一种弯月型VR透镜系统的制作方法

本发明涉及VR透镜系统，具体公开了一种弯月型VR透镜系统。

背景技术：

VR系统的光学部分一般采用屏幕和透镜配合，使用户能够通过透镜看清眼前3-7cm屏幕的影像，VR透镜多采用非球面透镜，非球面透镜的结构如图1的a所示；由于不同地区、不同性别的人群瞳距不相同，为适应不同瞳距的人群，VR透镜的非球面外径需要做的比较大，同时，VR系统具有大视场、短后截距的需求，透镜的焦距通常需要做得比较小，主流的VR透镜焦距都在40mm左右；由于非球面的外径需要做得比较大、焦距需要做得比较小，导致形成的VR透镜厚度比较大，增大整个VR系统的体积。

为降低VR系统的体积，需要进一步降低VR透镜的厚度、体积，现有技术的VR透镜采用菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的结构如图1的b所示；菲涅尔透镜相对于非球面透镜，体积、厚度和重量降低了40％以上，VR系统的体积也相应的减小。市面上的VR透镜主要分为平面菲涅尔结构或凸面菲涅尔结构，虽降低了一部分的体积与重量，但并没有把VR系统的的体积和重量降低到极致。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种弯月型VR透镜系统，能够将透镜的体积和重量降低到极致，有效降低VR系统的体积和重量，提升用户的体验。

为解决现有技术问题，本发明公开一种弯月型VR透镜系统，包括弯月型透镜和屏幕，弯月型透镜包括S1、S2两个面，S2的光学有效面为菲涅尔结构，S1和S2两个面形成弯月型透镜。

进一步的，S1的光学有效面为非球面结构或平面结构。

进一步的，S1的光学有效面为非球面结构，且S1向S2凹陷时，S2向远离S1的一侧突出。

进一步的，S1的光学有效面为非球面结构，且S2向S1凹陷时，S1向远离S2的一侧突出。

进一步的，S1面向人眼，S2面向屏幕。

人眼和屏幕分别位于透镜的两侧，S1面向人眼，S2面向屏幕，S2向S1凹陷形成弯月型，同时在S2的光学有效面设置菲涅尔结构，能够显著降低由于S2所形成的厚度，S1的光学有效面为非球面结构，且S1向远离S2的一侧突出的时候，S2可向S1凹陷的空间更大，能进一步降低弯月型透镜的厚度；同时S1向S2凹陷、S2向远离S1的一侧突出同样能够实现。本发明的有益效果为：本发明公开一种弯月型VR透镜系统，设计透镜呈弯月型，能够显著降低透镜的重量和厚度，相对于传统的非球面VR透镜，重量和厚度缩减了70％，相对于传统的菲涅尔VR透镜，重量和厚度缩减了50％，能够进一步降低VR系统的体积和重量。

附图说明

图1为非球面透镜和菲涅尔透镜的结构示意图。

图2为本发明中弯月型透镜的结构示意图。

图3为非球面透镜、菲涅尔透镜和本发明中弯月型透镜的对比示意图。

图4为本发明实施例一的光路示意图。

图5为本发明实施例一的光学性能示意图。

图6为本发明实施例二的光路示意图。

图7为本发明实施例二的光学性能示意图。

图8为本发明实施例三的光路示意图。

图9为本发明实施例三的光学性能示意图。

图10为本发明实施例四的光路示意图。

图11为本发明实施例四的光学性能示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图11。

本发明公开本发明公开一种弯月型VR透镜系统，包括弯月型透镜和屏幕，弯月型透镜包括S1、S2两个面，S2的光学有效面为菲涅尔结构；S1向S2凹陷，或S2向S1凹陷，S1和S2两个面形成弯月型透镜。

S2向S1凹陷形成弯月型透镜，能够显著降低由于S2所形成的厚度，能够有效降低VR透镜的重量和厚度，如图3所示，A为传统的非球面VR透镜、B为传统的菲涅尔VR透镜、C为本发明的弯月型透镜，本发明的弯月型透镜相对于传统的非球面VR透镜，重量和厚度缩减了70％，相对于传统的菲涅尔VR透镜，重量和厚度缩减了50％，进而显著缩减VR系统的体积和重量。

实施例一，S1的光学有效面为非球面结构，S1向远离S2的一侧突出，S2的光学有效面为菲涅尔结构，S2向S1凹陷，形成弯月型透镜，S1面向人眼，S2面向屏幕。

表1，实施例一的设计参数

表2，实施例一的非球面设计参数

根据表1和表2的参数设计实施例一的VR透镜系统，形成的成像系统光路图参考图4，成像的光学性能参考图5，图5中左侧曲线为场曲曲线、右侧曲线为畸变曲线，场曲是像场弯曲的简称，是物平面形成曲面像的一种像差，畸变是垂向(横向)放大率随视场的增大而变化所引起一种失去物像相似的像差，场曲曲线的横坐标为离焦量、纵坐标为像高，畸变曲线的横坐标为畸变量、纵坐标为像高。

实施例二，S1的光学有效面为非球面结构，S1向远离S2的一侧突出，S2的光学有效面为菲涅尔结构，S2向S1凹陷，形成弯月型透镜，S1面向人眼，S2面向屏幕。

表3，实施例二的设计参数

表4，实施例二的非球面设计参数

根据表3和表4的参数设计实施例一的VR透镜系统，形成的成像系统光路图参考图6，成像的光学性能参考图7，图7中左侧曲线为场曲曲线、右侧曲线为畸变曲线，场曲是像场弯曲的简称，是物平面形成曲面像的一种像差，畸变是垂向(横向)放大率随视场的增大而变化所引起一种失去物像相似的像差，场曲曲线的横坐标为离焦量、纵坐标为像高，畸变曲线的横坐标为畸变量、纵坐标为像高。

实施例三，S1的光学有效面为非球面结构，S2向远离S1的一侧突出，S2的光学有效面为菲涅尔结构，S1向S2凹陷，形成弯月型透镜，S1面向人眼，S2面向屏幕。

表5，实施例三的设计参数

表6，实施例三的非球面设计参数

根据表5和表6的参数设计实施例一的VR透镜系统，形成的成像系统光路图参考图8，成像的光学性能参考图9，图9中左侧曲线为场曲曲线、右侧曲线为畸变曲线，场曲是像场弯曲的简称，是物平面形成曲面像的一种像差，畸变是垂向(横向)放大率随视场的增大而变化所引起一种失去物像相似的像差，场曲曲线的横坐标为离焦量、纵坐标为像高，畸变曲线的横坐标为畸变量、纵坐标为像高。

实施例四，S1的光学有效面为平面结构，S2的光学有效面为菲涅尔结构，S2向远离S1的一侧突出，形成弯月型透镜，S1面向人眼，S2面向屏幕。

表7，实施例四的设计参数

表8，实施例三的非球面设计参数

根据表7和表8的参数设计实施例一的VR透镜系统，形成的成像系统光路图参考图10，成像的光学性能参考图11，图11中左侧曲线为场曲曲线、右侧曲线为畸变曲线，场曲是像场弯曲的简称，是物平面形成曲面像的一种像差，畸变是垂向(横向)放大率随视场的增大而变化所引起一种失去物像相似的像差，场曲曲线的横坐标为离焦量、纵坐标为像高，畸变曲线的横坐标为畸变量、纵坐标为像高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。