CN220603779U

CN220603779U - 一种vr镜头

Info

Publication number: CN220603779U
Application number: CN202322326905.5U
Authority: CN
Inventors: 蒋霖坤; 陈敏; 陈鑫; 张悦
Original assignee: Suzhou Lingxi Precision Instrument Co ltd
Current assignee: Suzhou Lingxi Precision Instrument Co ltd
Priority date: 2023-08-29
Filing date: 2023-08-29
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2033-08-29

Abstract

本实用新型提出了一种VR镜头，由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3构成；S1为显示屏，S2和S3分别为第一透镜L1前后表面，S4和S5分别为第二透镜L2前后表面，S5和S6分别为第三透镜L3前后表面。其中S1为平面，S5为球面，S2、S3、S4、S6为非球面。镜头焦距45mm，显示屏S1上最大物面高度25mm，对应人眼视场角70°，镜头设计波长400nm～700nm。

Description

一种VR镜头

技术领域

本实用新型涉及光学，特别涉及一种VR镜头。

背景技术

虚拟现实(VR)头显中的镜头是关键元素，决定着用户在虚拟世界中的视觉体验。常见的VR镜头包括球面镜头和非球面镜头。球面镜头采用弯曲的表面放大图像，但可能引入畸变。非球面镜头则以其复杂形状减少失真，提供更清晰逼真的视觉效果。另外，一些高端VR头显采用双镜头系统，通过不同的镜头来放大和纠正光学问题，提供更大的视场角和优质的图像。部分头显还拥有自适应镜头系统，根据用户视力需求调整图像，以获得最佳体验。这些镜头的设计和技术不断创新，旨在为用户创造出更真实、舒适的虚拟世界。

实用新型内容

本实用新型提出了一种VR镜头，由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3构成；VR镜头从物方到人眼依次为：显示屏S1、第二面S2、第三面S3、第四面S4、第五面S5、第六面S6；第二面S2为第一透镜L1的前表面，第三面S3为第一透镜L1的后表面；第四面S4为第二透镜L2的前表面；第二透镜L2的后表面和第三透镜L3的前表面重合，为第五面S5；第六面S6为第三透镜L3的后表面。其中显示屏S1为平面，第五面S5为球面，第二面S2、第三面S3、第四面S4、第六面S6为非球面。镜头焦距45mm，显示屏S1上最大物面高度25mm，对应人眼视场角70°，镜头设计波长400nm～700nm。

本实用新型的技术方案为：一种VR镜头。

本实用新型的镜头参数包括：

第二面S2曲率半径-100mm～-50mm，圆锥系数k满足1＜k＜5，二阶系数α2＜0，四阶系数α4＞0，六阶系数α6＞0；第三面S3曲率半径-50mm～-10mm，圆锥系数k满足-10＜k＜-1，二阶系数α2＜0，四阶系数α4＞0，六阶系数α6＞0；第四面S4曲率半径-50mm～-10mm，圆锥系数k满足-10＜k＜-1，二阶系数α2＞0，四阶系数α4＜0，六阶系数α6＜0；第五面S5曲率半径10mm～50mm；第六面S6曲率半径-100mm～-50mm，圆锥系数k满足5＜k＜15，二阶系数α2＜0，四阶系数α4＜0，六阶系数α6＞0。

显示屏S1和第二面S2距离10mm～30mm；第一透镜L1厚度10mm～20mm；第三面S3与第四面S4距离2mm～10mm；第二透镜L2厚度2mm～5mm；第六面S6与人眼的角膜前表面S7距离10mm～30mm。

显示屏S1最大直径50mm；第一透镜L1直径40mm～60mm；第二透镜L2直径30mm～50mm；第三透镜L3直径30mm～50mm。

本实用新型的有益效果在于：

1.提出了一种VR镜头，焦距45mm，设计波长400～700nm，对应人眼视场角70°，最大物面高度

25mm。

2.光学镜头仅由三片透镜构成，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的光路结构示意图。

图2为本实用新型的第一种实施方式光路示意图。

图3为本实用新型的第一种实施方式光学系统像质点列图。

图4为本实用新型的第一种实施方式人眼成像效果模拟。

具体实施方式

下面结合附图与实施实例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的实施方式，如图1所示：S7～S13为人眼模型，对应的光学参数见表1。其中：L4为角膜，L5和L6为前房，L7为晶状体，L8为玻璃体；S7和S8分别为角膜前后表面，S10为瞳孔，S11和S12分别为晶状体前后表面，S13为视网膜。该模型中人眼近似为一个内径22mm的球体，人眼瞳孔直径2mm～4mm，这里选取瞳孔S10直径4mm作为整个光学系统的光阑。

