[發(fā)明專利]一種基于微透鏡陣列的VR投影系統(tǒng)及其設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210838489.4
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN114967158A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李凡月;申建雷;沈?qū)毩?/a>;黃偉
• 申請（專利權(quán)）人: 拾斛科技（南京）有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/00;G02B27/18
• 代理公司: 南京睿之博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 周中民

本發(fā)明公開了一種基于微透鏡陣列的VR投影系統(tǒng)及其設(shè)計方法，該VR投影系統(tǒng)包括陣列圖案單元、圖案投影鏡陣列和棱鏡陣列，陣列圖案單元的每個子圖案單元都包括子光源、子圖案和光學(xué)系統(tǒng)；陣列圖案單元發(fā)射的光線被圖案投影鏡陣列準(zhǔn)直成沿不同方向傳播的平行光后，經(jīng)過棱鏡陣列轉(zhuǎn)折傳輸方向，最終從不同角度通過出瞳；陣列圖案單元的子圖案單元、圖案投影鏡陣列的子投影鏡以及棱鏡陣列的子棱鏡一一對應(yīng)，形成一路圖案投影的投影通道，陣列圖案單元所有子圖案單元的子圖案組成圖案陣列，圖案陣列的圖案或/和圖案投影鏡陣列的子投影鏡的位置按非等間隔排布。本發(fā)明解決了現(xiàn)有VR顯示設(shè)備成像存在像差、無法實(shí)現(xiàn)高分辨率的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備及技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微透鏡陣列的VR投影系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微透鏡陣列廣泛應(yīng)用于VR顯示設(shè)計中，現(xiàn)有VR顯示設(shè)備對于屏幕上圖案的投影光線散射多，成像存在像差，無法實(shí)現(xiàn)高分辨率的投影顯示。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)目的：本發(fā)明提供了一種能夠?qū)ι⑸涔饩€進(jìn)行聚焦并減小成像像差的基于微透鏡陣列的VR投影系統(tǒng)及其設(shè)計方法，解決現(xiàn)有VR投影顯示設(shè)備投影成像質(zhì)量差、分辨率不高的缺陷。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于微透鏡陣列的VR投影系統(tǒng)，包括沿投影光路方向依次設(shè)置的陣列圖案單元、圖案投影鏡陣列和棱鏡陣列，陣列圖案單元由多個子圖案單元構(gòu)成，每個子圖案單元都包括子光源、子圖案和光學(xué)系統(tǒng)；

陣列圖案單元發(fā)射的光線被圖案投影鏡陣列準(zhǔn)直成沿不同方向傳播的平行光后，經(jīng)過棱鏡陣列轉(zhuǎn)折傳輸方向，最終從不同角度通過出瞳；

陣列圖案單元的子圖案單元、圖案投影鏡陣列的子投影鏡以及棱鏡陣列的子棱鏡一一對應(yīng)，形成一路圖案投影的投影通道，每個子圖案單元發(fā)射的光線在對應(yīng)的投影通道內(nèi)獨(dú)立傳播；

每一投影通道出射的投影光線，其中部分光線的傳播方向與其他多個投影通道出射的投影光線中部分光線的傳播方向相同；

陣列圖案單元所有子圖案單元的子圖案組成圖案陣列，圖案陣列的圖案或/和圖案投影鏡陣列的子投影鏡的位置按非等間隔排布。

進(jìn)一步的，所述陣列圖案單元采用自發(fā)光類屏幕，每個子圖案單元的子光源、子圖案合為一體，光學(xué)系統(tǒng)包括子場鏡，陣列圖案單元所有子圖案單元的子場鏡組成場鏡陣列，子場鏡與對應(yīng)的子投影鏡共光軸或不共光軸，子圖案發(fā)出的光線被子場鏡收集后，部分光線被子場鏡約束在與其對應(yīng)的投影通道內(nèi)，經(jīng)過子圖案投影鏡、子棱鏡后，最終以設(shè)計角度通過出瞳，未被子場鏡約束在與其對應(yīng)的投影通道內(nèi)的光線不通過出瞳。

進(jìn)一步的，所述陣列圖案單元采用非自發(fā)光類屏幕，每個子圖案單元的光學(xué)系統(tǒng)包括子光源準(zhǔn)直鏡、子場鏡，子光源、子光源準(zhǔn)直鏡、子場鏡、子圖案沿投影方向以此排布，陣列圖案單元所有子圖案單元的子場鏡組成場鏡陣列，陣列圖案單元所有子圖案單元的子光源準(zhǔn)直鏡組成光源準(zhǔn)直鏡陣列，子光源準(zhǔn)直鏡、子場鏡與對應(yīng)的子投影鏡共光軸或不共光軸，子光源發(fā)出的光線經(jīng)子光源準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直并被子場鏡收集后，部分光線被子場鏡約束在與其對應(yīng)的投影通道內(nèi)，經(jīng)過子圖案、子圖案投影鏡、子棱鏡后，最終以設(shè)計角度通過出瞳，未被子場鏡約束在與其對應(yīng)的投影通道內(nèi)的光線不通過出瞳。

進(jìn)一步的，所述屏幕為單塊屏幕，每個子圖案單元構(gòu)成單塊屏幕的一個圖案顯示區(qū)域，每個圖案顯示區(qū)域顯示一子圖案，圖案顯示區(qū)域之間的間隔相同時，圖案投影鏡陣列的子投影鏡之間的間距不同，圖案顯示區(qū)域之間的間隔不同時，圖案投影鏡陣列的子投影鏡之間的間距相同或不同。

進(jìn)一步的，所述屏幕為屏幕陣列，每個子圖案單元構(gòu)成屏幕陣列的一子屏幕，每個子屏幕顯示一子圖案，子屏幕之間的間隔相同時，圖案投影鏡陣列的子投影鏡之間的間距不同，子屏幕之間的間隔不同時，圖案投影鏡陣列的子投影鏡之間的間距相同或不同。