头戴显示设备用镜头及头戴显示设备制造技术

技术编号:15397635 阅读:205 留言:0更新日期:2017-05-20 22:08
本发明专利技术公开了一种头戴显示设备用镜头及头戴显示设备,所述头戴显示设备用镜头,包括并排设置的人眼侧凸透镜和远人眼侧凸透镜;人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第一非球面,另一表面为向内凹陷的第二非球面;远人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第三非球面,另一表面为向外凸出的第四非球面;第二非球面与第三非球面相对设置。所述头戴显示设备中显示器发出的光依次经过远人眼侧凸透镜和人眼侧凸透镜进入到人眼中成像,进入到人眼的光线的反向延长线的交点形成人眼看到的影像,有效的提高了防抖性能和视场范围,使得视场角达到90°;同时,由于采用两个非球面的凸透镜组装而成,整体结构简单并且凸透镜的加工难度较小。

Lens and head mounted display device for head mounted display device

The invention discloses a head mounted display equipment with lens and wearing a display device, the display lens wearing equipment, including the eye lens and the eye lens scoliosis scoliosis far were arranged side by side; an eye lens for scoliosis surface protruding from the first aspheric surface, the other surface is concave aspheric surface second a surface; one eye lens for scoliosis convex aspheric surface third, another for fourth convex aspheric surface; the second aspheric surface and third aspherical relative set. The head mounted display device displays the light passes through one eye lens and the eye lens to the scoliosis scoliosis to people in the eyes of node in reverse to the human eye imaging, light the extension line of the formation of human eye to see the image, effectively improve the anti shake performance and the field range, the viewing angle is 90 degrees; at the same time. And because the two aspheric convex lens assembly, simple structure and small processing difficulty of convex lens.

【技术实现步骤摘要】
头戴显示设备用镜头及头戴显示设备
本专利技术涉及可视设备,尤其涉及一种头戴显示设备用镜头及头戴显示设备。
技术介绍
随着科技工业的进步,3D显示技术能够模拟出真实的场景。而头戴显示设备作为新兴的技术,首先在娱乐领域有了很好的发展前景,头戴显示设备采用3D显示技术将二维平面的画面以更加立体的形象带给玩家,产生身临其境的真实感。头戴显示设备中的镜头为重要的部件之一,镜头主要实现3D画面的显示,现有的镜头通常采用3D电影模式的镜头形式,其结构复杂加工难度较大,且视场范围较小防抖性能较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种头戴显示设备用镜头及头戴显示设备,解决现有技术中的镜头加工难度较大且视场范围较小防抖性能较差的缺陷,实现降低头戴显示设备用镜头的加工难度,扩大视场范围并提高防抖性能。本专利技术提供的技术方案是,一种头戴显示设备用镜头,其特征在于,包括并排设置的人眼侧凸透镜和远人眼侧凸透镜;所述人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第一非球面,另一表面为向内凹陷的第二非球面;所述远人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第三非球面,另一表面为向外凸出的第四非球面;所述第二非球面与所述第三非球面相对设置。进一步的,所述第一非球面的曲率半径为R1,所述第二非球面的曲率半径为R2,所述第三非球面的曲率半径为R3,所述第四非球面的曲率半径为R4;其中,-200<R1<R2<200,200>R3>-R4>-200。进一步的,所述第一非球面、所述第二非球面、所述第三非球面和所述第四非球面为偶次非球面。进一步的,所述偶次非球面满足如下方程:,其中,z是沿透镜光轴方向的横向坐标,Y为沿透镜长度方向的径向坐标,c是为非球面的曲率半径的倒数,k为圆锥系数,是高次项的系数,2i是非球面的高次方,N为自然数。进一步的,N=7;所述第一非球面的参数为:C=0.0190、k=-6.7019、=-1.35*E-05、=4.05*E-08、=-9.83*E-11、=8.75*E-14、=-2.05*E-17、=8.61*E-21;所述第二非球面的参数为:C=0.0171、k=3.6187、=-3.77*E-05、=-1.18*E-08、=8.25*E-11、=-1.12*E-13、=1.38*E-17、=2.51*E-20;所述第三非球面的参数为:C=0.0288、k=-5.8495、=1.28*E-06、=-2.37*E-08、=1.67*E-11、=2.14*E-14、=-2.08*E-17、=2.20*E-21;所述第四非球面的参数为:C=-0.0251、k=-0.6120、=1.68*E-05、=1.22*E-10、=-5.79*E-11、=1.08*E-13、=-7.59*E-17、=1.71*E-20。进一步的,所述第一非球面、所述第二非球面、所述第三非球面和所述第四非球面为奇次非球面。进一步的,所述奇次非球面满足如下方程:,其中,z是沿透镜光轴方向的横向坐标,Y为沿透镜长度方向的径向坐标,c是为非球面的曲率半径的倒数,k为圆锥系数,是高次项的系数,2i-1是非球面的高次方,N为自然数。本专利技术还提供一种头戴显示设备,包括上述头戴显示设备用镜头。与现有技术相比,本专利技术的优点和积极效果是:本专利技术提供的头戴显示设备用镜头及头戴显示设备,通过采用两个非球面的凸透镜进行成像,头戴显示设备中显示器发出的光依次经过远人眼侧凸透镜和人眼侧凸透镜进入到人眼中成像,进入到人眼的光线的反向延长线的交点形成人眼看到的影像,人眼视觉看到的是显示器所显示的影像的放大虚像,有效的提高了防抖性能和视场范围,使得视场角增大,达到90°甚至更大;同时,由于采用两个非球面的凸透镜组装而成,整体结构简单并且凸透镜的加工难度较小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术头戴显示设备用镜头实施例的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。如图1所示,本实施例头戴显示设备用镜头,包括并排设置的人眼侧凸透镜1和远人眼侧凸透镜2;人眼侧凸透镜1的一表面为向外凸出的第一非球面11,另一表面为向内凹陷的第二非球面12;远人眼侧凸透镜2的一表面为向外凸出的第三非球面21,另一表面为向外凸出的第四非球面22;第二非球面与12第三非球面21相对设置。具体而言,本实施例头戴显示设备用镜头采用两个凸透镜组成,其中,靠近用户人眼侧的人眼侧凸透镜1具有一外凸的第一非球面11和一内凹第二非球面12,而远离人眼侧的远人眼侧凸透镜2具有两个外凸的第三非球面21和第四非球面22。在使用过程中,头戴显示设备中显示器发出的光线先通过第四非球面22进入到远人眼侧凸透镜2中,然后再经过第二非球面12进入到人眼侧凸透镜1,最后,光线从第一非球面11投射入人眼,进入到人眼的光线反向延长线的交点落在成像面3上形成人眼看到的影像。由图1可以看出,绿色光线L1、蓝色光线L2和红色光线L3经过人眼侧凸透镜1和远人眼侧凸透镜2处理后分离开,并独立的成像在成像面3上,实现3D显示效果。由于本实施例头戴显示设备用镜头由两个凸透镜组成,整体结构简单,并且单片凸透镜的面型更易于加工成型;人眼侧凸透镜1和远人眼侧凸透镜2相互配合对于MTF、SPOT、色差等像差的校正更好,有效的提高了防抖性能和视场范围,使得视场角增大,达到90°甚至更大,使得使用头戴显示设备的用户具有更加逼真的视觉体验。其中,根据产品的设计要求来调整两个凸透镜的焦距、曲率半径、高度和厚度以及两个透镜之间的距离和像面的大小,可以适应性调整最终的视场角。优选的,本实施例中的第一非球面11的曲率半径为R1,第二非球面12的曲率半径为R2,第三非球面21的曲率半径为R3,第四非球面22的曲率半径为R4;其中,-200<R1<R2<200,200>R3>-R4>-200。具体的,对于人眼侧凸透镜1,满足-200<R1<R2<200,使得人眼侧凸透镜1表面易于加工和补正,R1<R2使得人眼侧凸透镜1承担更多的光焦度。对于远人眼侧凸透镜2,满足200>R3>-R4>-200,使得远人眼侧凸透镜2表面易于加工和补正,R3>-R4使得远人眼侧凸透镜2获得较小的主光线夹角。其中,本实施例中的第一非球面11、第二非球面12、第三非球面21和第四非球面22可以为偶次非球面或奇次非球面。具体的,对于采用偶次非球面,偶次非球面满足如下方程:,其中,z是沿透镜光轴方向的横向坐标,Y为沿透镜长度方向的径向坐标,c是为非球面的曲率半径的倒数,k为圆锥系数,是高次项的本文档来自技高网...
头戴显示设备用镜头及头戴显示设备

