本實(shí)用新型涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的目鏡一般是塑料材質(zhì)的凸透鏡，焦距越短，則可視范圍越大，且設(shè)備越緊湊，給用戶帶來(lái)的沉浸感越好，但由此帶來(lái)的邊緣圖像模糊與色散問(wèn)題加重，圖像變形嚴(yán)重，因此不能一味的減小焦距。為了解決單鏡片帶來(lái)的畸變和色散的問(wèn)題，一般的處理方法是將無(wú)畸變的圖像進(jìn)行軟件預(yù)處理，再輸入左右屏幕，用以補(bǔ)償鏡片所帶來(lái)的像差；但這種方法并不能解決邊緣圖像模糊的問(wèn)題，且會(huì)造成幀率的下降，給用戶帶來(lái)眩暈感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，能夠有效地降低邊緣圖像的色散與畸變。

為此，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案：

一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，包括光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括左鏡片和右鏡片，其特征在于，所述左鏡片包括從光線入射至人眼方向依次排列的同軸安裝的第一彎月形負(fù)透鏡和第一雙凸正透鏡，所述右鏡片包括從光線入射方向依次排列的同軸安裝的第二彎月形負(fù)透鏡和第二雙凸正透鏡。

其中，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還包括第一固定鏡框、第二固定鏡框、第一目鏡底座和第二目鏡底座，所述第一雙凸正透鏡和第二雙凸正透鏡分別安裝在所述第一固定鏡框和第二固定鏡框，所述第一彎月形負(fù)透鏡和第二彎月形負(fù)透鏡分別安裝在第一目鏡底座和第二目鏡底座。

其中，所述左鏡片和右鏡片之間設(shè)置有隔板。

其中，所述第一雙凸正透鏡靠近人眼的凸面的曲率半徑比另一凸面的曲率半徑大。

其中，所述第一雙凸正透鏡的兩面均為非球面，第一彎月形負(fù)透鏡遠(yuǎn)離所述第一雙凸正透鏡的一面為平面，靠近所述第一雙凸正透鏡的一面為非球面。

其中，所述第二雙凸正透鏡的兩面均為非球面，第二彎月形負(fù)透鏡遠(yuǎn)離所述第二雙凸正透鏡的一面為平面，靠近所述第二雙凸正透鏡的一面為非球面。

其中，所述第一雙凸正透鏡的邊緣構(gòu)成的形狀為第一圓弧和所述第一圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第一雙凸正透鏡曲率較大的曲面的正投影與第一雙凸正透鏡曲率較小的曲面的正投影均為與所述第一圓弧同中心的第一圓；所述第一圓弧的半徑為19mm±0.015mm，所述第一圓的半徑為17mm±0.015mm；所述第一圓的中心與所述第一圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第一雙凸正透鏡的邊緣厚度為0.58mm±0.03mm，中心厚度為12.03mm±0.03mm，第一雙凸正透鏡的曲率較大的曲面的凸起高度為9.02mm±0.03mm；

所述第一彎月形負(fù)透鏡的邊緣構(gòu)成的形狀為第二圓弧和所述第二圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第一彎月形負(fù)透鏡的曲面的正投影為與所述第二圓弧同中心的第二圓，所述第二圓弧的半徑為20mm±0.015mm，所述第二圓的半徑為15mm±0.015mm，所述第二圓的中心與所述第二圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第一彎月形負(fù)透鏡的邊緣厚度為13.15mm±0.03mm，中心厚度為5mm±0.03mm；

所述第一雙凸正透鏡曲率較小的凸面的中心與第一彎月形負(fù)透鏡的平面之間的距離為34.54mm±0.03mm；第一雙凸正透鏡的邊緣外側(cè)面與第一彎月形負(fù)透鏡的邊緣內(nèi)側(cè)面之間的距離為18.41mm±0.03mm，第一雙凸正透鏡曲率較大的曲面的中心與第一彎月形負(fù)透鏡的曲面的中心的距離為17.54mm±0.03mm。

其中，所述第二雙凸正透鏡的邊緣構(gòu)成的形狀為第三圓弧和所述第三圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第二雙凸正透鏡曲率較大的曲面的正投影與第二雙凸正透鏡曲率較小的曲面的正投影均為與所述第三圓弧同中心的第三圓；所述第三圓弧的半徑為19mm±0.015mm，所述第三圓的半徑為17mm±0.015mm；所述第三圓的中心與所述第三圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第二雙凸正透鏡的邊緣厚度為0.58mm±0.03mm，中心厚度為12.03mm±0.03mm，第二雙凸正透鏡的曲率較大的曲面的凸起高度為9.02mm±0.03mm；

所述第二彎月形負(fù)透鏡的邊緣構(gòu)成的形狀為第四圓弧和所述第四圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第二彎月形負(fù)透鏡的曲面的正投影為與所述第四圓弧同中心的第四圓，所述第四圓弧的半徑為20mm±0.015mm，所述第四圓的半徑為15mm±0.015mm，所述第四圓的中心與所述第四圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第二彎月形負(fù)透鏡的邊緣厚度為13.15mm±0.03mm，中心厚度為5mm±0.03mm；

