CN106681003A - 一种vr透镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明系提供一种VR透镜系统，涉及显示技术领域。本发明包括VR设备框，VR设备框两侧各设有一屏幕，屏幕的长度为a，VR设备框的长度为b，b<2a；VR设备框内设有两个透镜，透镜的光轴与同侧的屏幕法线相交，透镜光轴与同侧屏幕法线的交点上设有反射镜，反射镜能将屏幕的影响全部反射到透镜上。本发明将屏幕设置于VR系统的两侧，能显著提高屏幕的大小、分辨率和观影视角，使VR系统不再受限于瞳距，能有效提高参与者的观影体验，加强参与者身临其境的感觉，形成具有优越广角立体显示功能的VR系统。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体公开了一种VR透镜系统。
背景技术
VR(Virtual Reality)，即虚拟现实技术，是一种可以利用计算机、显示、传感技术在多维空间上创建的一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感。VR主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等多个方面，模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像；感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知；自然技能指人的头部转动、眼睛、手势或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应；传感设备是指三维交互设备。
目前，主流VR的传感设备一般体现在视觉显示上，显示原理是：将显示器产生的近处影像通过光学透镜系统拉到远处放大，近乎充满人的视野范围，从而产生沉浸感。传统VR的显示系统包括屏幕和镜片，但受限于人眼瞳距，无法采用很大的屏幕，导致分辨率、观影视角一直无法提高，限制参与者的体验水平无法进一步提高。
现有一种技术，设置屏幕位于透镜的上方，屏幕平行于透镜的光轴，通过反射镜将屏幕的影像投射到透镜上，射入人眼，但这样的传感设备同样无法解决由于人眼瞳距受限的问题，分辨率和观影角度同样无法提高。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种VR透镜系统，能采用大屏幕，有效提高观影视角和分辨率。
为解决现有技术问题，本发明公开一种VR透镜系统，包括VR设备框，VR设备框两侧各设有一屏幕，屏幕的长度为a，VR设备框的长度为b，b<2a；VR设备框内设有两个透镜，透镜的光轴与同侧的屏幕法线相交，透镜光轴与同侧屏幕法线的交点上设有反射镜，反射镜能将屏幕的影像全部反射到透镜上。
进一步的，反射镜靠近屏幕的一面设有四分之一玻片。
进一步的，透镜的前表面或后表面上设有检偏薄膜。
进一步的，透镜为菲涅尔透镜。
进一步的，反射镜与VR设备框正前方的面成45度角。
本发明的有益效果为：本发明公开一种VR透镜系统，将屏幕设置于VR系统的两侧，能显著提高屏幕的大小、分辨率和观影视角，使VR系统不再受限于瞳距，能有效提高参与者的观影体验，加强参与者身临其境的感觉，形成具有优越广角立体显示功能的VR系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明单眼显示系统的局部放大示意图。
图3为传统VR透镜系统的结构示意图。
附图标记为：VR设备框10、屏幕11、反射镜20、四分之一玻片21、透镜30、检偏薄膜31。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
请参阅图1至图3：
