[发明专利]一种紧凑型VR透镜系统及VR显示设备

说明书

本发明系提供一种紧凑型VR透镜系统及VR显示设备，包括同轴设置的出瞳和屏幕，出瞳和屏幕之间依次设有出射透镜、透镜组和入射透镜，出射透镜位于靠近出瞳的一侧；出射透镜靠近出瞳一侧表面的曲率半径小于0，入射透镜靠近屏幕一侧表面的曲率半径大于0；透镜系统满足以下方程：2ER*tan(FOV/2)>DoD，透镜系统的视场角为FOV、出瞳距离为ER，屏幕的对角线长度为DoD。本发明设置紧凑的透镜结构，能够有效降低VR显示设备整体的体积，在缩减屏幕尺寸的同时能够确保ER和FOV的值足够大，从而有效确保所形成影像的清晰度和用户使用时的沉浸感，VR透镜系统的色差小，使用户观察到的影像质量高。

技术领域

本发明涉及VR显示结构，具体公开了一种紧凑型VR透镜系统及VR显示设备。

背景技术

VR(Virtual Reality，虚拟现实)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，是一种多元信息融合的、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环境中。

现有VR显示设备的光学部分主要采用屏幕配合透镜给用户模拟出一个虚像，让用户沉浸于其中，VR显示设备中采用的镜片多为单片非球面透镜或菲涅尔透镜，单片透镜由于自由度少的问题，无法显著降低系统的焦距以获得足够大的视场角，因此只适合用于大屏幕的系统，如4～7寸大的屏幕，而无法应用于小屏幕且高分辨率的屏幕上，如1寸以下、分辨率达FHD以上的屏幕。

市场上主流VR显示设备的屏幕大部分的DoD(Diagonal of Display，屏幕对角线长度)都在80mm以上。随着人们需求的多元化，为降低VR显示设备的重量和占用空间，部分VR显示设备设置为小型化，但在降低屏幕尺寸的同时ER(Eye Relief，出瞳距)和FOV(FieldAngle)均减小，从而降低VR显示设备给用户带来的影像的清晰度和沉浸感。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种紧凑型VR透镜系统及VR显示设备，在降低屏幕尺寸的同时能够确保ER和FOV的值足够大，从而确保影像的清晰度和带来的沉浸感。

为解决现有技术问题，本发明公开一种紧凑型VR透镜系统，包括同轴设置的出瞳和屏幕，出瞳和屏幕之间依次设有出射透镜、透镜组和入射透镜，出射透镜位于靠近出瞳的一侧；

出射透镜靠近出瞳一侧表面的曲率半径小于0，入射透镜靠近屏幕一侧表面的曲率半径大于0；

透镜系统满足以下方程：

2ER*tan(FOV/2)>DoD

透镜系统的视场角为FOV、出瞳距离为ER，屏幕的对角线长度为DoD。

进一步的，出射透镜、透镜组和入射透镜为同轴设置。

进一步的，出射透镜与出瞳同轴设置。

进一步的，出射透镜、入射透镜和透镜组的直径均小于等于45mm。

进一步的，出射透镜和入射透镜均为凹透镜。

进一步的，透镜组包括至少1个凸透镜。

本发明还公开一种紧凑型VR显示设备，包括上面任一项所述的一种紧凑型VR透镜系统。

进一步的，出射透镜、透镜组和入射透镜外套设有矩形的镜筒。

本发明的有益效果为：本发明公开一种紧凑型VR透镜系统及VR显示设备，设置紧凑的透镜结构，能够有效降低VR显示设备整体的体积，通过多片不同透镜相互配合，能够增大整体透镜系统的自由度，在缩减屏幕尺寸的同时能够确保ER和FOV的值足够大，从而有效确保所形成影像的清晰度和用户使用时的沉浸感，VR透镜系统的色差小，使用户观察到的影像质量高，主要通过缩减屏幕的尺寸来减小VR显示设备的体积和重量。