CN206863337U - 一种虚拟现实头盔 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种虚拟现实头盔，用以解决现有技术中，近视用户佩戴虚拟现实头盔不能观看到清晰的虚拟现实画面的问题。该虚拟现实头盔包括显示屏，所述虚拟现实头盔还包括目镜镜片；所述显示屏与目镜镜片的距离是根据该目镜镜片的焦距、用户的眼睛到该目镜镜片的距离及预设近视程度的人眼的远点距离确定的。由于在确定所述目镜镜片与显示屏的距离时，考虑了预设近视程度的人眼的远点距离，从而使近视的用户在使用该目镜观看显示屏时，也可以看到清晰的画面。

Description

一种虚拟现实头盔

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种虚拟现实头盔。

背景技术

虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的系统。虚拟现实系统是由计算机生成的通过视、听、触觉等作用于用户，使其产生身临其境感觉的交互式虚拟环境。虚拟现实中的人机交互远远超过了键盘和鼠标的传统模式，利用数字头盔、数字手套等的传感器设备，三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。其中头盔显示部件是虚拟现实观感的关键。

在现有技术中，虚拟现实头盔中的目镜不具备近视镜的功能，也不能满足用户带上近视镜观看，这样近视用户在使用该头盔时，可能会产生观看的画面不清晰的情况。

实用新型内容

本实用新型提供一种虚拟现实头盔，用以解决现有技术中，近视用户佩戴虚拟现实头盔不能观看到清晰的虚拟现实画面的问题。

为达到上述目的，本实用新型实施例公开了一种虚拟现实头盔，该虚拟现实头盔包括显示屏，所述虚拟现实头盔还包括目镜镜片；

所述显示屏与目镜镜片的距离是根据该目镜镜片的焦距、用户的眼睛到该目镜镜片的距离及预设近视程度的人眼的远点距离确定的。

进一步地，所述目镜镜片包括第一曲面、第二曲面和环状曲面；

所述第一曲面和第二曲面通过环状曲面连接；

所述第一曲面和第二曲面为非球面；

所述第一曲面和第二曲面呈外凸状。

进一步地，所述目镜镜片的环状曲面包括扇形曲面和切面；

所述目镜镜片安装到目镜支架后，所述切面与Y轴的夹角范围为25度至 35度，其中所述Y轴为所述目镜镜片的两个光学中心点连线的垂线。

进一步地，所述环状曲面的外表面连接有遮光层。

进一步地，所述遮光层的宽度范围为1.5mm至2mm。

进一步地，所述目镜镜片的材料包括：

树脂材料或光学玻璃材料。

本实用新型实施例公开了一种虚拟现实头盔，该虚拟现实头盔包括显示屏，所述虚拟现实头盔还包括目镜镜片；所述显示屏与目镜镜片的距离是根据该目镜镜片的焦距、用户的眼睛到该目镜镜片的距离及预设近视程度的人眼的远点距离确定的。由于在确定所述目镜镜片与显示屏的距离时，考虑了预设近视程度的人眼的远点距离，从而使近视的用户在使用该目镜观看显示屏时，也可以看到清晰的画面。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的一种虚拟现实头盔结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种目镜镜片成像示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的一种目镜镜片结构示意图；

图4为本实用新型实施例3提供的一种目镜镜片结构示意图；

图5为本实用新型实施例4提供的一种目镜镜片结构示意图。

具体实施方式

为了使近视用户使用头盔观看到清晰的虚拟现实画面，本实用新型实施例提供了一种虚拟现实头盔。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

图1为本实用新型实施例提供的一种虚拟现实头盔结构示意图，该虚拟现实头盔包括显示屏12，所述虚拟现实头盔还包括目镜镜片11；

所述显示屏12与目镜镜片11的距离是根据该目镜镜片11的焦距、用户的眼睛到该目镜镜片11的距离及预设近视程度的人眼的远点距离确定的。

在本实用新型实施例中，所述虚拟现实头盔中显示屏12中的画面经过目镜镜片11所成放大的虚像进入人的眼睛，所以用户才能通过目镜镜片11看到显示屏12中的画面，并且用户的眼睛和显示屏12位于目镜镜片11的两侧。该目镜镜片11与显示屏12之间有一定的距离，该距离可以是根据预设近视程度的眼睛的远点距离确定的。

