一种光学系统及VR设备技术方案

本发明专利技术涉及VR设备技术领域，尤其涉及一种光学系统及VR设备。包括：屏幕用于提供成像光线，沿成像光线的传播方向依次间隔设置的第一光学镜组及第二光学镜组；第一光学镜组包括：第一透镜，用于折转成像光线；半透半反膜设置于第一透镜靠近屏幕的一侧；第二光学镜组包括：第二透镜用于折转成像光线；光学膜组设置于第二透镜远离第一透镜的一侧；光学膜组包括：第一四分之一波片设置于第二透镜远离第一透镜的一侧；以及偏振反射膜，设置于第一四分之一波片远离第二透镜的一侧。本发明专利技术的光学系统中第一透镜与第二透镜的厚度可以大幅降低，进而可以大幅降低VR设备的重量。且本发明专利技术中的光学系统可以进一步提高成像的质量。光学系统可以进一步提高成像的质量。光学系统可以进一步提高成像的质量。

An optical system and VR equipment

【技术实现步骤摘要】
一种光学系统及VR设备


[0001]本专利技术涉及VR设备
，尤其涉及一种光学系统及VR设备。

技术介绍

[0002]虚拟现实(Virtual Reality)简称VR，是一种利用计算机生成的模拟环境，并通过对应的光学显示系统使用户沉浸到对应的环境中的技术。
[0003]目前的VR显示产品的光学系统通常为是单片式透镜，为了满足在较大的视场角下依然具有较高清晰度的要求，透镜距离显示屏幕距离会较远，由此导致VR显示产品的整体尺寸增大，进而导致重量增加，用户佩戴时舒适性较差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种光学系统及VR设备，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0005]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种光学系统，包括：屏幕，用于提供成像光线，所述成像光线为圆偏振光；沿所述成像光线的传播方向依次间隔设置的第一光学镜组及第二光学镜组；所述第一光学镜组包括：第一透镜，用于折转所述成像光线；半透半反膜，设置于所述第一透镜靠近所述屏幕的一侧；所述第二光学镜组包括：第二透镜，用于折转所述成像光线；光学膜组，设置于所述第二透镜远离第一透镜的一侧；所述光学膜组包括：第一四分之一波片，设置于所述第二透镜远离第一透镜的一侧；以及偏振反射膜，设置于所述第一四分之一波片远离所述第二透镜的一侧。
[0006]作为本专利技术一种可能的实现方式，所述第一透镜具有：第一凸面，所述半透半反膜设置于所述第一凸面上，所述第一凸面向所述屏幕一侧凸起；以及第一平面，相对于所述第一凸面设置。
[0007]作为本专利技术一种可能的实现方式，所述第一凸面的面型符合如下公式：其中，Z为镜面深度值，即以各非球面与光轴交点为起点，平行于光轴方向的轴向值；c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，c为镜面中心曲率；r为镜面中心高度；k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于
‑
1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于
‑
1时，透镜的面形曲
线为抛物线；当k系数介于
‑
1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数；所述第一凸面的面型参数如下：。
[0008]作为本专利技术一种可能的实现方式，所述第二透镜具有：第二平面，所述第一四分之一波片设置于所述第二平面上；以及第二凸面，相对于所述第二平面设置，所述第二凸面向所述第一透镜一侧凸起。
[0009]作为本专利技术一种可能的实现方式，所述第二凸面的面型符合如下公式：其中，Z为镜面深度值，即以各非球面与光轴交点为起点，平行于光轴方向的轴向值；c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，c为镜面中心曲率；r为镜面中心高度；k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于
‑
1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于
‑
1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于
‑
1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数；所述第二凸面的面型参数如下：。
[0010]作为本专利技术一种可能的实现方式，还包括：第二四分之一波片，设置于所述屏幕的出光一侧，所述第一四分之一波片的晶轴与所述第二四分之一波片的晶轴相互垂直。
[0011]作为本专利技术一种可能的实现方式，所述第一光学镜组还包括：第一偏振膜，设置于所述第一透镜远离所述屏幕的一侧。
