一种VR显示装置及头戴式VR显示设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种VR显示装置和头戴式VR显示设备，具有小体积、大视角以及校正色差的特点，VR显示装置包括：双球面棱镜和显示屏；双球面棱镜包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；第一透镜单元靠近显示屏，第一透镜单元与显示屏同轴设置，第一透镜单元的光轴与第二透镜单元的光轴相交；第一透镜单元和第二透镜单元均为球面透镜；反射单元位于第一透镜单元与第二透镜单元之间，反射单元上镀有反射材料以形成一反射面，以使来自显示屏的虚拟现实图像光从第一透镜单元透射后，在反射面上发生反射，发生反射的图像光从第二透镜单元透射后形成一放大的虚像。

VR display device and head mounted VR display device

The invention discloses a VR display device and a head mounted VR display device has the advantages of small size, large angle and characteristics of color correction, VR display device includes a double sphere prism and a display screen; double sphere prism includes a first lens unit and the second lens unit and a reflecting unit; a first lens unit near the screen, the first lens unit and the display screen are coaxially arranged, intersect the optical axis of the first lens unit and the second lens unit; the first and second lens units are spherical lens; reflection unit is positioned on the first lens unit and second lens unit, the reflective unit with a reflective material to form a reflective surface, so that the virtual reality images from the display screen light from the first lens unit transmission, reflection on the reflective surface, the image light reflected from the second lens unit after transmission The formation of an enlarged virtual image.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及显示
，尤其涉及一种VR显示装置及头戴式VR显示设备。
技术介绍
VR(Virtual Reality)，即虚拟现实显示技术，综合了计算机图形技术，计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。头戴式虚拟现实显示设备利用头盔显示器将人跟外界的视觉听觉封闭，引导用户产生一种身临其境的感觉。虚拟现实显示设备的原理是：将显示器产生的近处影像通过光学透镜系统拉到远处放大，近乎充满人的视野范围，从而产生沉浸感。由于人眼的视野范围非常的宽，所以为了保证足够视角，由y＝f*tan(w/2)(其中y是物高(屏幕大小)，w为视角，f为焦距)可知，在物高y不变的情况下，采用的整套光学透镜系统的组合焦距一定要足够小，才能保证视角足够大，同时透镜的尺寸不会成为制约视角大小的主要因素，还要保证透镜的尺寸足够大。为了保证VR头戴式显示设备使用的舒适度，该设备的重量必须足够轻便，同时显示图像的质量也必须足够高，不能有过大的像差产生。目前市面上主要的解决方案是采用单片树脂非球面透镜或者菲涅尔透镜，但是单片透镜虽然能够减轻重量，但是为了保证视野透镜的尺寸无法做小，直径普遍在35-50mm左右，并且为了保证图像的质量，焦距不能过小普遍要大于35mm，这就导致了整个显示设备无论横向还是纵向的尺寸都比较大，带来了极为不良的用户体验。同时由于采用的是单片透镜，图像畸变，以及色差是无法得到有效校正，因此必须使用软件矫正畸变，增大了处理器的负荷，导致画面出现延迟，甚至可能带来眩晕感。为了改善用户体验，小型化、轻量化是虚拟显示设备急需解决的问题，本方案提出一种新型成像光路，将有效的减小显示设备体积。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种VR显示装置及头戴式VR显示设备，有效的减小头戴式VR显示设备的体积。本专利技术实施例提供一种虚拟现实VR显示装置，包括：双球面棱镜(2)和显示屏(4)；所述双球面棱镜(2)包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；所述第一透镜单元靠近所述显示屏(4)，所述第一透镜单元与所述显示屏(4)同轴设置，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴相交；所述第一透镜单元和所述第二透镜单元均为球面透镜；所述反射单元位于所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间，所述反射单元上镀有反射材料以形成一反射面，以使来自所述显示屏(4)的虚拟现实图像光从所述第一透镜单元透射后，在所述反射面上发生反射，发生反射的图像光从所述第二透镜单元透射后形成一放大的虚像。进一步地，进一步地，还包括第一透镜(1)，所述第一透镜(1)靠近所述第二透镜单元，并与所述第二透镜单元同轴设置。进一步地，还包括第二透镜(3)；所述第二透镜(3)位于所述显示屏(4)和所述双球面棱镜(2)之间，所述第二透镜(3)与所述双球面棱镜(2)结合为双胶合球面棱镜；其中，所述第二透镜(3)为双凹面透镜，所述第二透镜(3)靠近所述双球面棱镜(2)的一个凹面与所述第一透镜单元的球面(S2)胶合，其中，所述第一透镜单元的球面(S2)为凸面。进一步地，所述第一透镜(1)为正透镜，所述第一透镜(1)靠近所述第二透镜单元的一面为凸面，所述凸面为非球面；所述第一透镜(1)远离所述第二透镜单元的一面为凹面，所述凹面为非球面或球面。进一步地，所述第一透镜(1)的焦距为f’，其中，17mm<f’<30mm。进一步地，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴垂直，所述反射单元的所述反射面分别与所述第一透镜单元的光轴、所述第二透镜单元的光轴成45°夹角。