透镜模组、虚拟现实设备及交互系统的制作方法

1.本公开涉及电子设备领域，具体涉及一种透镜模组及虚拟现实设备及交互系统。


背景技术：

2.在虚拟现实技术中，基于光学透镜模组呈现图像信息，并通过计算机技术产生的电信号，将其与各种输出设备结合，使图像信息转化为能够让人们感受到的对象，这些对象可以类似于真实的物体，也可以是虚拟出来的物体。
3.目前，已有的光学透镜模组为菲涅尔透镜组或双曲面多透镜组，其边缘成像清晰度差、视场角相对较小的缺点，且体积大、重量大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提供一种透镜模组、虚拟现实设备及交互系统，以克服或者缓解上述问题。
5.本公开采用的技术方案为：
6.第一方面，提供一种透镜模组，其包括：显示像源，用于发出沿着第一传播方向传播的第一圆偏振光；
7.第一透镜，包括第一进光面和第一出光面，且所述第一进光面和所述第一出光面均为凸面；
8.第二透镜，包括第二进光面和第二出光面，且所述第二进光面为凹面，所述第二出光面为平面或者凹面，所述显示像源、第一透镜和第二透镜沿第一传播方向依次设置；
9.所述第一透镜，用于通过所述第一进光面和所述第一出光面将所述第一圆偏振光传播到所述第二进光面和所述第二出光面，以将所述第一圆偏振光传播到所述第二透镜；
10.所述第二出光面上设置有膜层，所述膜层用于调整所述第一圆偏振光的偏振状态以形成沿着与所述第一传播方向相反的第二传播方向传播的第一线偏振光，并将所述第一线偏振光转变为第二圆偏振光，所述第二圆偏振光通过光路的折叠转变为第二线偏振光，所述第二线偏振光穿出所述第二出光面并沿所述第一传播方向传播以进行成像。
11.第二方面，提供一种虚拟现实设备，其包括本公开实施例任一项所述透镜模组。
12.第三方面，提供一种交互系统，其包括本公开实施例所述的虚拟现实设备。
13.本公开实施例提供的技术方案中，通过第一透镜和第二透镜接收第一圆偏振光，并且第二透镜的第二出光面上设置有膜层，膜层可以调整第一圆偏振光的偏振状态以形成沿着与第一传播方向相反的第二传播方向传播的第一线偏振光，并将第一线偏振光转变为第二圆偏振光，第二圆偏振光通过光路的折叠转变为第二线偏振光，第二线偏振光穿出第二出光面并沿第一传播方向传播以进行成像，因此实现了第一圆偏振光的偏振状态的调整以及光路的折叠，从而达到了校正残余像差的作用，同时可使得成像的分辨率较高，保证了良好的成像效果，并使得透镜模组的光学总长减小，并减小了透镜模组的体积和重量。
附图说明
14.图1为本技术实施例一种透镜模组的结构示意图；
15.图2为透镜模组中显示像源的位置变化示意图；
16.图3为应用场景一的调制传递函数图；
17.图4为应用场景一的弥散斑图；
18.图5为应用场景一的场曲及畸变曲线图；
19.图6为本技术实施例二种透镜模组的结构示意图；
20.图7为应用场景二的调制传递函数图；
21.图8为应用场景二的弥散斑图；
22.图9为应用场景二的场曲及畸变曲线图；
23.图10为本技术实施例三种透镜模组的结构示意图；
24.图11为应用场景三的调制传递函数图；
25.图12为应用场景三的弥散斑图；
26.图13为应用场景三的场曲及畸变曲线图；
27.图14为本技术实施例四种透镜模组的结构示意图；
28.图15为应用场景四的调制传递函数图；
29.图16为应用场景四的弥散斑图；
30.图17为应用场景四的场曲及畸变曲线图；
31.图18为本技术上述应用场景中人眼位置相对于主光轴的位置示意图；
32.图19为本技术实施例一种虚拟现实设备的结构框图；
33.图20为本技术实施例一种交互系统的结构框图。
具体实施方式
34.为使本公开要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
35.在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.图1为本技术实施例一种透镜模组的结构示意图。如图1所示，该透镜模组包括：显示像源i ma，用于发出沿着第一传播方向传播的第一圆偏振光；第一透镜l1，包括第一进光面和第一出光面，且所述第一进光面和所述第一出光面均为凸面；第二透镜l2，包括第二进光面和第二出光面，且所述第二进光面为凹面，所述第二出光面为平面或者凹面，所述显示像源、第一透镜l1和第二透镜l2沿第一传播方向依次设置；所述第一透镜l1，用于通过所述第一进光面和所述第一出光面将所述第一圆偏振光传播到所述第二进光面和所述第二出光面，以将所述第一圆偏振光传播到所述第二透镜l2；所述第二出光面上设置有膜层，所述膜层用于调整所述第一圆偏振光的偏振状态以形成沿着与所述第一传播方向相反的第二传播方向传播的第一线偏振光，并将所述第一线偏振光转变为第二圆偏振光，所述第二圆
