[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN109407301B - 一种目镜及头戴式设备 - Google Patents

一种目镜及头戴式设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109407301B
CN109407301B CN201811451865.4A CN201811451865A CN109407301B CN 109407301 B CN109407301 B CN 109407301B CN 201811451865 A CN201811451865 A CN 201811451865A CN 109407301 B CN109407301 B CN 109407301B
Authority
CN
China
Prior art keywords
eyepiece
field
curvature
head
ocular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811451865.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109407301A (zh
Inventor
韩昕彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Dream Bloom Technology Co ltd
Beijing IQIYi Intelligent Entertainment Technology Co Ltd
Original Assignee
Chongqing IQIYI Intelligent Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing IQIYI Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Chongqing IQIYI Intelligent Technology Co Ltd
Priority to CN201811451865.4A priority Critical patent/CN109407301B/zh
Publication of CN109407301A publication Critical patent/CN109407301A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109407301B publication Critical patent/CN109407301B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00—Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/001—Eyepieces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明提供了一种目镜及头戴式设备，其中，该目镜采用双凸非球面结构，所述目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线。根据本发明的方案，目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线，也即各视场场曲接近零，系统像面接近平面，使得目镜的像差特性更接近平面显示器对光学系统要求，从而使得目镜可将平面显示器的像素清晰成像，极大地提升了头戴式设备的清晰度。

Description

一种目镜及头戴式设备
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种目镜及头戴式设备。
背景技术
近年来，头戴式设备一直是热门话题，市场上也推出了很多应用产品，如VR(Virtual Reality，虚拟现实)头戴式设备、AR(Augmented Reality，增强现实)头戴式设备、MR(Mixed Reality，混合现实)头戴式设备。头戴式设备通过将其显示屏上的图像经过目镜放大后投影到人眼视网膜，来为用户营造使其产生身临其境感觉的交互式虚拟环境，因此目镜设计是头戴式设备能够实现身临其境感觉的关键。现有技术中在目镜像差矫正方面主要看点列图及MTF曲线，基于此所实现的显示系统无法保证边缘视场的清晰度。
发明内容
本发明的目的是提供一种目镜及头戴式设备。
根据本发明的一个方面，提供在头戴式设备中的目镜，其中，所述目镜采用双凸非球面结构，所述目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线。
根据本发明的另一个方面，提供一种头戴式设备，所述头戴式设备包括本发明所述的目镜。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线，也即各视场场曲接近零，系统像面接近平面，使得目镜的像差特性更接近平面显示器对光学系统要求，从而使得目镜可将平面显示器的像素清晰成像，极大地提升了头戴式设备的清晰度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一个优选实施例的目镜结构图；
图2为图1所示目镜的场曲曲线示意图；
图3为图2所对应的旋转对称场像差数据；
图4为本发明另一个优选实施例的目镜结构图；
图5为图4所示目镜的场曲曲线示意图；
图6为图5所对应的旋转对称场像差数据。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明提供了一种在头戴式设备中的目镜，其中，所述目镜采用双凸非球面结构，所述目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线。
所述目镜将主要像差矫正关注在子午平面的场曲矫正，其中，所述目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线，也即，各视场场曲接近零。由于显示屏幕为平面，各视场场曲接近零，则系统像面接近平面，这使得目镜系统可将平面显示器的像素清晰成像，也即边缘视场同样能够清晰成像，从而能够保证边缘视场的清晰度，而不会出现边缘视场模糊的现象。
优选地，所述目镜的各视场场曲大于-0.02且小于0.02。
优选地，所述目镜所采用的材料的折射率为1.45-1.65。例如，所述目镜所采用的材料包括但不限于PMMA、E48R、OKP4等。
作为一种优选方案，所述目镜的中心厚度大于所述目镜的边缘厚度，所述目镜的中心厚度为11.61mm-13.8mm(毫米)，所述目镜的边缘厚度为1.86mm-2.00mm。
作为一种优选实现方式，所述目镜的出瞳距为15mm，中心厚度为13.8mm，边缘厚度为2mm，视场角为93°。优选地，该实现方式中目镜所采用的材料为PMMA。
图1为本发明一个示例的目镜结构图，图2为图1所示目镜的场曲曲线示意图。其中，该目镜为双凸非球面结构，采用PMMA制成，该目镜的技术指标主要包括：出瞳距15mm，中心厚度13.8mm，边缘厚度2mm，视场角93°。在具体实现中，该目镜的S1(即目镜的凸向左侧的表面)非球面系数如下表1中所示：
Figure BDA0001886823880000031
表1
该目镜的S2(即目镜的凸向右侧的表面)非球面系数如下表2中所示：
Figure BDA0001886823880000032
表2
其中，R表示曲率半径，K表示二次曲面系数，2nd表示2阶非球面系数，4th表示4阶非球面系数，6th表示6阶非球面系数，8th表示8阶非球面系数，10th表示10阶非球面系数。
图2为图1所示目镜的场曲曲线示意图，其中，图2中所示的曲线T即为该目镜的子午平面的场曲曲线，很明显地可以看出，曲线T与纵轴几乎重合，也即子午平面的场曲被矫正为接近一条直线。图3为图2所对应的旋转对称场像差(rotationally symmetric fieldaberrations)数据，其中，第一列数据为相对场高(RELATIVE FIELD HEIGHT)，第二列数据为像高(IMG HT)，第三列数据为在图像表面的横向焦距(X-FOCUS)，第四列数据为在图像表面的纵向焦距(Y-FOCUS)；基于图3中所列数据也可明显得知，各视场场曲几乎为0。
作为另一种优选实现方式，所述目镜的出瞳距为15mm，中心厚度为11.61mm，边缘厚度为1.86mm，视场角为90°。优选地，该实现方式中目镜所采用的材料为OKP。
图4为本发明另一个示例的目镜结构图。其中，该目镜为双凸非球面结构，采用OKP制成，该目镜的技术指标主要包括：出瞳距15mm，中心厚度11.61mm，边缘厚度1.86mm，视场角90°。在具体实现中，该目镜的S1非球面系数如下表3中所示：
Figure BDA0001886823880000041
表3
该目镜的S2非球面系数如下表4中所示：
Figure BDA0001886823880000051
表4
其中，R表示曲率半径，K表示二次曲面系数，2nd表示2阶非球面系数，4th表示4阶非球面系数，6th表示6阶非球面系数，8th表示8阶非球面系数，10th表示10阶非球面系数，12th表示12阶非球面系数，14th表示14阶非球面系数，16th表示16阶非球面系数。
图5为图4所示目镜的场曲曲线示意图，其中，图5中所示的曲线T即为该目镜的子午平面的场曲曲线，很明显地可以看出，曲线T与纵轴几乎重合，也即子午平面的场曲被矫正为接近一条直线。图6为图5所对应的旋转对称场像差(rotationally symmetric fieldaberrations)数据，基于图6中所列数据也可明显得知，各视场场曲几乎为0。
根据本发明的目镜，将主要像差矫正关注在子午平面的场曲矫正，使得目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线，即各视场场曲接近零，系统像面接近平面，使得目镜的像差特性更接近平面显示器对光学系统要求，从而使得目镜可将平面显示器的像素清晰成像，而无需增加透镜数量。
本发明还提供了一种头戴式设备，所述头戴式设备包括本发明所述的目镜。根据本发明的头戴式设备，可将平面显示器的像素清晰成像，极大地提升了头戴式设备的清晰度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (6)

