CN106066538A - 用于虚拟现实vr头盔的轻薄菲涅尔透镜 - Google Patents

用于虚拟现实vr头盔的轻薄菲涅尔透镜 Download PDF

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    • G—PHYSICS
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    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens

Abstract

本发明公开了一种用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜，包括VR头盔本体、光学透镜以及显示屏，光学透镜和显示屏分别固定安装在VR头盔本体内，光学透镜和显示屏依次置于人眼前方，轻薄菲涅尔透镜置于光学透镜和显示屏之间或者人眼和光学透镜之间，轻薄菲涅尔透镜与光学透镜的光轴共线，轻薄菲涅尔透镜包括中心区域和边缘区域，中心区域为凸透镜或组合凸透镜，边缘区域为向人眼内凹的弧面基底的菲涅尔透镜，中心区域对应主视场成像，边缘区域对应边缘视场成像。在不增加附加调节机构的情况下，近视或远视患者可以调节目视系统的屈光度，从而简化了头盔的结构，降低了头盔的重量和成本，使用者在不佩戴眼镜的情况下就可以获得极大的沉浸感。

Description

用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜
技术领域
本发明涉及光学领域，具体涉及一种用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜。
背景技术
虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)技术是20世纪80年代提出的一种利用计算机生成的、可交互的、具有沉浸感的视觉虚拟环境，可以按照需要生成多种虚拟环境，广泛应用于城市规划，驾驶培训，室内设计等领域。近年来随着计算机计算能力与各类型传感器的发展，各类型的虚拟现实头盔已出现于市场上，其基本由显示屏或手机以及一对目镜组成，人眼通过目镜可以看到显示屏上放大的图像，传感器感应人头部的变化调整左右显示屏中的图像，使得人眼能看到立体的，具有交互性的视觉图像。
目前虚拟显示显示系统大多采用传统透镜来获得放大的虚像，在设计镜片和显示屏距离时按照健康视力人群设计，对于近视或远视人群，一般采用在戴头盔前佩戴眼镜或是改变显示屏和传统透镜间的物距的方法来实现屈光度调节，前者会降低沉浸感、增加使用者负重，后者会造成头盔内部机械结构复杂、增加生产成本，这都会造成用户体验感下降，因此如何实现在不佩戴眼镜的情况下实现不同人群正常使用虚拟现实头盔就成了亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的发明目的在于提供一种用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜，用于实现近视或远视用户在不佩戴眼镜情况下使用虚拟现实头盔的目的。
为实现上述发明目的，本发明提供以下的技术方案：一种用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜，包括VR头盔本体、光学透镜以及显示屏，所述光学透镜和所述显示屏分别固定安装在VR头盔本体内，所述光学透镜和所述显示屏依次置于人眼前方，所述轻薄菲涅尔透镜置于所述光学透镜和所述显示屏之间或者人眼和所述光学透镜之间，所述轻薄菲涅尔透镜与所述光学透镜的光轴共线，所述轻薄菲涅尔透镜包括中心区域和边缘区域，所述中心区域为凸透镜或组合凸透镜，所述边缘区域为向人眼内凹的弧面基底的菲涅尔透镜，所述中心区域对应主视场成像，所述边缘区域对应边缘视场成像。
上述技术方案中，所述轻薄菲涅透镜置于人眼和所述光学透镜之间。
上述技术方案中，对于远视或近视视力者，所述轻薄菲涅尔透镜具有正或者负的光焦度，其屈光度与其日常使用的眼镜度数相同或接近。
上述技术方案中，所述轻薄菲涅尔透镜的菲涅尔面型朝向对着所述光学透镜或者所述显示屏或者人眼。
上述技术方案中，所述轻薄菲涅尔透镜的前后表面是单面或者双面为菲涅尔面型。
上述技术方案中，所述轻薄菲涅尔透镜采用一面为平面，另一面为菲涅尔面型的结构。
上述技术方案中，所述轻薄菲涅尔透镜与所述光学透镜之间沿光轴的距离为1mm～5mm。
上述技术方案中，所述轻薄菲涅尔透镜从所述VR头盔本体的顶面竖直插入或者从所述VR头盔本体的侧面水平插入，插入后通过所述VR头盔本体的框架内的凹槽固定。
上述技术方案中，包括左右两片所述轻薄菲涅尔透镜，左右两片所述轻薄菲涅尔透镜分离地制造在不同基底材料上，或制造在同一片基底材料上。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明的用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜，在不增加附加调节机构的情况下，使近视或远视患者可以按自己的视力情况插入相应度数的菲涅尔附加镜片，用以调节目视系统的屈光度，从而简化了头盔的结构，降低了头盔的重量和成本，使用者在不佩戴眼镜的情况下就可以获得极大的沉浸感。