偏振光通过光路的折叠转变为第二线偏振光，所述第二线偏振光穿出所述第二出光面并沿所述第一传播方向传播以进行成像。
37.本技术中的提供的透镜模组中，通过第一透镜l1和第二透镜l2接收第一圆偏振光，并且第二透镜l2的第二出光面上设置有膜层，膜层可以用于调整第一圆偏振光的偏振状态以形成沿着与第一传播方向相反的第二传播方向传播的第一线偏振光，并将第一线偏振光转变为第二圆偏振光，第二圆偏振光通过光路的折叠转变为第二线偏振光，第二线偏振光穿出第二出光面并沿第一传播方向传播以进行成像，因此实现了第一圆偏振光的偏振状态的调整以及光路的折叠，从而达到了校正残余像差的作用，同时可使得成像的分辨率较高，保证了良好的成像效果，并使得透镜模组的光学总长减小，并减小了透镜模组的体积和重量。
38.下面，对本技术中的透镜模组进行详细说明，应理解，下文中的说明并不作为对本技术中的限制。
39.本技术中，第一透镜l1、第二透镜l2的材质可以相同，也可以不同。本技术中不限制第一透镜l1、第二透镜l2的材质，只要可以满足使用要求即可。
40.可选地，本技术的透镜模组中，第一透镜的焦距f1满足：65mm＜f1＜80mm，第二透镜的焦距f2满足：-220mm＜f2＜-160mm。本技术的第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2满足这样的取值范围，可实现透镜模组的轻薄化和良好成像效果；另外，第一透镜l1具有正光焦度，可有效压缩入射光束的体积，第二透镜l2具有负光焦度，与第一透镜l1一起将光线两次反射，校正系统残余像差的同时，可以实现成像的高分辨率，且确保整个透镜模组的光学总长较小，大大减小了透镜模组的体积和重量。
41.当将上述透镜模组应用到穿戴式交互装置(比如为实现虚拟现实)时，可通过调节显示像源i ma相对于各个透镜的距离实现整体调焦；再进一步调节第一透镜l1相对于第二透镜l2的相对位置，实现内部调焦，可以便于近视眼的人群摘取眼镜即可进行佩戴。
42.另外，由于第一透镜l1的第一进光面为凸面，第一出光面为凸面，可以实现正光焦度以将第一圆偏振光有效压缩传播到第二透镜l2；而第二透镜l2的第二进光面为凹面，第二出光面为平面或者凹面，结合膜层，与第一透镜l1一起压缩光学总长的同时校正残余像差，且在第二透镜l2上实现了第一圆偏振光的偏振状态调整以及光路的折叠。
43.可选地，该透镜模组中，第一透镜的焦距f1满足：2f＜|f1|＜3f，第二透镜的焦距f2满足：6f＜|f2|＜9f，其中，f为透镜模组的系统焦距。本技术的第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2与透镜模组的系统焦距f满足这样的关系，可在实现透镜模组的轻薄化的同时，保证透镜模组具有良好的成像效果。
44.可选地，该透镜模组中，透镜模组的光学总长ttl与透镜模组的系统焦距f满足：0.8≤ttl/f≤1.0。本技术的透镜模组的光学总长ttl与透镜模组的系统焦距f满足这样的关系，可以减小透镜模组的厚度以及整个透镜模组的光学总长。
45.可选地，该透镜模组中，于主光轴上，第一透镜l1的厚度ct1与透镜模组的光学总长ttl满足：0.2≤ct1/ttl≤0.6。本技术的透镜模组的第一透镜l1的厚度ct1与透镜模组的光学总长ttl满足这样的关系，可以获得大光焦度，并同时压缩透镜模组的光学总长。
46.可选地，该透镜模组中，于主光轴上，第二透镜l2的厚度ct2与透镜模组的光学总长ttl满足：0.05≤ct2/ttl≤0.07。本技术的透镜模组的第二透镜l2的厚度ct2与透镜模组
的光学总长ttl满足这样的关系，可以有效折叠光路，减小透镜模组的体积，并有效压缩透镜模组的光学总长。
47.可选地，该透镜模组中，于主光轴上，第一透镜l1的厚度ct1以及第一透镜l1的边厚et1满足：2.5≤ct1/et1≤6.3。本技术的透镜模组的第一透镜l1的厚度ct1以及第一透镜l1的边厚et1满足这样的关系，可以在满足加工的情况下有效校正透镜模组的像差。
48.可选地，该透镜模组中，于主光轴上，第一透镜l1的厚度ct1以及所述第二透镜l2的厚度ct2满足：3.7≤ct1/ct2≤6.3。本技术的透镜模组的第一透镜l1的厚度ct1以及所述第二透镜l2的厚度ct2满足这样的关系，可以实现透镜模组的轻薄化的同时保证良好的成像效果。
49.可选地，第一透镜l1、第二透镜l2中的任一透镜，其非球面的面形曲线按照如下公式确定：
[0050][0051]
