CN105527712B - 一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 - Google Patents
一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105527712B CN105527712B CN201610049190.5A CN201610049190A CN105527712B CN 105527712 B CN105527712 B CN 105527712B CN 201610049190 A CN201610049190 A CN 201610049190A CN 105527712 B CN105527712 B CN 105527712B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- image planes
- virtual reality
- object plane
- optical system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0081—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于虚拟现实设备的新型光学系统,包括物面和像面,物面和像面设于镜头前面,且物面和像面之间依次设有光阑、保护玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜,第一透镜为转折光路的塑胶棱镜,第二透镜与第三透镜胶合形成胶合玻璃透镜,用于校正色差,第四透镜用于平衡像差及控制像面的主光线角度,其为塑胶透镜。本发明有较大的出瞳距和出瞳孔径,镜头出瞳到镜头最前镜片表面距离为14mm,镜头的出瞳大小为4mm;其视角大,可以达到34度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学系统,特别是涉及一种用于虚拟现实设备的新型光学系统。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality-VR),是一种最有效的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术,使参与者可直接探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于虚拟的现实世界中,产生沉浸感、想象和实现交互性。近两年来,各类型的VR设备如雨后春笋般的进入人们视野中。
大多数厂商在VR设备光学部分上使用的光学镜片,只是简单的单透镜组合,或者直接使用单个镜片,实现画面的放大作用,因此市场上的VR设备视场角小,沉浸感不足;色差大,严重影响了整个画面的质感,用户体验普遍较差。
上述缺陷,值得解决。
发明内容
为了克服现有的技术的不足,本发明提供一种用于虚拟现实设备的新型光学系统。
本发明技术方案如下所述:
一种用于虚拟现实设备的新型光学系统,包括物面和像面,其特征在于,所述物面和所述像面设于镜头前面,且所述物面和所述像面之间依次设有光阑、保护玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜,
所述第一透镜为转折光路的塑胶棱镜,其透射面为非球面,
所述第二透镜与所述第三透镜胶合形成胶合玻璃透镜,用于校正色差,
所述第四透镜为弯月型塑胶透镜,用于平衡像差及控制像面的主光线角度。
进一步的,所述第二透镜和所述第三透镜的面型为球面,所述第四透镜的面型为非球面。
进一步的,在所述第一透镜的转折光路中,所述透射面为非球面,反射面为平面。
进一步的,在由所述第二透镜和所述第三透镜构成的胶合透镜中,所述第二透镜为高折射率、高色散系数材料,所述第三透镜为低折射率、低色散系数材料。
更进一步的,所述第二透镜折射率Nd满足1.85<Nd<1.95,其色散系数Vd满足18<Vd<25。
更进一步的,所述第三透镜折射率Nd满足1.7<Nd<1.8,其色散系数Vd满足45<Vd<55。
进一步的,所述第一透镜具有正光焦度,所述第二透镜具有负光焦度,所述第三透镜具有正光焦度,由所述第二透镜与所述第三透镜组成的胶合透镜具有正的光焦度,所述第四透镜具有负光焦度。
根据上述方案的本发明,其有益效果在于,本发明有较大的出瞳距和出瞳孔径,镜头出瞳到镜头最前镜片表面距离为14mm,镜头的出瞳大小为4mm;其视角大,可以达到34度;本发明通过玻璃、塑胶材料的搭配使用,使得在满足加工工艺的情况下,使用透镜数量少,系统的像差好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的MTF图。
在图中,1、第一透镜;2、第二透镜;3、第三透镜;4、第四透镜;5、光阑;6、保护玻璃;7、像面。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述:
如图1所示,一种用于虚拟现实设备的新型光学系统,包括物面和像面7,物面和像面7设于镜头前面,且物面和像面7之间依次设有光阑5、保护玻璃6、第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3以及第四透镜4。
第一透镜1为用于转像的塑胶棱镜,其中透射面为非球面,该透镜同时具有汇聚光束的作用,以便整个系统做小;第二透镜2与第三透镜3组成胶合透镜,主要用于校正色差,使得整个系统的解像大幅提升;第四透镜4为弯月型塑胶透镜,主要用于平衡像差及控制像面的主光线角度,使得整个系统有较小的场曲和畸变,同时光束出射角度也能够匹配感光元件。
第一透镜1具有正光焦度,第二透镜2具有负光焦度,第三透镜3具有正光焦度,第二透镜2与第三透镜3组成的胶合透镜具有正的光焦度,第四透镜4具有负光焦度,通过合理的分配光焦度,使得光学系统成像品质好、公差好、透镜加工容易。
第一透镜1为转折光路的塑胶棱镜,所述透射面为非球面,反射面为平面。
第二透镜2与第三透镜3组成胶合透镜,其中第二透镜2为高折射率、高色散系数材料,第三透镜3为低折射率、低色散系数材料。优选的,第二透镜2满足1.85<Nd<1.95,18<Vd<25;第三透镜3满足1.7<Nd<1.8,45<Vd<55。这里Nd是指透镜的折射率,Vd是指透镜的色散系数。
如图2所示,其为本发明光学系统的MTF(光学传递函数)图。本发明有较大的出瞳距和出瞳孔径,镜头出瞳到镜头最前镜片表面距离为14mm,镜头的出瞳大小为4mm;其视角大,可以达到34度,角度大即可增加VR设备的沉侵感,瞳孔孔径大则人观影时生理上更加舒适;本发明通过玻璃、塑胶材料的搭配使用,其中第一透镜1为用于转像的塑胶棱镜;第二透镜2和第三透镜3为胶合玻璃透镜,用于矫正色差;第四透镜4为弯月型塑胶透镜,用于平衡像差及控制像面的主光线角度。这样的透镜组合使得在满足加工工艺的情况下,使用透镜数量少,系统的像差好。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述,显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于虚拟现实设备的新型光学系统,包括物面和像面,其特征在于,所述物面和所述像面设于镜头前面,且所述物面和所述像面之间依次设有光阑、保护玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜,
所述第一透镜为转折光路的塑胶棱镜,其透射面为非球面,
所述第二透镜与所述第三透镜胶合形成胶合玻璃透镜,用于校正色差,所述第二透镜为高折射率、高色散系数材料,所述第三透镜为低折射率、低色散系数材料,所述第二透镜折射率Nd满足1.85<Nd<1.95,其色散系数Vd满足18<Vd<25,
所述第三透镜折射率Nd满足1.7<Nd<1.8,其色散系数Vd满足45<Vd<55,
所述第四透镜为弯月型塑胶透镜,用于平衡像差及控制像面的主光线角度,
