一種短距離光學放大模組、眼鏡、頭盔以及vr系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開的短距離光學放大模組，包括依次排列布置的第一相位延遲片、半透射半反射鏡、第二相位延遲片和反射型偏振片，半透射半反射鏡包括第一光學面和第二光學面；第一光學面靠近第二相位延遲片；第二光學面為半透射半反射光學面，第二光學面靠近第一相位延遲片；第二光學面的反射面焦距fs2滿足以下條件，F(xiàn)≤fs2≤5F，F(xiàn)為短距離光學放大模組的系統(tǒng)焦距，F(xiàn)滿足以下條件：10mm≤F≤35mm。通過對影響光學放大效果的fs2進行參數(shù)細化，使得該模組在獲得較大光學放大效果的同時還能保持整體厚度較小，能應用在小尺寸VR設備中，使得該VR設備能實現(xiàn)較佳視場角、較大眼動范圍、高質(zhì)量成像效果，給用戶帶來更好的體驗感。本實用新型還公開了一種包含上述短距離光學放大模組的眼鏡和頭盔，及包含該眼鏡或頭盔的VR系統(tǒng)。
【專利說明】
一種短距離光學放大模組、眼鏡、頭盔以及VR系統(tǒng)
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及光學儀器技術領域，更為具體地說，涉及一種短距離光學放大模 組、眼鏡、頭盔以及VR系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 智能VR(Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）穿戴設備目前主要包括VR眼鏡和VR頭盔，為 了提供良好的用戶體驗，需要其實現(xiàn)較佳的視場角、眼動范圍、高質(zhì)量的成像效果以及小尺 寸超薄結構等。智能VR穿戴設備中具有光學放大模組結構，其是實現(xiàn)圖像轉換的核心組件， 決定智能VR穿戴設備畫面質(zhì)感以及智能VR穿戴設備的結構形狀。
[0003] 現(xiàn)有的光學放大模組結構中，從物側到像側依次包括第一相位延遲片、透鏡單元 (組）、第二相位延遲片和反射型偏振片，在所述透鏡單元(組）中、靠近所述第一相位延遲片 的光學面為半透半反射面。在眾多研究中，透鏡單元(組)將光學圖像進行透射放大，是光學 放大模組結構的核心構件。為了實現(xiàn)智能VR穿戴設備的較佳的視場角、眼動范圍、高質(zhì)量的 成像效果以及小尺寸超薄結構等，需要對透鏡單元(組)進行優(yōu)化設計。透鏡單元(組)是由1 個或多個透鏡按照一定的順序排列的，如需對透鏡單元(組)進行優(yōu)化，需對透鏡進行優(yōu)化。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 為了解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案：
[0005] 本實用新型提供的一種短距離光學放大模組，包括依次排列布置的第一相位延遲 片、半透射半反射鏡、第二相位延遲片和反射型偏振片，其中：
[0006] 所述半透射半反射鏡包括第一光學面和第二光學面；
[0007] 所述第一光學面靠近第二相位延遲片；
[0008] 所述第二光學面為半透射半反射光學面，且所述第二光學面靠近第一相位延遲 片；
[0009] 所述第二光學面的反射面焦距fs2滿足以下條件，F(xiàn) < fs2 < 5F，其中，F(xiàn)為所述短距 離光學放大模組的系統(tǒng)焦距，且所述F滿足以下條件:10mm< F < 35mm。
[0010] 優(yōu)選的，上述短距離光學放大模組中，所述第一光學面的焦距fsl滿足以下條件： fsl | >2F〇
[0011] 優(yōu)選的，上述短距離光學放大模組中，所述短距離光學放大模組的厚度為H，8mm< H < 30mm〇
[0012]優(yōu)選的，上述短距離光學放大模組中，第二光學面的反射面焦距fs2滿足以下條 件，1.5F<fs2<3F。
[0013]優(yōu)選的，上述短距離光學放大模組中，所述短距離光學放大模組參與成像的光束 所通過的口徑D滿足以下條件:0.3F<D<0.6F。
[0014]優(yōu)選的，上述短距離光學放大模組中，所述短距離光學放大模組的接目距為5-15mm〇
[0015] 本實用新型提供的短距離光學放大模組，通過對影響光學放大效果的fs2進行參 數(shù)細化，使得該模組在獲得較大光學放大效果的同時還能保持整體厚度較小，能應用在小 尺寸VR設備中，使得該VR設備能實現(xiàn)較佳視場角、較大眼動范圍、高質(zhì)量成像效果，給用戶 帶來更好的體驗感。
[0016] 基于本實用新型提供的短距離光學放大模組，本實用新型還提供了一種眼鏡，包 括上述的短距離光學放大模組，還包括屏幕，所述屏幕與所述短距離光學放大模組同軸或 非同軸設置。
[0017] 基于本實用新型提供的短距離光學放大模組，本實用新型還提供了一種頭盔，包 括權利要求上述的短距離光學放大模組，所述頭盔還包括屏幕，所述屏幕與所述短距離光 學放大模組同軸或非同軸設置。
[0018] 本實用新型還提供一種VR系統(tǒng)，包括上述的眼鏡或上述的頭盔。上述VR系統(tǒng)中采 用短距離光學放大模組構成的眼鏡或頭盔，使其具有較佳的視場角、眼動范圍、高質(zhì)量的成 像效果以及小尺寸超薄結構等，將給使用者帶來良好的體驗，具體的請參考短距離光學放 大模組的實施例，在此不再贅述。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需 要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性 勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0020] 圖1為本實用新型實施例一提供的一種短距離光學放大模組的結構示意圖；