其中，z为矢高，c为曲率半径所对应的曲率，r为径向长度，k为圆锥二次曲线系数，α1至α
10
分别表示曲率半径上各径向坐标所对应的系数；当k小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线；当k等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆；当k等于0时，透镜的面形曲线为圆形；当k大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形。
[0052]
本技术中基于上述方式确定第一透镜l1、第二透镜l2中的任一透镜的非球面的面形曲线的公式，可以根据应用场景的需求，配置合理的非球面，比如上述凸面或者凹面。
[0053]
可选地，该透镜模组中，第二透镜l2的第二出光面距离人眼的距离不小于12mm，且第二出光面与人眼之间形成的锥形区域范围不小于10mm，从而便于显示像源经过透镜模组处理可形成最佳的成像位置，以便于增强用户的体验感，而且便于用户快速调整到到最佳的成像位置。
[0054]
可选地，该透镜模组的屈光度覆盖范围为：0d～-7d。从而可使得透镜模组具有良好的屏幕清晰度表现，从而可以满足大多数用户的使用需求。可选地，本技术中可以通过移动显示像源i ma，从而方便快速地实现屈光度的调整。
[0055]
可选地，该透镜模组的视场角fov满足：90
°
≤fov≤105
°
。本技术中的透镜模组的视场角fov满足这样的范围，可以减小用户使用透镜模组时的眩晕感，提高用户的沉浸感。
[0056]
可选地，该透镜模组中，第一透镜l1的折射率nd1与第二透镜l2的折射率nd2满足：3.2≤nd1+nd2≤3.5。
[0057]
可选地，该透镜模组中，第一透镜的阿贝数vd1与第二透镜的阿贝数vd2满足：vd1≥55，vd1-vd2≥35。
[0058]
在一实施例中，通过折射率来表示光在真空中的传播速度与光在透镜中的传播速度之比，阿贝数(又称之色散系数)用于衡量透镜的成像品质，并且通常情况下，阿贝数又与透镜的折射率成反比，折射率越高，表示入射光发生折射的能力越强。当透镜的折射率越大时，阿贝数越小，色散越明显，成像质量越差，反之，则成像质量越好。因此，本实施例中，通过上述设置的各透镜的折射率和阿贝数，可以实现像差的校正，从而保证成像的高解析度。
[0059]
在一些可选的实施例中，第一透镜l1的第一进光面还镀有半透半反膜，从而与第
二透镜l2的第二出光面上的膜层配合，调整第一圆偏振光的偏振状态以形成沿着与第一传播方向相反的第二传播方向传播的第一线偏振光，并将所述第一线偏振光转变为第二圆偏振光，再通过光路的折叠，将所述第二圆偏振光转变为第二线偏振光。
[0060]
可选地，该透镜模组中，膜层包括沿第一传播方向依次设置的第一膜层、第二膜层、第三膜层和第四膜层，第一膜层用于对第一圆偏振光进行抗反射处理以避免第一圆偏振光大量反射，有效提高了系统的整体透过率，增加了图像对比度。第二膜层用于调整第一圆偏振光的偏振状态以生成沿着与第一传播方向相反的第二传播方向传播的第一线偏振光，第一线偏振光的传播方向垂直于第三膜层的透射轴方向，从而使得第三膜层用于对第一线偏振光进行反射使得第一线偏振光又经过第二膜层处理，实现偏振状态的再次调整以生成第二圆偏振光，再依次入射进入到第一透镜l1并通过第一透镜l1的第一进光面所镀的半透半反膜进行反射以完成光路的折叠，然后从第一透镜l1的第一出光面出射，入射到第二透镜l2，再先后通过第二透镜l2的第二出光面的第一膜层、第二膜层处理，使得第二圆偏振光转变成第二线偏振光，第二线偏振光的传播方向与第三膜层的透射轴方向一致，从而使得第二线偏振光穿过第二透镜l2的第二出光面，第四膜层用于补强第三膜层漏光，不会改变上述偏振状态，第二线偏振光穿出第二出光面沿着第一传播方向传播以进行成像。
[0061]
上述第一膜层、第二膜层、第三膜层和第四膜层的具体实现，可以根据应用场景的需求确定。
[0062]
可选地，该透镜模组中，第一透镜l1与第二透镜l2于主光轴上的空气间隔d1满足：0.3mm≤d1≤1.0mm。本技术中的透镜模组的第一透镜l1与第二透镜l2于主光轴上的空气间隔d1满足这样的范围，可以减小透镜模组的总光程，压缩透镜模组的总长。
[0063]
基于本技术实施例的上述描述，以下结合具体应用场景的需求，对本技术的透镜模组的各个透镜的配置进行如下示例性说明。
[0064]
应用场景(一)：f1＝68.03mm，f2＝-163.02mm，ttl＝23.9mm，ct1/ct2＝5.33，ct1/et1＝4.62，d1＝1mm。
[0065]
表1