所述第二雙凸正透鏡曲率較小的凸面的中心與第二彎月形負(fù)透鏡的平面之間的距離為34.54mm±0.03mm；第二雙凸正透鏡的邊緣外側(cè)面與第二彎月形負(fù)透鏡的邊緣內(nèi)側(cè)面之間的距離為18.41mm±0.03mm，第二雙凸正透鏡曲率較大的曲面的中心與第二彎月形負(fù)透鏡的曲面的中心的距離為17.54mm±0.03mm。

其中，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還包括本體和顯示器，所述顯示器和光學(xué)系統(tǒng)容置與所述本體的腔內(nèi)。

本實(shí)用新型提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，包括光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括左鏡片和右鏡片，所述左鏡片包括從光線入射至人眼方向依次排列的同軸安裝的第一彎月形負(fù)透鏡和第一雙凸正透鏡，所述右鏡片包括從光線入射方向依次排列的同軸安裝的第二彎月形負(fù)透鏡和第二雙凸正透鏡。本實(shí)用新型通過(guò)組合透鏡代替單透鏡組成鏡片，能夠有效地降低色散和成像畸變程度，特別是極大程度地降低邊緣成像的色散和畸變，使得邊緣圖像成像清晰。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的俯視圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的左鏡片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的第一雙凸正透鏡的俯視圖。

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的第一彎月形負(fù)透鏡的俯視圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1-3，一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，包括光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括左鏡片和右鏡片(左鏡片與右鏡片完全相同，因此本實(shí)用新型不給出右鏡片的結(jié)構(gòu)圖)，所述左鏡片包括從光線入射至人眼方向依次排列的同軸安裝的第一彎月形負(fù)透鏡2和第一雙凸正透鏡3，所述右鏡片包括從光線入射方向依次排列的同軸安裝的第二彎月形負(fù)透鏡和第二雙凸正透鏡。

第一雙凸正透鏡3和第二雙凸正透鏡相同，因此統(tǒng)稱為雙凸正透鏡，同理，第一彎月形負(fù)透鏡2和第二彎月形負(fù)透鏡統(tǒng)稱為彎月形負(fù)透鏡。

通過(guò)一個(gè)彎月形負(fù)透鏡和一個(gè)雙凸正透鏡組合成鏡片，能夠有效地降低色散和成像畸變程度，特別是極大程度地降低邊緣成像的色散和畸變，使得邊緣圖像成像清晰。

其中，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還包括本體1和顯示器，所述顯示器和光學(xué)系統(tǒng)容置與所述本體1的腔內(nèi)。

用戶利用本實(shí)用新型的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備觀看視頻時(shí)，顯示屏上出現(xiàn)左右兩個(gè)圖像畫面，分別被人的左眼和右眼接收，從而在大腦形成有3D效果的圖像畫面。

其中，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備還包括第一固定鏡框、第二固定鏡框、第一目鏡底座和第二目鏡底座，所述第一雙凸正透鏡3和第二雙凸正透鏡分別安裝在所述第一固定鏡框和第二固定鏡框，所述第一彎月形負(fù)透鏡2和第二彎月形負(fù)透鏡分別安裝在第一目鏡底座和第二目鏡底座。

將透鏡固定安裝在本體1的腔內(nèi)，在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備收到外力沖擊時(shí)，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)不易松動(dòng)，能夠有效地保持整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，即成像系統(tǒng)的成像穩(wěn)定性。

其中，所述左鏡片和右鏡片之間設(shè)置有隔板。

在左鏡片和右鏡片之間設(shè)置隔板，可以有效地防止顯示器中的兩個(gè)圖像界面交叉進(jìn)入認(rèn)得眼鏡，降低3D體驗(yàn)效果。

其中，所述第一雙凸正透鏡3靠近人眼的凸面的曲率半徑比另一凸面的曲率半徑大。

其中，所述第一雙凸正透鏡3的兩面均為非球面，第一彎月形負(fù)透鏡2遠(yuǎn)離所述第一雙凸正透鏡3的一面為平面，靠近所述第一雙凸正透鏡3的一面為非球面。

其中，所述第二雙凸正透鏡的兩面均為非球面，第二彎月形負(fù)透鏡遠(yuǎn)離所述第二雙凸正透鏡的一面為平面，靠近所述第二雙凸正透鏡的一面為非球面。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，非球面曲面方程如下式：

$Z\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+A_2{r}^2+A_4{r}^4+...+A_{2n}{r}^{2n}$

其中，Z(r)為為曲面的凹陷度，即矢高，k為非球面的錐面度，即圓錐系數(shù)，r為曲面的孔徑半徑，c為曲率(c＝1/R，R表示曲率半徑)，A₂、A₄、……A_2n為r的各階系數(shù)。

