一種透鏡以及包括該透鏡的鏡頭和頭戴式顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光學(xué)透鏡領(lǐng)域，尤其涉及一種具有兩個(gè)非球面鏡面的透鏡、以及 包括該透鏡的鏡頭和頭戴式顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 頭戴式可視設(shè)備（Head Mount Display)頭戴虛擬顯示器的一種，又稱眼鏡式顯示 器、隨身影院。是一種通俗的叫法，因?yàn)檠坨R式顯示器外形像眼鏡，又可以為大屏幕顯示音 視頻播放器的視頻圖像的，所以形象的稱呼其為視頻眼鏡（video glasses)。視頻眼鏡最 初是軍事上需求和應(yīng)用于軍事上的。目前的視頻眼鏡猶如當(dāng)初大哥大手機(jī)所處的階段和地 位，未來在3C融合大發(fā)展的情況下其將獲得非常迅猛的發(fā)展。
[0003] 目前，頭戴顯示器的類型較多，但大都由鏡頭和顯示器構(gòu)成，顯示器的影像發(fā)出光 線，光線經(jīng)由鏡頭匯集于佩戴者的眼中，佩戴者接收到光線后成像，所成影像由影像光線的 反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處，即位于顯示器的后方位置。為實(shí)現(xiàn)上述過程，所述鏡頭至少需要具有 控制主光學(xué)角度和控制視場(chǎng)角的功能，而目前的透鏡多是球面透鏡，單片球面透鏡無法同 時(shí)實(shí)現(xiàn)上述功能，為此，現(xiàn)有的至少兩片透鏡所構(gòu)成的鏡頭，使得透鏡以及頭戴式顯示器的 價(jià)格偏高，也導(dǎo)致了其體積無法進(jìn)一步壓縮，便攜性差。
[0004] 同時(shí)，就現(xiàn)有市場(chǎng)上所出現(xiàn)的頭戴立體觀影設(shè)備，也基本上就是手機(jī)與頭戴光學(xué) 裝置相結(jié)合的設(shè)備；由于顯示屏幕以手機(jī)為載體，不僅手機(jī)顯示屏本身像素有局限性，而且 在3D分屏顯示時(shí)，技術(shù)上所能達(dá)到的顯示效果最大值的也僅是手機(jī)分辨率的一半，例如 手機(jī)屏幕是1080P，所達(dá)到的分屏3D顯示效果最大值也僅為540P，即用戶的3D高清視頻體 驗(yàn)效果將大打折扣。同時(shí)，由于手機(jī)屏幕尺寸本身的局限性，手機(jī)在3D分屏顯示16 :9雙畫 面時(shí)，必然手機(jī)屏幕的利用率比較低，手機(jī)中的雙屏顯示的影視畫面也比較小，其也將直接 導(dǎo)致3D觀影過程中虛擬畫面相對(duì)較小，沉浸感低等不足之處。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型提供一種透鏡以及包括該透鏡的鏡頭和頭戴式顯示器，通過單片透鏡 設(shè)計(jì)，用于解決解決視場(chǎng)角度不足，便攜性差等問題；同時(shí)，通過獨(dú)立雙屏顯示，讓用戶體 驗(yàn)尚清3D視覺效果。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種透鏡，所述透鏡的兩個(gè)鏡面 分別為外凸的非球面鏡面；
[0007] 其中，一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半徑絕對(duì)值，小于另一個(gè)所述非球面鏡面的曲 率半徑絕對(duì)值；
[0008] 所述兩個(gè)非球面鏡面的形狀分別符合如下公式，
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種透鏡，其特征在于： 所述透鏡的兩個(gè)鏡面分別為外凸的非球面鏡面； 其中，一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半徑絕對(duì)值，小于另一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半 徑絕對(duì)值； 所述兩個(gè)非球面鏡面的形狀分別符合如下公式，
其中： Z，為沿光軸方向在y位置以表面定點(diǎn)作參考距光軸； R，為曲率半徑；y，為所述透鏡高度； K，為圓錐系數(shù)； A、B、C、D，分別為各項(xiàng)次的非球面系數(shù)。
