锥系数，所述abs(Conic3)为所述Conic3的绝对值。


4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足如下关系：200<abs(R2)<250；abs(Conic2)<10；
其中，所述R2为所述第二表面的曲率半径，所述abs(R2)为所述R2的绝对值；
所述Conic2为所述第二表面的圆锥系数，所述abs(Conic2)为所述Conic2的绝对值。


5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足如下关系：25<a...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琦，
申请(专利权)人：青岛歌尔声学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37