1.一种在头戴式设备中的目镜，其中，所述目镜采用双凸非球面结构，所述目镜的子午平面的场曲被矫正为接近一条直线，其中，所述目镜的各视场场曲大于-0.02且小于0.02；
其中，所述目镜所采用的材料的折射率为1.45-1.65，所述目镜的中心厚度大于所述目镜的边缘厚度，所述目镜的中心厚度为11.61mm-13.8mm，所述目镜的边缘厚度为1.86mm-2.00mm。
2.根据权利要求1所述的目镜，其中，所述目镜的出瞳距为15mm，中心厚度为13.8mm，边缘厚度为2mm，视场角为93°。
3.根据权利要求2所述的目镜，其中，所述目镜所采用的材料为PMMA。
4.根据权利要求1所述的目镜，其中，所述目镜的出瞳距为15mm，中心厚度为11.61mm，边缘厚度为1.86mm，视场角为90°。
5.根据权利要求4所述的目镜，其中，所述目镜所采用的材料为OKP。
6.一种头戴式设备，包括如权利要求1至5中任一项所述的目镜。
CN201811451865.4A 2018-11-30 2018-11-30 一种目镜及头戴式设备 Active CN109407301B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811451865.4A CN109407301B (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种目镜及头戴式设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811451865.4A CN109407301B (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种目镜及头戴式设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109407301A CN109407301A (zh) 2019-03-01
CN109407301B true CN109407301B (zh) 2021-06-15

Family

ID=65456539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811451865.4A Active CN109407301B (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种目镜及头戴式设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109407301B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7393755B2 (ja) * 2020-01-23 2023-12-07 国立大学法人東京農工大学 ヘッドマウントディスプレイ及びこれに用いられる虚像結像レンズ
CN111766653B (zh) * 2020-06-02 2022-03-11 北京梦想绽放科技有限公司 一种波导反射面及显示系统
CN114545637B (zh) * 2022-04-21 2023-05-05 业成科技（成都）有限公司 投影显示设备及具有其的车辆

