【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及光学领域，尤其涉及一种光学系统及vr设备。
技术介绍
1、虚拟现实(virtual reality，vr)设备的vr显示，与传统显示(例如手机屏幕、电脑屏幕、电视机等设备的显示)的分辨率(单位英寸像素数(pixel per inch，ppi))对应的参数是单位角度像素数(pixelper degree，ppd)。其中，人眼的ppd需求随视场角度的增大而降低；例如，在中心区域(即视场角为0°)，人眼的ppd需求的客观指标为60ppd，在边缘区域(如视场角为40°)，人眼的ppd需求的客观指标为6ppd左右。
2、然而，当前市面上消费级vr产品的分辨率大部分在20ppd附近，远远低于人眼视觉需求。
技术实现思路
1、鉴于此，本申请提供一种光学系统及vr设备。
2、第一方面，本申请实施例提供一种光学系统，该光学系统包括显示单元、第一透镜、第二透镜、偏振分光组件和相位延迟组件，显示单元、第一透镜、第二透镜和偏振分光组件依次排布，相位延迟组件设置于第一透镜和偏振分光组件之间；其中：
3、显示单元用于提供光源；
4、第一透镜背向显示单元的面为部分反射的面；
5、第一透镜近轴处的光焦度为负，第一透镜边缘处的光焦度为正；
6、第二透镜近轴处的光焦度为正；
7、光学系统的中心视场的焦距，与，光学系统的n个边缘视场的平均径向焦距的焦距比大于1.5。
8、由于对于光学系统的中心视场和光学系统的
9、其次，将光学系统的中心视场的焦距，与，光学系统的n个边缘视场的平均径向焦距的焦距比设置为大于1.5，能够进一步将显示屏的像素向中心区域聚集，从而进一步提升人眼中心区域ppd。
10、其中，偏振分光组件为反射型偏振分光组件；反射型偏振分光组件可以透过偏振方向为0°的偏振光，反射偏振方向为90°的偏振光。相位延迟组件可以用于对线偏振光和圆偏振光的相互转换，相位延迟组件的光轴与偏振分光组件的光轴的夹角为45°。光学系统的光路可以如下：显示单元发射的第一圆偏振光，透过第一透镜和第二透镜之后，可以到达相位延迟组件。相位延迟组件可以将经过第二透镜透射的第一圆偏振光，转换为第一线偏振光；其中，第一线偏振光的偏振方向为90°。第一线偏振光透射至偏振分光组件后，偏振分光组件可以反射第一线偏振光。相位延迟组件可以将偏振分光组件反射的第一线偏振光，转换为第一圆偏振光。第一圆偏振光透过第二透镜到达第一透镜背向显示单元的面后，第一透镜背向显示单元的面可以将第二透镜透射的第一圆偏振光，转换为第二圆偏振光并反射。第二圆偏振光透过第二透镜到达相位延迟组件后，相位延迟组件可以将第二透镜透射的第二圆偏振光，转换为第二线偏振光，其中，第二线偏振光的偏振方向为0°。这样，第二线偏振光通过偏振分光组件透射至人眼。
11、需要说明的是，相位延迟组件将偏振分光组件反射的第一线偏振光，转换得到的第一圆偏振光，与显示单元发射的第一圆偏振光存在差异。
12、可见，第一透镜背向显示单元的面和偏振分光组件可以形成折叠腔，这样，光线可以在两个组件之间进行多次反射，从而使得光线走过的路程(即光程)等于折叠腔厚度的三倍。相对于现有技术光线在第一透镜背向显示单元的面和第二透镜朝向显示单元的面之间反射而言，在同等光程的情况下，本申请光学系统厚度更小；进而本申请涉及的光学系统的体积更小，从而能够减小vr设备的体积，提高用户佩戴舒适度。此外，还可以贴合人眼分辨率分布，减少边缘区域像素浪费。
13、示例性的，偏振分光组件为反射型偏振片，相位延迟组件为四分之一波片。
14、示例性的，n为正整数。当n大于1时，n个边缘视场的平均径向焦距可以是指：n个边缘视场的径向焦距的平均值。当n等于1时，1个边缘视场的平均径向焦距可以是指该边缘视场的径向焦距本身。
15、一种可能的方式中，显示单元可以包括显示屏和相位延迟组件(即四分之一波片)。这种情况下，显示单元包含的显示屏可以为液晶显示屏(liquid crystal display，lcd)，lcd可以发射线偏振光；显示单元包含的相位延迟组件的光轴和lcd发射的线偏振光的偏振方向成45度夹角。这样，显示单元包含的相位延迟组件可以将lcd发射的线偏振光，转换为圆偏振光。
16、一种可能的方式中，显示单元可以包括显示屏、相位延迟组件(即四分之一波片)和偏振分光组件；其中，显示屏、偏振分光组件和相位延迟组件依次排列。这种情况下，显示单元包含的偏振分光组件为吸收型偏振片；显示单元包含的显示屏可以为有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)，oled可以发射非线偏振光；显示单元包含的相位延迟组件的光轴和显示单元包含的吸收型偏振片的光轴成45度夹角。这样，显示单元包含的吸收型偏振片可以将oled发射的非线偏振光，转换为线偏振光；接着，显示单元包含的相位延迟组件可以将显示单元包含的吸收型偏振片透射的线偏振光，转换为圆偏振光。
17、需要说明的是，圆偏振光仅为理想情况下的描述性，实际光束多为椭圆偏振光，当其椭圆率(或者椭圆角)接近45度时，我们可以近似的认为该椭圆偏振光退化为圆偏振光，本文中的圆偏振光指的是椭圆率(或者椭圆角)接近45度的椭圆偏振光。
18、需要说明的是，线偏振光仅为理想情况下的描述性，实际光束多为椭圆偏振光，当其椭圆率(或者椭圆角)接近0度时，我们可以近似的认为该椭圆偏振光退化为线偏振光，本文中指的线偏振光指的是椭圆率(或者椭圆角)接近0度的椭圆偏振光。
