一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬現(xiàn)實(shí)(Viaual Reality，簡稱VR)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入發(fā)展快軌道，在國內(nèi)消費(fèi)級硬件產(chǎn)品紛紛量產(chǎn)上市，但是產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)反饋眩暈感嚴(yán)重，沉浸感不足的問題，嚴(yán)重影響VR產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。這些問題的主要原因是沒有合適的符合人生理和心理的解決方案，而合適的光學(xué)系統(tǒng)是其中最重要的一環(huán)。
[0003]大多數(shù)廠商在VR設(shè)備光學(xué)部分上使用的光學(xué)鏡片，只是簡單的單透鏡組合，或者直接使用單個(gè)鏡片，實(shí)現(xiàn)畫面的放大作用，因此市場上的VR設(shè)備視場角小，沉浸感不足;色差大，嚴(yán)重影響了整個(gè)畫面的質(zhì)感，用戶體驗(yàn)普遍較差。
[0004]上述缺陷，值得解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案如下所述:
一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，包括物面和像面，其特性在于，所述物面和所述像面均位于鏡頭的前面，所述物面和所述像面之間依次設(shè)有光闌、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及保護(hù)玻璃，
所述第一透鏡為轉(zhuǎn)折光路的塑膠棱鏡，
所述第二透鏡與所述第三透鏡3膠合形成膠合玻璃透鏡，
所述第四透鏡用于校正球差和色差，
所述第五透鏡用于控制主光線角度和平衡像差，所述第四透鏡和所述第五透鏡為塑膠透鏡。
[0007]進(jìn)一步的，所述第一透鏡呈三棱狀，且兩個(gè)透射面為非球面，所述第四透鏡為彎月型透鏡，其凹面朝向所述像面，所述第五透鏡為彎月型透鏡，其凹面朝向所述像面。
[0008]進(jìn)一步的，所述第二透鏡與所述第三透鏡面型為球面，所述第四透鏡和所述第五透鏡面型為非球面。
[0009]進(jìn)一步的，所述第一透鏡具有正光焦度，所述第二透鏡具有負(fù)光焦度，所述第三透鏡具有正光焦度，所述第二透鏡與所述第三透鏡組成的膠合透鏡具有正的光焦度，所述第四透鏡具有負(fù)光焦度，所述第五透鏡具有正光焦度。
[0010]進(jìn)一步的，在所述第一透鏡的轉(zhuǎn)折光路中，其折射面為非球面，反射面為平面。
[0011]進(jìn)一步的，在由所述第二透鏡和所述第三透鏡構(gòu)成的膠合透鏡中，所述第二透鏡為高折射率、高色散系數(shù)材料，所述第三透鏡為低折射率、低色散系數(shù)材料。
[0012]更進(jìn)一步的，所述第二透鏡的折射率Nd滿足1.85<Nd<l.95，其色散系數(shù)Vd滿足18<Vd<25。
[0013]更進(jìn)一步的，所述第三透鏡的折射率Nd滿足1.7<Nd< 1.8，其色散系數(shù)Vd滿足45<Vd<55。
[0014]根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其有益效果在于，本發(fā)明視角大，可以達(dá)到40度;其具有較大的出瞳距和出瞳孔徑，鏡頭出瞳到鏡頭最前鏡片表面距離為9 mm，鏡頭的出瞳大小為4.5mm，用于VR設(shè)備后沉浸感更足，觀影時(shí)人的生理和心理更加舒適;本發(fā)明通過玻璃、塑膠材料的搭配使用，使得在滿足加工工藝容易，使用透鏡數(shù)量少，系統(tǒng)的像差好。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的MTF圖。
[0016]在圖中，1、第一透鏡；2、第二透鏡；3、第三透鏡;4、第四透鏡；5、第五透鏡;6、保護(hù)玻璃;7、光闌;8、像面。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖以及實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述:
如圖1所示，一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，包括物面和像面8，物面和像面8均位于鏡頭的前面，物面和像面8之間依次設(shè)有光闌7、第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5以及保護(hù)玻璃6。
[0018]第一透鏡I為轉(zhuǎn)折光路的塑膠棱鏡，其類似與三棱鏡，兩個(gè)透射面為非球面，具有匯聚光束的作用，以便整個(gè)系統(tǒng)做小，其折射面為非球面，反射面為平面。
