[实用新型]菲涅尔透镜和虚拟现实头戴装置

说明书

本实用新型属于光学技术领域，公开了一种菲涅尔透镜和虚拟现实头戴装置，菲涅尔透镜包括至少有一个菲涅尔镜面，菲涅尔镜面是在基面上分布多层截面为齿形的同轴心圆环凸起，每层圆环凸起的内侧倾斜面与菲涅尔透镜的轴心线形成的大于零度的拔摸角度，且从最内层开始向外各层圆环凸起的拔摸角度是逐层递增的。本实用新型还公开了一种采用前述菲涅尔透镜的虚拟现实头戴装置。菲涅尔镜面的圆环凸起的内侧倾斜面对透镜成像而言属于无效区域，其对物体光的反射形成对透镜成像不利的杂散光，本实用新型通过改变该无效区域的内侧倾斜面的角度，以减少其反射的杂散光到透镜的成像上，从而改善了菲涅尔透镜的成像效果。

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，特别是涉及一种菲涅尔透镜和虚拟现实头戴装置。

背景技术

菲涅尔透镜又叫螺纹透镜，是在透镜的镜面分布多层截面为齿形的同轴心圆环凸起的结构，齿形圆环凸起可看成是凸透镜的曲面为减小中心厚度分多个层级向透镜体内塌陷方式形成，每层都有保持原来凸透镜曲面对光形成有效折射的环形曲面有效区域，作为有效区域的环形曲面成为齿形圆环凸起的外侧面，而塌陷的断层面成为齿形圆环凸起的内侧面，一般是圆柱面。这种菲涅尔透镜不会改变原来凸透镜的焦距等重要光学参数，而减小了透镜本体厚度，节省了材料，也使得透镜更为轻便。

当前的虚拟现实VR(Virtual Reality)成像系统，大多是基于非球面或是菲涅尔透镜的成像系统，由前述可知基于菲涅尔透镜的成像系统较非球面的成像系统具有体积小，重量轻等优势。

但是，由于实际加工菲涅尔透镜齿形与理论设计一般相差较大，尤其是菲涅尔齿形的无效区域，这就导致菲涅尔透镜成像系统的杂散光是无可避免的，而无效区域折射所形成的杂散光影响了菲涅尔透镜的成像质量，进而影响了虚拟现实VR(Virtual Reality)成像系统给使用的感受效果。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种菲涅尔透镜，包含至少有一个菲涅尔镜面，菲涅尔镜面是在基面上分布多层截面为齿形的同轴心圆环凸起，每层圆环凸起的内侧倾斜面与菲涅尔透镜的轴心线形成的大于零度的拔摸角度，且每一层圆环凸起的拔摸角度是由内向外逐层递增的。

优选地，所述每层圆环凸起的拔摸角度满足以下等式：

θ＝θ₁+K*R

式中：

θ表示圆环凸起的内侧倾斜面的拔摸角度；

θ₁表示最内层圆环凸起的内侧倾斜面的拔模角度；

K表示圆环凸起拔模角度递增的倍率，K的取值范围为0.1-0.3；

R表示每层圆环凸起的半径，单位为mm。

优选地，所述菲涅尔镜面的基底为平面或者外凸曲面。

优选地，所述菲涅尔透镜的中心厚度大于7mm。

优选地，所述圆环凸起的相邻两层间距相等或者由轴心向外相邻两层间距逐渐变小。菲涅尔镜面的相邻两层的圆环凸起的间距也是相邻两层的圆环凸起的圆环半径之差。

优选地，所述每层圆环凸起的内侧倾斜面是粗糙的，或者表面有黑色镀层。把无效区域制作成一定的粗糙面，增加对光的散射而减少折射；表面增加黑色镀层同样可以起到减少折射的作用。

优选地，所述每层圆环凸起的外侧面镀材料为SiO₂、Ti₃O₅的增透膜。

本实用新型还提供了一种虚拟现实头戴装置，包括框架及固定在框架内的演示屏，还包括至少两个前述的菲涅尔透镜，根据人的双眼距离并排把菲涅尔透镜安装在框架内，所述菲涅尔透镜的菲涅尔镜面朝向演示屏，使用者透过菲涅尔透镜能够看到演示屏上的图像。