[发明专利]一种反射式虚拟现实光学系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种光学系统，更具体地说是一种反射式虚拟现实光学系统。

【背景技术】

目前虚拟现实(VirtualReality，简称VR)和增强现实(AugmentedReality，简称AR)进入快速发展期，这些装置安装在观察者的头部，因此它必须紧凑和轻量化，以减轻观察者的负载。对于VR系统而言，大视场是相当重要的，只有大视场，观察者才能更全神贯注的观察优质的动态图像，由于VR系统的视场、出瞳直径、焦距三者之间是相互制约的关系，同时达到大视场、大出瞳直径和短焦距相当困难。为此，镜片组及特殊镜片方案是未来VR系统的发展趋势。对于要求越来越高的VR领域来讲，需要画面更清晰，用户体验更优质的产品。

因此，本发明应运而生。

【发明内容】

本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种结构简单、清晰度高，视场角大，体积小、重量轻的反射式虚拟现实光学系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种反射式虚拟现实光学系统，其特征在于：包括光阑100，所述的光阑100一侧设有相对其位置固定的第一透镜1和相对其能前后移动的第二透镜2，所述的第二透镜2远离光阑100一侧设有反射元件3和显示屏200，所述的显示屏200发出的光线经过反射元件3反射而进入第二透镜2和第一透镜1后到达光阑100，所述的第一透镜1为正光焦度的双凸形非球面透镜，所述的第二透镜2为负光焦度的弯月形非球面透镜，所述的反射元件3的光焦度为0。

如上所述的反射式虚拟现实光学系统，其特征在于：从所述的光阑100至反射元件3方向，所述第一透镜1的第一面为双曲线非球面、第二面为椭圆非球面；所述第二透镜2的第一面为圆形非球面、第二面为扁圆非球面。

如上所述的反射式虚拟现实光学系统，其特征在于：所述的反射元件3是平面反光镜或反射棱镜或反射式自由曲面。

如上所述的反射式虚拟现实光学系统，其特征在于：所述的反射元件3镀有多层反射膜。

如上所述的反射式虚拟现实光学系统，其特征在于：所述的第一透镜1和第二透镜2为塑料透镜。

如上所述的反射式虚拟现实光学系统，其特征在于：所述的显示屏200为液晶显示屏。

如上所述的反射式虚拟现实光学系统，其特征在于：所述的第一透镜1、第二透镜2的非球面表面形状满足以下方程：在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

1、本发明的视场角非常大，视场角可达到120°，3D效果更明显，观看影像时有身临其境的完美感受。

2、本发明的光学系统可以适用所有体验者，可以通过调节第二透镜的位置来调节视度，任何使用者都可以通过调节视度，看清楚整个画面。

3、本发明合理的分配放大率，畸变很小，像面放大后，真实感得到保证，更符合虚拟现实的要求。

4、本发明的第一透镜和第二透镜全部采用塑料镜片，结构紧凑，体积很小，系统轻便，整个完成品的重量小于250g，观察者佩戴非常舒适。

5、本发明的入瞳直径很大，显示的图像亮度没有明显的衰减，清晰度非常高，且画面均匀，无论眼睛怎么转动，都能够看清整个画面，不容易导致观察者视觉疲劳。

【附图说明】

图1是本发明示意图；

图2是本发明光学系统光路图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明作进一步描述：