【技术保护点】
一种头戴显示设备用镜头,其特征在于,包括并排设置的近人眼侧凸透镜和远人眼侧凸透镜;所述近人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第一非球面,另一表面为向内凹陷的第二非球面;所述远人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第三非球面,另一表面为向外凸出的第四非球面;所述第二非球面与所述第三非球面相对设置;所述第一非球面的曲率半径为R1,所述第二非球面的曲率半径为R2,所述第三非球面的曲率半径为R3,所述第四非球面的曲率半径为R4;其中,‑200<R1<R2<200, 200>R3>‑R4>‑200;所述第一非球面、所述第二非球面、所述第三非球面和所述第四非球面为偶次非球面,所述偶次非球面满足如下方程:

【技术特征摘要】
1.一种头戴显示设备用镜头,其特征在于,包括并排设置的近人眼侧凸透镜和远人眼侧凸透镜;所述近人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第一非球面,另一表面为向内凹陷的第二非球面;所述远人眼侧凸透镜的一表面为向外凸出的第三非球面,另一表面为向外凸出的第四非球面;所述第二非球面与所述第三非球面相对设置;所述第一非球面的曲率半径为R1,所述第二非球面的曲率半径为R2,所述第三非球面的曲率半径为R3,所述第四非球面的曲率半径为R4;其中,-200<R1<R2<200,200>R3>-R4>-200;所述第一非球面、所述第二非球面、所述第三非球面和所述第四非球面为偶次非球面,所述偶次非球面满足如下方程:,其中,z是沿透镜光轴方向的横向坐标,Y为沿透镜长度方向的径向坐标,c是为非球面的曲率半径的倒数,k为圆锥系数,是高次项的系数,2i是非球面的高次方,N为自然数;N=7;所述第一非球面的参数为:C=0.019...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨春周宏伟
申请(专利权)人:青岛歌尔声学科技有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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