本發(fā)明實(shí)施例涉及光學(xué)技術(shù)，尤其涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備被越來越受用戶接受。

目前的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備多采用雙眼共用一塊顯示屏或者單眼對應(yīng)一個顯示屏的設(shè)計(jì)方案。目前常用的發(fā)光顯示屏有LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示屏)和OLED(Organic Light-Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏)，其中LCD屏分辨率高(可達(dá)到4K分辨率)，但響應(yīng)速度慢，存在相當(dāng)大的延時，應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備會給用戶帶來明顯的眩暈感；OLED屏響應(yīng)快，但是由于成本與工藝的限制，難以實(shí)現(xiàn)較高的分辨率，導(dǎo)致單像素點(diǎn)對應(yīng)的角分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人眼的角分辨率，給用戶帶來紗窗感。

針對上述問題，一般是采用降低虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的視場角的方法，來提高虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的角分辨率，但是降低視場角會降低人眼的沉浸感，用戶體驗(yàn)度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)降低單像素點(diǎn)對應(yīng)的角分辨率。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，該虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括單眼顯示裝置，所述單眼顯示裝置包括：至少兩個第一顯示屏和第一透鏡；其中，所述第一透鏡包括出射面和至少兩個第一入射面，所述第一入射面與第一顯示屏對應(yīng)設(shè)置，用于接收所述第一顯示屏發(fā)射的虛擬影像光線，所述出射面用于與人眼對應(yīng)設(shè)置；所述第一透鏡用于調(diào)整射入的至少兩路虛擬影像光線的光路，以使從所述出射面射出的至少兩路虛擬影像光線，在人眼成像面疊加形成虛擬影像。

進(jìn)一步的，各所述第一顯示屏相同或不同。

進(jìn)一步的，相同的各所述第一顯示屏對應(yīng)的各所述第一入射面以人眼平視時眼睛光軸所在水平面對稱設(shè)置。

進(jìn)一步的，各所述第一入射面相對于人眼入射軸線傾斜設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述第一入射面的數(shù)量為兩個，分別上下對應(yīng)設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述第一透鏡的出射面為光線折射面，且還包括至少一個光線反射面，用于將至少兩路虛擬影像光線經(jīng)至少一次反射后，折射出所述出射面。

進(jìn)一步的，所述光線反射面的數(shù)量為兩個。

進(jìn)一步的，所述第一透鏡的形狀包括：平面、球面、非球面或者自由曲面。

進(jìn)一步的，所述第一顯示屏為微顯示屏。

進(jìn)一步的，所述單眼顯示裝置還包括：至少一個第二顯示屏和至少一個第二透鏡；其中：

所述第二顯示屏用于發(fā)射虛擬影像光線；

所述第一透鏡還包括第二入射面，與所述第一入射面間隔設(shè)置；

所述第二透鏡位于所述第一透鏡的第二入射面與所述第二顯示屏之間；

所述第二透鏡和第一透鏡用于調(diào)整射入的所述第二顯示屏的虛擬影像光線的光路，以使從所述出射面射出的虛擬影像光線在人眼成像面形成虛擬影像。

進(jìn)一步的，各所述第一入射面以人眼為中心分布設(shè)置，所述第二入射面與所述出射面正對設(shè)置。

本發(fā)明實(shí)施例通過至少兩個第一顯示屏和第一透鏡組成的單眼顯示裝置組成虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，替代了現(xiàn)有技術(shù)中雙眼共用一塊顯示屏或者單眼對應(yīng)一塊顯示屏，導(dǎo)致單像素點(diǎn)對應(yīng)的角分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人眼的角分辨率，紗窗感強(qiáng)的情況，解決了現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備紗窗感強(qiáng)的問題，實(shí)現(xiàn)了提高虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備分辨率，減小了紗窗感。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的單眼顯示裝置的示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的單眼顯示裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的單眼顯示裝置的示意圖，該虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括單眼顯示裝置，單眼顯示裝置包括：至少兩個第一顯示屏110和第一透鏡120。

其中，第一透鏡120包括出射面121和至少兩個第一入射面122，第一入射面122與第一顯示屏110對應(yīng)設(shè)置，用于接收第一顯示屏110發(fā)射的虛擬影像光線，出射面121用于與人眼對應(yīng)設(shè)置；第一透鏡120用于調(diào)整射入的至少兩路虛擬影像光線的光路，以使從出射面121射出的至少兩路虛擬影像光線，在人眼成像面疊加形成虛擬影像。

