CN105527712A - 一种用于虚拟现实设备的新型光学*** - Google Patents

一种用于虚拟现实设备的新型光学*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于虚拟现实设备的新型光学***，包括物面和像面，物面和像面设于镜头前面，且物面和像面之间依次设有光阑、保护玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，第一透镜为转折光路的塑胶棱镜，第二透镜与第三透镜胶合形成胶合玻璃透镜，用于校正色差，第四透镜用于平衡像差及控制像面的主光线角度，其为塑胶透镜。本发明有较大的出瞳距和出瞳孔径，镜头出瞳到镜头最前镜片表面距离为14mm，镜头的出瞳大小为4mm；其视角大，可以达到34度。

Description

一种用于虚拟现实设备的新型光学***
技术领域
本发明涉及一种光学***，特别是涉及一种用于虚拟现实设备的新型光学***。
背景技术
虚拟现实(VirtualReality-VR),是一种最有效的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，使参与者可直接探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化，仿佛置身于虚拟的现实世界中，产生沉浸感、想象和实现交互性。近两年来，各类型的VR设备如雨后春笋般的进入人们视野中。
大多数厂商在VR设备光学部分上使用的光学镜片，只是简单的单透镜组合，或者直接使用单个镜片，实现画面的放大作用，因此市场上的VR设备视场角小，沉浸感不足；色差大，严重影响了整个画面的质感，用户体验普遍较差。
上述缺陷，值得解决。
发明内容
为了克服现有的技术的不足,本发明提供一种用于虚拟现实设备的新型光学***。
本发明技术方案如下所述：
一种用于虚拟现实设备的新型光学***，包括物面和像面，其特征在于，所述物面和所述像面设于镜头前面，且所述物面和所述像面之间依次设有光阑、保护玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，
所述第一透镜为转折光路的塑胶棱镜，其透射面为非球面，
所述第二透镜与所述第三透镜胶合形成胶合玻璃透镜，用于校正色差，
所述第四透镜为弯月型塑胶透镜，用于平衡像差及控制像面的主光线角度。
进一步的，所述第二透镜和所述第三透镜的面型为球面，所述第四透镜的面型为非球面。
进一步的，在所述第一透镜的转折光路中，其折射面为非球面，反射面为平面。
进一步的，在由所述第二透镜和所述第三透镜构成的胶合透镜中，所述第二透镜为高折射率、高色散系数材料，所述第三透镜为低折射率、低色散系数材料。
更进一步的，所述第二透镜折射率Nd满足1.85＜Nd＜1.95，其色散系数Vd满足18＜Vd＜25。
更进一步的，所述第三透镜折射率Nd满足1.7＜Nd＜1.8，其色散系数Vd满足45＜Vd＜55。
进一步的，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第三透镜具有正光焦度，由所述第二透镜与所述第三透镜组成的胶合透镜具有正的光焦度，所述第四透镜具有负光焦度。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明有较大的出瞳距和出瞳孔径，镜头出瞳到镜头最前镜片表面距离为14mm，镜头的出瞳大小为4mm；其视角大，可以达到34度；本发明通过玻璃、塑胶材料的搭配使用，使得在满足加工工艺的情况下，使用透镜数量少，***的像差好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的MTF图。
在图中，1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、光阑；6、保护玻璃；7、像面。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
如图1所示，一种用于虚拟现实设备的新型光学***，包括物面和像面7，物面和像面7设于镜头前面，且物面和像面7之间依次设有光阑5、保护玻璃6、第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3以及第四透镜4。
第一透镜1为用于转像的塑胶棱镜，其中透射面为非球面，该透镜同时具有汇聚光束的作用，以便整个***做小；第二透镜2与第三透镜3组成胶合透镜，主要用于校正色差，使得整个***的解像大幅提升；第四透镜4为弯月型塑胶透镜，主要用于平衡像差及控制像面的主光线角度，使得整个***有较小的场曲和畸变，同时光束出射角度也能够匹配感光元件。
第一透镜1具有正光焦度，第二透镜2具有负光焦度，第三透镜3具有正光焦度，第二透镜2与第三透镜3组成的胶合透镜具有正的光焦度，第四透镜4具有负光焦度，通过合理的分配光焦度，使得光学***成像品质好、公差好、透镜加工容易。
第一透镜1为转折光路的塑胶棱镜，其折射面为非球面，反射面为平面。
第二透镜2与第三透镜3组成胶合透镜，其中第二透镜2为高折射率、高色散系数材料，第三透镜3为低折射率、低色散系数材料。优选的，第二透镜2满足1.85＜Nd＜1.95，18＜Vd＜25；第三透镜3满足1.7＜Nd＜1.8，45＜Vd＜55。这里Nd是指透镜的折射率，Vd是指透镜的色散系数。
如图2所示，其为本发明光学***的MTF（光学传递函数）图。本发明有较大的出瞳距和出瞳孔径，镜头出瞳到镜头最前镜片表面距离为14mm，镜头的出瞳大小为4mm；其视角大，可以达到34度，角度大即可增加VR设备的沉侵感，瞳孔孔径大则人观影时生理上更加舒适；本发明通过玻璃、塑胶材料的搭配使用，其中第一透镜1为用于转像的塑胶棱镜；第二透镜2和第三透镜3为胶合玻璃透镜，用于矫正色差；第四透镜4为弯月型塑胶透镜，用于平衡像差及控制像面的主光线角度。这样的透镜组合使得在满足加工工艺的情况下，使用透镜数量少，***的像差好。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于虚拟现实设备的新型光学***，包括物面和像面，其特征在于，所述物面和所述像面设于镜头前面，且所述物面和所述像面之间依次设有光阑、保护玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，
所述第一透镜为转折光路的塑胶棱镜，其透射面为非球面，
所述第二透镜与所述第三透镜胶合形成胶合玻璃透镜，用于校正色差，
所述第四透镜为弯月型塑胶透镜，用于平衡像差及控制像面的主光线角度。
2.根据权利要求1所述的用于虚拟现实设备的新型光学***，其特征在于，所述第二透镜和所述第三透镜的面型为球面，所述第四透镜的面型为非球面。
3.根据权利要求1所述的用于虚拟现实设备的新型光学***，其特征在于，在所述第一透镜的转折光路中，其折射面为非球面，反射面为平面。
4.根据权利要求1所述的用于虚拟现实设备的新型光学***，其特征在于，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第三透镜具有正光焦度，由所述第二透镜与所述第三透镜组成的胶合透镜具有正的光焦度，所述第四透镜具有负光焦度。
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