[0066][0067]
表1为各透镜的配置明细，nd为折射率，vd为阿贝数，面号s1为第二透镜l2的第二出光面，面号s3为第一透镜l1的第一出光面，面号s2为第二透镜l2的第二进光面，面号s4为第一透镜l1的第二进光面。
[0068]
表2
[0069]
面号kα4α6α8s10.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s2-2.25e+011.43e-05-1.90e-071.05e-09
s31.49e+003.82e-06-1.48e-076.84e-10s41.52e+01-8.76e-071.87e-08-1.56e-10
[0070]
表2为各透镜的光学参数示意，包括各个透镜的进光面、出光面于圆锥二次曲线系数、曲率半径上各径向坐标所对应的系数的对应关系。
[0071]
表3
[0072][0073]
表3为第一透镜l1在不同位置处的屈光度。透镜模组中显示像源的位置变化示意图如图2所示。图2示出了应用场景一中透镜模组的结构。
[0074]
图3为应用场景一的调制传递函数图。如图3所示，横坐标表示成像面上每毫米含有的线对(spat i a l frequency i n cyc l es per mm)，纵坐标表示调制传递函数(modu l at i on transfer funct i on，mtf)值。为了初步验证本公开方案的效果，配置如下六种像源参数来确定调制传递函数值。
[0075]
六种像源参数中，每个像源参数包括显示像源的像高、成像质量是子午光线(tangent i a l)成像质量还是弧矢光线(sagitta l)成像质量，具体如下：
[0076]
(1)像高为0.00mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf5；
[0077]
(2)像高为0.00mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf5；
[0078]
(3)像高为9.57mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf4；
[0079]
(4)像高为9.57mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf3；
[0080]
(5)像高为19.15mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf2；
[0081]
(6)像高为19.15mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf1。
[0082]
参照图3中所示，透镜模组在各个视场中，所有调制传递函数的值大于匹配较好分辨率的调制传递函数值阈值0.4，因此，具有良好的分辨率。应理解，上述图3中选取的具体像源参数仅仅是示例，并非唯一性限定。
[0083]
图4为应用场景一的弥散斑图。由图4可见，显示像源的像源参数记为(x方向像高，y方向像高)，本实施例中以11组显示像源的像源参数为例，从视场弥散斑角度来对本公开实施例的技术效果进行说明。11组显示像源的像源参数分别记为i ma(0.000mm,0.000mm)、i ma(0.000mm,1.915mm)、i ma(0.000mm,3.830mm)、i ma(0.000mm,5.745mm)、i ma(0.000mm,7.660mm)、i ma(0.000mm,9.575mm)、i ma(0.000mm,11.490mm)、i ma(0.000mm,13.405mm)、i ma(0.000mm,15.320mm)、i ma(0.000mm,17.235mm)、i ma(0.000mm,19.150mm)。
[0084]
如图4所示，在11组显示像源的像源参数下，弥散斑的大小均小于匹配成像质量较
好时的弥散斑尺寸阈值(比如为50μm)，因此，成像质量好。
[0085]
图5为应用场景一的场曲及畸变曲线图。如图5所示，对于场曲(又称之为fi e l d curvature)纵坐标为视场大小，横坐标表示场曲大小，其单位为毫米(mi l l imeters)；对于畸变(又称之为f-tan(theta)di stort i on)，其横坐标表示畸变大小(用百分比percent表示)，s表示弧矢方向的场曲，t表示子午方向的场曲。如图5所示，全视场场曲均小于全视场场曲阈值比如0.5mm。再参见图5中的，由于畸变值位于0左侧，因此，畸变无反曲。为此，表明本公开实施例的方案场曲矫正良好，畸变呈现线性变化。
