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，所述光学系统包括显示单元与第一透镜，所述第一透镜包括第一表面与第二表面，所述第一表面包括第一区域与第二区域，所述第一区域设于所述第一表面的中心位置，所述第二区域环绕所述第一区域设置；所述第一区域为非球面结构，所述第二区域为菲涅尔结构，所述菲涅尔结构包括基底及设置在所述基底上的多个锯齿同心环；所述第二表面为非球面结构。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虚拟现实设备的光学系统重量与体积较大或存在较多杂散光，影响成像效果的问题。影响成像效果的问题。影响成像效果的问题。

【技术实现步骤摘要】
光学系统及虚拟现实设备


[0001]本技术涉及投影
，尤其涉及一种光学系统及虚拟现实设备。

技术介绍

[0002]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。
[0003]为了实现图像的放大，通常会采用非球面透镜或菲涅尔透镜实现，但由非球面透镜组成的成像光路系统重量与体积较大，而由菲涅尔透镜组成的成像光路系统存在较多的杂散光，因此，现有虚拟显示设备使用效果不佳。

技术实现思路

[0004]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虚拟现实设备的光学系统重量与体积较大或存在较多杂散光，影响成像效果的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提出了一种光学系统，所述光学系统包括显示单元与第一透镜，所述第一透镜包括第一表面与第二表面，所述第一表面包括第一区域与第二区域，所述第一区域设于所述第一表面的中心位置，所述第二区域环绕所述第一区域设置；
[0006]所述第一区域为非球面结构，所述第二区域为菲涅尔结构，所述菲涅尔结构包括基底及设置在所述基底上的多个锯齿同心环；
[0007]所述第二表面为非球面结构。
[0008]可选的，所述第一透镜满足如下关系：
[0009]4mm<T<10mm；
[0010]其中，所述T为所述第一透镜的中心厚度。
[0011]可选的，所述第一透镜的折射率范围大于或等于1.45，并小于或等于1.60；
[0012]所述第一透镜的色散系数大于或等于50，并小于或等于75。
[0013]可选的，所述第一透镜的光焦度大于或等于0，且小于或等于0.03。
[0014]可选的，所述第一区域的直径大于或等于所述第一透镜的直径的三分之一。
[0015]可选的，所述第二区域的所述基底的第二曲率半径与所述第一区域的所述非球面结构的第一曲率半径相等。
[0016]可选的，所述第二区域的所述基底的第二曲率半径与所述第一区域的所述非球面结构的第一曲率半径不相等，且所述第一曲率半径与所述第二曲率半径的差值小于或等于0.01mm。
[0017]可选的，所述第一透镜与出瞳之间的距离大于或等于14mm。
[0018]可选的，所述第一透镜为光学塑料材料。
[0019]可选的，所述第二表面包括至少一个反曲点。
[0020]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。
[0021]本申请提出的技术方案中，所述光学系统包括显示单元与第一透镜，所述第一透镜包括靠近所述显示单元的第一表面以及远离所述显示单元的第二表面，所述第一表面包括第一区域与第二区域，所述第一区域设于所述第一表面的中心位置，所述第二区域环绕所述第一表面设置，其中，所述第一区域为非球面结构，所述第二区域为菲涅尔结构，所述菲涅尔结构包括基底及设置在所述基底上的多个锯齿同心环，具体的，通过所述第一区域的非球面结构，能够有效的减少来自于所述菲涅尔结构在无效面上产生的杂散光，并且通过所述第二区域的菲涅尔结构，减小所述第一透镜的重量与体积，从而在保证所述第一透镜的光学性能的前提下，减小所述第一透镜的重量与体积，并且减小所述第一透镜产生的杂散光，从而解决了现有技术中虚拟现实设备的光学系统重量与体积较大或存在较多杂散光，影响成像效果的问题。
附图说明
[0022]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。
[0023]图1是本技术光学系统第一实施例的结构示意图；
[0024]图2是本技术光学系统第一实施例的光路示意图；
[0025]图3是本技术光学系统第一实施例的调制传递函数图；
[0026]图4是本技术光学系统第一实施例的点列图；
[0027]图5是本技术光学系统第一实施例的场曲与光学畸变图；
[0028]图6是本技术光学系统第二实施例的结构示意图；
[0029]图7是本技术光学系统第二实施例的光路示意图；
[0030]图8是本技术光学系统第二实施例的调制传递函数图；
[0031]图9是本技术光学系统第二实施例的点列图；
[0032]图10是本技术光学系统第二实施例的场曲与光学畸变图。
[0033]附图标号说明：
[0034]标号名称标号名称100显示单元212第二区域200第一透镜220第二表面210第一表面300出瞳211第一区域
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[0035]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。
具体实施方式
[0036]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术的一部分实施例，而不是全部
的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0037]需要说明，本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。
[0038]另外，在本技术中如涉及“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。
[0039]在本技术中，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技术中的具体含义。
[0040]另外，本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，也不在本技术要求的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括显示单元与第一透镜，所述第一透镜包括第一表面与第二表面，所述第一表面包括第一区域与第二区域，所述第一区域设于所述第一表面的中心位置，所述第二区域环绕所述第一区域设置；所述第一区域为非球面结构，所述第二区域为菲涅尔结构，所述菲涅尔结构包括基底及设置在所述基底上的多个锯齿同心环；所述第二表面为非球面结构。2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜满足如下关系：4mm<T<10mm；其中，所述T为所述第一透镜的中心厚度。3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的折射率范围大于或等于1.45，并小于或等于1.60；所述第一透镜的色散系数大于或等于50，并小于或等于75。4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的光焦度大...

【专利技术属性】
技术研发人员：史柴源，杨春，宋文宝，张吉政，
申请(专利权)人：歌尔光学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：