[发明专利]光学系统及虚拟现实设备

说明书

本发明公开了一种光学系统及虚拟现实设备，光学系统共有三片具有屈折力的透镜，沿光轴从成像侧至像源侧依次为第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜的成像面和光源面之间沿光轴从成像侧至像源侧还依次设有偏振反射膜、相位延迟片和分光膜，且光学系统满足以下关系式：1.35≤TTL/IMGH≤1.65，TTL是第一透镜的成像面至所述光学系统的光源面于光轴上的距离，IMGH为所述光学系统的光源面上最大有效光源区域对角线长的一半。本发明提供的光学系统及虚拟现实设备，能够在实现光学系统轻薄化设计的同时，提高光学系统的成像性能。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统及虚拟现实设备。

背景技术

随着先进光学设计及加工技术、显示技术及处理器的发展和升级，虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备的形态和种类层出不穷，其应用领域也愈加广泛。虚拟现实产品的主要工作原理是，光源面所显示的图像通过光学透镜的传递和放大后，其图像再被人眼所接收，人眼观察到的是放大的虚像。相关技术中，图像经过放大，需要足够长的光程，因此光学系统的光学总长较长，造成虚拟现实设备体积较大，降低了用户佩戴的舒适度。

发明内容

本发明提供一种光学系统及虚拟现实设备，能够在实现光学系统轻薄化设计的同时，提高光学系统的成像性能。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种光学系统，所述光学系统共有三片具有屈折力的透镜，所述三片具有屈折力的透镜沿光轴从成像侧至像源侧依次为第一透镜、第二透镜和第三透镜；

所述第一透镜具有正屈折力，所述第一透镜的成像面于近光轴处为凸面，所述第一透镜的像源面于近光轴处为凸面；

所述第二透镜具有负屈折力，所述第二透镜的成像面于近光轴处为凹面，所述第二透镜的像源面于近光轴处为凸面；

所述第三透镜具有正屈折力，所述第三透镜的成像面于近光轴处为凹面，所述第三透镜的像源面于近光轴处为凸面；

所述第一透镜的成像面和光源面之间沿光轴从成像侧至像源侧还依次设有偏振反射膜、相位延迟片和分光膜；

且所述光学系统还满足以下关系式：

1.35≤TTL/IMGH≤1.65；

其中，TTL是第一透镜的成像面至所述光学系统的光源面于光轴上的距离，即总长，IMGH为所述光学系统的光源面上最大有效光源区域对角线长的一半。

通过设置第一透镜具有正屈折力，起到汇聚光线的作用，搭配成像面和像源面于近光轴处均为凸面的面型配置可进一步加强第一透镜的汇聚能力，有利于大角度光线进入成像面，提高光学系统的最大视场角以更好应用于虚拟现实设备中。第二透镜具有负屈折力，有利于控制边缘视场与中心视场光线的出射角度，可较好地抑制像差，提高光学系统成像性能，进一步地，第二透镜的成像面于近光轴处为凹面的配置，有利于第二透镜和第一透镜的面型相匹配，可减小透镜间隙，同时便于透镜的组装贴合，从而有利于光学系统的轻薄化，可以理解的是，第二透镜的像源面于近光轴处为凸面和第三透镜的成像面于近光轴处为凹面的设计同样有利于光学系统的轻薄化。第三透镜具有正屈折力，且像源面于近光轴处为凸面，有利于增大光源面的最大有效光源区域的同时提高光源的有效利用率。也即是说，通过选取合适数量的透镜并合理配置各个透镜的屈折力、面型，使得光学系统能够具有较大的视场角范围的同时兼备轻薄化的特点，使得光学系统可以具有更好的成像效果，以提升用户佩戴和体验的舒适度。