舜宇VR目镜专利 还原分析

前期回顾:离焦MTF图怎么分析?(ZEMAX中&传函仪中)
之前写过几篇关于vr的帖子,说明了pancake的光学原理和目镜视度调节的设置:
VR光学设计方案介绍
镜头设计01——一种单片式pancake VR镜头
ZEMAX中如何设置目镜的视度调节

这里仿真一个舜宇的pancake专利进行学习,该帖中一些名词不重复解释,疑惑可以看往期文章。

专利号:CN 119355944 A

该专利采用pancake偏振折返光路,使用四片玻璃透镜,两片球面g1 g2,两片非球面g3 g4,前三片为视度调节组,往像面方向移动对应远视眼到近视眼,适配0.7寸OLED屏:
pancake光路原理(详解看往期文章):
图片
一、专利还原程度(实例1)
专利中的数据基本正确,pancake架构可以在公众号私信回复“pancake”获取单片pancake架构方便搭建系统。
专利中采取的是全玻结构
E1 HOYA FDS9
RP 偏振反射膜 专利中材料为PMMA

QWP 1/4波片 专利中材料为PMMA

E2 SCHOTT 精密模压成型的低熔点玻璃 P-PK53 非球面
E3 我没找出来材料,仿真中用的材料模型替代 像侧面镀半透半反膜
E2 E3之间是胶层,专利中材料为PMMA
E4 CDGM H-ZK7A 非球面
10 平板玻璃 H-K9L
二、基础参数一览

基础参数(屏幕为博主自己选型)

屏幕
seeya 0.72” 
1920*1200  1080p屏 
15.552* 9.72mm 
2000nit
像素大小8.1um
MTF

4mm入瞳正常人眼(VID2.5m)全视场>0.8

相对照度
>0.7
波长范围
459—617nm 

视场角

对角线 86°  
放大倍率
20x
入瞳直径
(瞳孔晃动范围大小)
 4mm(专利数据)-8mm
镜目距
10mm(+-2mm)
周边光量比
>0.3
垂轴色差
         <8.1um        
轴向色差
    <0.04  
光学畸变
+21.04°
视度范围
       +200°— -125°       
光学总长
         25.5mm       
镜片净重
13g
最大口径
28mm
最大CRA
28°

 seeya 0.6″ CRA
可以看出显示屏光线CRA的大小会影响其相对亮度,并且会产生角度色差,所以vr系统尽量把cra控制小一点。

该专利半对角线CRA数据:


解像与点列斑分析:

正常人眼 VID 2.5m
rms半径小于3.5um,geo小于两倍rms,感觉上2.5k或者4k屏也是能用的
近视 -125° VID 0.8 m 
这里比较奇怪 只能调到-125°,我怀疑这个模组没有做视度调节,但是动前三片是能起到视度调节作用的,或许是给有限的余量适配正常眼?就像一些观影眼睛一样,另外配眼镜,留一点余量做调整。
远视 200° VID -0.5m
2.5m 包围圆能量

正常人眼 VID 2.5m 

8.1um(像素点大小)处已经接近衍射极限了
什么是包围圆能量:
Encircled Energy Function包围圆能量函数
总结:此结构采用偏振折返光路,有20°左右的畸变,0.7寸屏对应83°视场,有20倍的放大率,垂轴色差控制在像素点以内( 8.1um),无法进行视度调节(但是可以通过改设计,增加视度调节范围利用前三片为调整组调整视度),轴向色差40um以内,小于两倍焦深(40.5um),包围圆能量8.1um(像素点大小)处接近衍射极限。
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知乎同名账号:光说不设

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