本實(shí)施例中，n＝8，雙凸正透鏡的非球面曲面系數(shù)如下表：

彎月形負(fù)透鏡的非球面曲面系數(shù)如下表：

外側(cè)面指的是透鏡遠(yuǎn)離人眼的那一面，內(nèi)側(cè)面指的是透鏡靠近人眼的那一面。

第一雙凸正透鏡3和第二雙凸正透鏡采用低折射率低色散系數(shù)的光學(xué)塑料加工而成，第一彎月形負(fù)透鏡2和第二彎月形負(fù)透鏡采用高折射率高色散系數(shù)的光學(xué)塑料加工而成。此類雙凸正透鏡和彎月形負(fù)透鏡的組合形成的組合透鏡的焦距較短，可視范圍大，能給用戶帶來(lái)好的沉浸感，同時(shí)成像清晰，像差小，圖像不易變形。

如圖3和圖4所示，所述第一雙凸正透鏡3的邊緣構(gòu)成的形狀為第一圓弧和所述第一圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第一雙凸正透鏡3曲率較大的曲面的正投影與第一雙凸正透鏡3曲率較小的曲面的正投影均為與所述第一圓弧同中心的第一圓；所述第一圓弧的半徑為19mm±0.015mm，所述第一圓的半徑為17mm±0.015mm；所述第一圓的中心與所述第一圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第一雙凸正透鏡3的邊緣厚度為0.58mm±0.03mm，中心厚度為12.03mm±0.03mm，第一雙凸正透鏡3的曲率較大的曲面的凸起高度(相對(duì)第一雙凸正透鏡3的外側(cè)面)為9.02mm±0.03mm。第一圓弧與第一圓的間隔為2mm±0.015mm。

如圖3和圖5所示，所述第一彎月形負(fù)透鏡2的邊緣構(gòu)成的形狀為第二圓弧和所述第二圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第一彎月形負(fù)透鏡2的曲面的正投影為與所述第二圓弧同中心的第二圓，所述第二圓弧的半徑為20mm±0.015mm，所述第二圓的半徑為15mm±0.015mm，所述第二圓的中心與所述第二圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第一彎月形負(fù)透鏡2的邊緣厚度為13.15mm±0.03mm，中心厚度為5mm±0.03mm。

如圖5所示，所述第一雙凸正透鏡3曲率較小的凸面的中心與第一彎月形負(fù)透鏡2的平面之間的距離為34.54mm±0.03mm；第一雙凸正透鏡3的邊緣外側(cè)面與第一彎月形負(fù)透鏡2的邊緣內(nèi)側(cè)面之間的距離為18.41mm±0.03mm，第一雙凸正透鏡3曲率較大的曲面的中心與第一彎月形負(fù)透鏡2的曲面的中心的距離為17.54mm±0.03mm。

所述第二雙凸正透鏡的邊緣構(gòu)成的形狀為第三圓弧和所述第三圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第二雙凸正透鏡曲率較大的曲面的正投影與第二雙凸正透鏡曲率較小的曲面的正投影均為與所述第三圓弧同中心的第三圓；所述第三圓弧的半徑為19mm±0.015mm，所述第三圓的半徑為17mm±0.015mm；所述第三圓的中心與所述第三圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第二雙凸正透鏡的邊緣厚度為0.58mm±0.03mm，中心厚度為12.03mm±0.03mm，第二雙凸正透鏡的曲率較大的曲面的凸起高度(相對(duì)第二雙凸正透鏡的外側(cè)面)為9.02mm±0.03mm。

所述第二彎月形負(fù)透鏡的邊緣構(gòu)成的形狀為第四圓弧和所述第四圓弧對(duì)應(yīng)的弦構(gòu)成的形狀；第二彎月形負(fù)透鏡的曲面的正投影為與所述第四圓弧同中心的第四圓，所述第四圓弧的半徑為20mm±0.015mm，所述第四圓的半徑為15mm±0.015mm，所述第四圓的中心與所述第四圓弧對(duì)應(yīng)的弦之間的距離為18mm±0.03mm，所述第二彎月形負(fù)透鏡的邊緣厚度為13.15mm±0.03mm，中心厚度為5mm±0.03mm。

所述第二雙凸正透鏡曲率較小的凸面的中心與第二彎月形負(fù)透鏡的平面之間的距離為34.54mm±0.03mm；第二雙凸正透鏡的邊緣外側(cè)面與第二彎月形負(fù)透鏡的邊緣內(nèi)側(cè)面之間的距離為18.41mm±0.03mm，第二雙凸正透鏡曲率較大的曲面的中心與第二彎月形負(fù)透鏡的曲面的中心的距離為17.54mm±0.03mm。

通過(guò)上述第一彎月形負(fù)透鏡2和第一雙凸正透鏡3的尺寸可以得出，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的焦距較短，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的可視范圍大，組合透鏡成像的最大畸變度小于12％，且集中于邊緣區(qū)域，中間視場(chǎng)成像的畸變度小于5％。

本實(shí)用新型提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，通過(guò)組合透鏡形成鏡片，能夠有效地降低色散和成像畸變程度，特別是極大程度地降低邊緣成像的色散和畸變。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。