[发明专利]一种光学系统以及头戴显示设备

说明书

本申请实施例公开了一种光学系统以及头戴显示设备；其中，所述光学系统包括沿入射光的传播方向依次设置的第三透镜、第二透镜和第一透镜；所述光学系统中有三个菲涅尔面，其中有两个菲涅尔面为相邻设置；所述第三透镜的光焦度为正；所述光学系统的视场角≥100度。本申请实施例提供了一种短焦、高光效、大FOV的光学结构设计方案，本申请实施例提供的光学系统可应用于例如头戴显示设备中。

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，更具体地，本申请涉及一种光学系统以及头戴显示设备。

背景技术

近年来，增强现实(Augmented Reality，AR)技术及虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术等在智能穿戴设备中得到了应用，并快速发展起来。增强现实技术和虚拟现实技术的核心部件均是显示光学系统。因此，显示光学系统显示效果的好坏将直接决定着智能穿戴设备的质量。

在现有的相关技术中，以VR设备为例。在目前的VR设备中，若基于1.4inch的显示屏幕实现大视场角(FOV)和短光学总长(TTL)，常规的光学方案为折叠光路结构，但却存在制作成本较高、光效低(＜25％)且存在鬼影的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供的一种光学系统以及头戴显示设备的新技术方案。

根据本申请的一个方面，提供了一种光学系统。所述光学系统包括沿入射光的传播方向依次设置的第三透镜、第二透镜和第一透镜；

所述光学系统中有三个菲涅尔面，其中有两个菲涅尔面为相邻设置；

所述第三透镜的光焦度为正；

所述光学系统的视场角≥100度。

可选地，所述第一透镜和所述第二透镜的光焦度均为正；

所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜位于同一光轴上。

可选地，所述第一透镜和所述第二透镜相邻的两个面为菲涅尔面。

可选地，所述第一透镜包括第一表面和第二表面，所述第二透镜包括第三表面和第四表面；

所述第二表面与所述第三表面为相邻设置，均为菲涅尔面；

所述第一表面和所述第四表面均为非球面。

可选地，所述第三透镜包括第五表面和第六表面；

所述第五表面和所述第六表面中的一个为菲涅尔面，所述第五表面和所述第六表面中的另一个为非球面；

所述第三透镜的菲涅尔面与所述第二透镜的第四表面为相邻设置。

可选地，所述第一透镜与所述第二透镜之间设置有第一间隔T₁，所述第一间隔T₁设置为0.2mm≤T₁≤1mm。

可选地，所述第二透镜与所述第三透镜之间设置有第二间隔T₂，所述第二间隔T₂设置为1mm≤T₁≤3mm。

可选地，所述第一透镜的有效焦距f₁为：30mm≤f₁≤40mm；

所述第二透镜的有效焦距f₂为：40mm≤f₂≤460mm；

所述第三透镜的有效焦距f₃为：65mm≤f₃≤115mm。

可选地，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的材质为COP材料、OKP材料、EP材料或者PMMA材料。