[0021] 圖2為本實用新型實施例二提供的一種短距離光學放大模組的結構示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例三提供的一種短距離光學放大模組的結構示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例四提供的一種短距離光學放大模組的結構示意圖；
[0024]圖5為本實用新型實施例五提供的一種短距離光學放大模組的結構示意圖；
[0025]圖6為本實用新型實施例一提供的一種短距離光學放大模組的MTF圖；
[0026]圖7為本實用新型實施例一提供的一種短距離光學放大模組的場曲圖；
[0027]圖8為本實用新型實施例一提供的一種短距離光學放大模組的畸變圖；
[0028]圖9為本實用新型實施例二提供的一種短距離光學放大模組的MTF圖；
[0029]圖10為本實用新型實施例二提供的一種短距離光學放大模組的場曲圖；
[0030]圖11為本實用新型實施例二提供的一種短距離光學放大模組的畸變圖；
[0031]圖12為本實用新型實施例三提供的一種短距離光學放大模組的MTF圖；
[0032]圖13為本實用新型實施例三提供的一種短距離光學放大模組的場曲圖；
[0033]圖14為本實用新型實施例三提供的一種短距離光學放大模組的畸變圖；
[0034]圖15為本實用新型實施例四提供的一種短距離光學放大模組的MTF圖；
[0035] 圖16為本實用新型實施例四提供的一種短距離光學放大模組的場曲圖；
[0036] 圖17為本實用新型實施例四提供的一種短距離光學放大模組的畸變圖；
[0037]圖18為本實用新型實施例五提供的一種短距離光學放大模組的MTF圖；
[0038]圖19為本實用新型實施例五提供的一種短距離光學放大模組的場曲圖；
[0039]圖20為本實用新型實施例五提供的一種短距離光學放大模組的畸變圖。
[0040]其中：
[0041 ] 1-反射型偏振片，2-半透射半反射鏡，3-屏幕。
【具體實施方式】
[0042]為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型中的技術方案，下面將結合本實 用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然， 所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型 中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。
[0043]本實用新型實施例提供的短距離光學放大模組，從物側到像側依次包括第一相位 延遲片、半透射半反射鏡2、第二相位延遲片和反射型偏振片1，其中：所述半透射半反射鏡 包括第一光學面和第二光學面;所述第一光學面靠近像側;所述第二光學面為半透射半反 射光學面，且所述第二光學面靠近物側;所述第二光學面的反射面焦距fs2滿足以下條件，F(xiàn) < fs2 < 5F，F(xiàn)為所述短距離光學放大模組的系統(tǒng)焦距，10mm < F < 35mm。其中：物側為屏幕 側，像側為所述短距離光學放大模組成像側。
[0044] 參考圖1、圖2、圖3、圖4和圖5,圖1、圖2、圖3、圖4和圖5示出了本實用新型實施例提 供的短距離光學放大模組的具體實例，第一相位延遲片設置在屏幕3的發(fā)光側，第二相位延 遲片設置在反射型偏振片1遠離像側，為便于圖像的表達，圖1、圖2、圖3、圖4和圖5中第一相 位延遲片和第二相位延遲片未給出。第一相位延遲片和第二相位延遲片均為45度相位延遲 片，對光線進行45度相位延遲。
[0045] 反射式偏振片能實現(xiàn)對正交的偏振光的全反射，而與偏振光方向一致的時候實現(xiàn) 透視。半透射半反射鏡2的第一光學面為平面或曲面，若為曲面的時候可為球面或非球面， 半透射半反射鏡2的第二光學面為半透射半反射光學面。半透射半反射光學面是短距離光 學放大模組的系統(tǒng)光焦度的主要來源，如果其光焦度過大，如接近系統(tǒng)總光焦度(fs2<F)， 則像差很難矯正好；同時也會導致鏡面過于彎曲、透鏡厚度較大，進而會導致系統(tǒng)厚度增 加，不利于滿足VR穿戴設備輕薄化的要求。相反，如果其光焦度過小(fs2>5F)，則其他透鏡 擔負的光焦度過大，需要增加透鏡來矯正像差，這樣便不利于滿足系統(tǒng)小型化和輕量化的 要求。
[0046]為了 VR穿戴設備的良好體驗以及結構的輕便，短距離光學放大模組的系統(tǒng)焦距F 設置為lOmn^FS 35mm，短距離光學放大模組的系統(tǒng)焦距F是包括半透射半反射鏡2在內(nèi)的 所有透鏡的組合的有效焦距。當35mm時VR穿戴設備整體形狀比較符合需求。半透 射半反射鏡2為短距離光學放大模組的光學放大核心組件，其形狀以及參數(shù)直接影響短距 離光學放大模組的形狀以及性能。在短距離光學放大模組使用時候可以實現(xiàn)屏幕3的尺寸 0.9-2.5英寸，為VR穿戴設備的輕薄化提供更大的支持。
