[實用新型]菲涅爾透鏡和虛擬現實頭戴裝置

有效

• 申請號: 201822095522.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN209400724U
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 史柴源
• 申請（專利權）人: 歌爾科技有限公司
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08;G02B27/01
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 張超艷;曹素云

本實用新型屬于光學技術領域，公開了一種菲涅爾透鏡和虛擬現實頭戴裝置，菲涅爾透鏡包括至少有一個菲涅爾鏡面，菲涅爾鏡面是在基面上分布多層截面為齒形的同軸心圓環凸起，每層圓環凸起的內側傾斜面與菲涅爾透鏡的軸心線形成的大于零度的拔摸角度，且從最內層開始向外各層圓環凸起的拔摸角度是逐層遞增的。本實用新型還公開了一種采用前述菲涅爾透鏡的虛擬現實頭戴裝置。菲涅爾鏡面的圓環凸起的內側傾斜面對透鏡成像而言屬于無效區域，其對物體光的反射形成對透鏡成像不利的雜散光，本實用新型通過改變該無效區域的內側傾斜面的角度，以減少其反射的雜散光到透鏡的成像上，從而改善了菲涅爾透鏡的成像效果。

技術領域

本實用新型屬于光學技術領域，特別是涉及一種菲涅爾透鏡和虛擬現實頭戴裝置。

背景技術

菲涅爾透鏡又叫螺紋透鏡，是在透鏡的鏡面分布多層截面為齒形的同軸心圓環凸起的結構，齒形圓環凸起可看成是凸透鏡的曲面為減小中心厚度分多個層級向透鏡體內塌陷方式形成，每層都有保持原來凸透鏡曲面對光形成有效折射的環形曲面有效區域，作為有效區域的環形曲面成為齒形圓環凸起的外側面，而塌陷的斷層面成為齒形圓環凸起的內側面，一般是圓柱面。這種菲涅爾透鏡不會改變原來凸透鏡的焦距等重要光學參數，而減小了透鏡本體厚度，節省了材料，也使得透鏡更為輕便。

當前的虛擬現實VR(Virtual Reality)成像系統，大多是基于非球面或是菲涅爾透鏡的成像系統，由前述可知基于菲涅爾透鏡的成像系統較非球面的成像系統具有體積小，重量輕等優勢。

但是，由于實際加工菲涅爾透鏡齒形與理論設計一般相差較大，尤其是菲涅爾齒形的無效區域，這就導致菲涅爾透鏡成像系統的雜散光是無可避免的，而無效區域折射所形成的雜散光影響了菲涅爾透鏡的成像質量，進而影響了虛擬現實VR(Virtual Reality)成像系統給使用的感受效果。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種菲涅爾透鏡，包含至少有一個菲涅爾鏡面，菲涅爾鏡面是在基面上分布多層截面為齒形的同軸心圓環凸起，每層圓環凸起的內側傾斜面與菲涅爾透鏡的軸心線形成的大于零度的拔摸角度，且每一層圓環凸起的拔摸角度是由內向外逐層遞增的。

優選地，所述每層圓環凸起的拔摸角度滿足以下等式：

θ＝θ₁+K*R

式中：

θ表示圓環凸起的內側傾斜面的拔摸角度；

θ₁表示最內層圓環凸起的內側傾斜面的拔模角度；

K表示圓環凸起拔模角度遞增的倍率，K的取值范圍為0.1-0.3；

R表示每層圓環凸起的半徑，單位為mm。

優選地，所述菲涅爾鏡面的基底為平面或者外凸曲面。

優選地，所述菲涅爾透鏡的中心厚度大于7mm。

優選地，所述圓環凸起的相鄰兩層間距相等或者由軸心向外相鄰兩層間距逐漸變小。菲涅爾鏡面的相鄰兩層的圓環凸起的間距也是相鄰兩層的圓環凸起的圓環半徑之差。

優選地，所述每層圓環凸起的內側傾斜面是粗糙的，或者表面有黑色鍍層。把無效區域制作成一定的粗糙面，增加對光的散射而減少折射；表面增加黑色鍍層同樣可以起到減少折射的作用。

優選地，所述每層圓環凸起的外側面鍍材料為SiO₂、Ti₃O₅的增透膜。

本實用新型還提供了一種虛擬現實頭戴裝置，包括框架及固定在框架內的演示屏，還包括至少兩個前述的菲涅爾透鏡，根據人的雙眼距離并排把菲涅爾透鏡安裝在框架內，所述菲涅爾透鏡的菲涅爾鏡面朝向演示屏，使用者透過菲涅爾透鏡能夠看到演示屏上的圖像。