[0086]
应用场景(二)：f1＝70.36mm，f2＝-178.48mm，ttl＝24.87mm，ct1/ct2＝3.77，ct1/et1＝3.67，d1＝0.48mm。
[0087]
表5
[0088][0089]
表5为各透镜的配置明细，为各透镜的配置明细，nd为折射率，vd为阿贝数，面号s1为第二透镜l2的第二出光面，面号s3为第一透镜l1的第一出光面，面号s2为第二透镜l2的第二进光面，面号s4为第一透镜l1的第二进光面。
[0090]
表6
[0091]
面号kα4α6α8s10.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s2-4.16e+011.89e-05-2.09e-071.07e-09s38.74e-011.58e-05-2.21e-077.91e-10s42.06e+011.51e-061.00e-09-1.22e-10
[0092]
表6为各透镜的光学参数示意，包括各个透镜的进光面、出光面于圆锥二次曲线系数、曲率半径上各径向坐标所对应的系数的对应关系。
[0093]
表7
[0094][0095]
表7为第一透镜l1在不同位置处的屈光度。
[0096]
图6为应用场景二中透镜模组的结构示意图，各个透镜的凹凸形状与上述图2中的相同，不同的是，与应用场景一相比，光学厚度增加了。
[0097]
图7为应用场景二的调制传递函数图。如图7所示，横坐标表示成像面上每毫米含有的线对(spat i a l frequency i n cyc l es per mm)，纵坐标表示调制传递函数(modu l at i on transfer funct i on，mtf)值。为了初步验证本公开方案的效果，配置
如下六种像源参数来确定调制传递函数值。
[0098]
六种像源参数中，每个像源参数包括显示像源的像高、成像质量是子午光线(tangent i a l)成像质量还是弧矢光线(sagitta l)成像质量，具体如下：
[0099]
(1)像高为0.00mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf5；
[0100]
(2)像高为0.00mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf5；
[0101]
(3)像高为9.57mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf4；
[0102]
(4)像高为9.57mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf3；
[0103]
(5)像高为19.15mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf2；
[0104]
(6)像高为19.15mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf1。
[0105]
参照图7中所示，透镜模组在各个视场中，所有调制传递函数的值大于匹配较好分辨率的调制传递函数值阈值0.4，因此，具有良好的分辨率。应理解，上述图7中选取的具体像源参数仅仅是示例，并非唯一性限定。
[0106]
图8为应用场景二的弥散斑图。由图8可见，显示像源的像源参数记为(x方向像高，y方向像高)，本实施例中以11组显示像源的像源参数为例，从视场弥散斑角度来对本公开实施例的技术效果进行说明。11组显示像源的像源参数分别记为i ma(0.000mm,0.000mm)、i ma(0.000mm,1.915mm)、i ma(0.000mm,3.830mm)、i ma(0.000mm,5.745mm)、i ma(0.000mm,7.660mm)、i ma(0.000mm,9.575mm)、i ma(0.000mm,11.490mm)、i ma(0.000mm,13.405mm)、i ma(0.000mm,15.320mm)、i ma(0.000mm,17.235mm)、i ma(0.000mm,19.150mm)。
[0107]
如图8所示，在11组显示像源的像源参数下，弥散斑的大小均小于匹配成像质量较好时的弥散斑尺寸阈值(比如为50μm)，因此，成像质量好。
[0108]
