[发明专利]一种基于微透镜阵列的VR投影系统及其设计方法

说明书

本发明公开了一种基于微透镜阵列的VR投影系统及其设计方法，该VR投影系统包括阵列图案单元、图案投影镜阵列和棱镜阵列，阵列图案单元的每个子图案单元都包括子光源、子图案和光学系统；阵列图案单元发射的光线被图案投影镜阵列准直成沿不同方向传播的平行光后，经过棱镜阵列转折传输方向，最终从不同角度通过出瞳；阵列图案单元的子图案单元、图案投影镜阵列的子投影镜以及棱镜阵列的子棱镜一一对应，形成一路图案投影的投影通道，阵列图案单元所有子图案单元的子图案组成图案阵列，图案阵列的图案或/和图案投影镜阵列的子投影镜的位置按非等间隔排布。本发明解决了现有VR显示设备成像存在像差、无法实现高分辨率的问题。

技术领域

本发明涉虚拟现实显示设备及技术领域，具体涉及一种基于微透镜阵列的VR投影系统。

背景技术

微透镜阵列广泛应用于VR显示设计中，现有VR显示设备对于屏幕上图案的投影光线散射多，成像存在像差，无法实现高分辨率的投影显示。

发明内容

技术目的：本发明提供了一种能够对散射光线进行聚焦并减小成像像差的基于微透镜阵列的VR投影系统及其设计方法，解决现有VR投影显示设备投影成像质量差、分辨率不高的缺陷。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于微透镜阵列的VR投影系统，包括沿投影光路方向依次设置的阵列图案单元、图案投影镜阵列和棱镜阵列，阵列图案单元由多个子图案单元构成，每个子图案单元都包括子光源、子图案和光学系统；

阵列图案单元发射的光线被图案投影镜阵列准直成沿不同方向传播的平行光后，经过棱镜阵列转折传输方向，最终从不同角度通过出瞳；

阵列图案单元的子图案单元、图案投影镜阵列的子投影镜以及棱镜阵列的子棱镜一一对应，形成一路图案投影的投影通道，每个子图案单元发射的光线在对应的投影通道内独立传播；

每一投影通道出射的投影光线，其中部分光线的传播方向与其他多个投影通道出射的投影光线中部分光线的传播方向相同；

阵列图案单元所有子图案单元的子图案组成图案阵列，图案阵列的图案或/和图案投影镜阵列的子投影镜的位置按非等间隔排布。

进一步的，所述阵列图案单元采用自发光类屏幕，每个子图案单元的子光源、子图案合为一体，光学系统包括子场镜，阵列图案单元所有子图案单元的子场镜组成场镜阵列，子场镜与对应的子投影镜共光轴或不共光轴，子图案发出的光线被子场镜收集后，部分光线被子场镜约束在与其对应的投影通道内，经过子图案投影镜、子棱镜后，最终以设计角度通过出瞳，未被子场镜约束在与其对应的投影通道内的光线不通过出瞳。

进一步的，所述阵列图案单元采用非自发光类屏幕，每个子图案单元的光学系统包括子光源准直镜、子场镜，子光源、子光源准直镜、子场镜、子图案沿投影方向以此排布，阵列图案单元所有子图案单元的子场镜组成场镜阵列，阵列图案单元所有子图案单元的子光源准直镜组成光源准直镜阵列，子光源准直镜、子场镜与对应的子投影镜共光轴或不共光轴，子光源发出的光线经子光源准直镜准直并被子场镜收集后，部分光线被子场镜约束在与其对应的投影通道内，经过子图案、子图案投影镜、子棱镜后，最终以设计角度通过出瞳，未被子场镜约束在与其对应的投影通道内的光线不通过出瞳。

进一步的，所述屏幕为单块屏幕，每个子图案单元构成单块屏幕的一个图案显示区域，每个图案显示区域显示一子图案，图案显示区域之间的间隔相同时，图案投影镜阵列的子投影镜之间的间距不同，图案显示区域之间的间隔不同时，图案投影镜阵列的子投影镜之间的间距相同或不同。

进一步的，所述屏幕为屏幕阵列，每个子图案单元构成屏幕阵列的一子屏幕，每个子屏幕显示一子图案，子屏幕之间的间隔相同时，图案投影镜阵列的子投影镜之间的间距不同，子屏幕之间的间隔不同时，图案投影镜阵列的子投影镜之间的间距相同或不同。