[发明专利]一种适用于虚拟现实设备的光学系统

摘要

本发明公开了一种适用于虚拟现实设备的光学系统，沿光轴方向它依次包括光阑、一片正光焦度透镜、一片负光焦度透镜一个图像显示器；正光焦度透镜用于抑制大视场角入射的光线发散角，负光焦度透镜用于平衡正光焦度透镜产生的像散和畸变；两片透镜均为塑料材质，正光焦度透镜为低折射率、高色散系数透镜，负光焦度透镜为高折射率、低色散系数透镜，二者组合可以减小光学系统的色差。本发明提供的光学系统视场角大，单眼对角线视场角可达到100度，为虚拟现实设备提供了良好的沉浸感；在边缘视场透镜组也具有较好的像质及畸变，同时，透镜组具有较大的出瞳距和出瞳孔径，可为观察者提供更舒适的佩戴体验。

主权项

1.一种适用于虚拟现实设备的光学系统，其特征在于：沿光轴方向它依次包括光阑（1）、一片正光焦度透镜（2）、一片负光焦度透镜（3）和一个图像显示器（4）；所述正光焦度透镜的两个透射面均为外凸的非球面，其中，与光阑相对的表面其曲率半径为35～50mm，与负光焦度透镜相对的表面其曲率半径为8～12mm，正光焦度透镜的焦距为15～20mm，厚度为20～25mm；所述负光焦度透镜的两个透射面均为内凹的非球面，其中，与正光焦度透镜相对的表面其曲率半径为45～70mm，与图像显示器相对的表面其曲率半径为15～24mm，所述负光焦度透镜的焦距为-25～-20mm，厚度为6～10mm；正光焦度透镜的两个非球面表面和负光焦度透镜两个非球面表面的面形均满足条件：，其中， z是表面矢高，r为表面顶点到表面上任意一点的垂直距离，c为表面顶点的曲率，k为表面圆锥系数，～分别为第一至第八项非球面系数；所述光阑的直径为6～7mm，光阑到正光焦度透镜与光阑相对的透射面的表面中心的距离为12～15mm；所述的负光焦度透镜，其与图像显示器相对的透射面的表面中心和图像显示器的距离为15～25mm；正光焦度透镜与负光焦度透镜的空气间距为0.4～2mm；正光焦度透镜和负光焦度透镜的材料均为塑料，正光焦度透镜的折射率为1.45～1.5，色散系数为55～65，负光焦度透镜的折射率为1.58～1.70，色散系数为20～30。