CN206074910U - 大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，属于虚拟现实技术领域。所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统包括折衍混合透镜，所述的折衍混合透镜包括具有相对设置的折射面和衍射面，所述折射面为非球面；所述的衍射面具有在球面或非球面基底上的多阶浮雕衍射结构。在大视场角情况下，非球面折射面能够很好地矫正球差等像差，折射面与衍射面构成的折衍混合透镜能够很好地矫正色差等像差。在大视场角的情况下可以提高沉浸感，使使用者更能真实地体验3D虚拟环境。所述的折衍混合系统的材料为PMMA，其光学透光率高，密度小，能够有效地降低VR系统的重量，降低使用者的负重感，提高舒适度。
Description
技术领域
本实用新型属于虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术领域，具体涉及一种大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统。
背景技术
随着科学技术的进步和发展，将智能手机、平板电脑等带有显示屏的终端设备放入虚拟现实眼镜观看三维（3D）视频、看虚拟旅游景点以及虚拟实体店购物等已经成为一种必然趋势，这种沉浸感很强的感官体验使得虚拟现实眼镜受到消费者的追捧，并且虚拟现实眼镜加手机或者其他显示装置的使用，使得使用者可以不受地点限制的情况下随时随地使用，使用十分方便。虚拟现实技术在视听娱乐、可视通讯、教育培训、医疗技术、体验游戏、智能生产、智能汽车甚至军事领域等所有需要与视觉打交道的场景中存在巨大的应用潜力和价值。
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。VR眼镜原理是，把立体视频的影像分解为左右两个观察角度的画面，让两个画面通过虚拟现实眼镜分别进入使用者的眼睛，这样，由于两个眼睛分别看到两个角度的画面，经过大脑合成形成立体影像。但目前虚拟现实眼镜光学系统仍然存在许多缺点，使得虚拟现实眼镜使用起来非常的不方便，存在的问题主要有：如体积庞大，不便于携带；且重量过重，使用不适；视场角不够大，沉浸感不强；色差较大，严重影响了成像质量。因此，提供一种体积小、重量轻、大视场、低色差的虚拟现实眼镜成为一种刻不容缓的需求。
实用新型内容
为克服上述现有技术的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供了一种大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统。所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统为一种新型VR设备，解决了现有VR设备沉浸感不强，色差大，边缘成像不清晰，体积大，质量重的问题，特别是解决了因视场角不够大而造成沉浸感不强的问题。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，包括折衍混合透镜，所述的折衍混合透镜包括具有相对设置的折射面和衍射面，所述折射面为非球面，非球面可以较好地消除球差等像差；所述的衍射面具有在球面或非球面基底上的多阶浮雕衍射结构；所述折射面与衍射面构成的折衍混合透镜可以很好地消除色差。由于衍射面表面的多阶浮雕结构，折衍混合透镜的厚度变薄，降低了虚拟现实眼镜的重量，提高视觉舒适度。
所述的折衍混合透镜的外形尺寸为：口径42mm，中心厚度9mm，边缘厚度为2mm。
所述的折衍混合透镜的焦距为55mm，焦距比较小，可以减小系统厚度与系统的整体体积，降低系统重量。
所述的折衍混合透镜为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材质的透镜。
所述的折射面为凸面或凹面。
所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，包括沿光轴方向依次排列的发光显示器、折衍混合透镜和成像接收器。
所述的发光显示器为电致发光显示器，包括具有OLED和LED液晶屏的智能手机、Pad等移动终端。
本实用新型的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统特别适用于视听娱乐、可视通讯、教育培训、医疗技术、体验游戏、智能生产、智能汽车甚至军事等领域，3D效果更加逼真，沉浸感更强。
本实用新型与现有技术相比具有如下的有意效果：
本实用新型的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统提高像质的方法，首次将折衍混合系统引入VR眼镜，具有多台阶的浮雕衍结构衍射面的折衍混合透镜对于增大视场角，矫正像差，提高成像质量提到了至关重要的作用。
附图说明
图1是本实用新型的剖面结构示意图；
图2是本实用新型的侧面结构示意图；
图3是本实用新型的成像示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的目的、效果有深入的理解，下面结合实施例及附图对本实用新型的实施方式作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图1至图3所示，本实用新型提供了一种大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，包括折衍混合透镜，所述的折衍混合透镜包括具有相对设置的折射面1和衍射面2，所述折射面1为非球面，非球面可以较好地消除球差等像差；所述的衍射面2具有在球面或非球面基底上的多阶浮雕衍射结构21；所述折射面与衍射面构成的折衍混合透镜可以很好地消除色差。由于衍射面2表面的多阶浮雕结构，折衍混合透镜的厚度变薄，降低了虚拟现实眼镜的重量，提高视觉舒适度。