19、示例性的，第一透镜的近轴处是指与第一透镜的光轴距离为r1的位置。其中，r1可以按照需求设置，r1的单位可以为：mm。例如，r1的取值范围可以为[0,d1]，0<d1<1；例如，d1＝0.5；本申请对此不作限制。
20、示例性的，第一透镜的边缘处是指与第一透镜的光轴的距离为r2的位置。其中，r2可以按照需求设置，r2的单位可以为：mm，r2大于r1。一种可能的方式中，r2的取值范围基于光学系统的边缘视场的视场角确定。其中，视场角为θ_max的光线入射到第一透镜，在第一透镜上的点与第一透镜光轴的距离即为第一透镜的最大通光半径r；视场角为0.8*fov_max的光线入射到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括显示单元、第一透镜、第二透镜、偏振分光组件和相位延迟组件，所述显示单元、所述第一透镜、所述第二透镜和所述偏振分光组件依次排布，所述相位延迟组件设置于所述第一透镜和所述偏振分光组件之间；其中：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述中心视场的视场角为0度，所述N个边缘视场的视场角均大于或等于0.8*θ_max，θ_max为所述光学系统的最大视场角，N为正整数。
3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，
4.根据权利要求1至3任一项所述的光学系统，其特征在于，
5.根据权利要求1至4任一项所述的光学系统，其特征在于，
6.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其特征在于，
7.根据权利要求1至6任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括调节组件，所述偏振分光组件粘贴在所述第二透镜背向所述显示单元的面；
8.根据权利要求1至6任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括调节组件；
9.根据权利要求1至6任
10.根据权利要求1至6任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括调节组件；
11.根据权利要求1至10任一项所述的光学系统，其特征在于，以下至少一个面为菲涅尔面：所述第一透镜朝向所述显示单元的面、所述第一透镜背向所述显示单元的面或所述第二透镜朝向所述显示单元的面。
12.根据权利要求1至11任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括至少一个第三透镜，
13.根据权利要求1至12任一项所述的光学系统，其特征在于，
14.根据权利要求1至13任一项所述的光学系统，其特征在于，当N＝1时，所述边缘视场的视场角为0.9*θ_max，所述焦距比∈[3,6)。
15.根据权利要求1至14任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜背向所述显示单元的面的反射率为30％～70％。
16.根据权利要求1至15任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的厚薄比和所述第二透镜的厚薄比，均小于5。
17.一种VR设备，其特征在于，所述VR设备包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括显示单元、第一透镜、第二透镜、偏振分光组件和相位延迟组件，所述显示单元、所述第一透镜、所述第二透镜和所述偏振分光组件依次排布，所述相位延迟组件设置于所述第一透镜和所述偏振分光组件之间；其中：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述中心视场的视场角为0度，所述n个边缘视场的视场角均大于或等于0.8*θ_max，θ_max为所述光学系统的最大视场角，n为正整数。
3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，
4.根据权利要求1至3任一项所述的光学系统，其特征在于，
5.根据权利要求1至4任一项所述的光学系统，其特征在于，
6.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其特征在于，
7.根据权利要求1至6任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括调节组件，所述偏振分光组件粘贴在所述第二透镜背向所述显示单元的面；
8.根据权利要求1至6任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括调节组件；
9.根据权利要求1至6任一项所述的光学...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦仲亚，邱孟，罗伟城，高少锐，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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