[实用新型]光学放大组合镜、双目头戴式虚拟现实显示设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及应用于头戴显示设备上的光学放大组合镜，以及带有该光学放大组合镜的头戴式虚拟现实显示设备。

背景技术

目前头戴式虚拟现实显示系统的光学放大元件均采用传统透镜，如球面透镜、非球面透镜或自由曲面光学透镜，受光学加工技术及光学材料的限制，显示系统中的光学放大镜组的口径通常会做得比较小(若口径做大光学系统的重量和体积均会大幅增加)，使用者通过光学放大镜组所能观察到的视野被放大镜组的口径限制，放大镜组的视野相对人眼自然状态下的视野显得很小，故此视野受限的图像显示系统给人眼带来的视觉冲击及沉浸感将会受到很大的影响。在保证头戴设备体积足够小、重量足够轻的前提下，如何实现头戴式虚拟现实显示系统大视场成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光学放大组合镜，以及带有该光学放大组合镜的双目头戴式虚拟现实显示设备，解决现有头戴式虚拟现实显示系统使用传统透镜导致的视野与产品体积和重量不可兼顾的问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种光学放大组合镜，在头戴式虚拟现实显示设备中使用，所述光学放大组合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。

优选的，光学放大组合镜中心区域与边缘区域之间的焦距差小于10毫米。

优选的，边缘区域弧面基底的菲涅尔透镜的曲率半径与中心区域透镜近眼侧光学面的曲率半径一致。

优选的，所述凸透镜表面刻有用于消色差的纹路。

在一实施方式中，光学放大组合镜中心区域和边缘区域为一体注塑成型。

在另一实施方式中，中心区域和边缘区域分别为单独元件，中心区域透镜的边缘轮廓为锥型，边缘凹面菲涅尔透镜的内径形状是与中心区域透镜边缘匹配的锥型，中心区域透镜和边缘区域透镜通过光学胶合或机械组合方式结合在一起。

相应的，本实用新型还提出一种双目头戴式虚拟现实显示设备，包括图像显示源和左右两组光学放大镜组，图像显示源显示的光信息，经光学放大镜组放大后的投影虚像由人眼接收，每组光学放大镜组包括至少一片前述的光学放大组合镜。

相应的，本实用新型还提出一种双目头戴式虚拟现实显示设备，包括图像显示源和左右两组光学放大镜组，图像显示源显示的光信息，经光学放大镜组放大后的投影虚像由人眼接收，每组光学放大镜组包括两片沿光路叠放的组合镜，每片组合镜由中心区域和边缘区域构成，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，两组合镜的中心区域透镜的组合焦距与两合镜边缘区域的组合焦距差小于10毫米。

优选的，每片组合镜外边缘与其对应人眼中心点的连线，与该眼中心视线夹角范围为70度～100度。

一种实施方式中，每片组合镜的中心区域和边缘区域分别为单独元件，中心区域透镜的边缘轮廓为锥型，边缘凹面菲涅尔透镜的内径形状是与中心区域透镜边缘匹配的锥型，中心区域透镜和边缘区域透镜通过光学胶合或机械组合方式结合在一起。在该实施方式中，优选每片组合镜边缘区域弧面基底的菲涅尔透镜的曲率半径与中心区域透镜近眼侧光学面的曲率半径一致。

在另一种实施方式中，每片组合镜的中心区域和边缘区域为一体注塑成型，其边缘区域弧面基底的菲涅尔透镜的曲率半径与中心区域透镜近眼侧光学面的曲率半径一致。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型光学放大组合镜，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。

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性的前提下，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光学放大组合镜的一种结构示意图；

图2(a)、(b)均为本实用新型实施例光学放大组合镜在光路图中的元件示意图；