[发明专利]目镜及头戴显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种目镜及头戴显示设备。

背景技术

VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，并通过多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该模拟环境中。随着技术的发展，VR头戴显示设备在诸如游戏，房地产，旅游等领域中有了广泛的应用。

目前，一种类型的VR头戴显示设备采用手机使用的屏幕作为显示器件，这种屏幕的尺寸通常较大，在2～5英寸左右。现有的头戴显示设备中，与这种尺寸较大的显示器件配合的目镜光学系统，通常具有轴向距离长的特点。轴向距离长的目镜无法满足对头戴显示设备的轻薄化的需求。

发明内容

本发明的多个方面提供一种目镜及头戴显示设备，实现了超薄目镜光学系统，有利于头戴显示设备更加小型化、轻量化。

本发明提供一种目镜，包括：同轴依次设置的正透镜以及负透镜；

其中，所述正透镜的入光面为平面菲涅尔面，出光面为凸面；所述负透镜的入光面为凹面，出光面为凸面；

待观测光线入射在所述负透镜的入光面上，由所述负透镜折射至所述正透镜的入光面，再经所述正透镜出射。

进一步可选地，所述正透镜的出光面为凸非球面。

进一步可选地，所述正透镜的折射率n1和色散v1满足如下条件：1.5＜n1＜1.55、55＜v1＜60；所述负透镜的折射率n2和色散v2满足如下条件：1.5＜n2＜1.55、55＜v2＜60。

本发明实施例还提供一种头戴显示设备，包括本发明实施例提供的目镜以及与所述目镜同轴的显示器件；所述显示器件发出的屏幕光线经所述目镜折射后进入人眼。

进一步可选地，所述正透镜的出光面的中心点到所述显示器件的显示屏的中心点的距离TTL小于32mm。

进一步可选地，所述正透镜的中心点到人眼的距离T0满足如下条件：0.35TTL<T0<0.45TTL；所述正透镜的中心厚度T1满足如下条件：0.09TTL<T1<0.1TTL。

进一步可选地，所述负透镜的中心厚度T2满足如下条件：0.09TTL<T2<0.1TTL。

进一步可选地，所述设备的焦距F满足如下条件：0.9TTL<F<0.95TTL。

进一步可选地，所述正透镜的入光面的菲涅尔曲率半径R满足如下条件：-0.6F<R<-0.65F。

进一步可选地，所述负透镜的焦距满足如下条件：-700<F2<0；所述正透镜的焦距F1<F。

本发明提供的目镜及头戴显示设备中，采用结构简单的正、负透镜构成目镜光学系统。其中，正透镜的出光面为凸面，入光面为平面菲涅尔面；负透镜的入光面为凹面，出光面为凸面。这样的目镜结构，在确保正、负透镜的光学性能良好的情况下，极大减小了透镜的厚度，实现了超薄目镜光学系统，有利于头戴显示设备更加小型化、轻量化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1a为本发明一实施例提供的目镜的结构示意图；

图1b为本发明一实施例提供的头戴显示设备的结构示意图；

图2a是本发明实施例提供的头戴显示设备在显示器件极限分辨率下的MTF曲线；

图2b是本发明实施例提供的头戴显示设备在显示器件1/2极限分辨率下的MTF曲线；

图3是本发明实施例提供的头戴显示设备的光学场曲和畸变的一示意图；

图4是本发明实施例提供的头戴显示设备的一点列图示意；

图5是本发明实施例提供的头戴显示设备的系统色差曲线的一示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1a为本发明一实施例提供的目镜的结构示意图。如图1a所示，该目镜的光学系统包括：