一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，包括光闌，從所述的光闌向后依次設(shè)有第一透鏡、第二透鏡和屏幕，所述的第一透鏡為正焦距透鏡，所述的第二透鏡為負(fù)焦距透鏡，所述的第一透鏡朝向光闌的一面為雙曲線非球面、朝向第二透鏡的一面為球面，所述的第一透鏡朝向光闌的一面的曲率半徑R大于20，從所述的光闌往屏幕方向，所述的第二透鏡的第一面為球面，所述第二透鏡的第二面為雙曲線非球面，并且所述的第一透鏡與第二透鏡粘合在一起形成膠合透鏡。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，視場(chǎng)角度大，視場(chǎng)均勻，像質(zhì)高，真實(shí)感強(qiáng)，視覺(jué)體驗(yàn)效果好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種光學(xué)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)是一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)設(shè)備發(fā)展勢(shì)頭日盛，V則S鏡(虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備)作 為比較具體的虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)設(shè)備得到廣泛的關(guān)注。當(dāng)前的主流虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品可W實(shí)現(xiàn)3D 效果，但是清晰度較差，色差比較嚴(yán)重，觀看3D影像時(shí)眩暈感較強(qiáng)。鏡片的成像質(zhì)量很難提 高，為此，鏡片組的方案是未來(lái)的VR頭盎(虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備）中鏡片的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于要求越來(lái) 越高的VR領(lǐng)域來(lái)講，需要畫(huà)面更清晰，成像質(zhì)量更優(yōu)秀，用戶體驗(yàn)更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
[0003] 本實(shí)用新型正是基于W上的不足而產(chǎn)生的。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0004] 本實(shí)用新型目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，視場(chǎng)角度大，視場(chǎng) 均勻，像質(zhì)高，真實(shí)感強(qiáng)，視覺(jué)體驗(yàn)效果好的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:包括光闊100,從所述的光闊100向后 依次設(shè)有第一透鏡1、第二透鏡2和屏幕200,所述的第一透鏡1為正焦距透鏡，所述的第二 透鏡2為負(fù)焦距透鏡，所述的第一透鏡1朝向光闊100的一面為雙曲線非球面、朝向第二透鏡 2的一面為球面，所述的第一透鏡1朝向光闊100的一面的曲率半徑R大于20,從所述的光闊 100往屏幕200方向，所述的第二透鏡2的第一面為球面，所述第二透鏡2的第二面為雙曲線 非球面，并且所述的第一透鏡1與第二透鏡2粘合在一起形成膠合透鏡。
[0007] 如上所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系 統(tǒng)滿足如下關(guān)系:2<nパ2<3,3<nパ<4，其中n為第一透鏡l的焦距，f2為第二透鏡2的 焦距，f為虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。
[000引如上所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系 統(tǒng)滿足如下關(guān)系：lens 1 >50, lens 1-lens 2>22,其中，lens 1為第一透鏡1的色散系數(shù)， lens2為第二透鏡2的色散系數(shù)。
[0009] 如上所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系 統(tǒng)滿足如下關(guān)系:4<1'1/了2<6,0.6<(1'1+了2)/化<0.8,0.4<617化<0.6，其中，化為光學(xué) 系統(tǒng)總長(zhǎng)，T1為第一透鏡1的中屯、厚度，T2為第二透鏡2的中屯、厚度，為第二透鏡2至屏幕 200間的間隔。
[0010] 如上所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡1、第二透鏡2的 非球面表面形狀滿足W下方程：2= Cy7'{1 [l~ d+k) c2y2] }+〇1戶〇.妒+〇.進(jìn)卻江補(bǔ)〇.評(píng)16十。巧叫〇巧叫。排1'。,. 在公式中，參數(shù)c為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同，k為圓 錐二次曲線系數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的 面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為楠圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)， 透鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于ο時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形;αι至as分別表示各徑 向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
[0011] 如上所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡1和第二 透鏡2均為塑料非球面透鏡。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 1、本實(shí)用新型的鏡頭視場(chǎng)角可達(dá)到100°，更真實(shí)貼近人眼的3D視角要求。
[0014] 2、本實(shí)用新型的第一透鏡和第二透鏡均為塑料非球面透鏡，具有較高的通透性。
[0015] 3、本實(shí)用新型的第一透鏡與第二透鏡膠合在一起形成膠合透鏡，采用運(yùn)種膠合結(jié) 構(gòu)能更好的控制色差，節(jié)省空間，而且內(nèi)外視場(chǎng)均勻度高，視覺(jué)體驗(yàn)較好。
[0016] 4、本實(shí)用新型合理地分配放大率，有比較小的失真，像面放大后，真實(shí)感得到保 證。 【【附圖說(shuō)明】】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型示意圖； 【【具體實(shí)施方式】】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0019] -種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:包括光闊100,從所述的光闊100向后 依次設(shè)有第一透鏡1、第二透鏡2和屏幕200,所述的第一透鏡1為正焦距透鏡，所述的第二透 鏡2為負(fù)焦距透鏡，所述的第一透鏡1朝向光闊100的一面為雙曲線非球面、朝向第二透鏡2 的一面為球面，所述的第一透鏡1朝向光闊100的一面的曲率半徑R大于20,從所述的光闊 100往屏幕200方向，所述的第二透鏡2的第一面為球面，所述第二透鏡2的第二面為雙曲線 非球面，并且所述的第一透鏡1與第二透鏡2粘合在一起形成膠合透鏡。