具体的，所述物距为所述显示屏12到所述目镜镜片11的距离。所述像距为显示屏12中显示的画面经过所述目镜镜片11所成的虚像到所述目镜镜片11 的距离，可以是根据预设近视程度的远点距离和该用户的眼睛到该目镜镜片11 的距离确定像距。所述预设近视程度的远点距离可以是用该用户的近视度数表示，可以是400度、300度、250度等等，也可以是用该用户的眼睛的屈光度 D表示，屈光度为该用户的眼睛的远点距离的倒数，正常视力的用户的眼睛的屈光度为0，则远点距离是无穷远，400度近视的眼睛的屈光度为4D，则远点距离为250mm，250度近视的眼睛的屈光度为2.5D，则远点距离为400mm。一般情况下，正常视力人眼的舒适观察距离一般为250mm-1000mm，400度近视的眼睛的远点距离为250mm，近视度数越高，对应的远点距离越小。如果近视程度超过400度，用户要想看到清晰的虚拟现实画面，则需要所述虚拟现实头盔中显示屏12中的画面经过目镜镜片11所成放大的虚像到人的眼睛的距离小于250mm，此时就不能满足正常人眼的观测舒适度，所以较优的，所述预设近视程度为不超过400度。

根据所述像距和该目镜镜片11的焦距计算物距，所述物距为所述显示屏 12到所述目镜镜片11的距离。在根据所述像距和该目镜镜片11的焦距计算物距时是根据成像公式计算的，该成像公式为：1/f＝1/u+1/v，其中f为目镜镜片11的焦距，u为物距，v为像距。在利用成像公式计算物距时，若该目镜镜片11为凸透镜，则该焦距f为正值，若该目镜镜片11为凹透镜，则该焦距f为负值。在XY坐标轴中，若所成的像位于X轴的负半轴，则像距v为负值,若所成的像位于X轴的正半轴，则像距v为正值。

具体的可以如图2所示，该用户的眼睛的远点距离为B，即显示屏12中显示的画面经过所述目镜镜片11所成的虚像到用户的眼睛的距离，该用户的眼睛到该目镜镜片11的距离为A，则该像距应该为B-A，所述显示屏12和虚像位于同侧，均位于X轴的负半轴，则像距v也为负值，该目镜镜片11为凸透镜，则该焦距f为正值。假如，该用户的眼睛的远点距离为250mm，则该用户为400度近视的眼睛，该用户的眼睛到目镜镜片11的距离为20mm，则像距 v为200mm，因为像距v为负值，所以像距v为-230mm，该目镜镜片11的焦距f为35mm，将上述像距v为-230mm和焦距f为35mm代入公式:

1/f＝1/u+1/v，即1/35＝1/u-1/230，

可以得出，物距u为8050/265mm，约等于30.38mm。

在后期调整时，可能目镜镜片11的焦距或人眼到目镜镜片11的距离均会有稍微变化，所以所述物距u也会有变化，变化后的物距u只要符合显示屏12 中的画面经过目镜镜片11所成的虚像正好在预设近视程度的用户的眼睛的远点距离处即可，较优的，该目镜镜片11的焦距为30mm至40mm。

由于在确定所述目镜镜片11与显示屏12的距离时，考虑了预设近视程度的人眼的远点距离，从而使近视的用户在使用该目镜观看显示屏12的中的像时，也可以看到清晰的画面。

实施例2：

如图3所示的目镜镜片11结构示意图，所述目镜镜片11包括第一曲面111、第二曲面112和环状曲面113；

所述第一曲面111和第二曲面112通过环状曲面113连接；

所述第一曲面111和第二曲面112为非球面；

所述第一曲面111和第二曲面112呈外凸状。

图3中的第一曲面111靠近用户的眼睛，第二曲面112靠近显示屏12，该第一曲面111和第二曲面112通过一环状曲面113固定连接，第一曲面111和第二曲面112均为非球面，非球面可以使用尽量多的变量来矫正边缘视场的像差。第二曲面112较为凸出，主要起到控制目镜镜片11焦距，增大视场角、优化边缘视场像质的作用；该第一曲面111也是凸面，但凸起较为平缓，矢高较小，一般小于2.2mm，主要起到增加观测舒适度、优化边缘视场像质的作用。

该第一曲面111和第二曲面112均呈外凸状，该第一曲面111和该第二曲面112从中心到边缘的面型变化均较平缓，没有拐点，保证观看时，特别是眼睛略微偏离镜片中心时，观看到的画面不会出现突变，而产生眩晕感；同时平缓变化的曲面有更好的工艺性和表面精度。在设计该目镜镜片11时，非球面的各项系数不能过大，否则易造成非球面面型扭曲和突变，一般4次项非球面系数不大于10^-6，六次项系数不大于10^-8，八次项系数不大于10^-11，十次项系数不大于10^-14。