图9为应用场景二的场曲及畸变曲线图。如图9所示，对于场曲(又称之为fi e l d curvature)纵坐标为视场大小，横坐标表示场曲大小，其单位为毫米(mi l l imeters)；对于畸变(又称之为f-tan(theta)di stort i on)，其横坐标表示畸变大小(用百分比percent表示)，s表示弧矢方向的场曲，t表示子午方向的场曲。如图9所示，全视场场曲均小于全视场场曲阈值比如0.5mm。再参见图9中的，由于畸变值位于0左侧，因此，畸变无反曲。为此，表明本公开实施例的方案场曲矫正良好，畸变呈现线性变化。
[0109]
应用场景(三)：f1＝75.55mm，f2＝-173.26mm，ttl＝24.27mm，ct1/ct2＝6.21，ct1/et1＝2.53，d1＝0.30mm。
[0110]
表9
[0111]
[0112][0113]
表9为各透镜的配置明细，nd为折射率，vd为阿贝数，面号s1为第二透镜l2的第二出光面，面号s3为第一透镜l1的第一出光面，面号s2为第二透镜l2的第二进光面，面号s4为第一透镜l1的第二进光面。
[0114]
表10
[0115]
面号kα4α6α8s10.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00s2-4.16e+011.89e-05-2.09e-071.07e-09s38.44e-011.58e-05-2.21e-077.91e-10s42.06e+011.51e-061.00e-09-1.22e-10
[0116]
表10为各透镜的光学参数示意，包括各个透镜的进光面、出光面于圆锥二次曲线系数、曲率半径上各径向坐标所对应的系数的对应关系。
[0117]
表11
[0118][0119]
表11为第一透镜l1在不同位置处的屈光度。
[0120]
图10为应用场景三中透镜模组的结构示意图，与应用场景一相比，透镜的厚度和材料均发生变化。
[0121]
图11为应用场景三的调制传递函数图。如图11所示，横坐标表示成像面上每毫米含有的线对(spat i a l frequency i n cyc l es per mm)，纵坐标表示调制传递函数(modu l at i on transfer funct i on，mtf)值。为了初步验证本公开方案的效果，配置如下六种像源参数来确定调制传递函数值。
[0122]
六种像源参数中，每个像源参数包括显示像源的像高、成像质量是子午光线(tangent i a l)成像质量还是弧矢光线(sagitta l)成像质量，具体如下：
[0123]
(1)像高为0.00mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf5；
[0124]
(2)像高为0.00mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf5；
[0125]
(3)像高为9.57mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf4；
[0126]
(4)像高为9.57mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为
mtf3；
[0127]
(5)像高为19.15mm、子午光线(tangent i a l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf2；
[0128]
(6)像高为19.15mm、弧矢光线(sagitta l)成像质量，其对应的调制传递函数标为mtf1。
[0129]
参照图11中所示，透镜模组在各个视场中，所有调制传递函数的值大于匹配较好分辨率的调制传递函数值阈值0.4，因此，具有良好的分辨率。应理解，上述图11中选取的具体像源参数仅仅是示例，并非唯一性限定。
[0130]
图12为应用场景三的弥散斑图。由图12可见，显示像源的像源参数记为(x方向像高，y方向像高)，本实施例中以11组显示像源的像源参数为例，从视场弥散斑角度来对本公开实施例的技术效果进行说明。11组显示像源的像源参数分别记为i ma(0.000mm,0.000mm)、i ma(0.000mm,1.915mm)、i ma(0.000mm,3.830mm)、i ma(0.000mm,5.745mm)、i ma(0.000mm,7.660mm)、i ma(0.000mm,9.575mm)、i ma(0.000mm,11.490mm)、i ma(0.000mm,13.405mm)、i ma(0.000mm,15.320mm)、i ma(0.000mm,17.235mm)、i ma(0.000mm,19.150mm)。
[0131]
如图12所示，在11组显示像源的像源参数下，弥散斑的大小均小于匹配成像质量较好时的弥散斑尺寸阈值(比如为50μm)，因此，成像质量好。
