[發(fā)明專利]一種虛擬現(xiàn)實設備的全高清目鏡光學系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109358425A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 周偉統(tǒng)
• 申請（專利權）人: 杭州有人光電技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B25/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明公開一種虛擬顯示設備的全高清目鏡光學系統(tǒng)，包括入瞳到顯示屏之間的若干個同光軸排布的透鏡，所述透鏡從入瞳到顯示屏之間的若干個同光軸排布順序是第一凸透鏡、第二復合透鏡、第三凹透鏡、第四凸透鏡以及第五場鏡；所述第二復合透鏡為玻璃材質球面透鏡復合光學塑料層制成。本發(fā)明為入瞳直徑5～7mm，畸變小于2％，視場角52度的目鏡光學系統(tǒng)，具有結構精密，小體積的優(yōu)點；本發(fā)明使用復合透鏡代替部分非球面透鏡來設計目鏡光學系統(tǒng)，達到較高的清晰度和畸變要求。

技術領域

本發(fā)明屬于光學目鏡技術領域，尤其涉及一種用于虛擬現(xiàn)實設備的全高清目鏡光學系統(tǒng)。

背景技術

虛擬現(xiàn)實顯示設備有手機屏幕搭載鏡片和微顯示芯片搭載鏡片兩種目鏡光學系統(tǒng)。其中OLED微顯示芯片搭載若干鏡片的目鏡用于高端虛擬現(xiàn)實顯示設備上，配合獨立的傳感器和處理器，可實現(xiàn)較強的沉浸感。

虛擬現(xiàn)實目鏡系統(tǒng)對顯示屏放大后得到畫面還原效果要求很高。采用多片非球面鏡片設計可以在較大視角下達到較高的清晰度和較小畸變。

復合透鏡技術使用普通球面玻璃透鏡外表面附上光學塑料，具有非球面鏡片矯正像差的作用，同時具有類似膠合透鏡消色差的特性。復合透鏡的基材使用玻璃，玻璃的屈服溫度與塑料的軟化溫度相差很大，熱加工時，當塑料軟化而基材不會變形。復合在玻璃上的塑料厚度薄，冷卻的變形量比無基材小很多，面型精度更高。復合透鏡包括單面復合和雙面復合兩周，使用合適的復合透鏡種類和材料組合可以代替非球面鏡片，提高產品質量，降低生產成本。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明使用復合透鏡代替部分非球面透鏡來設計目鏡光學系統(tǒng)，達到較高的清晰度和畸變要求。

本發(fā)明采用的結構是：一種虛擬顯示設備的全高清目鏡光學系統(tǒng)，包括入瞳到顯示屏之間的若干個同光軸排布的透鏡，所述透鏡從入瞳到顯示屏之間的若干個同光軸排布順序是第一凸透鏡、第二復合透鏡、第三凹透鏡、第四凸透鏡以及第五場鏡；所述第二復合透鏡為玻璃材質球面透鏡復合光學塑料層制成。

進一步地，所述第二復合透鏡為中間玻璃基材層以及復合于玻璃基材層兩邊的光學塑料層組成的透鏡結構或者為靠近第一凸透鏡一側為玻璃基材層，靠近第三凹透鏡一側為光學塑料層的透鏡結構。

進一步地，所述顯示屏為0.7英寸，分辨率為1920×1080，所述顯示屏垂直于光軸，顯示屏在光軸上。

進一步地，所述第一凸透鏡的焦距介于30mm與50mm之間；所述第二復合透鏡的焦距介于10mm與30mm之間；所述第三凹透鏡的焦距介于-15mm與-5mm 之間；所述第四凸透鏡的焦距介于10mm與30mm之間；所述第五場鏡的焦距介于200mm與正無窮之間。

進一步地，所述第一凸透鏡的折射率介于1.55與1.65之間；所述玻璃基材層的折射率介于1.60與1.70之間，所述光學塑料層的折射率介于1.55與1.65之間；所述第三凹透鏡的折射率介于1.55與1.78之間；所述第四凸透鏡的折射率介于1.75與1.85之間；所述第五凹透鏡的折射率介于1.45與1.60之間。

進一步地，所述第一凸透鏡的折射率介于1.55與1.65之間；所述第二復合透鏡中間玻璃材質的折射率介于1.60與1.70之間，與玻璃兩面復合光學塑料層的折射率介于1.55與1.65之間；所述第三凹透鏡的折射率介于1.55與1.78之間；所述第四凸透鏡的折射率介于1.75與1.85之間；所述第五凹透鏡的折射率介于 1.45與1.60之間。

更進一步地，所述第一凸透鏡的折射率介于1.55與1.65之間；所述第二復合透鏡靠近第一凸透鏡的玻璃材質的折射率介于1.60與1.70之間，靠近第三凹透鏡的光學塑料層的折射率介于1.55與1.65之間；所述第三凹透鏡的折射率介于 1.55與1.78之間；所述第四凸透鏡的折射率介于1.75與1.85之間；所述第五凹透鏡的折射率介于1.45與1.60之間。