其中，顯示屏指的是一種將電子文件通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具，可發(fā)射虛擬影像光線。第一透鏡120指的是具有折射和/或反射功能的透鏡，第一入射面122指的是第一顯示屏110發(fā)射的虛擬影像光線進(jìn)入第一透鏡120的表面，出射面121指的是第一顯示屏110發(fā)射的虛擬影像光線經(jīng)過第一透鏡120折射和/或反射后射出第一透鏡120的表面，其中各第一顯示屏110與各第一入射面122對應(yīng)設(shè)置，示例性的，各第一顯示屏與各第一入射面可以是平行對應(yīng)設(shè)置，可以是成預(yù)設(shè)角度的對應(yīng)設(shè)置，預(yù)設(shè)角度可以是根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置。

本實(shí)施例中，至少兩個第一顯示屏共同顯示同一個畫面。示例性的，參見圖1，若該第一顯示屏為兩個，則兩個第一顯示屏可以是分別同步顯示同一畫面的上半部分和下半部分，兩個第一顯示屏同步射出的兩路虛擬影像光線，經(jīng)過第一透鏡進(jìn)入人眼，形成一個完整的虛擬影像。

其中，人眼的角分辨率是一分，即人眼一度角的范圍內(nèi)對應(yīng)60個像素點(diǎn)。目前的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，雙眼共用一塊顯示屏或者單眼對應(yīng)一塊顯示屏，人眼一度角的范圍內(nèi)僅對應(yīng)約20個像素點(diǎn)，導(dǎo)致單像素點(diǎn)對應(yīng)的角分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人眼的角分辨率，給用戶帶來紗窗感。

本實(shí)施例中，用至少兩個第一顯示屏共同顯示同一個畫面，在同樣的視場角情況下，相比于單塊顯示屏，人眼每一度范圍內(nèi)看到的像素點(diǎn)增多，減小了紗窗感。示例性的，通過兩個或者三個第一顯示屏可實(shí)現(xiàn)人眼一度角范圍對應(yīng)60個像素點(diǎn)，提高人眼一度角范圍對應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量，提高虛擬影像的清晰度，減小了紗窗感。

可選的，各第一顯示屏110相同或不同。

本實(shí)施例中，至少兩個第一顯示屏110可以是相同或不同，其中不同的各第一顯示屏可以是如下至少一個方面不同：尺寸、材質(zhì)或者與第一入射面的對應(yīng)角度等。需要說明的是，各第一顯示屏無論相同或不同，能夠同步發(fā)射虛擬影像光線，且經(jīng)過第一透鏡在人眼處形成一個完整的虛擬影像即可。示例性的，若各第一顯示屏不同，則各對應(yīng)的第一入射面不同，且第一透鏡形狀不對稱。

可選的，相同的各第一顯示屏110對應(yīng)的各第一入射面122以人眼平視時眼睛光軸所在水平面對稱設(shè)置。

示例性的，若各第一顯示屏相同，則各第一入射面122以人眼平視時眼睛光軸所在水平面對稱設(shè)置。可選的，若第一顯示屏110為兩個且相同，則第一入射面122的數(shù)量為兩個，分別上下對應(yīng)設(shè)置。可選的，各第一入射面122相對于人眼入射軸線傾斜設(shè)置。

參見圖1，示例性的，各第一入射面122相對于人眼入射軸線上下對稱傾斜設(shè)置，將各第一顯示屏110發(fā)射虛擬影像光線進(jìn)行反射和/或折射，形成對稱光路，在人眼成像處形成完整的虛擬影像。

可選的，第一透鏡120的出射面121為光線折射面，且還包括至少一個光線反射面，用于將至少兩路虛擬影像光線經(jīng)至少一次反射后，折射出出射面121。

參見圖1，各第一顯示屏110發(fā)射虛擬影像光線進(jìn)入第一入射面122后，在第一透鏡120的光線反射面進(jìn)行全反射，在出射面121折射出第一透鏡120。其中，全反射指的是光由光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)的界面時，全部被反射回原介質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象。本實(shí)施例中光線反射面的數(shù)量為兩個。

本實(shí)施例中，光線在第一透鏡中傳輸時進(jìn)行全反射，減少了光線在傳輸時的損耗，提高了人眼出虛擬影像的清晰度。

可選的，第一透鏡的光線反射面可以是部分透射部分反射的透鏡表面，可用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果。

