光学系统及VR设备技术方案

本发明专利技术公开了一种光学系统及VR设备，该光学系统沿光线传输方向依次包括显示单元、第一透镜、第二透镜、复合膜层以及第三透镜；第一透镜包括朝向显示单元的第一表面以及背离显示单元的第二表面，第二透镜包括朝向显示单元的第三表面以及背离显示单元的第四表面；第三透镜包括朝向显示单元的第五表面以及背离显示单元的第六表面；第一透镜具有正光焦度，第一表面为凸面，且第一表面设置有部分反射器，第二表面在近光轴处为凸面；第二透镜具有负光焦度，第三表面为凸面，第四表面在近光轴处为凹面；复合膜层沿光线传输方向依次包括相位延迟片、反射式偏振片。该光学系统具有视场角大、总长短、屈光度可调的优点。长短、屈光度可调的优点。长短、屈光度可调的优点。

【技术实现步骤摘要】
光学系统及VR设备


[0001]本专利技术涉及光学镜头
，特别是涉及一种光学系统及VR设备。

技术介绍

[0002]随着虚拟现实（VR）技术的发展，虚拟现实设备的形态与种类也日益繁多，应用领域也愈加广泛，目前的VR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VR设备实现大屏观看的目的。为了实现紧凑的尺寸和较轻的重量，同时保持良好的光学特性，近年来多使用折叠光路技术，VR折叠式光学系统以轻薄、优秀的成像质量以及逐步成熟的量产工艺，逐渐成为消费级VR光学的发展方向。
[0003]为了给用户提供极佳的感官体验，VR设备需要具备较大的视场角、较远的眼距距离、较大的眼动范围以及较高品质的成像，同时为了满足不同近视程度的用户，还需要具备屈光度可调，然而当前折叠式光学系统还存在视场角度较小、屈光度调节不佳等不足，不能很好的满足市场的需求。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术的目的在于提供一种光学系统及VR设备，具有大视场角、总长短、屈光度可调的优点。
[0005]本专利技术实施例通过以下技术方案实施上述的目的。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供一种光学系统，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、第二透镜、复合膜层以及第三透镜；所述显示单元用于为光学系统提供偏振光光源；所述第一透镜包括朝向所述显示单元的第一表面以及背离所述显示单元的第二表面，所述第二透镜包括朝向所述显示单元的第三表面以及背离所述显示单元的第四表面；所述第三透镜包括朝向所述显示单元的第五表面以及背离所述显示单元的第六表面；所述第一透镜具有正光焦度，所述第一表面为凸面，且所述第一表面设置有部分反射器，所述第二表面在近光轴处为凸面；所述第二透镜具有负光焦度，所述第三表面为凸面，所述第四表面在近光轴处为凹面；所述复合膜层沿光线传输方向依次包括相位延迟片和反射式偏振片；所述第三透镜具有正光焦度，所述第五表面为平面，所述第六表面为凸面；所述复合膜层设置在所述第五表面上；所述第一透镜和所述第二透镜作为整体可在光轴上动态移动，用于调节所述复合膜层与所述第二透镜在光轴上的空气间隔距离。
[0007]另一方面，本专利技术还提供一种VR设备，所述VR设备包括如上所述的光学系统。
[0008]本专利技术提供的光学系统及VR设备，采用三个具有特定光焦度的镜片，并将复合膜层设置在第二、三透镜之间，使各个透镜通过特定的表面形状搭配及膜层设置实现光路的
多次折返，扩大光路总长，使得光学系统具有较大的视场角和较短的总长，有利于VR设备的轻薄化；同时较大的视场角可以提供宽视场的显示效果，提高用户的沉浸感，从而给用户带来更好的体验感。同时通过调节由第一、二透镜组成的整体在光轴上的位置，可实现复合膜层与第二透镜在光轴上的空气间隔的动态调整，从而实现屈光度的调节，同时所述光学系统还具有较大的出瞳距离，能够为用户带来极佳的感官体验。
附图说明
[0009]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术第一实施例提供的光学系统在屈光度为0
°
时的结构示意图；图2是本专利技术第一实施例提供的光学系统在屈光度为800
°
时的结构示意图；图3是本专利技术第一实施例提供的光学系统在VR设备中的光线传递示意图；图4是本专利技术第一实施例提供的光学系统的象散曲线图；图5是本专利技术第一实施例提供的光学系统的f
‑
tanθ畸变曲线图；图6是本专利技术第二实施例提供的光学系统在屈光度为0
°
时的结构示意图；图7是本专利技术第二实施例提供的光学系统的象散曲线图；图8是本专利技术第二实施例提供的光学系统的f
‑
tanθ畸变曲线图；图9是本专利技术第三实施例提供的光学系统在屈光度为0
°
时的结构示意图；图10是本专利技术第三实施例提供的光学系统的象散曲线图；图11是本专利技术第三实施例提供的光学系统的f
‑
tanθ畸变曲线图。