2.本发明的用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔镜片厚度薄，重量轻，制造成本低，由于光学镜片负担了主要的屈光度，而菲涅尔镜片产生的光焦度很小，螺纹台阶很小，产生的杂光也小，使用者不易感受到眩光或螺纹。
3.菲涅尔镜片的材料可以与光学透镜的材料不同，互相配合可以实现消除色散的功能。
附图说明
图1为本发明公开的用于虚拟现实VR头盔的结构示意图；
图2为本发明公开的轻薄菲涅尔透镜的结构示意图。
其中，10、VR头盔本体；20、光学透镜；30、显示屏；40、人眼；50、轻薄菲涅尔透镜；51、中心区域；52、边缘区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
参见图1，一种用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜，包括VR头盔本体10、光学透镜20以及显示屏30，光学透镜20和显示屏30分别固定安装在VR头盔本体10内，光学透镜20和显示屏30依次置于人眼40前方，轻薄菲涅尔透镜50置于人眼40和光学透镜20之间，轻薄菲涅尔透镜50与光学透镜20的光轴共线，轻薄菲涅尔透镜50包括中心区域51和边缘区域52，中心区域51为凸透镜或组合凸透镜，边缘区域52为向人眼内凹的弧面基底的菲涅尔透镜，中心区域51对应主视场成像，边缘区域52对应边缘视场成像。
对于远视或近视视力者，轻薄菲涅尔透镜50具有正或者负的光焦度，其屈光度与其日常使用的眼镜度数相同或接近。
轻薄菲涅尔透镜50的菲涅尔面型朝向对着光学透镜20或者人眼40。
轻薄菲涅尔透镜50的前后表面是单面或者双面为菲涅尔面型。
轻薄菲涅尔透镜50与光学透镜20之间沿光轴的距离为1mm～5mm。
轻薄菲涅尔透镜50从VR头盔本体10的顶面竖直插入或者从VR头盔本体10的侧面水平插入，插入后通过VR头盔本体10的框架内的凹槽固定。
本发明在保持原有头盔结构紧凑的前提下，通过插拔不同轻薄菲涅尔透镜的方法来适配不同近视或远视度数的使用者，使其能在不佩戴眼镜的情况下体验虚拟现实眼镜，保持了原有的沉浸感，并且轻薄菲涅尔透镜的厚度薄，重量轻，成本非常低，适合大规模压模生产。采用传统透镜与弧面基底的菲涅尔透镜的结合，运用于头戴式虚拟现实显示设备上，既能保证中心画质，又同时扩大了人眼的边缘视野(能让用户感觉屏幕无边界)，增强了使用者的沉浸感；另外由于弧面基底的菲涅尔透镜的使用，很大程度上减小了头戴式虚拟现实显示设备的重量，减轻了重量对佩戴造成的不适感。
实施例二
其余与实施例一相同，不同之处在于，上述虚拟现实VR头盔包括左右两片轻薄菲涅尔透镜，左右两片上述轻薄菲涅尔透镜分离地制造在不同基底材料上，或制造在同一片基底材料上。
实施例三
其余与实施例一相同，不同之处在于，上述轻薄菲涅尔透镜采用一面为平面，另一面为菲涅尔面型的结构。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种用于虚拟现实VR头盔的轻薄菲涅尔透镜，包括VR头盔本体、光学透镜以及显示屏，所述光学透镜和所述显示屏分别固定安装在VR头盔本体内，所述光学透镜和所述显示屏依次置于人眼前方，其特征在于，所述轻薄菲涅尔透镜置于所述光学透镜和所述显示屏之间或者人眼和所述光学透镜之间，所述轻薄菲涅尔透镜与所述光学透镜的光轴共线，所述轻薄菲涅尔透镜包括中心区域和边缘区域，所述中心区域为凸透镜或组合凸透镜，所述边缘区域为向人眼内凹的弧面基底的菲涅尔透镜，所述中心区域对应主视场成像，所述边缘区域对应边缘视场成像。
2.根据权利要求1所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，所述轻薄菲涅透镜置于人眼和所述光学透镜之间。
3.根据权利要求1所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，对于远视或近视视力者，所述轻薄菲涅尔透镜具有正或者负的光焦度，其屈光度与其日常使用的眼镜度数相同或接近。
4.根据权利要求1所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，所述轻薄菲涅尔透镜的菲涅尔面型朝向对着所述光学透镜或者所述显示屏或者人眼。
5.根据权利要求1或4所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，所述轻薄菲涅尔透镜的前后表面是单面或者双面为菲涅尔面型。
6.根据权利要求5所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，所述轻薄菲涅尔透镜采用一面为平面，另一面为菲涅尔面型的结构。
7.根据权利要求1所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，所述轻薄菲涅尔透镜与所述光学透镜之间沿光轴的距离为1mm～5mm。
8.根据权利要求1所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，所述轻薄菲涅尔透镜从所述VR头盔本体的顶面竖直插入或者从所述VR头盔本体的侧面水平插入，插入后通过所述VR头盔本体的框架内的凹槽固定。
9.根据权利要求1或7所述的轻薄菲涅尔透镜，其特征在于，包括左右两片所述轻薄菲涅尔透镜，左右两片所述轻薄菲涅尔透镜分离地制造在不同基底材料上，或制造在同一片基底材料上。
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