[0019]第二透鏡2與第三透鏡3膠合形成膠合玻璃透鏡，主要用于校正色差，使得整個(gè)系統(tǒng)的解像大幅提升。其中第二透鏡2與第三透鏡3面型為球面，另外，第二透鏡2為高折射率、高色散系數(shù)材料，第三透鏡3為低折射率、低色散系數(shù)材料，優(yōu)選的，第二透鏡2滿足1.85<則<1.95，18<￥(1<25;第三透鏡3滿足1.7<則<1.8，45<￥(1<55。這里則是指透鏡的折射率，Vd是指透鏡的色散系數(shù)。
[0020]第四透鏡4用于校正球差和色差，其為彎月型透鏡，其凹面朝向所述像面;第五透鏡5用于控制主光線角度和平衡像差，其為彎月型透鏡，其凹面朝向所述像面。第四透鏡4和第五透鏡5為塑膠透鏡，且其鏡面型為非球面，使得整個(gè)系統(tǒng)有較小的場曲和畸變，同時(shí)光束出射角度也能夠匹配感光元件。
[0021]第一透鏡I具有正光焦度，第二透鏡2具有負(fù)光焦度，第三透鏡3具有正光焦度，第二透鏡2與第三透鏡3組成的膠合透鏡具有正的光焦度，第四透鏡4具有負(fù)光焦度，第五透鏡5具有正光焦度。通過合理的分配光焦度，使得光學(xué)系統(tǒng)成像品質(zhì)好、公差好、透鏡加工容易O
[0022]如圖2所示，其為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的MTF圖(MTF即光學(xué)調(diào)制函數(shù))。本發(fā)明視角大，達(dá)到40度;瞳孔徑大，達(dá)到4.5mm，角度大即可增加VR設(shè)備的沉侵感，瞳孔孔徑大則人觀影時(shí)生理上更加舒適。用于VR設(shè)備后沉浸感更足，觀影時(shí)人的生理和心理更加舒適。本發(fā)明通過玻璃、塑膠材料的搭配使用，其中第一透鏡I為塑膠轉(zhuǎn)向棱鏡，第二透鏡2與第三透鏡3為膠合的玻璃透鏡，第四透鏡4和第五透鏡5為彎月型的塑膠透鏡，這樣的透鏡組合使得加工工藝容易，使用透鏡數(shù)量少，系統(tǒng)的像差好。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0024]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明專利的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明專利的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明專利的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，包括物面和像面，其特性在于，所述物面和所述像面均位于鏡頭的前面，所述物面和所述像面之間依次設(shè)有光闌、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及保護(hù)玻璃， 所述第一透鏡為轉(zhuǎn)折光路的塑膠棱鏡， 所述第二透鏡與所述第三透鏡膠合形成膠合玻璃透鏡， 所述第四透鏡用于校正球差和色差， 所述第五透鏡用于控制主光線角度和平衡像差，所述第四透鏡和所述第五透鏡為塑膠透鏡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，其特性在于，所述第一透鏡呈三棱狀，且兩個(gè)透射面為非球面，所述第四透鏡為彎月型透鏡，其凹面朝向所述像面，所述第五透鏡為彎月型透鏡，其凹面朝向所述像面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，其特性在于，所述第二透鏡與所述第三透鏡面型為球面，所述第四透鏡和所述第五透鏡面型為非球面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，其特性在于，在由所述第二透鏡和所述第三透鏡構(gòu)成的膠合透鏡中，所述第二透鏡為高折射率、高色散系數(shù)材料，所述第三透鏡為低折射率、低色散系數(shù)材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，包括物面和像面，物面和所述像面均位于鏡頭的前面，物面和像面之間依次設(shè)有光闌、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡以及保護(hù)玻璃，第一透鏡為轉(zhuǎn)折光路的塑膠棱鏡，第二透鏡與第三透鏡膠合形成膠合玻璃透鏡，第四透鏡用于校正球差和色差，第五透鏡用于控制主光線角度和平衡像差，第四透鏡和第五透鏡為塑膠透鏡。本發(fā)明視角大，可以達(dá)到40度；其具有較大的出瞳距和出瞳孔徑，鏡頭出瞳到鏡頭最前鏡片表面距離為9mm，鏡頭的出瞳大小為4.5mm，用于VR設(shè)備后沉浸感更足，觀影時(shí)人的生理和心理更加舒適。
【IPC分類】G02B27/01, G02B27/00
【公開號】CN105527713
【申請?zhí)枴緾N201610049246
【發(fā)明人】晏正濤, 黃少云, 趙炯
【申請人】深圳市諦源光科有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年1月26日