[0047]短距離光學放大模組的光學原理：物側的屏幕圖像的光束經(jīng)過第一相位延遲片， 透射所述半透射半反射鏡2的第二反射面，然后透射所述半透射半反射鏡2的第一反射面， 在經(jīng)過第二相位延遲片，到達反射式偏振片，光束被反射式偏振片發(fā)射，再次經(jīng)過第二相位 延遲片，再次透射所述半透射半反射鏡2的第一反射面到達半透射半反射鏡2的第二反射 面，被半透射半反射鏡2的第二反射面反射，又一次透射所述半透射半反射鏡2的第一反射 面，然后經(jīng)過第二相位延遲片，最后穿過反射式偏振片到達像側，進行成像，達到光學放大 倍數(shù)的要求。具體可參考附圖1，圖2-5中光線原理與圖1相同。
[0048]在短距離光學放大模組的應用中為提高成像質(zhì)量，往往需要其他透鏡的配合，進 行焦距分攤以及相差的平衡，設置輔助透鏡。如附圖2、附圖3、附圖4和附圖5所示，但不局限 于附圖2、附圖3、附圖4和附圖5所示。
[0049]為了實現(xiàn)將所述短距離光學放大模組應用于智能VR穿戴設備時，能夠實現(xiàn)較佳的 視場角、眼動范圍、高質(zhì)量的成像效果以及小尺寸超薄結構的要求，所述半透射半反射鏡的 含反射面焦距，即半透半反射鏡的第一焦距f滿足以下條件：
[0050] F < f < 2F (1)
[0051]其中，入射光透過所述第一光學面、由所述第二光學面反射后所測得的焦距定義 為半透射半反射鏡的含反射面焦距f。半透射半反射鏡2的含反射面焦距f是短距離光學放 大模組光焦度的主要來源如果含反射面光焦度過大，如接近系統(tǒng)總光焦度(f<F)，則像差 很難矯正好;如果含反射面光焦度過小(f>2F)，則其他透鏡擔負的光焦度過大，需要增加 透鏡來矯正像差，不利于系統(tǒng)小型化以及輕量化。f的如此范圍，可以使短距離光學放大模 組具有較大的視場角以及容許大的屏幕分辨率，視場角V>80度，可容許屏幕分辨率為800* 800~4000*4000，更加有利于短距離光學放大模組的使用。
[0052]所述第一光學面的焦距f si滿足以下條件：
[0053] fsl|>2F (2)
[0054] 如果fsi過小，則會導致所述半透射半反射鏡2面型過于彎曲，不利于像差矯正，且 過于面型彎曲透鏡厚度較大，會導致光學系統(tǒng)厚度增加，不利于VR穿戴設備輕薄化的要求。 [0055]所述短距離光學放大模組的厚度為H滿足以下條件30mm，即為了達到VR 穿戴設備小尺寸、超薄結構的要求，所述短距離光學放大模組的厚度為短距離光學放大模 組兩側之間沿光軸方向的最大距離(本實施例中該最大距離為）的距離)為8-30mm。如此可 以實現(xiàn)接目距5_15mm，更加有利于實現(xiàn)VR穿戴設備小尺寸、超薄結構的要求，同時又方便使 用，所述接目距為觀測者能清晰看到整個視場的像時眼球與目鏡(本實用新型中該目鏡為 最靠近人眼的光學面)之間的距離。
[0056]進一步優(yōu)化技術方案，第二光學面的反射面焦距f s2滿足以下條件，1.5F < f s2 < 3F〇
[0057]為了獲得大的眼動范圍、同時又能獲得較好的成像質(zhì)量，物側的光圈的可調(diào)范圍 設計為1.7F-4F，即經(jīng)過所述短距離光學放大模組參與成像的光束所通過的滿足以下條件： [0058] 0.3F<D<0.6F，與之對應的眼動范圍5-10mm?？趶紻的位置參見附圖1，附圖2、附 圖3、附圖4和附圖5的位置與附圖1相同，在此不再贅述。
[0059] 以下件結合附表對本實施例提供短距離光學放大模組做進一步的說明。
[0060] 在每個實施例中，半透射半反射鏡2的具體設計參數(shù)表內(nèi)，OBJ表示光學系統(tǒng)中的 物，IMA表;^光學系統(tǒng)中的像，ST0表;^光學系統(tǒng)中的光闌，i表;^從物側起的光學面的順序 (io) + l，這個表格按光線實際走向排列鏡片，在本系統(tǒng)中，光線從左往右走，遇到材質(zhì) (Glass)列為MIRROR即反射往相反方向走，反射到第二個MIRROR再次反向，恢復從左向右 走，最終達到像面。
[0061 ] 實施例一
[0062] 如圖1所示，在所述短距光學放大模組中，所述半透射半反射鏡2的第二光學面的 焦距為1F，半透射半反射鏡2的設計參見表一：
[0063] 表一：
[0064] Surf Type Comment Radius： Thickness Glass Diameter Conic OBJ STANDARD Infinity -200 400 0 S：T0 STANDARD Infinity 9 7 0 2 STANDARD Infinity 0,2 PMMA 24.685 0 3： STANDARD Infinity 2 H~ZF：52A 24.8981 0 4 STANDARD 8:88 9,210156 26.6281 -3:3 5： STANDARD -55 2： H-QKl 38.26443 0 6 STANDARD -56 -2 MIRROR 40.54977 0.915605 7 STANDARD -55 -9.21016 40.02718 0 8 STANDARD 888 -:2 H-ZF53A 39. 72057 -33 9 STANDARD Infinity -〇? 2 PMMA 39.69469 0 10 STANDARD Infinity 0 MIRROR 39,69181 0 11 STANDARD Infinity 0.2 PMMA 39.69181 0 12 STANDARD Infinity 2 H-ZF52A 39.68893 0 13 STANDARD 888 9.21Q156 39.66306 -33 14 STANDARD -55 :2 H-QKl 39.77483 0 15 STANDARD -56 1 40.25757 0.915605 16 STANDARD Infinity Q. 4 M7 41.00791 0 IMA STANDARD Infinity 41. 12973 0