[0012]作为本专利技术一种可能的实现方式，所述光学膜组还包括：第二偏振膜，设置于所述偏振反射膜远离所述第一四分之一波片的一侧；以及增透膜，所述增透膜的第一面设置于所述第一四分之一波片靠近所述第二透镜的一侧，所述增透膜的第二面设置于所述所述第二透镜远离第一透镜的一侧。
[0013]作为本专利技术一种可能的实现方式，所述第一凸面的半径大于第二凸面。
[0014]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种VR设备，包括：如上所述的光学系统；以及壳体，所述光学系统设置于所述壳体内。
[0015]本专利技术中的光学系统设置有沿所述成像光线的传播方向依次间隔设置的第一光
学镜组及第二光学镜组。通过设置两个光学模组分别对成像光线进行偏转以实现对应的光路设计，由于两组透镜之间存在相互补偿的关系，所以降低了每一个透镜对成像光线的偏转角度（偏折）的要求，也即降低了第一透镜与第二透镜对光线的偏转能力，所以在保证整个光学系统成像质量的前提下，每组透镜的厚度较小以及透镜可以使用更加简单的面型，由此，不仅降低镜片加工难度，同时整个光学系统的重量也得到了大幅度的降低，进而可以大幅降低VR设备的重量。且本专利技术中通过第一透镜与第二透镜组合形成的光学系统对成像光线具有更高的偏转能力，由此可以进一步提高成像的质量。
[0016]另外，将第一光学镜组及第二光学镜组间隔设置，一方面可以增加成像光线的光路距离，进而进一步提高成像质量。同时，相对于现有的将两个光学膜组胶合在一起的光学系统，本专利技术中的光学系统具有更小的质量。由于现有的光学系统在将两个光学镜组胶合在一起时温度较高，若使用树脂材质的镜片进行胶合时会存在较大的变形，进而导致最终得到的光学系统的成像质量降低，而本专利技术的光学系统不需要进行胶合，所以可以选择材质为树脂的透镜，由此进一步减少光学系统的重量。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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获得其它的附图。
[0018]图1为本专利技术一实施例中光学系统的结构示意图；图2为图1中A处的放大结构示意图；图3为本专利技术一实施例中光学系统的分解结构示意图（只示出一半）；图4为本专利技术一实施例中光学系统的使用状态示意图；图5为本专利技术一实施例中光学系统的畸变图；图6为本专利技术一实施例中光学系统的MTF图。
[0019]附图标记：1、屏幕；11、第二四分之一波片；2、第一透镜；21、第一凸面；22、第一平面；23、半透半反膜；24、第一偏振膜；3、第二透镜；31、第二凸面；32、第二平面；4、光学膜组；41、增透膜；42、第一四分之一波片；43、偏振反射膜；44、第二偏振膜。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0021]需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
[0022]需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，包括：屏幕(1)，用于提供成像光线，所述成像光线为圆偏振光；沿所述成像光线的传播方向依次间隔设置的第一光学镜组及第二光学镜组；所述第一光学镜组包括：第一透镜(2)，用于折转所述成像光线；半透半反膜(23)，设置于所述第一透镜(2)靠近所述屏幕(1)的一侧；所述第二光学镜组包括：第二透镜(3)，用于折转所述成像光线；光学膜组(4)，设置于所述第二透镜(3)远离第一透镜(2)的一侧；所述光学膜组包括：第一四分之一波片(42)，设置于所述第二透镜(3)远离第一透镜(2)的一侧；以及偏振反射膜(43)，设置于所述第一四分之一波片(42)远离所述第二透镜(3)的一侧；所述第一透镜(2)具有第一凸面(21)，所述第二透镜(3)具有第二平面(32)，所述第一凸面(21)的半径大于第二凸面(31)；所述第一凸面(21)与所述第二透镜(3)的面型符合如下公式：其中，Z为镜面深度值，即以各非球面与光轴交点为起点，平行于光轴方向的轴向值；c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，c为镜面中心曲率；r为镜面中心高度；k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于
‑
1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于
‑
1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于
‑
1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭跃武，徐航宇，李文艳，侯健，陈果，
申请(专利权)人：沂普光电天津有限公司，
类型：发明
国别省市：