非常轻便，且有较高的通透性。有效的控制成本，减小光学系统体积，减 轻光学系统的重量。
[0030] 所述的第一透镜1的光焦度为正，所述的第二透镜2的光焦度为负，所述的第三透 镜3的光焦度为正，所述的第四透镜4的光焦度为负。所述的第一透镜1为塑料非球面正透 镜，使得通过光阑100孔径的所有光线都能顺利进入整个光学系统，实现了大视场角，视场 角可达到120°，实现明显的3D效果，第一透镜1主要承担了图像放大及图像投远的效果。所 述的第一透镜1和第三透镜3可以采用低折射率光学塑料。第二透镜2和第四透镜4采用高折 射率的光学塑料。
[0031] 所述的胶合透镜组300的光焦度为正，且相对于显示屏200固定不动;所述的三透 镜3为正光焦度且能相对显示屏200前后移动的透镜;所述的第四透镜4为负光焦度且相对 于显示屏6固定不动的透镜。胶合透镜组300相对显示屏200固定不动，第三透镜3可以相对 显示屏200前后移动，而第四透镜3又相对显示屏200固定不动。因此，利用人眼成像原理，当 近视眼用户使用时，画面需向眼睛方向移动，调节第三透镜3的位置，补偿由近视引起的画 面移动量，使得系统始终能够聚焦在显示屏200上。利用光路可逆原理，显示屏200发出的光 线也能够进入人眼，聚焦在视网膜上，不同视度的人，只要将第三透镜3调整到合适的位置， 就能够看清楚画面，实现光学系统内部对焦、视度调整，适用于所有体验者，改善了市面上 的产品只能用于正常视力使用者的局限性。
[0032] 从光阑100至显示屏200方向，所述的第一透镜1的第一面为双曲线非球面、第二面 为抛物线非球面;所述的第二透镜2的第一面为抛物线非球面、第二面为椭圆非球面;所述 的第三透镜3的第一面为双曲线非球面、第二面为双曲线非球面;所述的第四透镜4的第一 面为抛物线非球面、第二面为椭圆非球面。这样的结构设计清晰度非常高，且画面均匀，畸 变很小，成像质量高。
[0033] 所述的第二透镜2和第四透镜4朝光阑100-侧弯曲，畸变很小，像面放大后，真实 感得到保证，更符合虚拟现实的要求。
[0034] 所述的光学系统的物距为-125mm~-4000mm。
[0035] 所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4的非球面表面形状满足以 下方程：
在公 式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次 曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲 线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的 面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形; 〇1至〇8分别表示各径向坐标 所对应的系数。
【主权项】
1. 一种超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:包括光阔（100)，从所述的光阔 (100)向后依次设有第一透镜（1)、第二透镜（2)、第=透镜（3)、第四透镜（4) W及显示屏 (200)，所述的第一透镜（1)为双凸形非球面透镜，所述的第二透镜（2)为弯月形非球面透 镜，所述的第=透镜(3)为双凸形非球面透镜，所述的第四透镜(4)为弯月形非球面透镜，且 所述的第一透镜（1)与第二透镜(2)用光学胶水粘合在一起形成胶合透镜组(300)，且胶合 面弯向光阔（100)。2. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:所述的第一 透镜（1)的光焦度为正，所述的第二透镜(2)的光焦度为负，所述的第=透镜(3)的光焦度为 正，所述的第四透镜(4)的光焦度为负。3. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:所述的胶合 透镜组(300)的光焦度为正，且相对于显示屏(200)固定不动;所述的=透镜(3)为正光焦度 且能相对显示屏（200)前后移动的透镜；所述的第四透镜（4)为负光焦度且相对于显示屏 (6)固定不动的透镜。4. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:从光阔（100) 至显示屏(200)方向，所述的第一透镜（1)的第一面为双曲线非球面、第二面为抛物线非球 面;所述的第二透镜(2)的第一面为抛物线非球面、第二面为楠圆非球面;所述的第=透镜 (3)的第一面为双曲线非球面、第二面为双曲线非球面;所述的第四透镜(4)的第一面为抛 物线非球面、第二面为楠圆非球面。5. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:所述的第二 透镜(2)和第四透镜(4)朝光阔（100)-侧弯曲。6. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:所述的光学 系统的物距为-125mm~-4000mm。7. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:所述光学系 统的光阔（100)与第一透镜(1)的距离为固定值14mm。8. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:所述的第一 透镜(1)、第二透镜(2)、第=透镜(3)和第四透镜(4)均为塑料非球面透镜。9. 根据权利要求1所述的超高清、内对焦虚拟现实光学系统，其特征在于:所述的第一 透镜（1)、第二透镜（2)、第=透镜（3)和第四透镜（4)的非球面表面形状满足W下方程： Z=.cy-y { 1+*/ [1- (1+k) c2y2] } + a 矿+ a ；；y，+a ,/+a 巧V a 巧…+ a 巧a 巧1*+a在公式中，参 数C为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系 数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛 物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为楠圆，当k系数等于加寸，透镜的面形曲 线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形;ai至as分别表示各径向坐标所对应 的系数。
【专利摘要】本发明公开了一种超高清、内对焦虚拟现实光学系统，包括光阑(100)，从所述的光阑(100)向后依次设有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)以及显示屏(200)，所述的第一透镜(1)为双凸形非球面透镜，所述的第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，所述的第三透镜(3)为双凸形非球面透镜，所述的第四透镜(4)为弯月形非球面透镜，且所述的第一透镜(1)与第二透镜(2)用光学胶水粘合在一起形成胶合透镜组(300)，且胶合面弯向光阑(100)。本发明结构简单，清晰度高，视场角度大，适用范围广。
【IPC分类】G02B27/22, G02B15/14, G02B27/01
【公开号】CN105652445
【申请号】
【发明人】王玉荣, 肖明志, 邹艳华, 陈安科, 鲍秀娟, 舒建林, 谭琦, 贾丽娜
【申请人】中山联合光电科技股份有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月3日