[實用新型]一種VR顯示裝置及頭戴式VR顯示設備

有效

• 申請號: 201621035420.4
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206224048U
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 陳貴喜;郭福忠;宋磊
• 申請（專利權）人: 深圳超多維科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本實用新型實施例涉及顯示技術領域，尤其涉及一種VR顯示裝置及頭戴式VR顯示設備。

背景技術

VR(Virtual Reality)，即虛擬現實顯示技術，綜合了計算機圖形技術，計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種科學技術，它在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感，具有與環境完善的交互作用能力，并有助于啟發構思。頭戴式虛擬現實顯示設備利用頭盔顯示器將人跟外界的視覺聽覺封閉，引導用戶產生一種身臨其境的感覺。

虛擬現實顯示設備的原理是：將顯示器產生的近處影像通過光學透鏡系統拉到遠處放大，近乎充滿人的視野范圍，從而產生沉浸感。由于人眼的視野范圍非常的寬，所以為了保證足夠視角，由y＝f*tan(w/2)(其中y是物高(屏幕大小)，w為視角，f為焦距)可知，在物高y不變的情況下，采用的整套光學透鏡系統的組合焦距一定要足夠小，才能保證視角足夠大，同時透鏡的尺寸不會成為制約視角大小的主要因素，還要保證透鏡的尺寸足夠大。

為了保證VR頭戴式顯示設備使用的舒適度，該設備的重量必須足夠輕便，同時顯示圖像的質量也必須足夠高，不能有過大的像差產生。目前市面上主要的解決方案是采用單片樹脂非球面透鏡或者菲涅爾透鏡，但是單片透鏡雖然能夠減輕重量，但是為了保證視野透鏡的尺寸無法做小，直徑普遍在35-50mm左右，并且為了保證圖像的質量，焦距不能過小普遍要大于35mm，這就導致了整個顯示設備無論橫向還是縱向的尺寸都比較大，帶來了極為不良的用戶體驗。

同時由于采用的是單片透鏡，圖像畸變，以及色差是無法得到有效校正，因此必須使用軟件矯正畸變，增大了處理器的負荷，導致畫面出現延遲，甚至可能帶來眩暈感。

為了改善用戶體驗，小型化、輕量化是虛擬顯示設備急需解決的問題，本方案提出一種新型成像光路，將有效的減小顯示設備體積。

實用新型內容

本實用新型實施例提供一種VR顯示裝置及頭戴式VR顯示設備，有效的減小頭戴式VR顯示設備的體積。

本實用新型實施例提供一種虛擬現實VR顯示裝置，包括：雙球面棱鏡(2)和顯示屏(4)；

所述雙球面棱鏡(2)包括第一透鏡單元、第二透鏡單元和反射單元；所述第一透鏡單元靠近所述顯示屏(4)，所述第一透鏡單元與所述顯示屏(4)同軸設置，所述第一透鏡單元的光軸與所述第二透鏡單元的光軸相交；

所述第一透鏡單元和所述第二透鏡單元均為球面透鏡；

所述反射單元位于所述第一透鏡單元與所述第二透鏡單元之間，所述反射單元上鍍有反射材料以形成一反射面，以使來自所述顯示屏(4)的虛擬現實圖像光從所述第一透鏡單元透射后，在所述反射面上發生反射，發生反射的圖像光從所述第二透鏡單元透射后形成一放大的虛像。

進一步地，進一步地，還包括第一透鏡(1)，所述第一透鏡(1)靠近所述第二透鏡單元，并與所述第二透鏡單元同軸設置。

進一步地，還包括第二透鏡(3)；

所述第二透鏡(3)位于所述顯示屏(4)和所述雙球面棱鏡(2)之間，所述第二透鏡(3)與所述雙球面棱鏡(2)結合為雙膠合球面棱鏡；

其中，所述第二透鏡(3)為雙凹面透鏡，所述第二透鏡(3)靠近所述雙球面棱鏡(2)的一個凹面與所述第一透鏡單元的球面(S2)膠合，其中，所述第一透鏡單元的球面(S2)為凸面。

進一步地，所述第一透鏡(1)為正透鏡，所述第一透鏡(1)靠近所述第二透鏡單元的一面為凸面，所述凸面為非球面；所述第一透鏡(1)遠離所述第二透鏡單元的一面為凹面，所述凹面為非球面或球面。

進一步地，所述第一透鏡(1)的焦距為f’，其中，17mm<f’<30mm。

進一步地，所述第一透鏡單元的光軸與所述第二透鏡單元的光軸垂直，所述反射單元的所述反射面分別與所述第一透鏡單元的光軸、所述第二透鏡單元的光軸成45°夾角。

進一步地，所述雙球面棱鏡(2)為所述第一透鏡單元、所述第二透鏡單元和所述反射單元結合而成的一體結構；或者，

所述雙球面棱鏡(2)為所述第一透鏡單元、所述第二透鏡單元分別與所述反射單元膠合而成的雙球面膠合棱鏡。

進一步地，所述第一透鏡單元的球面(S2)和所述第二透鏡單元的球面(S1)的曲率相同。

進一步地，所述第一透鏡單元的球面(S2)到所述反射面的中心距離，以及所述第二透鏡單元的球面(S1)到所述反射面的中心距離，均大于所述顯示屏的寬度最大的邊。