一種用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭及頭戴設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，包括并排設(shè)置的雙凸透鏡和平凹柱面鏡；所述雙凸透鏡設(shè)置于近人眼側(cè)，平凹柱面鏡設(shè)置于遠(yuǎn)人眼側(cè)；所述雙凸透鏡包括非球面Ⅰ和非球面Ⅱ，平凹柱面鏡包括非球面Ⅲ和非球面Ⅳ；所述非球面Ⅰ靠近人眼，非球面Ⅱ和非球面Ⅲ對(duì)置，非球面Ⅳ為平面。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的頭戴顯示設(shè)備，原始顯示圖像不用做任何預(yù)處理，由光學(xué)鏡頭進(jìn)行圖像Y方向壓縮，X方向尺寸保持不變。從而使圖像寬高比由8:9壓縮到4:3的比例，呈現(xiàn)在人的視網(wǎng)膜上。并且鏡頭透鏡易于成型，MTF和SPOT以及LCA像差得到很好校正，其制造成本和重量都大大降低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭及頭戴設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭及頭戴設(shè)備，應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著顯示元器件制造工業(yè)的進(jìn)步以及3D技術(shù)的出現(xiàn)，消費(fèi)類(lèi)電子領(lǐng)域興起了穿 戴式熱潮，而頭戴顯示作為很早就有的技術(shù)再次進(jìn)入人們的視線。作為近幾年應(yīng)用于民用 領(lǐng)域的技術(shù)，頭戴顯示器朝著小型化，高性能，低成本的方向發(fā)展。一般的頭戴顯示器會(huì)將 微顯示器上的圖像進(jìn)行放大最后呈現(xiàn)在玩家的視網(wǎng)膜上，把現(xiàn)在的二維平面的畫(huà)面以更加 立體，更加具有沖擊感帶給玩家，產(chǎn)生身臨其境的真實(shí)感。
[0003] 目前一些知名公司已經(jīng)紛紛推出自己的頭戴顯示器，市場(chǎng)反映很不錯(cuò)，尤其是應(yīng) 用在VR領(lǐng)域的大視場(chǎng)角的產(chǎn)品，而實(shí)際上一般我們看到的這些頭戴顯示系統(tǒng)如Oculus Rift以及SONY Morpheus都是需要先對(duì)圖像做預(yù)處理，否則圖像會(huì)有很?chē)?yán)重的變形，圖像質(zhì) 量經(jīng)過(guò)處理會(huì)有一定的損失并且這樣需要系統(tǒng)端的圖像處理能力很高，工作量變大的同時(shí) 發(fā)熱不可避免，成本也較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭需要先對(duì)圖像做預(yù)處理、系統(tǒng)發(fā)熱量高，成 本高的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭及頭戴設(shè)備，并采用以下技術(shù)方案 予以實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，包括并排設(shè)置的雙凸透鏡和平凹柱面鏡；所述雙 凸透鏡設(shè)置于近人眼側(cè)，平凹柱面鏡設(shè)置于遠(yuǎn)人眼側(cè)；所述雙凸透鏡包括非球面I和非球 面II，平凹柱面鏡包括非球面III和非球面IV ;所述非球面I靠近人眼，非球面II和非球面III 對(duì)置，非球面IV為平面。
[0006] 進(jìn)一步的，所述非球面I、非球面II、非球面III和非球面IV的曲率半徑為R1、R2、R3 和 R4,其中 R1>0, R2〈0, Rl〈-R2〈100, R3〈0, R4 為無(wú)窮大。
[0007] 第一種方式，所述非球面I、非球面II和非球面III為偶次非球面。
[0008] 進(jìn)一步的，所述非球面I、非球面II和非球面III的表面形狀滿足公式：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：包括并排設(shè)置的雙凸透鏡和平凹柱面 鏡；所述雙凸透鏡設(shè)置于近人眼側(cè)，平凹柱面鏡設(shè)置于遠(yuǎn)人眼側(cè)；所述雙凸透鏡包括非球 面I和非球面II，平凹柱面鏡包括非球面III和非球面IV ;所述非球面I靠近人眼，非球面II 和非球面III對(duì)置，非球面IV為平面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面I、非球 面II、非球面III和非球面IV的曲率半徑為Rl、R2、R3和R4,其中R1>0, R2〈0, Rl〈-R2〈100， R3〈0，R4為無(wú)窮大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面I、非球 面II和非球面III為偶次非球面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面I、非球 面II和非球面III的表面形狀滿足公式：
其中z是沿光軸方向的坐標(biāo)，Y為以透鏡長(zhǎng)度單位為單位的徑向坐標(biāo)，c是曲率，k為圓 錐系數(shù)，a i是各高次項(xiàng)的系數(shù)，2i是非球面的高次方，N為自然數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面I 的參數(shù)為 c 等于 0. 0293、k 等于 3. 7857、α4 等于 8. 26E-06、α6 等于 3. 64E-08、〇8等 于-5· 06Ε-10。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面II的 參數(shù)為 c 等于-0· 0157、k 等于-181. 0201、α 4 等于-2· 93Ε-05、α 6 等于 3· 29Ε-07、α 8 等 于-4· 67Ε-10。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面III的 參數(shù)為 c 等于-0· 1118、k 等于-0· 9938、α 4 等于 2· 60Ε-05、α 6 等于-1. 59Ε-07、α 8 等于 4· 31Ε-10。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面IV的參 數(shù)為c等于0、k等于0、α4等于〇、α 6等于〇、α8等于〇。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于頭戴顯示設(shè)備的鏡頭，其特征在于：所述非球面I、非球 面II和非球面III為奇次非球面，并且其表面形狀滿足公式 ：
其中ζ是沿光軸方向的坐標(biāo)，Υ為以透鏡長(zhǎng)度單位為單位的徑向坐標(biāo)，c是曲率，k為圓 錐系數(shù)，β i是各高次項(xiàng)的系數(shù)，i是非球面的高次方為自然數(shù)，N為自然數(shù)。
10. -種頭戴顯示設(shè)備，其特征在于：包括權(quán)利要求1-9任一所述的用于頭戴顯示設(shè)備 的鏡頭。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK104049369SQ201410299985
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月28日
【發(fā)明者】楊春 申請(qǐng)人:青島歌爾聲學(xué)科技有限公司