2. -種鏡頭，其特征在于，所述鏡頭由單片透鏡構(gòu)成，所述透鏡的兩個(gè)鏡面分別為外凸 的非球面鏡面； 其中，一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半徑絕對(duì)值，小于另一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半 徑絕對(duì)值； 所述兩個(gè)非球面鏡面的形狀分別符合如下公式，
其中： Z，為沿光軸方向在y位置以表面定點(diǎn)作參考距光軸； R，為曲率半徑；y，為所述透鏡高度； K，為圓錐系數(shù)； A、B、C、D，分別為各項(xiàng)次的非球面系數(shù)。
3. -種頭戴式顯示器，該頭戴式顯示器包括鏡頭和顯示裝置，所述鏡頭和所述顯示裝 置位于同一光軸，其特征在于， 所述鏡頭由單片透鏡構(gòu)成； 所述透鏡的兩個(gè)鏡面分別為外凸的非球面鏡面； 其中，一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半徑絕對(duì)值，小于另一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半 徑絕對(duì)值； 所述兩個(gè)非球面鏡面的形狀分別符合如下公式，
其中： Z，為沿光軸方向在y位置以表面定點(diǎn)作參考距光軸； R，為曲率半徑；y，為所述透鏡高度； K，為圓錐系數(shù)； A、B、C、D，分別為各項(xiàng)次的非球面系數(shù)； 所述顯示裝置，進(jìn)一步包括兩個(gè)獨(dú)立顯示模塊。
4. 如權(quán)利要求3所述的頭戴式顯示器，其特征在于， 所述兩個(gè)獨(dú)立顯示模塊為左右排列，其中， 左顯示模塊，用于顯示左眼圖像； 右顯示模塊，用于顯示右眼圖像。
5. 如權(quán)利要求4所述的頭戴式顯示器，其特征在于： 所述顯示模塊的尺寸，為預(yù)先設(shè)定； 所述顯示模塊的顯示屏，包括但不限定于，液晶顯示屏LCD、發(fā)光二級(jí)管顯示屏LED和 有機(jī)發(fā)光二級(jí)管顯示屏OLED。
6. 如權(quán)利要求3所述的頭戴式顯示器，其特征在于： 所述顯示模塊，進(jìn)一步包括，顯示控制單元； 所述顯示控制單元，用于控制顯示模塊的屏幕顯示。
7. 如權(quán)利要求3所述的頭戴式顯示器，其特征在于， 所述鏡頭的光軸偏移量，其有效范圍為Omm至7. 5mm。
8. 如權(quán)利要求3或7所述的頭戴式顯示器，其特征在于， 由鏡頭和左顯示模塊所組成的左眼光學(xué)系統(tǒng)，具有從40到130度的視角，并且形成左 眼圖像的虛擬圖像； 由鏡頭和右顯示模塊所組成的右眼光學(xué)系統(tǒng)，具有從40到130度的視角，并且形成右 眼圖像的虛擬圖像。
9. 如權(quán)利要求3所述的頭戴式顯示器，其中， 左眼光學(xué)系統(tǒng)形成距離左眼5米或以上的左眼圖像的843英寸的放大虛擬圖像；以及， 右眼光學(xué)系統(tǒng)形成距離右眼5米或以上的右眼圖像的843英寸的放大虛擬圖像。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種透鏡以及包括該透鏡的鏡頭和頭戴式顯示器。所述透鏡適用于頭戴式顯示器的鏡頭，所述透鏡的兩個(gè)鏡面分別為外凸的非球面鏡面；其中，一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半徑絕對(duì)值，小于另一個(gè)所述非球面鏡面的曲率半徑絕對(duì)值；所述鏡頭由單片透鏡構(gòu)成所述戴式顯示器包括該鏡頭和顯示裝置；通過使用本實(shí)用新型，降低鏡頭價(jià)格、壓縮鏡頭體積、提高鏡頭便攜性；進(jìn)一步，在滿足頭戴式顯示器的功能性要求的基礎(chǔ)上，提供大的出瞳直徑，在不調(diào)瞳距的情況下，滿足人眼觀看需求，使用者更容易使用頭戴顯示器，觀看效果更好。
【IPC分類】G02B27-01, G02B5-04
【公開號(hào)】CN204479780
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520128611
【發(fā)明人】李品川
【申請(qǐng)人】上海樂相科技有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日