光学系统及近眼显示设备技术方案

本发明专利技术公开了一种光学系统及近眼显示设备，所述光学系统从人眼侧到显示单元侧依次设置有：第一透镜

【技术实现步骤摘要】
光学系统及近眼显示设备


[0001]本专利技术涉及光学镜头
，特别是涉及一种光学系统及近眼显示设备
。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，虚拟现实（
VR
）技术作为新一代信息技术的前沿方向，得到飞跃式发展，其形态与种类也日益繁多，应用领域愈加广泛
。
目前的
VR
设备，是通过光学系统将显示屏的信息进行传递和放大，最终输出到人眼，因此人眼接收到的是被显示屏放大后的虚像，从而实现大屏观看的目的
。
为了使
VR
设备更加小型化
、
轻薄化，同时保持较好的光学特性，折叠式光路通过增加反射增大光程，极大缩小
VR
设备的尺寸，并凭借其重量轻
、
像质高以及逐渐成熟的量产工艺，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
设备通常需要光学系统具备较小的总长
、
较大的视场角以及较高品质的成像，同时为了满足近视用户无需摘下眼镜即可体验，还需具有较大的眼距
。
然而，当前折叠式光学系统还存在体积大
、
眼距小或“鬼影”问题严重，导致图像质量不佳
、
佩戴体验感差，不能很好满足市场的需求
。

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近眼显示设备，至少具有总长短
、/>出瞳距离大
、
像质高的优点，能够为用户带来极佳的感官体验
。
[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，用于对显示单元发出的光信号进行调制后传入人眼，所述光学系统从人眼侧到显示单元侧依次设置有：第一透镜
、
复合膜层
、
第二透镜以及第三透镜；所述第一透镜
、
所述第二透镜
、
所述第三透镜各自包括一朝向显示单元侧的入光面及一朝向人眼侧的出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面；所述第一透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面为平面；所述第二透镜具有正光焦度，其出光面为平面，其入光面为凸面；所述第三透镜具有正光焦度，其出光面为凹面，其入光面为凸面；所述复合膜层设置或贴附在第一透镜的入光面或第二透镜的出光面；所述光学系统满足条件式：
ED>14mm
，
90
°
<FOV<105
°
，其中，
ED
表示所述光学系统的出瞳距离，
FOV
表示所述光学系统的最大视场角
。
[0007]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：
1.1<TTL/f<1.4
，其中，
TTL
表示所述第一透镜的出光面至所述显示单元在光轴上的距离，
f 表示所述光学系统的有效焦距
。
[0008]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：
5<f1/f<10
，
0.3<R1/f1<0.8
，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，
R1
表示所述第一透镜的出光面的曲率半径
。
[0009]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：
6<f2/f<7
，
‑
0.8<R4/f2<
‑
0.3
，其中，
f
表示所述光学系统的有效焦距，
f2
表示所述第二透镜的有效焦距，
R4
表示所述
第二透镜的入光面的曲率半径
。
[0010]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：
3<f3/f<6
，
‑
0.6<R6/f3<
‑
0.1
，其中，
f
表示所述光学系统的有效焦距，
f3
表示所述第三透镜的有效焦距，
R6
表示所述第三透镜的入光面的曲率半径
。
[0011]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：
1<f1/f3<2
，其中，
f1
表示所述第一透镜的有效焦距，
f3
表示所述第三透镜的有效焦距
。
[0012]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：
‑
2<R1/R4<
‑
0.5
，其中，
R1
表示所述第一透镜的出光面的曲率半径，
R4
表示所述第二透镜的入光面的曲率半径
。
[0013]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：
1<f2/f3<2
，
2<R4/R6<5
，其中，
R4
表示所述第二透镜的入光面的曲率半径，
R6
表示所述第三透镜的入光面的曲率半径，
f2
表示所述第二透镜的有效焦距
。
[0014]在一些可选的实施方式中，所述光学系统满足条件式：7°
/mm<FOV/IH<8
°
/mm
，
8<f1/IH<11
，其中，
IH
表示所述显示单元的水平方向长度的一半，
f1
表示所述第一透镜的有效焦距，
FOV
表示所述光学系统的最大视场角
。
[0015]在一些可选的实施方式中，所述第一透镜
、
所述第二透镜
、
所述第三透镜组成胶合透镜组
。
[0016]另一方面，本专利技术还提供一种近眼显示设备，包括：显示单元
、
如上所述的光学系统；其中，所述显示单元用于为光学系统提供偏振光信号；所述光学系统设置于所述显示单元的出光方向上，且所述第三透镜相较于所述第一透镜更靠近所述显示单元设置，所述光学系统用于对所述显示单元发出的光信号进行调制后传入人眼
。
[0017]相比于现有技术，本专利技术提供的光学系统及近眼显示设备，采用三片正光焦度镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光学系统，用于对显示单元发出的光信号进行调制后传入人眼，其特征在于，所述光学系统从人眼侧到显示单元侧依次设置有：第一透镜
、
复合膜层
、
第二透镜以及第三透镜；所述第一透镜
、
所述第二透镜
、
所述第三透镜各自包括一朝向显示单元侧的入光面及一朝向人眼侧的出光面，所述入光面和所述出光面相对设置在每个透镜的表面；所述第一透镜具有正光焦度，其出光面为凸面，其入光面为平面；所述第二透镜具有正光焦度，其出光面为平面，其入光面为凸面；所述第三透镜具有正光焦度，其出光面为凹面，其入光面为凸面；所述复合膜层设置或贴附在第一透镜的入光面或第二透镜的出光面；所述光学系统满足条件式：
ED>14mm
，
90
°
<FOV<105
°
，其中，
ED
表示所述光学系统的出瞳距离，
FOV
表示所述光学系统的最大视场角
。2.
根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
1.1<TTL/f<1.4
，其中，
TTL
表示所述第一透镜的出光面至所述显示单元在光轴上的距离，
f 表示所述光学系统的有效焦距
。3.
根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
5<f1/f<10
，
0.3<R1/f1<0.8
，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，
R1
表示所述第一透镜的出光面的曲率半径
。4.
根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
6<f2/f<7
，
‑
0.8<R4/f2<
‑
0.3
，其中，
f
表示所述光学系统的有效焦距，
f2
表示所述第二透镜的有效焦距，
R4
表示所述第二透镜的入光面的曲率半径
。5.
根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
3<f3/f<6
，
‑
0.6&a...

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