[0132]
图13为应用场景三的场曲及畸变曲线图。如图13所示，对于场曲(又称之为fi e l d curvature)纵坐标为视场大小，横坐标表示场曲大小，其单位为毫米(m i l l imeters)；对于畸变(又称之为f-tan(theta)di stort i on)，其横坐标表示畸变大小(用百分比percent表示)，s表示弧矢方向的场曲，t表示子午方向的场曲。如图13所示，全视场场曲均小于全视场场曲阈值比如0.5mm。再参见图13中的，由于畸变值位于0左侧，因此，畸变无反曲。为此，表明本公开实施例的方案场曲矫正良好，畸变呈现线性变化。
[0133]
应用场景(四)：f1＝75.69mm，f2＝-214.62mm，ttl＝22.73mm，ct1/ct2＝6.00，ct1/et1＝6.23，d1＝1.00mm。
[0134]
表13
[0135][0136]
表13为各透镜的配置明细，为各透镜的配置明细，nd为折射率，vd为阿贝数，面号s1为第二透镜l2的第二出光面，面号s3为第一透镜l1的第一出光面，面号s2为第二透镜l2的第二进光面，面号s4为第一透镜l1的第二进光面。
[0137]
表14
[0138]
面号kα4α6α8s1-1.20e+023.96e-07-6.99e-09-5.52e-12
ma(0.000mm,7.660mm)、i ma(0.000mm,9.575mm)、i ma(0.000mm,11.490mm)、i ma(0.000mm,13.405mm)、i ma(0.000mm,15.320mm)、i ma(0.000mm,17.235mm)、i ma(0.000mm,19.150mm)。
[0154]
如图16所示在11组显示像源的像源参数下，弥散斑的大小均小于匹配成像质量较好时的弥散斑尺寸阈值(比如为50μm)，因此，成像质量好。
[0155]
图17为应用场景四的场曲及畸变曲线图。如图17所示，对于场曲(又称之为fi e l d curvature)纵坐标为视场大小，横坐标表示场曲大小，其单位为毫米(m i l l imeters)；对于畸变(又称之为f-tan(theta)di stort i on)，其横坐标表示畸变大小(用百分比percent表示)，s表示弧矢方向的场曲，t表示子午方向的场曲。如图17所示，全视场场曲均小于全视场场曲阈值比如0.5mm。再参见图17中的，由于畸变值位于0左侧，因此，畸变无反曲。为此，表明本公开实施例的方案场曲矫正良好，畸变呈现线性变化。
[0156]
应理解，上文中的四个应用场景示例，并不做为对本技术的任何限制。
[0157]
图18为本技术上述应用场景中人眼位置相对于主光轴的位置示意图。如图18所示，由于位置b位于透镜模组的主光轴上，因此，像差相对较小，而人眼位于位置a、位置c、位置d、位置e、位置f时，不在主光轴上，因此，人眼位于位置b时，成像质量最佳，而其他位置存在较大的残余像差，导致成像质量较差。
[0158]
综上所述，本技术中的提供的透镜模组中，通过第一透镜l1和第二透镜l2接收第一圆偏振光，并且第二透镜l2的第二出光面上设置有膜层，膜层可以用于调整第一圆偏振光的偏振状态以形成沿着与第一传播方向相反的第二传播方向传播的第一线偏振光，并将第一线偏振光转变为第二圆偏振光，第二圆偏振光通过光路的折叠转变为第二线偏振光，第二线偏振光穿出第二出光面并沿第一传播方向传播以进行成像，因此实现了第一圆偏振光的偏振状态的调整以及光路的折叠，从而达到了校正残余像差的作用，同时可使得成像的分辨率较高，保证了良好的成像效果，并使得透镜模组的光学总长减小，并减小了透镜模组的体积和重量。
[0159]
参照图19所示，本公开实施例还提供一种虚拟现实设备200，其包括本公开实施例任一项所述的透镜模组100。该虚拟现实设备200包括但不限定于穿戴式设备，例如vr一体机、vr头显等设备。
[0160]
参照图20所示，本公开实施例还提供一种交互系统300，其包括本公开实施例所述的虚拟现实设备200。
[0161]
在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
[0162]
此外，以上所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0163]
以上所述实施例，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的
技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。