一种VR透镜系统，包括VR设备框10，VR设备框10两侧各设有一屏幕11，屏幕11的长度为a，VR设备框10的长度为b，设置两个长度为a的屏幕11效果远胜于传统VR设置一个长度为b的屏幕11于正前方，且b<2a，显然两个长度为a的屏幕11大于单个长度为b的屏幕11，单个长度为b的屏幕11由于受到人眼瞳距的限制，无法采用较大的屏幕11，影响了观影效果；VR设备框10内设有两个透镜30，透镜30的光轴与同侧的屏幕11法线相交，透镜30光轴与同侧屏幕11法线的交点上设有反射镜20，反射镜20靠近正前方的一面镀有反射材料，优选的，反射镜20与VR设备框10正前方的面成45度角，能有效反射来自屏幕11的影像，反射镜20能将屏幕11的影响全部反射到透镜30上。将屏幕11设置于VR设备框10的两侧并采用折反系统，能有效提高屏幕11的大小，消除人眼瞳距对屏幕11大小设置的限制，同时还能提高屏幕11的分辨率和扩大观影视角，对提高参与者的体验效果有极大帮助。
屏幕11发出的影像投射到反射镜20上，影像在反射镜20上反射到透镜30上，影像经过透镜30放大并入射到人眼，设置两个屏幕11能够有效实现广角效果，而且分辨率也可以显著提高不受人眼瞳距限制，融合两个屏幕11的影像，能够给参与者一个清晰立体的视觉效果，。
本VR透镜系统屏幕11发出的光容易不通过反射镜20直接入射到人眼上，影响观影效果，参考图2，D区域为不经过反射也可视的区域。为进一步提高本VR透镜系统的观影效果，反射镜20靠近屏幕11的一面设有四分之一玻片21，四分之一玻片21的厚度一般设为绿光波长的四分之一，透镜30的前表面或后表面上设有检偏薄膜31，将检偏薄膜31的偏振方向设置与屏幕11出射光的偏振方向成90度角。屏幕11上出射的光线为线偏振光，线偏振光入射到四分之一玻片21上，然后在反射镜20上反射，并再次透射经过四分之一玻片21，理想状态下，正入射并反射后的绿光的偏振态会发生90度的改变，恰好可以通过偏振方向与线偏振光成90度的检偏薄膜，并入射到人眼，其他波长的光会变成圆偏振光或椭圆偏振光，由于存在不同的入射角，玻片的实际厚度与波长不匹配，可近似认为反射出的光都变成圆偏振光，圆偏振光中存在与线偏振光成90度的偏振光，这种偏振光能够通过偏振方向与线偏振光成90度的检偏薄膜，并入射到人眼；D区域出射的部分线偏振光直接传到透镜30上，由于检偏薄膜31的偏振方向与屏幕11出射的线偏振光的振动方向成90度角，D区域出射的部分直接传到透镜30的线偏振光会被拦截，无法通过透镜30，所以也无法到达人眼，不会影响参与者的观影效果。综上所述，线偏振光通过反射系统之后能够入射到人眼，而没有通过反射系统的线偏振光会被检偏薄膜31拦截，无法进入人眼，从而可以有效提高VR透镜系统的观影效果。
VR设备一般为头戴式显示设备，为提高使用VR设备的舒适度，应该尽可能减轻设备的重量，VR设备包括VR透镜系统，设置透镜30为菲涅尔透镜，菲涅尔透镜不仅能实现球面透镜的效果，且更轻、更薄，能尽可能降低VR设备的重量。
本VR透镜系统通过在两侧设置屏幕11，并利用折返系统，消除了人眼瞳距对屏幕11大小的限制，显著提高屏幕11的大小和分辨率，还能扩大参与者的观影视角，增设四分之一玻片21和检偏薄膜31，同时能够克服屏幕11发出的影像直接入射到人眼导致观影效果下降的问题，使得VR透镜系统整体能给参与者带来优越的视觉体验。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种VR透镜系统，其特征在于：包括VR设备框(10)，所述VR设备框(10)两侧各设有一屏幕(11)，所述屏幕(11)的长度为a，所述VR设备框(10)的长度为b，b<2a；所述VR设备框(10)内设有两个透镜(30)，所述透镜(30)的光轴与同侧的屏幕(11)法线相交，所述透镜(30)光轴与同侧屏幕(11)法线的交点上设有反射镜(20)，所述反射镜(20)能将屏幕(11)的影像全部反射到透镜(30)上。
2.根据权利要求1所述的一种VR透镜系统，其特征在于：所述反射镜(20)靠近屏幕(11)的一面设有四分之一玻片(21)。
3.根据权利要求1所述的一种VR透镜系统，其特征在于：所述透镜(30)的前表面或后表面上设有检偏薄膜(31)。
4.根据权利要求1所述的一种VR透镜系统，其特征在于：所述透镜(30)为菲涅尔透镜。
5.根据权利要求1所述的一种VR透镜系统，其特征在于：所述反射镜(20)与VR设备框(10)正前方的面成45度角。
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