[发明专利]一种2P结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备

说明书

本发明公开一种2P结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备，该2P结构镜头包括逆着光线入射方向依次设置的平凸的第一凸透镜和双凸的第二凸透镜，第一凸透镜包括第一表面和第二表面，第一表面为靠近光阑的平面，光阑位于人眼瞳孔处；第二表面为凸向物方的非球面；第一表面的曲率半径R1＝0，第二表面的曲率半径R20；第二凸透镜包括第三表面和第四表面，第三表面和第四表面均为非球面，第三表面靠近第一凸透镜的第二表面并凸向光阑，第四表面凸向物方；第三表面的曲率半径R3与第四表面的曲率半径R4：R3‑R4。本发明的技术方案使得镜头模组单片镜片的面型更易于控制成型，对于MTF、SPOT像差的校正更好，同时获得大视场角。

技术领域

本发明涉及目镜镜头技术领域，具体涉及一种2P结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备。

背景技术

近年来，随着科技工业的进步，3D技术得以迅速和广泛的发展，越来越多的影视和游戏都是基于VR(Vatual Reality，虚拟现实)技术的模拟真实场景，并且要求效果逼真震撼；使得头戴显示器作为一种新兴的技术，首先在娱乐领域有了很好的发展前景，其把二维平面的画面以更加立体的形象展现给用户，使得用户产生身临其境的真实感受。

现有的VR设备用的目镜镜头，多局限于小视场的成像系统，其镜头FOV(Field ofView，视场)小于100°，用户使用设备观察场景时，会感觉到存在明显的边界，无法满足游戏领域一些高端用户追求VR的沉浸感的要求，而用户体验则主要取决于目镜的视场角，因此，现有的VR设备用的目镜镜头存在视场角小、用户体验不佳的问题。

发明内容

本发明提供了一种2P(2pieces，两片)结构镜头、头戴显示光学系统及头戴设备，以解决采用小视场的成像系统其镜头的视场角小、用户体验不佳的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种2P结构镜头，包括逆着光线入射方向依次设置的第一凸透镜和第二凸透镜，第一凸透镜为平凸透镜，第二凸透镜为双凸透镜；

第一凸透镜包括第一表面和第二表面，第一表面为靠近光阑的平面，光阑位于人眼瞳孔处；第二表面为凸向物方的非球面；第一表面的曲率半径R1与第二表面的曲率半径R2分别满足以下关系式：R1＝0，R20；

第二凸透镜包括第三表面和第四表面，第三表面和第四表面均为非球面，第三表面靠近第一凸透镜的第二表面并凸向光阑，第四表面凸向物方；第三表面的曲率半径R3与第四表面的曲率半径R4满足以下关系式：R3-R4。

根据本发明的另一个方面，提供了一种头戴显示光学系统，该头戴显示光学系统逆着光线入射方向依次包括：光阑、如本发明的一个方面的2P结构镜头，以及显示器，光阑位于人眼瞳孔处，显示器位于物方。

根据本发明的又一个方面，提供了一种头戴设备，包如本发明的另一个方面的头戴显示光学系统。

本发明的有益效果是：本发明的这种2P结构镜头，首先，整组镜头包括两片透镜，其中一片为非球面的平凸透镜，另一片为非球面的双凸透镜，且平凸透镜上第一表面的曲率半径R1与第二表面的曲率半径R2分别满足以下关系式：R1＝0，R20，双凸透镜上第三表面的曲率半径R3与第四表面的曲率半径R4满足以下关系式：R3-R4，该2P结构使得镜头模组单片镜片的面型更易于控制成型，对于MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)、SPOT(光斑)等像差的校正更好，同时能够获得120°的大视场角，能够作为高性能版本的头戴显示器目镜；其次，其制造成本和重量都大大降低。

另外，本发明还提供了一种头戴显示光学系统及头戴设备，其不仅可以满足大视场角VR的需要，更能够使得用户获得更好的沉浸感，从而提供较佳的用户体验，提高产品的竞争力。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种2P结构镜头的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的一种2P结构镜头的工作状态光学原理图；