CN206209198U - 一种双镜片的虚拟显示目镜光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双镜片的虚拟显示目镜光学系统，包括：相同的左右两个单目镜光学系统，该单目镜光学系统包括：由前至后依次排列第一片透镜、第二片透镜和显示屏，第一片透镜、第二片透镜和显示屏的中心位于同一直线，人眼位于第一片透镜的前侧。本实用新型具有消除色差、畸变较小及全视场保持清晰等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及虚拟显示目镜技术领域，尤其涉及一种双镜片的虚拟显示目镜光学系统。
背景技术
虚拟现实技术在目前的穿戴式设备市场掀起了一股热潮，作为近些年个人消费的热点之一，具有极大的市场发展空间。由于手机、平板电脑等电子产品的屏幕尺寸较小，严重限制了观影体验，采用虚拟现实设备将显示屏幕通过光学放大原理在人眼前面成倍放大后，可以极大的优化观影体验。
虚拟现实设备一般佩戴在头上，设备的重量和体积不宜太大，而位于眼睛前面的目镜光学系统是虚拟现实设备的核心组件，因此目镜光学系统的设计对虚拟现实设备至关重要。目前虚拟现实设备主要采用传统一片式透镜结构，这种一片式透镜结构存在很多缺陷，例如色差无法消除、视场边沿成像模糊、畸变较大等，虽然有些缺陷可以通过软件来弥补，比如预先反畸变的处理等，但计算量和精准度都难以估算，而且处理的不好会造成观察这眩晕。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种双镜片的虚拟显示目镜光学系统，该虚拟显示目镜光学系统采用双镜片结构，具有消除色差、畸变较小及全视场保持清晰等优点。
本实用新型采用的技术方案是，设计一种双镜片的虚拟显示目镜光学系统，包括：相同的左右两个单目镜光学系统，该单目镜光学系统包括：由前至后依次排列第一片透镜、第二片透镜和显示屏，第一片透镜、第二片透镜和显示屏的中心位于同一直线，人眼位于第一片透镜的前侧。
其中，第一片透镜与第二片透镜相邻设置，且两者的中心间距不大于0.5mm。
优选的，第一片透镜到显示屏的中心间距在55mm至65mm的范围内。
优选的，第一片透镜和第二片透镜分别采用不同的光学塑胶材料，第一片透镜可采用冕牌型的塑胶材料，第二片透镜可采用火石型的塑胶材料。
在第一实施例中，第一片透镜为正透镜，第一片透镜的面型至少包含一片非球面面型，第二片透镜为负透镜。第一片透镜的光焦度为0.037、阿贝数为57.33，第二片透镜的光焦度为-0.021、阿贝数为29.93。
优选的，第二片透镜上朝向第一片透镜的前侧面为向内凹陷的曲面。
优选的，第二片透镜的前侧面还设有一圈沿其边缘设置的定位环，第一片透镜套在定位环内，两片透镜形成一个整体。
在第二实施例中，第一片透镜为菲涅尔透镜，第二片透镜朝向第一片透镜的前侧面为向内凹陷的曲面，该曲面的弯曲度大一些，以使两片透镜距离更近。
与现有技术相比，本实用新型采用双镜片结构，两片透镜相邻设置，以减小系统的结构尺寸，同时双镜片能很好的消除色差、减小畸变，使全视场保持一个清晰的画面。本实用新型结构简单、易于生产，具备极大的应用前景。
附图说明
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：
图1为本实用新型中第一实施例的虚拟显示目镜光学系统组成图；
图2为本实用新型中第一实施例的双镜片结构图；
图3为本实用新型中第二实施例的双镜片结构图；
图4为本实用新型中两个实施例测得的位置色差图；
图5为本实用新型中两个实施例测得的光学畸变图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提出的虚拟显示目镜光学系统，包括：相同的左右单目镜光学系统，单目镜光学系统包括：由前至后依次排列第一片透镜1、第二片透镜2和显示屏3，第一片透镜1、第二片透镜2和显示屏3的中心位于同一直线，人眼4位于第一片透镜1的前侧。
其中，第一片透镜1与第二片透镜2相邻设置，且两者的中心间距不大于0.5mm，以减小光学系统的结构尺寸。较优的，第一片透镜1到显示屏3的中心间距在55mm至65mm的范围内，限制光学系统的结构尺寸范围。较优的，第一片透镜1和第二片透镜2分别采用不同的光学塑胶材料，以消除光学色差。第一片透镜1可采用冕牌型的光学塑胶材料，折射率为1.45~1.55，色散系数大于50，第二片透镜2可采用火石型的光学塑胶材料，折射率为1.55~1.65，色散系数小于40。
如图2所示，在第一实施例中，第一片透镜1为正透镜，第一片透镜1的前侧面和后侧面均为向外凸出的曲面，第一片透镜1的面型至少包含一片非球面面型，第一片透镜1的光焦度为0.037、阿贝数为57.33。第二片透镜2为负透镜。第二片透镜2的光焦度为-0.021、阿贝数为29.93，第二片透镜2上朝向第一片透镜1的前侧面为向内凹陷的曲面，第一片透镜1的后曲面可以伸入第二片透镜2的前曲面内，使两片透镜的边沿更靠近，缩短两者的距离。进一步的，第二片透镜2的前侧面还设有一圈沿其边缘设置的定位环，第一片透镜1套在定位环内，两片透镜形成一个整体。
如图3所示，在第二实施例中，第一片透镜为菲涅尔透镜1’，菲涅尔透镜1’的前侧面和后侧面为平面，第二片透镜2朝向菲涅尔透镜1’的前侧面为向内凹陷的曲面，该曲面的弯曲度大一些，以使两片透镜距离更近。
图4和图5示出的是实际测验得出的位置色差图和光学畸变图，本实用新型采用的双镜片结构能很好的消除色差、减小畸变。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双镜片的虚拟显示目镜光学系统，包括：相同的左右两个单目镜光学系统，其特征在于，所述单目镜光学系统包括：由前至后依次排列第一片透镜、第二片透镜和显示屏，所述第一片透镜、第二片透镜和显示屏的中心位于同一直线，人眼位于第一片透镜的前侧；
所述第一片透镜与第二片透镜相邻设置，且两者的中心间距不大于0.5mm。
2.如权利要求1所述的虚拟显示目镜光学系统，其特征在于，所述第一片透镜和第二片透镜分别采用不同的光学塑胶材料。
3.如权利要求1所述的虚拟显示目镜光学系统，其特征在于，所述第一片透镜为正透镜，所述第一片透镜的面型至少包含一片非球面面型，所述第二片透镜为负透镜。
4.如权利要求3所述的虚拟显示目镜光学系统，其特征在于，所述第一片透镜的光焦度为0.037、阿贝数为57.33，所述第二片透镜的光焦度为-0.021、阿贝数为29.93。
5.如权利要求1所述的虚拟显示目镜光学系统，其特征在于，所述第一片透镜到所述显示屏的中心间距在55mm至65mm的范围内。
6.如权利要求1至5任一项所述的虚拟显示目镜光学系统，其特征在于，所述第二片透镜上朝向所述第一片透镜的前侧面为向内凹陷的曲面。
7.如权利要求6所述的虚拟显示目镜光学系统，其特征在于，所述第二片透镜的前侧面还设有一圈沿其边缘设置的定位环，所述第一片透镜套在所述定位环内。
8.如权利要求 1所述的虚拟显示目镜光学系统，其特征在于，所述第一片透镜为菲涅尔透镜，所述第二片透镜朝向第一片透镜的前侧面为向内凹陷的曲面。
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