[0065]在上述表中，第一行OBJ代表物面的相關設計參數(shù);第二行代表短距光學放大模組 中的光闌，所光闌的孔徑為7mm;第三行代表光學模組中的反射型偏振片和第二相位延遲片 形成的膜片，所述膜片的類型為STANDARD標準面、材質(zhì)為PMMA、直徑24.685mm、非球面系數(shù) 為〇;第四行和第五行分別代表輔助透鏡的第一光學面和第二光學面對應的數(shù)據(jù)，輔助透鏡 的材質(zhì)為H-ZF52A，在本實施例中，所述第一光學面為Infinity平面，所述第二光學面的曲 率半徑為888_;第六行和第七行分別代表半透射半反射鏡2的第一光學面和第二光學面對 應的數(shù)據(jù)，半透射半反射鏡2的材質(zhì)為H-QK1，所述第一光學面的曲率半徑為-55mm，所述第 二光學面的曲率半徑為-56mm;第八行至第十五行代表光線在所述膜片、第一透鏡10和第二 透鏡20之間的反射和透射中的相關參數(shù)。第十六行代表屏幕3液晶層中的玻璃膜，所述玻璃 膜的厚度為〇. 2057766mm、材質(zhì)為BK7。第十七行IMA代表光學系統(tǒng)中的像。
[0066]所述短距光學放大模組相對應的其它參數(shù)如表二：

[0068]通過表二可以看出，通過表一中的相關參數(shù)設計，半透半射面反射面有效焦距為 1F，系統(tǒng)焦距F為29.16,光學系統(tǒng)厚度為23.8,進而可以獲得90°的視場角，通過將設置在所 述光學放大模組前的光圈設計為4,即對應的光闌直徑D為7mm，相應的便可以獲得7mm的較 大的眼動范圍。
[0069]同時設計屏幕尺寸為2.22英寸、接目距為5mm，結合從圖6的MTF圖中，得出各個視 場平均縱坐標(調(diào)制傳遞函數(shù))高于0.18的橫坐標(每毫米空間頻率)值，進而得出所述短距 光學放大模組的視角解析力可以支持800*800的分辨率，圖7的中的場曲控控制在(-10mm， 10mm)范圍內(nèi)，圖8中的畸變率控制在(-29.2%，0)的范圍內(nèi)。
[0070] 實施例二
[0071]圖2所示，在所述短距光學放大模組中，在含有半透射半反射鏡2的基礎上還包含 其他透鏡，所述透鏡的性能參數(shù)依據(jù)半透射半反射鏡2參數(shù)要求進行適應性調(diào)整，所述半透 射半反射鏡2的第二光學面的焦距為2F，半透射半反射鏡2的設計參見表三：
[0072] 表三：
[0073] Surf Type C'omnient Radius Thickness Glass Diameter Conic OBJ STANDARD Infinity -166 395.6622 0 STO STANDARD Infinity 8 7 0 2 STANDARD 513. 1123 1. § POLYCARB 32； -31.7313 3 STANDARD Infinity Q. 2 PMMA 27.44791 0 4 STANDARD Infinity :3,5 H-QK3L 2:7.70273 0 5 STANDARD -68.27 2.306556 30.03965 0 6 STANDARD Infinity 3. 5: H-QK3L 37.48099 0 7 STANDARD -68.2? 3. 5 MIRROR 38.27103 0 8 STANDARD Infinity -2.306:56: 38. 1322 0 9 STANDARD -68.27 -3.5 H-QK3L 36.81879 0 10 STANDARD Infinity -〇, 2 PMMA 36.46478 0 11 STANDARD Infinity 0 MIRROR 36.39207 0 12 STANDARD Infinity Q, 2 PMMA 36.39207 0 13 STANDARD Infinity 3.5 H-QK3L 36.31936 0 14 STANDARD -68.27 2. 306556 35.92007 0 15 STANDARD Infinity 3.5 H-QK3L 31.59251 0 16 STANDARD -6:8.27 1 30.55761 0 17 STANDARD Infinity 0.4 BK7 26.92534 0 IMA STANDARD Infinity 26.6113 0
[0074]此表的具體描述可參考表一中的描述，在此不再贅述。
[0075]所述短距光學放大模組中的光學面的細化設計參數(shù)如表四： Surface OBJ STANDARD Surface STO STANDARD Surface 2 EVEMSPH Coeff on r 2 0 Coeff on： r 4 -4. 69E-06 Coef f on x' 6 -3. 03E-09
[0076] Goeff oti r 8 -7.70E-11 Coeff on r 10 _L 35E-15 Coeff on r 12 0 Coeff on r 14 0 Coeff on r 16 0 Aperture Floating Aperture Maximum Radius LB