具体实施方式
[0010]为使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0011]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
[0012]本专利技术提供一种光学系统，所述光学系统能够对入射的光路进行多次折叠，以有效减小光学系统的厚度，具体地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、第二透镜、复合膜层以及第三透镜。
[0013]所述显示单元用于为光学系统提供偏振光光源。
[0014]所述第一透镜包括朝向所述显示单元的第一表面以及背离所述显示单元的第二表面，所述第二透镜包括朝向所述显示单元的第三表面以及背离所述显示单元的第四表面；所述第三透镜包括朝向所述显示单元的第五表面以及背离所述显示单元的第六表面。
[0015]所述第一透镜具有正光焦度，所述第一表面为凸面，且所述第一表面设置有部分反射器，该部分反射器是部分反射的，以反射接收光的一部分。在一些实施例中，部分反射器被配置成透射约50%的入射光并反射约50%的入射光，具体的，部分反射器可以是在第一
表面镀设或贴附的半透半反射膜，所述第二表面在近光轴处为凸面。
[0016]所述第二透镜具有负光焦度，所述第三表面为凸面，所述第四表面在近光轴处为凹面。
[0017]所述第三透镜具有正光焦度，所述第五表面为平面，所述第六表面为凸面。
[0018]所述复合膜层设置在所述第五表面上；所述第一透镜和所述第二透镜作为整体可在光轴上动态移动，用于调节所述复合膜层与所述第二透镜在光轴上的空气间隔距离。通过调节由第一、二透镜组成的整体（第一、二透镜之间的空气间隔不变）在光轴上的位置，即将第一、二透镜组成的整体朝靠近或者远离显示单元的方向进行动态移动，可实现复合膜层与第二透镜在光轴上的空气间隔的动态调节，进而可实现屈光度的调节，使搭载所述光学系统的VR设备实现屈光度可调，能够更好满足不同近视程度的用户需求。
[0019]所述复合膜层沿光线传输方向依次包括相位延迟片和反射式偏振片；所述反射式偏振片具有透光轴，对入射的光线具有反射和透光作用，作为一种实施方式，所述反射式偏振片可以是通过镀膜方式形成的反射式偏振膜，并被配置为允许偏振方向平行于透光轴的偏振光通过，并将偏振方向与透光轴垂直的偏振光反射。所述相位延迟片可以为1/4波片，能够实现线偏振光和圆偏振光的互相转换。
[0020]在一些实施方式中，所述复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，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、第二透镜、复合膜层以及第三透镜；所述显示单元用于为光学系统提供偏振光光源；所述第一透镜包括朝向所述显示单元的第一表面以及背离所述显示单元的第二表面，所述第二透镜包括朝向所述显示单元的第三表面以及背离所述显示单元的第四表面；所述第三透镜包括朝向所述显示单元的第五表面以及背离所述显示单元的第六表面；所述第一透镜具有正光焦度，所述第一表面为凸面，且所述第一表面设置有部分反射器，所述第二表面在近光轴处为凸面；所述第二透镜具有负光焦度，所述第三表面为凸面，所述第四表面在近光轴处为凹面；所述复合膜层沿光线传输方向依次包括相位延迟片、反射式偏振片；所述第三透镜具有正光焦度，所述第五表面为平面，所述第六表面为凸面；所述复合膜层设置在所述第五表面上；所述第一透镜和所述第二透镜作为整体可在光轴上动态移动，用于调节所述复合膜层与所述第二透镜在光轴上的空气间隔距离。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下条件式：3<f1/f<4；其中，f表示所述光学系统的有效焦距，f1表示所述第一透镜的有效焦距。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下条件式：6<f
S1
/f<7；其中，f表示所述光学系统的有效焦距，f
S1
表示所述第一表面的有效焦距。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下条件式：1<R
S2
/f1<1.5；0<(R
S2
+R
S1
)/(R
S2
‑
R
S1
)<0.3；其中，R
S1
表示所述第一表面的曲率半径，R
S2
表示所述第二表面的曲率半径，f1表示所述第一透镜的有效焦距。5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下条件式：0<R
S4
/f2<0.5；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：于笑枝，曾昊杰，江霞，
申请(专利权)人：江西联昊光电有限公司，
类型：发明
国别省市：