可選的，第一透鏡120的形狀包括：平面、球面、非球面或者自由曲面。

其中，球面透鏡是指透鏡的內(nèi)外兩面都為球面的，或一面是球面，另一半是平面。非球面透鏡是由多項(xiàng)高次方程決定面形上各點(diǎn)的半徑均不相同的透鏡。自由曲面透鏡指表面形狀不能被連續(xù)加工的，具有傳統(tǒng)加工成型的任意性特點(diǎn)的曲面透鏡。

本實(shí)施例中，第一透鏡的各表面根據(jù)不同功能需求確定不同面型組合方式，提高了光學(xué)透鏡的多樣性。

可選的，第一顯示屏110為微顯示屏。

其中，微顯示屏指的是像素點(diǎn)、屏幕尺寸以及體積均小于普通顯示屏的一種顯示屏。本實(shí)施例中，通過在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中配置微顯示屏，減小了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的重量，實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的小型化。

本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過至少兩個第一顯示屏和第一透鏡組成的單眼顯示裝置組成虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，替代了現(xiàn)有技術(shù)中雙眼共用一塊顯示屏或者單眼對應(yīng)一塊顯示屏，導(dǎo)致單像素點(diǎn)對應(yīng)的角分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人眼的角分辨率，紗窗感強(qiáng)的情況，解決了現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備紗窗感強(qiáng)的問題，實(shí)現(xiàn)了提高虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備分辨率，減小了紗窗感。

實(shí)施例二

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的單眼顯示裝置的示意圖，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，單眼顯示裝置100還包括：至少一個第二顯示屏210和至少一個第二透鏡220；其中：

第二顯示屏210用于發(fā)射虛擬影像光線；

第一透鏡120還包括第二入射面123，與第一入射面122間隔設(shè)置；

第二透鏡220位于第一透鏡120的第二入射面123與第二顯示屏210之間；

第二透鏡220和第一透鏡120用于調(diào)整射入的第二顯示屏210的虛擬影像光線的光路，以使從出射面121射出的虛擬影像光線在人眼成像面形成虛擬影像。

可選的，各第一入射面122以人眼為中心分布設(shè)置，第二入射面123與出射面121正對設(shè)置。

參見圖2，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還包括第二顯示屏210和第二透鏡220，其中第二顯示屏210和第二透鏡220分別可以是至少一個。示例性的，若第二顯示屏是兩個，則兩個第二顯示屏可以以一定的角度設(shè)置。

可選的，第二透鏡的面型可以是平面、球面、非球面、自由曲面或者菲涅爾面型。其中，菲涅爾透鏡一般是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，透鏡表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。

本實(shí)施例中，第二顯示屏210射出的虛擬影像光線通過第二透鏡220，并由第二入射面123射入第一透鏡120，再從出射面121射出，在人眼成像面疊加形成虛擬影像，其中第二入射面123與出射面121正對設(shè)置。

本實(shí)施例中，第一顯示屏110與第二顯示屏210交替工作。示例性的，若第一顯示屏110發(fā)射虛擬影像光線，則第二顯示屏210關(guān)閉；若第二顯示屏210發(fā)射虛擬影像光線，則第一顯示屏110關(guān)閉。

本實(shí)施例中，由至少兩個第一顯示屏110與第一透鏡120組成的第一光學(xué)系統(tǒng)形成的虛擬影像具有清晰度高，分辨率高的特點(diǎn)；由至少一個第二顯示屏210、至少一個第二透鏡220和第一透鏡120組成的第二光學(xué)系統(tǒng)形成的虛擬影像具有視場角大的特點(diǎn)。第一光學(xué)系統(tǒng)與第二光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)用戶需求進(jìn)行切換，滿足用戶的不同需求，提高用戶體驗(yàn)。

本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過單眼顯示裝置中包含至少一個第二顯示屏、至少一個第二透鏡、第一透鏡和至少兩個第一顯示屏，形成了兩個光學(xué)系統(tǒng)，替代了現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中只包含一個光學(xué)系統(tǒng)的情況，實(shí)現(xiàn)了兩個光學(xué)系統(tǒng)在不同使用場景下的切換，滿足用戶在不同場景下的高分辨率與大視場角的不同需求，提高了用戶體驗(yàn)。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。