[发明专利]一种光学系统及VR设备

说明书

本发明提供一种光学系统及VR设备。其中，光学系统中，左目光路结构和右目光路结构分别包含至少一个自由曲面，进而可对单目视场角进行有效优化，使用户通左目或者右目对应的光学结构即可观察到较大视场范围，当目标成像物为显示屏时，有利于提升显示屏的屏幕利用率和成像分辨率。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学系统及VR设备。

背景技术

VR(Virtual Reality,虚拟现实)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，并通过多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该模拟环境中。

通常，VR设备内用于显示虚拟图像的显示屏分为左右两屏，左右两屏显示的画面分别通过左目光学系统和右目光学系统进入人眼，进而人眼能够观看到三维的虚拟图像。但是，这种分屏模式无法对显示屏的显示面积进行有效地利用，显示分辨率较低。

发明内容

本发明提供一种光学系统及VR设备，用以提高显示屏的屏幕利用率和成像分辨率。

本发明提供一种光学系统，包括：与双目分别适配、且沿着所述光学系统的中心轴对称的左目光路结构和右目光路结构；其中，所述左目光路结构和所述右目光路结构分别包含具有正光焦度的镜片，所述镜片的有效光学面中，至少包含一个自由曲面。

进一步可选地，所述镜片包含靠近双目的第一有效光学面和靠近目标成像物的第二有效光学面；所述第一有效光学面和所述第二有效光学面中的一者为自由曲面，另一者为非球面；或者，所述第一有效光学面和所述第二有效光学面均为自由曲面。

进一步可选地，所述第一有效光学面和所述第二有效光学面上远离所述光学系统的中心轴的一端的夹角为锐角。

进一步可选地，所述第一有效光学面和所述第二有效光学面中，至少存在一个有效光学面与垂直于所述光学系统的中心轴的平面成(-20°，20°)范围内的夹角。

进一步可选地，所述自由曲面上的点的切平面，与垂直于所述光学系统的中心轴的平面成(-45°，45°)范围内的夹角。

进一步可选地，所述第一有效光学面为凹向所述镜片的光心的凹面，所述第二有效光学面为凸向目标成像物的凸面。

进一步可选地，所述第一有效光学面在水平方向上的光焦度在(-0.02，-0.0125)范围内，在垂直方向上的光焦度在(-0.0054，-0.0044)范围内。；所述第二有效光学面在水平方向上的光焦度在(0.014，0.04)范围内，在垂直方向上的光焦度在(0.008，0.013)范围内。

进一步可选地，左目光路结构中的镜片和右目光路结构中的镜片为一片镜片上沿着所述光学系统的中心轴相互对称的两个部分。

进一步可选地，左目光路结构中的镜片和右目光路结构中的镜片为沿着所述光学系统的中心轴对称分布的两个独立的镜片，且两个独立的镜片的光心之间的距离可调，以满足设定范围内的瞳距要求。

进一步可选地，所述镜片的折射率在(01.45，1.60)范围内，色散在(50，75)范围内。

本发明还提供一种VR设备，包括本发明提供的光学系统，以及穿过所述光学系统的中心轴的显示屏。

本发明提供的光学系统中，左目光路结构和右目光路结构分别包含至少一个自由曲面，进而可对单目视场角进行有效优化，使用户通左目或者右目对应的光学结构即可观察到较大视场范围，当目标成像物为显示屏时，有利于提升显示屏的屏幕利用率和成像分辨率。

附图说明