CN205539713U - 一种用于虚拟现实设备的新型光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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。本实用新型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
本实用新型涉及一种光学系统，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,本实用新型提供一种用于虚拟现实设备的新型光学系统。
本实用新型技术方案如下所述：
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，其折射面为非球面，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。
根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型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；本实用新型通过玻璃、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为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的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实用新型进行进一步的描述：
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，其折射面为非球面，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，其为本实用新型光学系统的MTF(光学传递函数)图。本实用新型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实用新型所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或 未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
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，
所述第四透镜为弯月型塑胶透镜。
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，其折射面为非球面，反射面为平面。
4.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。
5.根据权利要求4所述的用于虚拟现实设备的新型光学系统，其特征在于，所述第二透镜折射率Nd满足1.85＜Nd＜1.95，其色散系数Vd满足18＜Vd＜25。
6.根据权利要求4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。
7.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。
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