所述的折衍混合透镜的外形尺寸为：口径42mm，中心厚度9mm，边缘厚度为2mm。
所述的折衍混合透镜的焦距为55mm，焦距比较小，可以减小系统厚度与系统的整体体积，降低系统重量。
所述的折衍混合透镜为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材质的透镜。
所述的折射面1为凸面或凹面。
所述的折射面1为非球面，非球面参数由以下方程决定：
式中c为顶点半径曲率，k为圆锥系数，r为以透镜长度为单位的径向坐标，为非球面多项式系数。
所述的衍射面的位相参数由以下方程决定：
式中M为衍射级数，N是衍射面多项式次数，为衍射面多项式的系数， 为衍射面的孔径。衍射面数据如下
| M | N | ||||
| 1 | 4 | -2074.40441 | -961.080367 | 509.8752212 | 46.38710713 |
所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，包括沿光轴方向依次排列的发光显示器、折衍混合透镜和成像接收器。根据图3所示，采用逆向光路设计，P为人眼瞳孔（成像接收器），R1、R2为透镜的两个非球面，L为VR系统的观测屏幕（电致发光显示器），从屏幕L发出的光线经过透镜后入射到人眼瞳孔P，最后成像在人眼视网膜上，成一正立放大的虚像。
所述的发光显示器为电致发光显示器，包括具有OLED和LED液晶屏的智能手机、Pad等移动终端。
所述的成像接收器包括眼睛或其他成像接收装置。
本实用新型的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统特别适用于视听娱乐、可视通讯、教育培训、医疗技术、体验游戏、智能生产、智能汽车甚至军事等领域，3D效果更加逼真，沉浸感更强。
本实用新型与现有技术相比具有如下的有意效果：
本实用新型的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统提高像质的方法，首次将折衍混合系统引入VR眼镜，具有多台阶的浮雕衍结构衍射面的折衍混合透镜对于增大视场角，矫正像差，提高成像质量提到了至关重要的作用。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何本领域的技术人员，在本实用新型的构思和原型下所作的任何等同改变，替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，其特征在于：包括折衍混合透镜，所述的折衍混合透镜包括具有相对设置的折射面和衍射面，所述折射面为非球面；所述的衍射面具有在球面或非球面基底上的多阶浮雕衍射结构。
2.根据权利要求1所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，其特征在于：所述的折衍混合透镜的外形尺寸为：口径42mm，中心厚度9mm，边缘厚度为2mm。
3.根据权利要求1所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，其特征在于：所述的折衍混合透镜的焦距为55mm。
4.根据权利要求1所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，其特征在于：所述的折衍混合透镜为聚甲基丙烯酸甲酯材质的透镜。
5.根据权利要求1所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，其特征在于：所述的折射面为凸面或凹面。
6.根据权利要求1所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，其特征在于：包括沿光轴方向依次排列的发光显示器、折衍混合透镜和成像接收器。
7.根据权利要求6所述的大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统，其特征在于：所述的发光显示器为电致发光显示器，包括具有OLED和LED液晶屏的智能手机和Pad 移动终端。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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| CN201621036960.4U Active CN206074910U (zh) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | 大视场低色差折衍混合虚拟现实眼镜光学系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110286473A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-27 | 苏州大学 | 一种单片式消色差手机镜头 |
| CN111273446A (zh) * | 2020-02-10 | 2020-06-12 | 北京理工大学 | 一种近眼显示装置及方法 |
| CN112180603A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 维沃移动通信有限公司 | 投影装置及智能眼镜 |
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| CN112180603A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 维沃移动通信有限公司 | 投影装置及智能眼镜 |
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