[發(fā)明專利]一種光學(xué)透鏡及虛擬現(xiàn)實(shí)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611129828.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN108227052A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左惟涵;陳貴喜;郭福忠;宋磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳超多維科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B3/02
• 分類號(hào): G02B3/02;G02B27/01
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本發(fā)明公開了一種光學(xué)透鏡及虛擬現(xiàn)實(shí)裝置，可應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)成像光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)裝置內(nèi)的光學(xué)透鏡的短焦距和輕薄不能同時(shí)兼?zhèn)涞募夹g(shù)問題。光學(xué)透鏡為雙凸透鏡；雙凸透鏡的兩個(gè)凸面均為非球面；雙凸透鏡的折射率大于1.5，雙凸透鏡的焦距不大于30mm。本發(fā)明實(shí)施例中的光學(xué)透鏡采用折射率大于1.5的材質(zhì)制備，能夠?qū)㈦p凸透鏡的焦距減小到30mm以下，在此基礎(chǔ)上雙凸透鏡的中心厚度和邊緣厚度適當(dāng)?shù)臏p小，可將雙凸透鏡的整體體積可以縮小，配合光學(xué)透鏡的焦距，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，光學(xué)透鏡同時(shí)具備短焦距和輕薄。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及虛擬現(xiàn)實(shí)成像光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)透鏡及虛擬現(xiàn)實(shí)裝置。

背景技術(shù)

近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR)技術(shù)是一種基于計(jì)算機(jī)生成的信息交互，具有一定沉浸感的視覺虛擬環(huán)境，人眼通過透鏡觀察屏幕，由于左右眼所看到的圖像視場(chǎng)不一致，從而可以看到立體圖像。

目前市場(chǎng)上用于虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔目鏡普遍存在焦距過長、中心厚度太厚的缺陷，增加了使用者負(fù)擔(dān)。在虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔中，焦距、視場(chǎng)、透鏡厚度有一定的制約關(guān)系。同時(shí)滿足大視場(chǎng)、短焦距、薄透鏡厚度是非常困難的，且考慮到加工難度，透鏡邊緣厚度也需控制在1mm以上。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種VR眼鏡用雙凸透鏡，雙凸透鏡主體為兩個(gè)曲面都外凸的球面鏡，但是這樣的面型結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致邊緣圖像有非常嚴(yán)重的畸變，并且初級(jí)像差較大，雙凸透鏡的視場(chǎng)角很小。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種擴(kuò)大視場(chǎng)角的目鏡，它之所以有較大的視場(chǎng)角，是因?yàn)槟跨R的兩個(gè)曲面設(shè)計(jì)成邊緣曲率與中間曲率不同的非球面透鏡，且該兩個(gè)曲面一個(gè)是向外凸，另一個(gè)是向內(nèi)凸，根據(jù)仿真結(jié)果，這樣的非球面透鏡可有效校正邊緣像差，滿足大視場(chǎng)角。但是目前存在的問題是：現(xiàn)有設(shè)計(jì)的目鏡的焦距較大，焦距不低于40mm，而且透鏡中心厚度也較厚，中心厚度不低于12mm，這樣做出來的VR設(shè)備重量大，體積大，增加了使用者的負(fù)擔(dān)。

綜上，現(xiàn)有VR透鏡在保持大視場(chǎng)角的情況下，VR透鏡的中心厚度與焦距往往互相制約，在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中，滿足短焦距時(shí)不能滿足薄透鏡，而當(dāng)滿足薄透鏡時(shí)，不能滿足短焦距。因此，現(xiàn)有的VR目鏡不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)角、短焦距、薄厚度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種光學(xué)透鏡及虛擬現(xiàn)實(shí)裝置，用以解決現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)裝置內(nèi)光學(xué)透鏡的短焦距和輕薄不能同時(shí)兼?zhèn)涞募夹g(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種光學(xué)透鏡，所述光學(xué)透鏡為兩個(gè)凸面均為非球面的雙凸透鏡；所述雙凸透鏡的折射率大于1.5，所述雙凸透鏡的焦距不大于30mm。

可選的實(shí)施例中，所述雙凸透鏡的焦距為20mm～30mm，和/或所述雙凸透鏡的中心厚度為6.5mm～10mm。

可選的實(shí)施例中，所述雙凸透鏡的焦距為26.45mm時(shí)，所述雙凸透鏡的中心厚度為8.18mm。

可選的實(shí)施例中，所述雙凸透鏡的視場(chǎng)角≥90°。

可選的實(shí)施例中，所述雙凸透鏡的折射率為1.5～1.65。

可選的實(shí)施例中，所述雙凸透鏡的邊緣厚度為1.5mm～2.5mm。

可選的實(shí)施例中，所述雙凸透鏡的外徑不小于25mm。

可選的實(shí)施例中，所述兩個(gè)凸面為第一曲面和第二曲面，所述第一曲面是以所述第一曲面的中心點(diǎn)為對(duì)稱中心的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱圖形；所述第二曲面是以所述第二曲面的中心點(diǎn)為對(duì)稱中心的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱圖形，其中，所述第一曲面的中心點(diǎn)與所述第二曲面的中心點(diǎn)同軸。

本發(fā)明實(shí)施例中的光學(xué)透鏡是采用折射率大于1.5的材質(zhì)制備的，將雙凸透鏡的焦距減小到30mm以內(nèi)，將雙凸透鏡的中心厚度和邊緣厚度適當(dāng)?shù)臏p小，以此縮小雙凸透鏡的整體體積。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，該光學(xué)透鏡可以同時(shí)具備短焦距和輕薄的優(yōu)勢(shì)。