[0077] 非球面公式一般表面為；
[0079]其中：r為透鏡上的點到光軸距離，c為曲面頂點的曲率，K為二次曲面系數(shù)，d，e，f， 區(qū)，11，1，」分別為4、6、8、10、12、14、16次曲面系數(shù)。
[0080] c = -l/55.02969，K = -28.93212，d = 5.4015026*10-5，e = -l. 6567046*10-7，f = 2.4870791*10-10，g = -4.6902803*10-13，h = i = j = 0，
[0081] 把以上系數(shù)分別代入x公式就是表面6的非球面方程表達式，其它非球面依此類 推。
[0082]所述短距光學放大模組相對應的其它參數(shù)如表五：
[0084]參見表五，半透半射面反射面有效焦距為2F以及光學系統(tǒng)厚度為12.3mm，進而可 以獲得100°的大視場角;通過將設置在所述光學放大模組前的光圈設計為2.4,即對應的光 闌直徑D為7mm，相應的便可以獲得7mm的大眼動范圍。
[0085]同時設計屏幕尺寸為1.5英寸、接目距為8mm，結合圖9的MTF圖中，得出各個視場平 均縱坐標(調(diào)制傳遞函數(shù))高于0.18的橫坐標(每毫米空間頻率)值，進而得出所述短距光學 放大模組的視角解析力可以支持2000*2000的分辨率，圖10的中的場曲控控制在(-0.2mm， 0.2mm)范圍內(nèi)，圖11中的畸變率控制在(-34.6%，0)的范圍內(nèi)。
[0086] 實施例三
[0087]圖3所示，在所述短距光學放大模組中，在含有半透射半反射鏡2的基礎上還包含 其他透鏡，其他透鏡的性能參數(shù)依據(jù)半透射半反射鏡2參數(shù)要求進行適應性調(diào)整，其他透鏡 與半透射半反射鏡2相互彌補相互促進，且所述半透射半反射鏡2的第二光學面的焦距為 5F，半透射半反射鏡2的設計參見表六：
[0088] 表六： Surf Tyjs? Comment Radius Thickness Glass Diameter Conic DB.J STANIMRD Infinity Infinity § 0 r n 1 PARAXIAL - 0 6 -
[0089] STO STANDARD Infinity 8 6 0 3 STANDARD Infinity 0.7 BK7 24.87606 0 4 STANDARD Infinity 0,1 25.69182 0 5 STANDARD Infinity 1,5 H-ZF52A 25.92777 0 6 STANDARD - 12S 0 26.66036 0 7 STANDARD -128 0 MIRROR 26.66036 0 8 STANDARD -128 -1. 5 H-ZF52A 26,66036 0 9： STANDARD Infinity -〇. 1 27.01796 0 10 STAM3ARD Infinity 0 MIRROR 27.10511 0 11 STANDARD Infinity 0. 1 27. 10511 0 12 STANDARD Infinity 1. 5 H-ZF52A 27.19225 0 13 STANDARD -128 0.5 27.52928 0
[0090] M STANDARD 159,8429 4,092556 H-ZLAF5SA 28.75338 0 15 STANDARD -40,9909 0,1 28.95683 0 16 STANDARD 24. 54956 4 248117 H-ZF52A 27.83833 0 17 STANDARD 105, 5351 0. 556736 27.29029 0 18 STAM3ARD 16, 75357 1.336224 H-ZF7LA 22.77492 0 19 STANDARD 12.62717 5.216S97 20.14174 0 20 STANDARD Infinity 0. 7 BK7 19.99691 0 21 STANDARD Infinity 0 19.68388 0 22 STANDARD Infinity 0 19.68388 0 IMA STANDARD Infinity 19.68388 0
[0091]此表的具體描述可參考表一中的描述，在此不再贅述。
[0092]所述短距光學放大模組相對應的其它參數(shù)如表七：

[0094]通過表七可以看出，通過表六中的相關參數(shù)設計，半透半射面反射面有效焦距為 5F以及光學系統(tǒng)厚度為27mm，進而可以獲得100°的大視場角;通過將設置在所述光學放大 模組前的光圈設計為2.1，即對應的光闌直徑D為6mm，相應的便可以獲得6mm的大眼動范圍。 [0095]同時設計屏幕尺寸為1.11英寸、接目距為8mm，結合圖12的MTF圖中，得出各個視場 平均縱坐標(調(diào)制傳遞函數(shù))高于0.18的橫坐標(每毫米空間頻率)值，進而得出所述短距光 學放大模組的視角解析力可以支持800*800的分辨率，圖13的中的場曲控控制在(-0.5mm， 0.5mm)范圍內(nèi)，圖14中的畸變率控制在(-35.6%，0)的范圍內(nèi)。
[0096]實施例四
[0097]圖4所示，在所述短距光學放大模組中，在含有半透射半反射鏡2的基礎上還包含 其他透鏡，其他透鏡的性能參數(shù)依據(jù)半透射半反射鏡2參數(shù)要求進行適應性調(diào)整，其他透鏡 與半透射半反射鏡2相互彌補相互促進，且所述半透射半反射鏡2的第二光學面的焦距為 1.5F，半透射半反射鏡2的設計參見表八：