如图1所示：VR镜头由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3构成；VR镜头从物方到人眼依次为：显示屏S1、第二面S2、第三面S3、第四面S4、第五面S5、第六面S6；第二面S2为第一透镜L1的前表面，第三面S3为第一透镜L1的后表面；第四面S4为第二透镜L2的前表面；第二透镜L2的后表面和第三透镜L3的前表面重合，为第五面S5；第六面S6为第三透镜L3的后表面。其中显示屏S1为平面，第五面S5为球面，第二面S2、第三面S3、第四面S4、第六面S6为非球面。非球面满足公式(1)：

公式(1)中，光轴沿z轴方向，z(r)为非球面上距离z轴为r处相对非球面顶点在z轴方向的位移，R为非球面的曲率半径(R＞0为凸面，R＜0为凹面)，k为曲面的圆锥系数(k＜-1为双曲线；k＝-1为抛物线；k＞-1为椭圆；k＝0为圆)，α2为二阶系数，α4为四阶系数，α6为六阶系数。

镜头焦距45mm，显示屏上最大物面高度25mm，对应人眼视场角70°，镜头设计波长400nm～700nm。

在一个具体的实施方式中，光路如图2所示，镜头具体参数见表1。显示屏S1上0mm～25mm对应的人眼成像的光学系统像质点列图如图3所示，其中选取0.47μm、0.51μm、0.555μm、0.61μm、0.65μm五个波长，对应权重分别为0.091、0.503、1、0.503、0.107。人眼成像效果模拟如图4所示。

在本实施方式中，主要的光学指标如下：

1.镜头焦距f＝45mm；

2.人眼视场角：70°(-35°～35°)；

3.显示屏最大物面高度25mm；

4.设计波段：400nm～700nm。

表1

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种VR镜头，其特征在于：由第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)构成；从物方到人眼依次为：显示屏(S1)、第二面(S2)、第三面(S3)、第四面(S4)、第五面(S5)、第六面(S6)；第二面(S2)为第一透镜(L1)的前表面，第三面(S3)为第一透镜(L1)的后表面；第四面(S4)为第二透镜(L2)的前表面；第二透镜(L2)的后表面和第三透镜(L3)的前表面重合，为第五面(S5)；第六面(S6)为第三透镜(L3)的后表面；第五面(S5)为球面，第二面(S2)、第三面(S3)、第四面(S4)、第六面(S6)为非球面；第二面(S2)曲率半径-100mm～-50mm，圆锥系数k满足1＜k＜5，二阶系数α2＜0，四阶系数α4＞0，六阶系数α6＞0；第三面(S3)曲率半径-50mm～-10mm，圆锥系数k满足-10＜k＜-1，二阶系数α2＜0，四阶系数α4＞0，六阶系数α6＞0；第四面(S4)曲率半径-50mm～-10mm，圆锥系数k满足-10＜k＜-1，二阶系数α2＞0，四阶系数α4＜0，六阶系数α6＜0；第五面(S5)曲率半径10mm～50mm；第六面(S6)曲率半径-100mm～-50mm，圆锥系数k满足5＜k＜15，二阶系数α2＜0，四阶系数α4＜0，六阶系数α6＞0。

2.根据权利要求1所述的一种VR镜头，其特征在于：显示屏(S1)和第二面(S2)距离10mm～30mm；第一透镜(L1)厚度10mm～20mm；第三面(S3)与第四面(S4)距离2mm～10mm；第二透镜(L2)厚度2mm～5mm；第六面(S6)与人眼的角膜前表面(S7)距离10mm～30mm。

3.根据权利要求1所述的一种VR镜头，其特征在于：显示屏(S1)最大直径50mm；第一透镜(L1)直径40mm～60mm；第二透镜(L2)直径30mm～50mm；第三透镜(L3)直径30mm～50mm。

4.根据权利要求1所述的一种VR镜头，其特征在于：镜头焦距45mm，人眼视场角70°，镜头设计波长400nm～700nm。