进一步地，所述双球面棱镜(2)为所述第一透镜单元、所述第二透镜单元和所述反射单元结合而成的一体结构；或者，所述双球面棱镜(2)为所述第一透镜单元、所述第二透镜单元分别与所述反射单元胶合而成的双球面胶合棱镜。进一步地，所述第一透镜单元的球面(S2)和所述第二透镜单元的球面(S1)的曲率相同。进一步地，所述第一透镜单元的球面(S2)到所述反射面的中心距离，以及所述第二透镜单元的球面(S1)到所述反射面的中心距离，均大于所述显示屏的宽度最大的边。进一步地，所述第一透镜(1)的凸面和凹面中的至少一个镀有减反膜。进一步地，所述第一透镜单元的球面(S2)和所述第二透镜单元的球面(S1)的表面镀有相同的减反膜。进一步地，所述反射面为全反射面，所述反射材料为镀银反射膜或其他金属介质反射膜。进一步地，所述第二透镜(3)的双凹面均镀有减反膜。本专利技术实施例提供一种头戴式VR显示设备，包括上述实施例中的VR显示装置。上述实施例中，双球面棱镜(2)包括两个球面和一个反射面，将两个球面与一个反射面集合在一个棱镜中，且两个球面的光轴相交于反射单元，即将第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元集成在双球面棱镜(2)中，第一透镜单元的光轴与第二透镜单元的光轴相交，其一，使得双球面棱镜(2)具有光线转向作用，实现光线的转向，避免了光学透镜系统单方向长度过长，使光学透镜系统的体积更小，更轻便；其二，将第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元集成在双球面棱镜(2)中，能够减少透镜数量和节约透镜的装配空间，实现了整个光学透镜系统的体积小型化。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1a至图4本专利技术实施例提供的一种VR显示装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种双球面棱镜(2)的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种VR显示装置光路示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种优选VR显示装置的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种优选VR显示装置的立体结构示意图图9为本专利技术实施例提供的一种优选VR显示装置的光路示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案以及有效果更加清楚明白，以下结合说明书附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术实施例提供一种VR显示装置，如图1a所示，包括：双球面棱镜(2)和显示屏(4)；双球面棱镜(2)包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；第一透镜单元靠近显示屏(4)，第一透镜单元与显示屏(4)同轴设置，第一透镜单元的光轴与第二透镜单元的光轴相交；第一透镜单元和第二透镜单元均为球面透镜；反射单元位于第一透镜单元与第二透镜单元之间，反射单元上镀有反射材料以形成一反射面，以使来自显示屏(4)的虚拟现实图像光从第一透镜单元透射后，在反射面上发生反射，发生反射的图像光从第二透镜单元透射后形成一放大的虚像。上述VR显示装置中，显示屏(4)采用0.7寸或0.5寸屏，显示屏(4)发出的图像光为虚拟现实图像光，随着光学器件尺寸的改变，显示屏(4)的大小还可以采用其他任意适用的尺寸规格。参照图1a，双球面棱镜(2)为第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元结合而成的一体结构。双球面棱镜(2)包括两个球面和一些斜面，两个球面分别是第一透镜单元的球面(S2)、第二透镜单元的球面(S1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟现实VR显示装置，其特征在于，包括：双球面棱镜(2)和显示屏(4)；所述双球面棱镜(2)包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；所述第一透镜单元靠近所述显示屏(4)，所述第一透镜单元与所述显示屏(4)同轴设置，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴相交；所述第一透镜单元和所述第二透镜单元均为球面透镜；所述反射单元位于所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间，所述反射单元上镀有反射材料以形成一反射面，以使来自所述显示屏(4)的虚拟现实图像光从所述第一透镜单元透射后，在所述反射面上发生反射，发生反射的图像光从所述第二透镜单元透射后形成一放大的虚像。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实VR显示装置，其特征在于，包括：双球面棱镜(2)和显示屏(4)；所述双球面棱镜(2)包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；所述第一透镜单元靠近所述显示屏(4)，所述第一透镜单元与所述显示屏(4)同轴设置，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴相交；所述第一透镜单元和所述第二透镜单元均为球面透镜；所述反射单元位于所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间，所述反射单元上镀有反射材料以形成一反射面，以使来自所述显示屏(4)的虚拟现实图像光从所述第一透镜单元透射后，在所述反射面上发生反射，发生反射的图像光从所述第二透镜单元透射后形成一放大的虚像。2.如权利要求1所述的VR显示装置，其特征在于，还包括第一透镜(1)，所述第一透镜(1)靠近所述第二透镜单元，并与所述第二透镜单元同轴设置。3.如权利要求1或2所述的VR显示装置，其特征在于，还包括第二透镜(3)；所述第二透镜(3)位于所述显示屏(4)和所述双球面棱镜(2)之间，所述第二透镜(3)与所述双球面棱镜(2)结合为双胶合球面棱镜；其中，所述第二透镜(3)为双凹面透镜，所述第二透镜(3)靠近所述双球面棱镜(2)的一个凹面与所述第一透镜单元的球面(S2)胶合，其中，所述第一透镜单元的球面(S2)为凸面。4.如权利要求2所述的VR显示装置，其特征在于，所述第一透镜(1)为正透镜，所述第一透镜(1)靠近所述第二透镜单元的一面为凸面，所述凸面为非球面；所述第一透镜(1)远离所述第二透镜单元的一面为凹面，所述凹面为非球面或球面。5.如权利要求2所述的VR显示装置，其特征在于，所述第一透镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贵喜，郭福忠，宋磊，
申请(专利权)人：深圳超多维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44