[實(shí)用新型]光學(xué)放大組合鏡、雙目頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520434143.3
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN204883042U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理想境界科技有限公司
• 主分類號: G02B25/00
• 分類號: G02B25/00;G02B27/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用于頭戴顯示設(shè)備上的光學(xué)放大組合鏡，以及帶有該光學(xué)放大組合鏡的頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備。

背景技術(shù)

目前頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的光學(xué)放大元件均采用傳統(tǒng)透鏡，如球面透鏡、非球面透鏡或自由曲面光學(xué)透鏡，受光學(xué)加工技術(shù)及光學(xué)材料的限制，顯示系統(tǒng)中的光學(xué)放大鏡組的口徑通常會做得比較小(若口徑做大光學(xué)系統(tǒng)的重量和體積均會大幅增加)，使用者通過光學(xué)放大鏡組所能觀察到的視野被放大鏡組的口徑限制，放大鏡組的視野相對人眼自然狀態(tài)下的視野顯得很小，故此視野受限的圖像顯示系統(tǒng)給人眼帶來的視覺沖擊及沉浸感將會受到很大的影響。在保證頭戴設(shè)備體積足夠小、重量足夠輕的前提下，如何實(shí)現(xiàn)頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)大視場成為亟待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種光學(xué)放大組合鏡，以及帶有該光學(xué)放大組合鏡的雙目頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，解決現(xiàn)有頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)使用傳統(tǒng)透鏡導(dǎo)致的視野與產(chǎn)品體積和重量不可兼顧的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種光學(xué)放大組合鏡，在頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備中使用，所述光學(xué)放大組合鏡包括中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，中心區(qū)域?yàn)橥雇哥R或組合凸透鏡，邊緣區(qū)域?yàn)橄蛉搜蹆?nèi)凹的弧面基底的菲涅爾透鏡，中心區(qū)域?qū)?yīng)主視場成像，邊緣區(qū)域?qū)?yīng)邊緣視場成像。

優(yōu)選的，光學(xué)放大組合鏡中心區(qū)域與邊緣區(qū)域之間的焦距差小于10毫米。

優(yōu)選的，邊緣區(qū)域弧面基底的菲涅爾透鏡的曲率半徑與中心區(qū)域透鏡近眼側(cè)光學(xué)面的曲率半徑一致。

優(yōu)選的，所述凸透鏡表面刻有用于消色差的紋路。

在一實(shí)施方式中，光學(xué)放大組合鏡中心區(qū)域和邊緣區(qū)域?yàn)橐惑w注塑成型。

在另一實(shí)施方式中，中心區(qū)域和邊緣區(qū)域分別為單獨(dú)元件，中心區(qū)域透鏡的邊緣輪廓為錐型，邊緣凹面菲涅爾透鏡的內(nèi)徑形狀是與中心區(qū)域透鏡邊緣匹配的錐型，中心區(qū)域透鏡和邊緣區(qū)域透鏡通過光學(xué)膠合或機(jī)械組合方式結(jié)合在一起。

相應(yīng)的，本實(shí)用新型還提出一種雙目頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，包括圖像顯示源和左右兩組光學(xué)放大鏡組，圖像顯示源顯示的光信息，經(jīng)光學(xué)放大鏡組放大后的投影虛像由人眼接收，每組光學(xué)放大鏡組包括至少一片前述的光學(xué)放大組合鏡。

相應(yīng)的，本實(shí)用新型還提出一種雙目頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，包括圖像顯示源和左右兩組光學(xué)放大鏡組，圖像顯示源顯示的光信息，經(jīng)光學(xué)放大鏡組放大后的投影虛像由人眼接收，每組光學(xué)放大鏡組包括兩片沿光路疊放的組合鏡，每片組合鏡由中心區(qū)域和邊緣區(qū)域構(gòu)成，中心區(qū)域?yàn)橥雇哥R或組合凸透鏡，邊緣區(qū)域?yàn)橄蛉搜蹆?nèi)凹的弧面基底的菲涅爾透鏡，中心區(qū)域?qū)?yīng)主視場成像，邊緣區(qū)域?qū)?yīng)邊緣視場成像，兩組合鏡的中心區(qū)域透鏡的組合焦距與兩合鏡邊緣區(qū)域的組合焦距差小于10毫米。

優(yōu)選的，每片組合鏡外邊緣與其對應(yīng)人眼中心點(diǎn)的連線，與該眼中心視線夾角范圍為70度～100度。

一種實(shí)施方式中，每片組合鏡的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域分別為單獨(dú)元件，中心區(qū)域透鏡的邊緣輪廓為錐型，邊緣凹面菲涅爾透鏡的內(nèi)徑形狀是與中心區(qū)域透鏡邊緣匹配的錐型，中心區(qū)域透鏡和邊緣區(qū)域透鏡通過光學(xué)膠合或機(jī)械組合方式結(jié)合在一起。在該實(shí)施方式中，優(yōu)選每片組合鏡邊緣區(qū)域弧面基底的菲涅爾透鏡的曲率半徑與中心區(qū)域透鏡近眼側(cè)光學(xué)面的曲率半徑一致。

在另一種實(shí)施方式中，每片組合鏡的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域?yàn)橐惑w注塑成型，其邊緣區(qū)域弧面基底的菲涅爾透鏡的曲率半徑與中心區(qū)域透鏡近眼側(cè)光學(xué)面的曲率半徑一致。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

本實(shí)用新型光學(xué)放大組合鏡，采用傳統(tǒng)透鏡與弧面基底的菲涅爾透鏡的結(jié)合，運(yùn)用于頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備上，既能保證中心畫質(zhì)，又同時擴(kuò)大了人眼的邊緣視野(能讓用戶感覺屏幕無邊界)，增強(qiáng)了使用者的沉浸感；另外由于弧面基底的菲涅爾透鏡的使用，很大程度上減小了頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備的重量，減輕了重量對佩戴造成的不適感。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例光學(xué)放大組合鏡的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)、(b)均為本實(shí)用新型實(shí)施例光學(xué)放大組合鏡在光路圖中的元件示意圖；