光学显示镜头和制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光学显示镜头和

【技术实现步骤摘要】
光学显示镜头和VR显示系统


[0001]本技术涉及虚拟现实
，特别是涉及一种光学显示镜头和
VR
显示系统
。

技术介绍

[0002]近年来，诸如增强现实
(Augmented reality
，
AR)
和虚拟现实
(Virtual Reality
，
VR)
等近眼显示
(Near
‑
eye display
，
NED)
技术越来越成熟，尤其是
VR
技术在近年来取得了惊人的进步，已经成为科技
、
娱乐
、
教育等众多领域的热门应用
。
虽然在过去的几年里
,VR
设备的分辨率得到了较大提升，但
VR
头显的分辨率仍相对较低，用户在观看虚拟世界时会出现像素化现象
(
即
Screen Door Effect)
，这使得用户难以忽视像素之间的间隙，进而影响沉浸式体验
。
[0003]为了提高
VR
体验的质量，不断有新的技术和概念涌现，如角分辨率
(Pixel per degree
，
PPD)
这一关键概念应运而生，成为衡量和改进
VR
设备性能的关键指标
。PPD
值表示在单位视场角
(1
°
)
内包含的像素数量；简单来说，
VR
‑
PPD
值越高，意味着
VR
设备的分辨率越高，图像质量越好，用户在虚拟世界中的视觉体验也就越清晰
、
逼真
。
随着技术的不断发展，
VR
‑
PPD
提升已经成为业界共识
。
[0004]众所周知，由于人眼正常视力下的分辨能力极限约为
50
‑
60PPD(
视网膜级别的
PPD)
，因此当头显产品的
PPD
值较低时，人眼在正常视力下可能会感受到头显产品的像素晶格感，且
PPD
值越小晶格感越强烈，这就是俗称的纱窗效应；反之，头显产品的
PPD
值越接近
60
，产品的成像清晰度就越接近人眼的分辨极限，人眼看图像就觉得越清晰
。
目前，市场上的高端
VR
设备都在努力提高
PPD
值，使得用户在沉浸式体验中能够享受到更高清
、
逼真的画面；有些设备已经成功将
VR
‑
PPD
值提升到
30
，使得像素化现像得到显著改善
。
[0005]然而，这些设备所采用的提升
VR
‑
PPD
的方法通常包括提升显示器分辨率
、
优化显示技术以及提高刷新率等，但这些方法在提升
PPD
的同时会带来一些新的挑战
。
例如，提升显示器分辨率虽然能够在单位视场角内呈现更多的像素以提高图像质量，但高分辨率的显示器往往需要更高的计算性能，这也意味着
VR
系统的硬件要求会随之提高，产生更高的能耗，导致设备成本增加
。
或者，采用诸如
OLED
或
MicroLED
等先进显示器件来优化显示技术虽然也可以进一步提高像素密度
、
减少像素间距以提高
PPD
，但先进的显示器件也会导致成本大幅增加
。
此外，提高刷新率也可以改善视觉体验，且高刷新率有助于减少画面拖影和模糊现象，使得虚拟世界更加流畅，进一步增强沉浸感，但高刷新率的显示器也会导致更高的能耗，使得设备成本大幅增加
。

技术实现思路

[0006]本技术的一个优势在于提供一种光学显示镜头和
VR
显示系统，其能够在不改变显示芯片等硬件配置的情况下，通过光学设计来提升所关注显示区域的
PPD。
[0007]本技术的另一个优势在于提供一种光学显示镜头和
VR
显示系统，其中，在本
技术的一个实施例中，所述光学显示镜头能够通过对设计焦距进行有效地调整和控制，灵活地完成对所关注显示区域的
PPD
进行有针对性地提升，改善用户的观看体验
。
[0008]本技术的另一个优势在于提供一种光学显示镜头和
VR
显示系统，其中，在本技术的一个实施例中，所述光学显示镜头能够通过有针对性地调整光学设计和具体架构，实现将中心主要显示区域的
PPD
提升至大于
30
以上的目的
。
[0009]本技术的另一个优势在于提供一种光学显示镜头和
VR
显示系统，其中，在本技术的一个实施例中，所述光学显示镜头能够在最大化地提升中心显示区域
PPD
的同时，兼顾边缘显示区域的
PPD
，实现对显示图像
PPD
的有效调节
。
[0010]本技术的另一个优势在于提供一种光学显示镜头和
VR
显示系统，其中为了达到上述目的，在本技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构
。
因此，本技术成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的光学显示镜头和
VR
显示系统，同时还增加了所述光学显示镜头和
VR
显示系统的实用性和可靠性
。
[0011]为了实现本技术的上述至少一个优势或其他优点和目的，本技术提供了一种光学显示镜头，用于设置于显示芯片的显示侧以组成
VR
显示系统，所述光学显示镜头自物侧至像侧依次包括：光阑
、
偏振分光元件
、
四分之一波片
、
第一透镜组以及部分反透元件；所述光学显示镜头的实际焦距大于所述光学显示镜头的理论焦距，以提升所述
VR
显示系统上所关注显示区域的角分辨率
。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述光学显示镜头的理论焦距
EFL0＝
IMH/tan
θ0，其中
IMH
表示该显示芯片的最大半像高；
θ0表示该
VR
显示系统的最大半视场角
。
[0013]根据本申请的一个实施例，所述光学显示镜头的焦距增大比例
δ
＝
(EFL
‑
EFL0)/EFL*100
％，其中：
EFL
是所述光学显示镜头的实际焦距；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
光学显示镜头，用于设置于显示芯片的显示侧以组成
VR
显示系统，其特征在于，所述光学显示镜头自物侧至像侧依次包括：光阑
、
偏振分光元件
、
四分之一波片
、
第一透镜组以及部分反透元件；所述光学显示镜头的实际焦距大于所述光学显示镜头的理论焦距，以提升所述
VR
显示系统上所关注显示区域的角分辨率；所述光学显示镜头的理论焦距
EFL0＝
IMH/tan
θ0，其中
IMH
表示该显示芯片的最大半像高；
θ0表示该
VR
显示系统的最大半视场角；所述光学显示镜头的焦距增大比例
δ
＝
(EFL
‑
EFL0)/EFL*100
％，其中：
EFL
是所述光学显示镜头的实际焦距；
EFL0是所述光学显示镜头的理论焦距
。2.
根据权利要求1所述的光学显示镜头，其特征在于，所述光学显示镜头的焦距增大比例大于等于
30
％
。3.
根据权利要求1所述的光学显示镜头，其特征在于，所述光学显...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杭，张倩，胡增新，
申请(专利权)人：浙江舜为科技有限公司，
类型：新型
国别省市：