[发明专利]一种光学系统以及头戴显示设备

说明书

本申请实施例公开了一种光学系统以及头戴显示设备；其中，所述光学系统透镜组，所述透镜组由沿入射光的传播方向依次设置的第三透镜、第二透镜和第一透镜组成；其中，在所述透镜组中有两个相邻设置的菲涅尔面；所述光学系统的成像光斑尺寸为＜50μm。本申请实施例提供了一种短焦、高分辨率的直透式光路结构设计方案，其可应用于头戴显示设备，成像效果较好。

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，更具体地，本申请涉及一种光学系统以及头戴显示设备。

背景技术

近年来，增强现实(Augmented Reality，AR)技术及虚拟显现实(VirtualReality，VR)技术等在智能穿戴设备中得到了应用，并快速发展起来。增强现实技术和虚拟现实技术的核心部件均是显示光学系统。显示光学系统显示效果的好坏将直接决定着智能穿戴设备的质量。目前，智能穿戴设备还需满足小型化、轻量化的要求，这就对显示光学系统也提出了相应的要求。

在现有的相关技术中，以VR设备为例。现有的VR设备大多采用单片式透镜+显示屏幕(display)组合形成的显示光学系统。然而，基于光路成像要求，透镜距离显示屏幕会比较远，这就导致VR设备的尺寸较大，这不利于产品的小型化，可能会导致用户佩戴时的使用体验不佳。此外，在目前的VR设备中，还有采用折叠光路的方案，该方案虽然可以实现VR设备的小型化、轻量化，但却存在制作成本较高、光效低(＜25％)且存在鬼影的问题。

因此，非常有必要对现有的显示光学系统进行新的设计。

发明内容

本申请的目的在于提供的一种光学系统以及头戴显示设备的新技术方案。

根据本申请的一个方面，提供了一种光学系统。所述光学系统包括：

透镜组，所述透镜组由沿入射光的传播方向依次设置的第三透镜、第二透镜和第一透镜组成；

其中，在所述透镜组中有两个相邻设置的菲涅尔面；

所述光学系统的成像光斑尺寸为＜50μm。

可选地，所述第一透镜与所述第二透镜之间设置有第一间隔T₁；

所述第三透镜与所述第二透镜之间设置有第二间隔T₂，且所述第二间隔T₂大于所述第一间隔T₁；

所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜位于同一光轴上。

可选地，所述第一透镜和所述第二透镜的光焦度均为正。

可选地，所述第一透镜和所述第二透镜相邻的两个面为菲涅尔面。

可选地，所述第一透镜包括第一表面和第二表面，所述第二透镜包括第三表面和第四表面；

所述第二表面与所述第三表面为相邻设置，且均为菲涅尔面；

所述第一表面和所述第四表面均为非球面。

可选地，所述第三透镜包括第五表面和第六表面；

所述第五表面与所述第四表面为相邻设置；

所述第五表面和所述第六表面中的至少一个为非球面。

可选地，所述第三透镜的光焦度为负。

可选地，所述第一透镜和所述第二透镜材质相同，且均为COP材料；

所述第三透镜为OKP材料或者EP材料。

可选地，所述第一透镜的有效焦距f₁为：20mm≤f₁≤40mm；