[0020] 光闊100位于光學(xué)系統(tǒng)第一透鏡1前方，它模擬人眼的瞳孔大小，根據(jù)人眼特點(diǎn)設(shè) 定虛像距對(duì)應(yīng)。所述的第一透鏡1采用正透鏡，主要承擔(dān)了影像放大及圖像投遠(yuǎn)的效果，其 中第一透鏡1朝向光闊100的一面由于接眼考慮，盡量做平，使用戶具有更好的視覺(jué)體驗(yàn)。所 述第二透鏡2主要承擔(dān)了像差的校正作用，所述的第一透鏡1和第二透鏡2采用球面膠合在 一起的膠合結(jié)構(gòu)減小色差，提升像質(zhì)。
[0021] 所述的第一透鏡1采用高色散系數(shù)的塑膠非球面正透鏡，第二透鏡2采用低色散系 數(shù)的塑膠非球面透鏡，并且從所述的光闊100往屏幕200方向，第二透鏡2的第一面為球面， 所述第二透鏡2的第二面為雙曲線非球面，使虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)通透性高，而且成本低廉。
[0022] 所述的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)滿足如下關(guān)系：2<nパ2<3,3<nパ<4，其中n為第 一透鏡1的焦距，f2為第二透鏡2的焦距，f為虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。由于第一透鏡1和 第二透鏡2的焦距滿足公式2<nパ2<3,3<nパ<4，很好地解決了焦距分配問(wèn)題，有效 控制公差分布均衡性，可W有效減短光學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)度，使結(jié)構(gòu)更緊湊。
[0023] 所述的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)滿足如下關(guān)系：lensl>50，lensl-lens2>22,其中， lensl為第一透鏡1的色散系數(shù)，lens2為第二透鏡2的色散系數(shù)。第一透鏡1和第二透鏡2的 色散系數(shù)滿足公式161131>50，16]131-16]18 2>22，高低色散系數(shù)的第一透鏡1和第二透鏡2 膠合可W更好地校正色差，提升像質(zhì)。
[0024] 所述的虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)滿足如下關(guān)系：4<Τ1/Τ2<6,0.6<(Τ1+Τ2)/^<0.8， 0.4<化/化<0.6,其中，TL為光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)，Τ1為第一透鏡1的中屯、厚度，Τ2為第二透鏡2的 中屯、厚度，化為第二透鏡2至屏幕200的間隔。整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)滿足如上關(guān)系時(shí)，合理 地分配放大率，有相對(duì)小的失真，像面放大后，真實(shí)感得到保證，更符合虛擬現(xiàn)實(shí)的要求，內(nèi) 外視場(chǎng)均勻度高，視覺(jué)體驗(yàn)較好。
[0025] 所述的第一透鏡1、第二透鏡2的非球面表面形狀滿足W下方程：
在公式中，參 數(shù)C為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同，k為圓錐二次曲線系 數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋 物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為楠圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲 線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形;αι至as分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng) 的系數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:包括光闌（100)，從所述的光闌（100)向 后依次設(shè)有第一透鏡（1)、第二透鏡(2)和屏幕(200)，所述的第一透鏡（1)為正焦距透鏡，所 述的第二透鏡(2)為負(fù)焦距透鏡，所述的第一透鏡（1)朝向光闌（100)的一面為雙曲線非球 面、朝向第二透鏡(2)的一面為球面，所述的第一透鏡（1)朝向光闌（100)的一面的曲率半徑 R大于20,從所述的光闌（100)往屏幕(200)方向，所述的第二透鏡(2)的第一面為球面，所述 第二透鏡(2)的第二面為雙曲線非球面，并且所述的第一透鏡（1)與第二透鏡(2)粘合在一 起形成膠合透鏡。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的虛擬現(xiàn)實(shí) 光學(xué)系統(tǒng)滿足如下關(guān)系：2<0/^2<3,3<0/^<4，其中0為第一透鏡（1)的焦距42為第 二透鏡(2)的焦距，f?為虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的虛擬現(xiàn)實(shí) 光學(xué)系統(tǒng)滿足如下關(guān)系：lensl彡50, lensl-lens 2彡22,其中，lensl為第一透鏡（1)的色散 系數(shù)，lens2為第二透鏡(2)的色散系數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的虛擬現(xiàn)實(shí) 光學(xué)系統(tǒng)滿足如下關(guān)系:4<1'1八2<6,0.6<(1'1+丁2)/81<0.8,0.4<81711<0.6，其中，11 為光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)，T1為第一透鏡（1)的中心厚度，T2為第二透鏡(2)的中心厚度，BL為第二 透鏡(2)至屏幕(200)間的間隔。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在 于：所述的第一透鏡（1)、第二透鏡（2)的非球面表面形狀滿足以下方程： Z：=cy2/ [1- C l+k) c：2；y：2] } +.ft i.y2+a :辦'十 a ^切 6y'1D+a & ?y14+d s.y1.6,在公式中，參 數(shù)C為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同，k為圓錐二次曲線系 數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋 物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲 線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形;(^至叫分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng) 的系數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙膠合虛擬現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡 (1)和第二透鏡(2)均為塑料非球面透鏡。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK205485074SQ201620180383
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日
【發(fā)明人】鮑秀娟, 王玉榮, 舒健林, 肖明志
【申請(qǐng)人】中山聯(lián)合光電科技股份有限公司