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204389720U (zh) * 2014-11-27 2015-06-10 上海大相科技有限公司 一种透镜以及包括该透镜的镜头
CN204479780U (zh) * 2015-03-06 2015-07-15 上海乐相科技有限公司 一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器
CN205450452U (zh) * 2015-12-31 2016-08-10 北京小鸟看看科技有限公司 一种目镜镜头、头戴显示光学系统和头戴设备
CN106842558A (zh) * 2015-12-03 2017-06-13 北京航宇荣康科技股份有限公司 虚拟现实用曲面菲涅尔光学塑料单透镜光学系统
CN106896430A (zh) * 2017-04-25 2017-06-27 广东烨嘉光电科技股份有限公司 一种复合式vr透镜系统
CN106896431A (zh) * 2017-04-25 2017-06-27 广东烨嘉光电科技股份有限公司 一种弯月型vr透镜系统
CN206863257U (zh) * 2017-04-25 2018-01-09 广东烨嘉光电科技股份有限公司 一种复合式vr透镜系统
CN207114878U (zh) * 2017-08-08 2018-03-16 浙江大华技术股份有限公司 一种虚拟现实目镜和头戴显示设备
CN108132528A (zh) * 2017-10-13 2018-06-08 玉晶光电(厦门)有限公司 目镜光学系统
CN108227052A (zh) * 2016-12-09 2018-06-29 深圳超多维科技有限公司 一种光学透镜及虚拟现实装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204389720U (zh) * 2014-11-27 2015-06-10 上海大相科技有限公司 一种透镜以及包括该透镜的镜头
CN204479780U (zh) * 2015-03-06 2015-07-15 上海乐相科技有限公司 一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器
CN106842558A (zh) * 2015-12-03 2017-06-13 北京航宇荣康科技股份有限公司 虚拟现实用曲面菲涅尔光学塑料单透镜光学系统
CN205450452U (zh) * 2015-12-31 2016-08-10 北京小鸟看看科技有限公司 一种目镜镜头、头戴显示光学系统和头戴设备
CN108227052A (zh) * 2016-12-09 2018-06-29 深圳超多维科技有限公司 一种光学透镜及虚拟现实装置
CN106896430A (zh) * 2017-04-25 2017-06-27 广东烨嘉光电科技股份有限公司 一种复合式vr透镜系统
CN106896431A (zh) * 2017-04-25 2017-06-27 广东烨嘉光电科技股份有限公司 一种弯月型vr透镜系统
CN206863257U (zh) * 2017-04-25 2018-01-09 广东烨嘉光电科技股份有限公司 一种复合式vr透镜系统
CN207114878U (zh) * 2017-08-08 2018-03-16 浙江大华技术股份有限公司 一种虚拟现实目镜和头戴显示设备
CN108132528A (zh) * 2017-10-13 2018-06-08 玉晶光电(厦门)有限公司 目镜光学系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109407301A (zh) 2019-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6349004B1 (en) Head mounted display viewing optics with improved optical performance
US10429613B2 (en) Ocular optical system
US10527819B2 (en) Ocular optical system
US20210373318A1 (en) Ocular optical system
US10890696B2 (en) Ocular optical system
EP3702825B1 (en) Head-mounted display device
US10025066B1 (en) Ocular optical system
US20200249474A1 (en) Ocular optical system
CN108227190B (zh) 一种镜头模组
CN110426838A (zh) 一种目镜光学系统及头戴显示器
CN109407301B (zh) 一种目镜及头戴式设备
CN112630977A (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN112630978B (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN112630976A (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN214011639U (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN213934403U (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN214041889U (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
US20180196231A1 (en) Ocular optical system
CN112731666A (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN104898267A (zh) 一种扩大视场角的目镜
CN108931850A (zh) 一种可穿戴式光学系统、装置及方法
CN112630975B (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN112764221B (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN213934399U (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置
CN213934404U (zh) 一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100176 305-9, floor 3, building 6, courtyard 10, KEGU 1st Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing (Yizhuang group, high-end industrial zone, Beijing Pilot Free Trade Zone)

Patentee after: Beijing dream bloom Technology Co.,Ltd.

Address before: 100176 305-9, floor 3, building 6, courtyard 10, KEGU 1st Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing (Yizhuang group, high-end industrial zone, Beijing Pilot Free Trade Zone)

Patentee before: Beijing iqiyi Intelligent Technology Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP03 Change of name, title or address

Address after: 100176 305-9, floor 3, building 6, courtyard 10, KEGU 1st Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing (Yizhuang group, high-end industrial zone, Beijing Pilot Free Trade Zone)

Patentee after: Beijing iqiyi Intelligent Technology Co.,Ltd.

Address before: 401133 room 208, 2 / F, 39 Yonghe Road, Yuzui Town, Jiangbei District, Chongqing

Patentee before: CHONGQING IQIYI INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address
PP01 Preservation of patent right

Effective date of registration: 20231009

Granted publication date: 20210615

PP01 Preservation of patent right
PD01 Discharge of preservation of patent

Date of cancellation: 20231129

Granted publication date: 20210615

PD01 Discharge of preservation of patent