所述第一透镜具有正光焦度,所述第二透镜具有负光焦度,所述第三透镜具有正光焦度,由所述第二透镜与所述第三透镜组成的胶合透镜具有正的光焦度,所述第四透镜具有负光焦度。
2.根据权利要求1所述的用于虚拟现实设备的新型光学系统,其特征在于,所述第二透镜和所述第三透镜的面型为球面,所述第四透镜的面型为非球面。
3.根据权利要求1所述的用于虚拟现实设备的新型光学系统,其特征在于,在所述第一透镜的转折光路中,所述透射面为非球面,反射面为平面。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610049190.5A CN105527712B (zh) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | 一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610049190.5A CN105527712B (zh) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | 一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105527712A CN105527712A (zh) | 2016-04-27 |
CN105527712B true CN105527712B (zh) | 2018-07-03 |
Family
ID=55770037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610049190.5A Expired - Fee Related CN105527712B (zh) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | 一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105527712B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106226907B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-02-05 | 深圳超多维科技有限公司 | 一种vr显示装置及头戴式vr显示设备 |
CN108169991A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-15 | 北京灵犀微光科技有限公司 | 照明装置和投影装置 |
CN108957689B (zh) * | 2018-06-08 | 2020-12-15 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 光学成像镜头 |
CN109709676A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-03 | 浙江水晶光电科技股份有限公司 | 一种增强现实光学模组及增强现实装置 |
CN111766754B (zh) * | 2020-07-23 | 2021-09-17 | 歌尔光学科技有限公司 | 光学系统及投影装置 |
CN112558292A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-03-26 | 天津大学 | 可切换虚拟和现实成像的小型光学系统 |
CN113219664B (zh) * | 2021-04-30 | 2022-11-22 | 歌尔股份有限公司 | 成像光路和头戴显示设备 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2910111B2 (ja) * | 1990-01-19 | 1999-06-23 | ソニー株式会社 | 眼鏡型網膜直接表示装置 |
DE69325607T2 (de) * | 1992-04-07 | 2000-04-06 | Raytheon Co | Breites spektrales Band virtuelles Bildanzeige optisches System |
CN101153959A (zh) * | 2006-09-26 | 2008-04-02 | 比亚迪股份有限公司 | 眼镜显示器的光学成像系统 |
TWI519818B (zh) * | 2014-05-28 | 2016-02-01 | 中強光電股份有限公司 | 光學鏡頭與虛像顯示模組 |
CN106405819B (zh) * | 2014-12-26 | 2019-04-30 | 歌尔科技有限公司 | 一种目镜镜头和头戴光学系统 |
-
2016
- 2016-01-26 CN CN201610049190.5A patent/CN105527712B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105527712A (zh) | 2016-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105527712B (zh) | 一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 | |
CN104516093B (zh) | 光学结像镜片系统、取像装置及可携装置 | |
CN105319675B (zh) | 成像光学系统、取像装置以及可携式装置 | |
CN105223677B (zh) | 摄像用光学镜头、取像装置以及电子装置 | |
CN109061838A (zh) | 一种光学成像镜头及电子设备 | |
CN105527713B (zh) | 一种用于虚拟现实设备的光学系统 | |
CN206115031U (zh) | 一种vr显示装置及vr显示设备 | |
CN106405819B (zh) | 一种目镜镜头和头戴光学系统 | |
CN104536130B (zh) | 一种微显示目镜、头戴目镜系统和微显示头戴设备 | |
CA3008867C (en) | Eyepiece and head-mounted display device | |
CN110333595A (zh) | 一种成像透镜系统 | |
CN208689247U (zh) | 一种微型投影镜头及波导近眼显示装置 | |
CN105511061B (zh) | 一种超广角高清光学镜头 | |
CN110261999A (zh) | 光学系统和成像镜头 | |
CN104570288B (zh) | 一种无盲区全景镜头 | |
CN205539713U (zh) | 一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 | |
CN206960773U (zh) | 一种虚拟现实设备的光学系统 | |
CN106932884B (zh) | 取像用光学透镜组、取像装置及电子装置 | |
CN108646393A (zh) | 长焦镜头 | |
CN106405841B (zh) | 一种光学系统 | |
TWM566337U (zh) | 應用於頭戴式顯示器之鏡頭組件 | |
CN209356746U (zh) | 成像镜头、成像装置及电子设备 | |
CN207473201U (zh) | 一种光学系统、增强现实目镜显示系统及可穿戴式设备 | |
CN209014813U (zh) | 一种ar显示设备 | |
CN108152952A (zh) | 一种近眼显示光学系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180703 Termination date: 20210126 |