本實用新型專利技術(shù)公開了一種光學放大組合鏡，包括主鏡和副鏡，主鏡分中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，中心區(qū)域為凸透鏡或組合凸透鏡，邊緣區(qū)域為聚焦薄型光學元件；副鏡為一組中心鏤空的聚焦薄型光學元件，主鏡與副鏡疊合在一起，主鏡中心區(qū)域?qū)?yīng)主視場成像，邊緣區(qū)域疊加副鏡后對應(yīng)邊緣視場成像。相應(yīng)的，本實用新型專利技術(shù)還公開應(yīng)用該光學放大組合鏡的頭戴顯示光學系統(tǒng)和頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備，采用傳統(tǒng)透鏡與聚焦薄型光學元件的結(jié)合，運用于頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備上，既能保證中心畫質(zhì)，又同時擴大了人眼的邊緣視野，增強了使用者的沉浸感；另外由于聚焦薄型光學元件的使用，很大程度上減小了頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備的重量，減輕了重量對佩戴造成的不適感。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)設(shè)及光學領(lǐng)域，尤其設(shè)及應(yīng)用于頭戴顯示設(shè)備上的光學放大組合鏡， W及帶有該光學放大組合鏡的頭戴顯示光學系統(tǒng)和頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備。
技術(shù)介紹
目前頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)的光學放大元件均采用傳統(tǒng)透鏡，如球面透鏡、非 球面透鏡或自由曲面光學透鏡，受光學加工技術(shù)及光學材料的限制，顯示系統(tǒng)中的光學放 大鏡組的口徑通常會做得比較小（若口徑做大光學系統(tǒng)的重量和體積均會大幅增加），使 用者通過光學放大鏡組所能觀察到的視野被放大鏡組的口徑限制，放大鏡組的視野相對人 眼自然狀態(tài)下的視野顯得很小，故此視野受限的圖像顯示系統(tǒng)給人眼帶來的視覺沖擊及沉 浸感將會受到很大的影響。在保證頭戴設(shè)備體積足夠小、重量足夠輕的前提下，如何實現(xiàn)頭 戴式虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)大視場成為亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種光學放大組合鏡，W及帶有該光學放大組合鏡的頭 戴顯示光學系統(tǒng)和頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備，解決現(xiàn)有頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)使用傳統(tǒng) 透鏡導致的視野與產(chǎn)品體積和重量不可兼顧的問題。 為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了一種光學放大組合鏡，在頭戴式虛擬現(xiàn)實 顯示設(shè)備中使用，所述光學放大組合鏡包括主鏡和副鏡，主鏡分中屯、區(qū)域和邊緣區(qū)域，中屯、 區(qū)域為凸透鏡或組合凸透鏡，邊緣區(qū)域為聚焦薄型光學元件；副鏡為一組中屯、縷空的聚焦 薄型光學元件，主鏡與副鏡疊合在一起，副鏡聚焦薄型光學元件中屯、縷空區(qū)域與主鏡中屯、 區(qū)域凸透鏡部分緊密配合，主鏡邊緣區(qū)域聚焦薄型光學元件與副鏡聚焦薄型光學元件重疊 在一起。 優(yōu)選的，主鏡邊緣區(qū)域聚焦薄型光學元件與副鏡聚焦薄型光學元件重疊在一起后 的疊加焦距與主鏡中屯、區(qū)域焦距之差小于10毫米。 優(yōu)選的，所述凸透鏡為球面透鏡或非球面透鏡或自由曲面光學透鏡；所述聚焦薄 型光學元件為菲涅爾透鏡或菲涅爾波帶片或二元光學元件。 優(yōu)選的，所述主鏡中屯、區(qū)域為非球面透鏡；所述主鏡邊緣區(qū)域和副鏡均為平面基 底菲涅爾透鏡，，二者形狀及大小一致。 優(yōu)選的，所述主鏡中屯、區(qū)域凸透鏡表面刻有用于消色差的紋路。 其中，所述主鏡具有一個中屯、區(qū)域，或左右對稱的兩個中屯、區(qū)域；所述副鏡中屯、縷 空區(qū)域個數(shù)與主鏡中屯、區(qū)域個數(shù)一致。 優(yōu)選的，主鏡中屯、區(qū)域和邊緣區(qū)域為一體注塑成型。 相應(yīng)的，本技術(shù)還提供一種頭戴顯示光學系統(tǒng)，包括圖像顯示源和光學放大 鏡組，圖像顯示源顯示的光信息，經(jīng)光學放大鏡組放大后的投影虛像由人眼接收，光學放大 鏡組包括至少一片上述的光學放大組合鏡。 優(yōu)選的，所述光學放大鏡組還包括一片或多片聚焦薄型光學元件，聚焦薄型光學 元件位于光學放大組合鏡遠離人眼一端，圖像顯示源顯示的光信息先經(jīng)過聚焦薄型光學元 件，再經(jīng)光學放大組合鏡射入人眼。 優(yōu)選的，所述光學放大鏡組還包括一片或多片凸透鏡，凸透鏡位于光學放大組合 鏡遠離人眼一端，圖像顯示源顯示的光信息先經(jīng)過凸透鏡，再經(jīng)光學放大組合鏡射入人眼。 相應(yīng)的，本技術(shù)還提供一種頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備，包括一組和或兩組上 述的頭戴顯示光學系統(tǒng)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下有益效果： 1.本技術(shù)光學放大組合鏡，采用傳統(tǒng)透鏡與聚焦薄型光學元件的結(jié)合，運用 于頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備上，既能保證中屯、畫質(zhì)，又同時擴大了人眼的邊緣視野，增強了 使用者的沉浸感； 2.由于聚焦薄型光學元件的使用，很大程度上減小了頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備的 重量，減輕了重量對佩戴造成的不適感。 