本發(fā)明涉及光學(xué)，特別涉及一種頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)與vr設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶對vr設(shè)備的要求也越來越高。在現(xiàn)有的vr設(shè)備的設(shè)計過程中，需要在保持高分辨率的同時提升視場角，但在增大視場角的同時會給頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)帶來像差，并增大頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的畸變，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常是采用增加透鏡量來解決成像質(zhì)量問題，但增加透鏡量會提高頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性，增大頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的體積與重量，進(jìn)而影響到vr設(shè)備的佩戴體驗。

2、鑒于此，有必要提供一種頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)與vr設(shè)備以解決上述的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)與vr設(shè)備，其在改善光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的同時，可縮減光學(xué)系統(tǒng)的重量與體積，以改善用戶的使用體驗。

2、為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的第一方面提供一種頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其包括接收端、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與顯示器；第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡沿著接收端往顯示器的方向依序設(shè)置于接收端與顯示器之間；第一透鏡與第四透鏡均為凸向顯示器且正光焦度的彎月透鏡，第二透鏡為正光焦度的雙凸透鏡，第三透鏡為負(fù)光焦度的雙凹透鏡，第四透鏡靠近顯示器的一面為偶次非球面。

3、在一個優(yōu)選的實施方式中，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡的有效焦距分別為f1、f2、f3與f4，且f1、f2與f4均為正值，f3為負(fù)值。

4、在一個優(yōu)選的實施方式中，頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的有效焦距為f，且滿足：1.47≤f1/f≤1.83，1.53≤f2/f≤1.75，-1.71≤f3/f≤-1.383，0.23≤f4/f≤0.27。

5、在一個優(yōu)選的實施方式中，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡在d線的折射率分別為n1、n2、n3與n4，且滿足：1.78≤n1≤1.82，1.78≤n2≤1.86，1.75≤n3≤1.85，1.62≤n4≤1.89。

6、在一個優(yōu)選的實施方式中，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡在d線的阿貝數(shù)分別為v1、v2、v3與v4，且滿足：35≤v1≤70，35≤v2≤65，20≤v3≤28，18≤v4≤50。

7、在一個優(yōu)選的實施方式中，頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的半視場角為hfov，且滿足：59°≤hfov≤60°。

8、在一個優(yōu)選的實施方式中，第一透鏡靠近接收端一面的曲率半徑為r1，遠(yuǎn)離接收端的一面的曲率半徑為r2；第二透鏡靠近接收端的一面的曲率半徑為r3，遠(yuǎn)離接收端的一面的曲率半徑為r4；第三透鏡靠近接收端的一面的曲率半徑為r5，遠(yuǎn)離接收端的一面的曲率半徑為r6；第四透鏡靠近接收端的一面的曲率半徑為r7，且滿足：-62.5mm≤r1≤-51.7mm，-32.5mm≤r2≤-29mm，78mm≤r3≤95mm，-143.32mm≤r4≤-115.8mm，-118.4mm≤r5≤-88mm，95.27mm≤r6≤135.4mm，-55mm≤r7≤-37.6mm。

9、在一個優(yōu)選的實施方式中，第四透鏡的偶次非球面為10階非球面。

10、在一個優(yōu)選的實施方式中，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡均為玻璃透鏡。

11、本發(fā)明的第二方面提供一種vr設(shè)備，其包括前述任一項實施例中的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)。

12、本發(fā)明的有益效果在于：通過對第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡的設(shè)置，可使得頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的光線走勢平緩，可引入更多的光線，以增大視場范圍，并有效校正系統(tǒng)的像差，減小畸變，改善成像質(zhì)量，同時，通過對透鏡組的形狀的設(shè)置，可有效地減小頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的重量與體積，提高光學(xué)系統(tǒng)的緊湊性，改善vr設(shè)備的使用體驗。

技術(shù)特征：

1.一種頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括接收端、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與顯示器；所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡與所述第四透鏡沿著所述接收端往所述顯示器的方向依序設(shè)置于所述接收端與所述顯示器之間；所述第一透鏡與所述第四透鏡均為凸向所述顯示器且正光焦度的彎月透鏡，所述第二透鏡為正光焦度的雙凸透鏡，所述第三透鏡為負(fù)光焦度的雙凹透鏡，所述第四透鏡靠近所述顯示器的一面為偶次非球面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡與所述第四透鏡的有效焦距分別為f1、f2、f3與f4，且f1、f2與f4均為正值，f3為負(fù)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的有效焦距為f，且滿足：1.47≤f1/f≤1.83，1.53≤f2/f≤1.75，-1.71≤f3/f≤-1.383，0.23≤f4/f≤0.27。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡與所述第四透鏡在d線的折射率分別為n1、n2、n3與n4，且滿足：1.78≤n1≤1.82，1.78≤n2≤1.86，1.75≤n3≤1.85，1.62≤n4≤1.89。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡與所述第四透鏡在d線的阿貝數(shù)分別為v1、v2、v3與v4，且滿足：35≤v1≤70，35≤v2≤65，20≤v3≤28，18≤v4≤50。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)的半視場角為hfov，且滿足：59°≤hfov≤60°。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡靠近所述接收端一面的曲率半徑為r1，遠(yuǎn)離所述接收端的一面的曲率半徑為r2；所述第二透鏡靠近所述接收端的一面的曲率半徑為r3，遠(yuǎn)離所述接收端的一面的曲率半徑為r4；所述第三透鏡靠近所述接收端的一面的曲率半徑為r5，遠(yuǎn)離所述接收端的一面的曲率半徑為r6；所述第四透鏡靠近所述接收端的一面的曲率半徑為r7，且滿足：-62.5mm≤r1≤-51.7mm，-32.5mm≤r2≤-29mm，78mm≤r3≤95mm，-143.32mm≤r4≤-115.8mm，-118.4mm≤r5≤-88mm，95.27mm≤r6≤135.4mm，-55mm≤r7≤-37.6mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第四透鏡的偶次非球面為10階非球面。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡與所述第四透鏡均為玻璃透鏡。

10.一種vr設(shè)備，其特征在于，包括前述權(quán)利要求1至9中任一項所述的頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)與VR設(shè)備，其包括接收端、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡與顯示器；第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡與第四透鏡沿著接收端往顯示器的方向依序設(shè)置于接收端與顯示器之間；第一透鏡與第四透鏡均為凸向顯示器且正光焦度的彎月透鏡，第二透鏡為正光焦度的雙凸透鏡，第三透鏡為負(fù)光焦度的雙凹透鏡，第四透鏡靠近顯示器的一面為偶次非球面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其通過對透鏡組的設(shè)置，在確保光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊的同時，可引入更多的光線，獲取大視場角，并有效校正像差，減小畸變，改善成像質(zhì)量，進(jìn)而減小VR的重量與體積，改善用戶的使用體驗。

技術(shù)研發(fā)人員：劉熙民,歐陽勝,胡小帆,鐘銘宸
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西瑞泓達(dá)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28