[發明專利]虛擬現實顯示光學系統及虛擬現實設備

有效

• 申請號: 202011128913.3
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112255789B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 周振興;洪濤;孫高明;徐成福
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B30/35;G02B30/36
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 張小勇;劉鐵生

1.一種虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，包括：

并行設置的第一光路模組、對稱多腰棱鏡、第二光路模組；

所述第一光路模組包括沿第一方向依次設置的第一顯示部件、第一透鏡以及第一三面棱鏡，所述第一顯示部件發出的光線依次通過所述第一透鏡所述第一三面棱鏡射出，用于供人眼觀看并形成第一虛像面；

所述第二光路模組包括沿所述第一方向依次設置的第二顯示部件、第二透鏡以及第二三面棱鏡，所述第二顯示部件發出的光線依次通過所述第二透鏡所述第二三面棱鏡射出，用于供人眼觀看并形成第二虛像面；

所述第一顯示部件發出的部分光線照射在所述對稱多腰棱鏡上，經所述對稱多腰棱鏡的傳輸射入到所述第二三面棱鏡上，并由所述第二三面棱鏡沿所述第一方向射出，用于供人眼觀看并形成第三虛像面；所述第二顯示部件發出的部分光線照射在所述對稱多腰棱鏡上，經所述對稱多腰棱鏡的傳輸射入到所述第一三面棱鏡上，并由所述第一三面棱鏡沿所述第一方向射出，用于供人眼觀看并形成第四虛像面；

其中，所述第一虛像面和所述第三虛像面距離觀看位置的虛像距離相同，所述第二虛像面和所述第四虛像面距離觀看位置的虛像距離相同，所述第一虛像面和所述第二虛像面具有預設距離的像距，使用戶一只眼睛同時觀看到所述第一虛像面和所述第四虛像面以形成3D圖像，另一只眼睛同時觀看所述第二虛像面和所述第三虛像面以形成3D圖像。

2.根據權利要求1所述的虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，

所述第一光路模組和所述第二光路模組以所述對稱多腰棱鏡的對稱軸線為對稱線相互對稱的設置；

其中，所述對稱多腰棱鏡的對稱軸線與所述第一方向平行。

3.根據權利要求2所述的虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，

所述第一顯示部件的顯示出光面與所述第一方向呈45-90度夾角；

所述第二顯示部件的顯示出光面與所述第一方向呈45-90度夾角。

4.根據權利要求1所述的虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，

所述對稱多腰棱鏡包括分別對應于所述第一光路模組的第一側，和對應于所述第二光路模組的第二側，所述對稱多腰棱鏡的第一側沿所述第一方向設置有第一腰面和第二腰面，所述對稱多腰棱鏡的第二側沿所述第一方向設置有第三腰面和第四腰面；

所述第一顯示部件發出的光由所述第一腰面入射，經所述對稱多腰棱鏡在所述第一方向的底面反射，再經所述第四腰面射出并射入所述第二三面棱鏡，所述第二顯示部件發出的光由所述第三腰面入射，經所述底面反射，再經所述第二腰面射出并射入所述第一三面棱鏡；

其中，所述第一腰面和所述第三腰面對稱并均與所述第一方向成第一預設夾角，所述第二腰面和所述第四腰面對稱并均與所述第一方向成第二預設夾角，所述第一預設夾角小于所述第二預設夾角。

5.根據權利要求4所述的虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，

所述第二腰面與所述第一三面棱鏡的一個曲面對應，所述第四腰面與所述第二三面棱鏡的一個曲面對應。

6.根據權利要求4所述的虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，

所述第一預設夾角的角度為30-70度；

所述第二預設夾角的角度為35-75度。

7.根據權利要求4所述的虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，

所述對稱多腰棱鏡在所述第一方向的所述底面為全反射面。

8.根據權利要求4所述的虛擬現實顯示光學系統，其特征在于，

所述第一顯示部件發出的光線入射所述對稱多腰棱鏡后，于所述底面所形成的入射光線的入射角大于arcsin(1/n₀)，所述第二顯示部件發出的光線入射所述對稱多腰棱鏡后，于所述底面所形成的入射光線的入射角大于arcsin(1/n₀)；

其中，所述n₀為所述對稱多腰棱鏡的折射率。