该第一曲面111和第二曲面112也可以采用菲涅尔、自由曲面，或非旋转对称曲面。目镜镜片11的中心厚度大于目镜镜片11的边缘厚度，目镜镜片11 中心至边缘厚度逐渐减小，目镜镜片11的中心厚度为12mm-20mm，目镜镜片11的边缘厚度为1mm-9mm。一般情况下，目镜镜片11的中心厚度小于17mm，边缘厚度大于2.3mm。作为一种优选方案中心厚度小于16mm，边缘厚度大于 5mm，便于注塑加工。

实施例3：

如图4所示的目镜镜片11结构示意图，所述目镜镜片11的环状曲面113 包括扇形曲面1131和切面1132；

所述目镜镜片11安装到目镜支架后，所述切面1132与Y轴的夹角范围为 25度至35度，其中所述Y轴为所述目镜镜片11的两个光学中心点连线的垂线。

该目镜镜片11可以是圆形的，也可以是椭圆形的，也可以是矩形或者任意形状。若该目镜镜片11的为圆形，如图4所示，在该目镜镜片11的一个边上截去一部分，形成一个切面1132，可以使该目镜镜片11在安装到目镜支架上后，用户在佩戴该目镜时，即使瞳距小于70mm，仍有放置鼻子的空间，并可以调节瞳距，。所述目镜镜片11安装到目镜支架后，所述切面1132与Y轴的夹角范围为25度至35度，其中所述Y轴为所述目镜镜片11的两个光学中心点连线的垂线，该角度贴近鼻梁的角度，使客户佩戴头盔时感觉舒适，符合人体工程学。

该目镜镜片11的切面1132也可以是在模具制作时，加工出来的，在注塑时一体成型，加工效率高。

实施例4：

如图5所示的目镜镜片11结构示意图，该目镜镜片11的所述环状曲面113 的外表面连接有遮光层114。

该遮光层114可以是该目镜镜片11加工完成后连接到该目镜镜片11的环状曲面113的外表面上的，也可以是在模具制作时加工出来的，在注塑时一体成型，加工效率高。

所述遮光层114的宽度方向和所述环状曲面113的宽度与目镜镜片11厚度方向一致，所述遮光层114的宽度不大于所述环状曲面113的宽度，一般情况下，所述环状曲面的宽度为2mm-5mm。所述遮光层114的厚度可以是任意厚度，为了便于安装，并且起到防止漏光和在安装时定位的作用，该遮光层114 的厚度可以是1.5mm-2mm，即该遮光层114的厚度为该遮光层114较目镜镜片11的环状曲面113突出的高度。

综合所述的目镜镜片11，所述目镜镜片11的材料可以是树脂材料，也可以是光学玻璃材料。树脂材料可以是聚甲基丙烯酸酯(PMMA)，该材料透光性好，色散较小、且成本低廉，易于大批量注塑加工，也可以是其它树脂材料，例如E48R、PC等。树脂材料重量轻、加工便捷、成本低；光学玻璃材料可以有更高的折射率，更小的色散，边缘像差可以做的更好，但重量较大。

本实用新型实施例公开了一种虚拟现实头盔，该虚拟现实头盔包括显示屏，所述虚拟现实头盔还包括目镜镜片；所述显示屏与目镜镜片的距离是根据该目镜镜片的焦距、用户的眼睛到该目镜镜片的距离及预设近视程度的人眼的远点距离确定的。由于在确定所述目镜镜片与显示屏的距离时，考虑了预设近视程度的人眼的远点距离，从而使近视的用户在使用该目镜观看显示屏时，也可以看到清晰的画面。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种虚拟现实头盔，所述虚拟现实头盔包括显示屏，其特征在于，所述虚拟现实头盔还包括目镜镜片；

所述显示屏与目镜镜片的距离是根据该目镜镜片的焦距、用户的眼睛到该目镜镜片的距离及预设近视程度的人眼的远点距离确定的，其中所述显示屏与目镜镜片的距离为物距，根据用户的眼睛到该目镜镜片的距离和预设近视程度的人眼的远点距离确定像距；

其中，所述目镜镜片包括第一曲面、第二曲面和环状曲面；

所述第一曲面和第二曲面通过环状曲面连接；

所述第一曲面和第二曲面为非球面；

所述第一曲面和第二曲面呈外凸状；

其中，所述目镜镜片的环状曲面包括扇形曲面和切面；

所述目镜镜片安装到目镜支架后，所述切面与Y轴的夹角范围为25度至35度，其中所述Y轴为所述目镜镜片的两个光学中心点连线的垂线。

2.如权利要求1所述的虚拟现实头盔，其特征在于，所述目镜镜片的材料包括：

树脂材料或光学玻璃材料。