3.采用副鏡作為主鏡的補償鏡，與主鏡邊緣區(qū)域疊加，使得主鏡邊緣區(qū)域可W擁 有較大焦距，從而增加邊緣區(qū)域厚度，可降低對生產(chǎn)工藝高要求的限制，能有效降低注塑成 本。【附圖說明】 為了更清楚地說明本技術(shù)實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本技術(shù)的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前 提下，還可W根據(jù)該些附圖獲得其他的附圖： 圖1為本技術(shù)實施例光學放大組合鏡的一種結(jié)構(gòu)分解示意圖； 圖2(a)、（b)、（c)分別為圖1光學放大時組合鏡組合好后的左視圖、俯視圖和主視 圖的示意圖； 圖3 (a)、化）為本技術(shù)實施例光學放大組合鏡主鏡邊緣區(qū)域和副鏡的兩種外 形輪廓示意圖； 圖4為本技術(shù)實施例光學放大組合鏡主鏡的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為對應(yīng)圖4主鏡的副鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖6(a)、化）均為本技術(shù)實施例光學放大組合鏡在光路圖中的元件示意圖； 圖7為本技術(shù)頭戴顯示光學系統(tǒng)實施例1結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為圖7和圖12中光學放大組合鏡中屯、區(qū)域和邊緣區(qū)域的光學參數(shù)標注示意 圖； 圖9為本技術(shù)頭戴顯示光學系統(tǒng)實施例2結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10為本技術(shù)頭戴顯示光學系統(tǒng)實施例3結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11為圖10中光學放大組合鏡中屯、區(qū)域和邊緣區(qū)域的光學參數(shù)標注示意圖； 圖12為本技術(shù)頭戴顯示光學系統(tǒng)實施例4結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13為圖12中凸透鏡4的參數(shù)標注示意圖；圖14為本技術(shù)頭戴顯示光學系統(tǒng)實施例5結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中標記；A-光學放大組合鏡的中屯嘔域，B-光學放大組合鏡的邊緣區(qū)域1-圖像 顯示源，2-光學放大組合鏡，21-主鏡，22-副鏡，3-聚焦薄型光學元件，4-凸透鏡。【具體實施方式】下面將結(jié)合本技術(shù)實施例中的附圖，對本技術(shù)實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術(shù)一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本技術(shù)中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術(shù)保護的范圍。 本技術(shù)光學放大組合鏡主要針對頭戴式VR顯示系統(tǒng)設(shè)計，VR指虛擬現(xiàn)實，是 VirtualReality的簡稱。 下面結(jié)合圖1~圖3介紹本技術(shù)實施例光學放大組合鏡的一種結(jié)構(gòu)，圖1~ 圖3介紹的光學放大組合鏡結(jié)構(gòu)為單目結(jié)構(gòu)。如圖1，本實施例光學放大組合鏡2包括主 鏡21和副鏡22,主鏡21分中屯、區(qū)域A和邊緣區(qū)域B，中屯、區(qū)域A為凸透鏡（單凸或雙凸） 或組合凸透鏡，邊緣區(qū)域B為聚焦薄型光學元件（有聚焦功能的薄片型光學元件），邊緣區(qū) 域B的內(nèi)徑與中屯、區(qū)域A的外徑緊密配合；副鏡22為一組中屯、縷空的聚焦薄型光學元件， 主鏡21與副鏡22疊合在一起，副鏡22聚焦薄型光學元件中屯、縷空區(qū)域與主鏡中屯、區(qū)域凸 透鏡部分緊密配合，主鏡21邊緣區(qū)域聚焦薄型光學元件與副鏡22聚焦薄型光學元件重疊 在一起。所述凸透鏡為傳統(tǒng)球面透鏡、非球面透鏡或自由曲面光學透鏡；所述組合凸透鏡指 至少兩塊凸透鏡組合在一起形成一個透鏡組，例如兩塊口徑一致的圓形的非球面透鏡膠合 在一起形成組合凸透鏡；所述聚焦薄型光學元件可W為菲涅爾透鏡、菲涅爾波帶片或二元 光學元件。主鏡中屯、區(qū)域A對應(yīng)主視場成像，具有優(yōu)質(zhì)的畫質(zhì)；邊緣區(qū)域B對應(yīng)邊緣視場成 像，可有效擴大VR顯示系統(tǒng)的周邊視野。主鏡21和副鏡22通過光學膠合或機械組合方式 結(jié)合在一起，光學放大組合鏡2的左視圖、俯視圖和主視圖可參考圖2。副鏡22可安裝于主 鏡21任一側(cè)，即當本技術(shù)實施例光學放大組合鏡2安裝于頭戴式顯示設(shè)備上時，副鏡 可位于主鏡遠離人眼一側(cè)，也可W位于靠近人眼本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種光學放大組合鏡，在頭戴式虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備中使用，其特征在于，所述光學放大組合鏡包括主鏡和副鏡，主鏡分中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，中心區(qū)域為凸透鏡或組合凸透鏡，邊緣區(qū)域為聚焦薄型光學元件；副鏡為一組中心鏤空的聚焦薄型光學元件，主鏡與副鏡疊合在一起，副鏡聚焦薄型光學元件中心鏤空區(qū)域與主鏡中心區(qū)域凸透鏡部分緊密配合，主鏡邊緣區(qū)域聚焦薄型光學元件與副鏡聚焦薄型光學元件重疊在一起。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃琴華，宋海濤，
申請(專利權(quán))人：成都理想境界科技有限公司，
類型：新型
國別省市：四川;51
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