[0098]表八： Surf Type Comment Radius Thickness Glass Diameter Con i e OBJ STANDARD Infinity Infinity 0 f) 1 PAEAXIAL 0 7 STO STANDMD Infinity 9 7 0 3 STANDARD Infinity 0.3 BK7 28.42006 0 4 STANDARD： Infinity 0 28.77137 0 5 STANDARD Inf inity 7.248401 PMMA 28.77137 0 8 EVENASPH -47,0861 2, 7335T2 33.68449 -1 16477 1 STANDARD -48.. 73 5 BK7 36.96593 0 8 STANDARD -69 -5: MIRROR 43.27666 0 r n 9 EVENASPH -48.73 -2.73357 42. 14792 0 0099] 10 E￥ENASPH -47.0.861 -'7.2484： PMMA 42.82452 -2. 16477 11 STANDARD Infinity 0 42.53514 0 12 STANDARD： Infinity -0.3 BK7 42. 53514 0 13 STANDARD Inf inity 0.3 MIRROR 42.49627 0 14 STANDARD Infinity 0 42.4574 0 15 STANDARD Infinity 7.248401 PMMA 42.4574 0 16： B￥EMSPH -47.0881 2. 733572 42. 14882 -2, 16477 17 EVENASPH -48.73 5 BK7 39. 72479 0 18 STANDARD -69 0. 5 39.04473 0 19 STANDARD Infinity 0.4 BK7 37.40189 0 IMA STANDARD： Infinity 37.27344 0
[0100] 此表的具體描述可參考表一中的描述，在此不再贅述。
[0101] 所述短距光學放大模組中的光學面的細化設計參數(shù)如表九： Surface OBJ STANDARD Surface 1 PARAXIAL Focal length 200D 〇ro Mode 1 i Surface STO STANDARD
[0102] Surface 3 STANDARD Surface 4 STANDARD Surface 5 STANDARD Surface 6 HVHnASPH Coeff on r 2 Q Coeff on r 4 -1. 27E-05 CoeiT on r 6 7. 44E-08 Coeff on r 8 -L 90E-10 Coeff on r 10 L 70E-13 Gooff on r 12 0 Coeff on r 14 0 Coeff on r 16 Q Surface 7 STANDARD Surface 8 STANDARD： Surface 9 EVENASPH Coeff on r 2 Q Coeff on r 4 0 Coeff on r 6 Q Coeff on r 8 0 Qoet'f on r 10 0 Coeff on r 12 6 Coeff on r 14 0 Coeff on r 16 0 Surface 10 EVENASPH Coeff on r 2 0 Coeff on r 4 -L 27E-05 Coeff on r 8 7. ME-08 「01031 Coeff on r 8 -1,90E-10 Coeff on r 10 L 70E-13 Coeff on r 12 〇 Coeff on r 14 0 Coeff on r 16 Q Surface 11 STANDARD Surface 12 STANDARD Surface 13 STANDARD Surface 14 STANDARD Surface 15 STANDARD Surface 16 EVENASPH Coeff on r .2 0 Coeff on r 4 -l,'27￡-05 Coeff on r 8 7, 44E-〇8 Coeff on r 8 -1, 9QE-10 Coeff on r 10 I.70E-13 Coeff on r 12 0 Coeff on r 14 G Coeff on r 16 0 Surface 17 EVENASPH Coeff on r 2 Q Coeff on： r 4 Q Coeff on r 6 0 Coeff on r 8 0 Coeff on r 10 0 .Co-eff on r 12 0 Coeff on r 14 0
[0104] Coeff on r 16 Q Surface 18 STANDARD Surface 19 STANDARD Surface IM STANDARD
[0105] 關于上表的具體參數(shù)的解釋，參考表四。
[0106] 所述短距光學放大模組相對應的其它參數(shù)如表十：
[0108]通過表十可以看出，通過表八和九中的相關參數(shù)設計，半透半射面反射面有效焦 距為1.5F以及光學系統(tǒng)厚度為16.2mm，進而可以獲得100°的大視場角；通過將設置在所述 光學放大模組前的光圈設計為3.3，即對應的光闌直徑D為7_，相應的便可以獲得7mm的大 眼動范圍。
