一種VR透鏡系統的製作方法

2023-11-30 13:04:16 1

本發明涉及顯示技術領域，具體公開了一種VR透鏡系統。

背景技術：

VR(Virtual Reality)，即虛擬實境技術，是一種可以利用計算機、顯示、傳感技術在多維空間上創建的一個虛擬信息環境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感。VR主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等多個方面，模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像；感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知；自然技能指人的頭部轉動、眼睛、手勢或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，並對用戶的輸入做出實時響應；傳感設備是指三維交互設備。

目前，主流VR的傳感設備一般體現在視覺顯示上，顯示原理是：將顯示器產生的近處影像通過光學透鏡系統拉到遠處放大，近乎充滿人的視野範圍，從而產生沉浸感。傳統VR的顯示系統包括屏幕和鏡片，但受限於人眼瞳距，無法採用很大的屏幕，導致解析度、觀影視角一直無法提高，限制參與者的體驗水平無法進一步提高。

現有一種技術，設置屏幕位於透鏡的上方，屏幕平行於透鏡的光軸，通過反射鏡將屏幕的影像投射到透鏡上，射入人眼，但這樣的傳感設備同樣無法解決由於人眼瞳距受限的問題，解析度和觀影角度同樣無法提高。

技術實現要素：

基於此，有必要針對現有技術問題，提供一種VR透鏡系統，能採用大屏幕，有效提高觀影視角和解析度。

為解決現有技術問題，本發明公開一種VR透鏡系統，包括VR設備框，VR設備框兩側各設有一屏幕，屏幕的長度為a，VR設備框的長度為b，b<2a；VR設備框內設有兩個透鏡，透鏡的光軸與同側的屏幕法線相交，透鏡光軸與同側屏幕法線的交點上設有反射鏡，反射鏡能將屏幕的影像全部反射到透鏡上。

進一步的，反射鏡靠近屏幕的一面設有四分之一玻片。

進一步的，透鏡的前表面或後表面上設有檢偏薄膜。

進一步的，透鏡為菲涅爾透鏡。

進一步的，反射鏡與VR設備框正前方的面成45度角。

本發明的有益效果為：本發明公開一種VR透鏡系統，將屏幕設置於VR系統的兩側，能顯著提高屏幕的大小、解析度和觀影視角，使VR系統不再受限於瞳距，能有效提高參與者的觀影體驗，加強參與者身臨其境的感覺，形成具有優越廣角立體顯示功能的VR系統。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明單眼顯示系統的局部放大示意圖。

圖3為傳統VR透鏡系統的結構示意圖。

附圖標記為：VR設備框10、屏幕11、反射鏡20、四分之一玻片21、透鏡30、檢偏薄膜31。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的特徵、技術手段以及所達到的具體目的、功能，下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

請參閱圖1至圖3：

一種VR透鏡系統，包括VR設備框10，VR設備框10兩側各設有一屏幕11，屏幕11的長度為a，VR設備框10的長度為b，設置兩個長度為a的屏幕11效果遠勝於傳統VR設置一個長度為b的屏幕11於正前方，且b<2a，顯然兩個長度為a的屏幕11大於單個長度為b的屏幕11，單個長度為b的屏幕11由於受到人眼瞳距的限制，無法採用較大的屏幕11，影響了觀影效果；VR設備框10內設有兩個透鏡30，透鏡30的光軸與同側的屏幕11法線相交，透鏡30光軸與同側屏幕11法線的交點上設有反射鏡20，反射鏡20靠近正前方的一面鍍有反射材料，優選的，反射鏡20與VR設備框10正前方的面成45度角，能有效反射來自屏幕11的影像，反射鏡20能將屏幕11的影響全部反射到透鏡30上。將屏幕11設置於VR設備框10的兩側並採用折反系統，能有效提高屏幕11的大小，消除人眼瞳距對屏幕11大小設置的限制，同時還能提高屏幕11的解析度和擴大觀影視角，對提高參與者的體驗效果有極大幫助。

屏幕11發出的影像投射到反射鏡20上，影像在反射鏡20上反射到透鏡30上，影像經過透鏡30放大併入射到人眼，設置兩個屏幕11能夠有效實現廣角效果，而且解析度也可以顯著提高不受人眼瞳距限制，融合兩個屏幕11的影像，能夠給參與者一個清晰立體的視覺效果，。

本VR透鏡系統屏幕11發出的光容易不通過反射鏡20直接入射到人眼上，影響觀影效果，參考圖2，D區域為不經過反射也可視的區域。為進一步提高本VR透鏡系統的觀影效果，反射鏡20靠近屏幕11的一面設有四分之一玻片21，四分之一玻片21的厚度一般設為綠光波長的四分之一，透鏡30的前表面或後表面上設有檢偏薄膜31，將檢偏薄膜31的偏振方向設置與屏幕11出射光的偏振方向成90度角。屏幕11上出射的光線為線偏振光，線偏振光入射到四分之一玻片21上，然後在反射鏡20上反射，並再次透射經過四分之一玻片21，理想狀態下，正入射並反射後的綠光的偏振態會發生90度的改變，恰好可以通過偏振方向與線偏振光成90度的檢偏薄膜，併入射到人眼，其他波長的光會變成圓偏振光或橢圓偏振光，由於存在不同的入射角，玻片的實際厚度與波長不匹配，可近似認為反射出的光都變成圓偏振光，圓偏振光中存在與線偏振光成90度的偏振光，這種偏振光能夠通過偏振方向與線偏振光成90度的檢偏薄膜，併入射到人眼；D區域出射的部分線偏振光直接傳到透鏡30上，由於檢偏薄膜31的偏振方向與屏幕11出射的線偏振光的振動方向成90度角，D區域出射的部分直接傳到透鏡30的線偏振光會被攔截，無法通過透鏡30，所以也無法到達人眼，不會影響參與者的觀影效果。綜上所述，線偏振光通過反射系統之後能夠入射到人眼，而沒有通過反射系統的線偏振光會被檢偏薄膜31攔截，無法進入人眼，從而可以有效提高VR透鏡系統的觀影效果。

VR設備一般為頭戴式顯示設備，為提高使用VR設備的舒適度，應該儘可能減輕設備的重量，VR設備包括VR透鏡系統，設置透鏡30為菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡不僅能實現球面透鏡的效果，且更輕、更薄，能儘可能降低VR設備的重量。

本VR透鏡系統通過在兩側設置屏幕11，並利用折返系統，消除了人眼瞳距對屏幕11大小的限制，顯著提高屏幕11的大小和解析度，還能擴大參與者的觀影視角，增設四分之一玻片21和檢偏薄膜31，同時能夠克服屏幕11發出的影像直接入射到人眼導致觀影效果下降的問題，使得VR透鏡系統整體能給參與者帶來優越的視覺體驗。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。