[發(fā)明專利]用于虛擬現(xiàn)實頭戴顯示器的目視光學系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN111999896B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳壯壯;朱標;杜遠航;李正榮;胡秋瑞
• 申請（專利權）人: 中航華東光電有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B3/02;G02B1/04
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權代理有限公司 11283
• 代理人: 董杰

1.一種用于虛擬現(xiàn)實頭戴顯示器的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，包括三片式非球面透鏡結(jié)構，自人眼側(cè)至圖像源側(cè)沿光軸方向依次為光闌位、透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3和圖像源；其中，

透鏡L1、透鏡L2均為正透鏡，透鏡L3為負透鏡；

透鏡L1為非球面，具有面向人眼的第一表面S1和第二表面S2；

透鏡L2為非球面，具有面向圖像源的第三表面S3和第四表面S4；

透鏡L3為非球面，具有面向人眼的第五表面S5，面向圖像源的第六表面S6；并且，透鏡L1、透鏡L2和透鏡L3的6個面S1、S2、S3、S4、S5、S6均為偶次非球面，偶次非球面的表達式為：

式中，z為表面矢高，c為曲面頂點的曲率，r為光線與曲面交點的垂直高度，k為二次曲面系數(shù)，α₂～α₁₆分別為第一項至第八項的非球面系數(shù)；

透鏡結(jié)構滿足條件：D≥8mm，L≥12mm，F(xiàn)OV＝80°，其中，D為出瞳直徑，L為出瞳距離，即系統(tǒng)光闌位至透鏡L1的中心距離，F(xiàn)OV為系統(tǒng)對角視場；

透鏡L1的焦距為f1，透鏡L2的焦距為f2，透鏡L3的焦距為f3，目視光學系統(tǒng)的總焦距為f，透鏡L3至圖像源的中心距離為Lz，滿足關系式：1.6＜f/f1＜1.75；0.07＜f/f2＜0.08；1.3＜∣f/f3∣＜1.45；1.5＜f/Lz＜2.0；5.5＜f/D＜6.0。

2.根據(jù)權利要求1所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，透鏡材料均為塑料材料，光學系統(tǒng)的顯示像面采用柔性OLED顯示屏。

3.根據(jù)權利要求2所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，透鏡L1的折射率范圍為1.50＜Nd1＜1.60，阿貝數(shù)范圍50.0＜Vd1＜60，密度范圍1.000＜ρ1＜2.00。

4.根據(jù)權利要求2所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，透鏡L2的折射率范圍為1.55＜Nd2＜1.65，阿貝數(shù)范圍20.0＜Vd2＜30，密度范圍1.000≤ρ2＜2.00。

5.根據(jù)權利要求2所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，透鏡L3的折射率范圍為1.60＜Nd3＜1.70，阿貝數(shù)范圍20.0＜Vd3＜30，密度范圍1.000≤ρ3＜2.00。

6.根據(jù)權利要求3所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，透鏡L1的材料為COC塑料材料，其折射率Nd1＝1.533，阿貝數(shù)Vd1＝56.227，密度ρ1＝1.020。

7.根據(jù)權利要求4所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，透鏡L2的材料為OKP-4塑料材料，其折射率Nd2＝1.607，阿貝數(shù)Vd2＝26.645，密度ρ2＝1.000。

8.根據(jù)權利要求5所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，透鏡L3的材料為OKPA1塑料材料，其折射率Nd3＝1.649，阿貝數(shù)Vd3＝21.459，密度ρ3＝1.000。

9.根據(jù)權利要求2所述的目視光學系統(tǒng)，其特征在于，圖像源為4.7寸柔性OLED顯示屏，分辨率為1920pixel×1080pixel，像素尺寸為53.7μm×53.7μm，顯示區(qū)域為57.996×103.104mm。