[0109] 同時設計屏幕尺寸為2.1英寸、接目距為9mm，結合圖15的MTF圖中，得出各個視場 平均縱坐標(調(diào)制傳遞函數(shù))高于0.18的橫坐標(每毫米空間頻率)值，進而得出所述短距光 學放大模組的視角解析力可以支持1000*1000的分辨率，圖16的中的場曲控控制在(_2mm， 2mm)范圍內(nèi)，圖17中的畸變率控制在(-34%，0)的范圍內(nèi)。
[0110] 實施例五
[0111] 圖5所示，在所述短距光學放大模組中，在含有半透射半反射鏡2的基礎上還包含 其他透鏡，其他透鏡的性能參數(shù)依據(jù)半透射半反射鏡2參數(shù)要求進行適應性調(diào)整，其他透鏡 與半透射半反射鏡2相互彌補相互促進，且所述半透射半反射鏡2的第二光學面的焦距為 3F，半透射半反射鏡2的設計參見表^^一 ：
[0112] 表^-一：
[0113] Surf Type Comment Radius Thickness Glass Diameter CquIg
[0114] OBJ STANDARD Infinity Infinity 0 0 1 PARAXIAL 0 5 STO STANDARD Infinity 7 5 0 3： STANDARD Inf inity 0.3 BK7 17.49994 0 4 STANDARD Infinity 0 17.79357 0 5 STANDARD Infinity 6.902743 E48R 17.79357 0 6 EVENASPH： -19, 7284 2. 100086 21.64757 -2. 16612 1 STANDARD -47.9121 I BK7 24.77249 0 8 STANDARD -90 -1 MIRROR 26.08831 0 9 EVENASPH -47.9121 -2. 100聰 26.40394 0 10 E￥EMSPH -19.7:284 -6. 90274 E4SR 29. 59359 -2. 16622 1:1 STANDARD Infinity 0 29.51238 0 12 STANDARD Infinity -Q.3 BK7 29.51238 0 13 STANDARD Infinity ：0.3 MIRROR 29.49827 0 14 STANDARD Infinity 0 29.48417 0 15 STANDARD Infinity 6.902743 E48R 29.48417 0 16 EVENASPH -19. 7284 2.100086 29.40044 -2.16622 17 EyENASPH： -47.9121 1 BK7 24.93982 0 18 STANDARD： -90 0.5 24. 40904 0 19 STANDARD Infinity 0.4 BK7 23.59307 0 IMA STANDARD Infinity 23.43539 0
[0115] 此表的具體描述可參考表一中的描述，在此不再贅述。
[0116] 所述短距光學放大模組中的光學面的細化設計參數(shù)如表十二： Surface OBJ STANDARD Surface 1 PARAXIAL Focal length 2000 OPD Mode 1 Surface STO STANDARD Surface 3 STANDARD Surface 4 ST 制 DARI) Surface 5 STANDARD Surface 6 E?ENASPH Coeff on r 2 0:
[0117] Coeff on r 4 -4. S1E-06 Coeff on r 6 -1. 93E-〇：f Coeff on r 8 1. ：31E-〇9 Coeff on r 10 -2. 11B-12 Coeff on r 12 0 Coeff on r 14 0 Coeff on r 16 0 Surface 7 STANDARD Surface 8 STANDARD Surface 9 EVENASPH Coeff on r 2 0 Goeff on r 4 0 Coeff on r 6 0 Go：^ff on： r 8 Q Coeff on r 1：0 0 Goeff on r 12 0 Coeff on r 14 0 Coeff on r 1:6 0 Surface 10 BYEMSPH Goeff on t 2 0 Coeff on r 4 -4.51E-06 Go：^ff on： r 6 U3E-Q7 Coeff on r ：8 1. 3 IE-09 Goeff on r 10 -2,11E-12 Coeff on r 12 0 Coeff on r 14 0 Coeff on r 16 0 Surface 11 STANDARD Surface： 12 STANDARD Sufface 13 STANDARD Surface 14 STANDARD r n Surface 15 STANDARD
[0118] Surface 16 EVENASPH Coeff on r 2 0 Coeff on r 4 -4.5IE-06 Goeff on r 6 "1. 93:E-07 Coeff on r 8 L 31E-09 Go：^ff on： r 10 -2, HE-12 Coeff on r 12 0 Goeff on r 14 0 Coeff on r 16 0 Surface 17 EVENASPH Coeff on r 2 0 Goeff on r 4 0 Coeff on r 6 0 Go：^ff on： r 8 Q Coeff on r 1：0 0 Goeff on r 12 0 Coeff on r 14 0 Coeff on r 1:6 0 Surface 1:8 STANDARD Surface 19 STANDARD Surface： IMA STANDARD
[0119]關于上表的具體參數(shù)的解釋，參考表四。
[0120]所述短距光學放大模組相對應的其它參數(shù)如表十三：
[0122] 通過表十三可以看出，通過表十一和十二中的相關參數(shù)設計，半透半射面反射面 有效焦距為3F以及光學系統(tǒng)厚度為11.2mm，進而可以獲得82°的大視場角;通過將設置在所 述光學放大模組前的光圈設計為3，即對應的光闌直徑D為5mm，相應的便可以獲得5mm的大 眼動范圍。
[0123] 同時設計屏幕尺寸為2.1英寸、接目距為9mm，結合圖18的MTF圖中，得出各個視場 平均縱坐標(調(diào)制傳遞函數(shù))高于0.18的橫坐標(每毫米空間頻率)值，進而得出所述短距光 學放大模組的視角解析力可以支持1000*1000的分辨率，圖19的中的場曲控控制在(_2mm， 2mm)范圍內(nèi)，圖20中的畸變率控制在(-34%，0)的范圍內(nèi)。
[0124] 基于本實用新型提供的短距光學放大模組，本實用新型還提供了一種眼鏡，包括 上述實施例中的短距離光學放大模組，所述眼鏡還包括屏幕3,所述屏幕3與所述短距離光 學放大模組同軸或非同軸設置。圖1-5中所述的屏幕3與短距離光學放大模組同軸，此處為 了表達方便，但在使用中屏幕3與短距離光學放大模組可以同軸也可以不同軸，根據(jù)實際需 要自行選擇。
[0125] 基于本實用新型提供的短距光學放大模組，本實用新型還提供了一種頭盔，包括 上述實施例中的短距離光學放大模組，所述眼鏡還包括屏幕3,所述屏幕3與所述短距離光 學放大模組同軸或非同軸設置。圖1-5中所述的屏幕3與短距離光學放大模組同軸，此處為 了表達方便，但在使用中屏幕3與短距離光學放大模組可以同軸也可以不同軸，根據(jù)實際需 要自行選擇。
[0126] 基于本實用新型提供的眼鏡和頭盔，本實用新型還提供了一種VR系統(tǒng)，包括上述 實施例中的眼鏡或頭藍，用于智能VR(Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）穿戴設備的使用。上述 VR系統(tǒng)中采用短距離光學放大模組構成的眼鏡或頭盔，使其具有較佳的視場角、眼動范圍、 高質(zhì)量的成像效果以及小尺寸超薄結構等，將給使用者帶來良好的體驗，具體的請參考短 距離光學放大模組的實施例，在此不再贅述。
[0127] 本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處。
[0128] 以上戶用丞的本實用新型實施方式，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。任何在本實用新 型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種短距離光學放大模組，其特征在于，包括依次排列布置的第一相位延遲片、半透 射半反射鏡、第二相位延遲片和反射型偏振片，其中： 所述半透射半反射鏡包括第一光學面和第二光學面； 所述第一光學面靠近第二相位延遲片； 所述第二光學面為半透射半反射光學面，且所述第二光學面靠近第一相位延遲片； 所述第二光學面的反射面焦距fs2滿足以下條件，F(xiàn) < fs2 < 5F，其中，F(xiàn)為所述短距離光 學放大模組的系統(tǒng)焦距，且所述F滿足以下條件:IOmmS F < 35mm。2. 根據(jù)權利要求1所述的短距離光學放大模組，其特征在于，所述第一光學面的焦距 fsl滿足以下條件：|fsl|>2F。3. 根據(jù)權利要求1所述的短距離光學放大模組，其特征在于，所述短距離光學放大模組 的厚度H滿足以下條件:8mm < Hg 30mm。4. 根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的短距離光學放大模組，其特征在于，第二光學面的 反射面焦距fs2滿足以下條件，1.5F < fs2 < 3F。5. 根據(jù)權利要求4所述的短距離光學放大模組，其特征在于，所述短距離光學放大模組 參與成像的光束所通過的口徑D滿足以下條件:0.3F<D<0.6F。6. 根據(jù)權利要求5所述的短距離光學放大模組，其特征在于，所述短距離光學放大模組 的接目距為5_15mm。7. -種眼鏡，其特征在于，包括權利要求1-6中任意一項所述的短距離光學放大模組， 所述眼鏡還包括屏幕，所述屏幕與所述短距離光學放大模組同軸或非同軸設置。8. -種頭盔，其特征在于，包括權利要求1-6中任意一項所述的短距離光學放大模組， 所述頭盔還包括屏幕，所述屏幕與所述短距離光學放大模組同軸或非同軸設置。9. 一種VR系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求7所述的眼鏡或權利要求8所述的頭盔。
【文檔編號】G02B27/01GK205562976SQ201620218284
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】李剛, 湯偉平
【申請人】深圳多哚新技術有限責任公司