CN109407314B - 虚拟现实设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟现实设备。该虚拟现实设备包括同轴设置的透镜、红外截止偏光片和屏幕模组，所述屏幕模组位于所述透镜的焦点位置，所述红外截止偏光片位于所述屏幕模组与所述透镜之间，并与所述屏幕模组相间隔，或者所述红外截止偏光片位于所述透镜的与所述屏幕模组相对的一侧；所述红外截止偏光片包括第一偏光片和滤光片，所述第一偏光片与所述滤光片贴合在一起。

Description

虚拟现实设备
技术领域
本发明涉及光学显示技术领域，更具体地，涉及一种虚拟现实设备。
背景技术
在现有的VR显示设备中，显示器被分为左、右两个部分，分别显示左、右眼看到的图像。由于左、右眼分别看到的图像有差异，所以在大脑中呈现3D效果。光学镜片为凸透镜，将显示的图像放大。由于通过光学***，人眼看到的景象的视角比较大，例如，可以达到100°，所以能够极大的增强用户体验到的临场感。同时，姿态检测***会将头部的姿态传给电脑，电脑会根据头部的姿态调整看到的视场角，从而使人仿佛在现实中观看一样，通常把这种体验称为沉浸式体验。
VR显示设备中，在屏幕模组之前通常设置光学镜片。光学镜片通常为放大镜。屏幕位于光学镜片的焦点上。屏幕模组通常包括屏幕本体和设置在屏幕本体的两侧的偏光片。当一束平行光或者近似平行光入射到光学镜片上时，光线，尤其是可见光波长范围以外的光线会在屏幕模组上汇聚成一个点，如果能量的聚集足够强则会灼伤屏幕本体或者偏光片，导致黄斑的产生。
因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种虚拟现实设备的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种虚拟现实设备。该虚拟现实设备包括同轴设置的透镜、红外截止偏光片和屏幕模组，所述屏幕模组位于所述透镜的焦点位置，所述红外截止偏光片位于所述屏幕模组与所述透镜之间，并与所述屏幕模组相间隔，或者所述红外截止偏光片位于所述透镜的与所述屏幕模组相对的一侧；所述红外截止偏光片包括第一偏光片和滤光片，所述第一偏光片与所述滤光片贴合在一起。
可选地，所述红外截止偏光片被配置为截止波长为400nm至700nm之外的光线，并允许波长为400nm到700nm以内的光线通过。
可选地，所述透镜包括菲涅尔镜片，所述菲涅尔镜片包括相对设置的菲涅尔面和非球面，所述菲涅尔面朝向所述第一偏光片。
可选地，所述屏幕模组包括第二偏光片、液晶屏幕和第三偏光片，所述液晶屏幕位于所述第二偏光片和所述第三偏光片之间，所述第二偏光片邻近所述第一偏光片，所述第一偏光片的透过轴方向与所述第二偏光片的透过轴方向平行。
可选地，所述红外截止偏光片位于所述透镜与所述屏幕模组之间的中点的靠近所述透镜一侧。
可选地，所述透镜的材质为光学塑胶、光学玻璃或者光学树脂。
可选地，所述第一偏光片位于所述滤光片和所述透镜之间,或者所述滤光片位于所述第一偏光片和所述透镜之间。
可选地，所述滤光片为红色滤光片。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种虚拟现实设备。该虚拟现实设备包括同轴设置的透镜、滤光片和屏幕模组，所述屏幕模组包括第二偏光片、液晶屏幕和第三偏光片，所述液晶屏幕和/或所述第三偏光片位于所述透镜的焦点位置，所述液晶屏幕位于所述第二偏光片和所述第三偏光片之间，所述第二偏光片邻近所述透镜，将所述第二偏光片朝向所述透镜移动设定距离，以使所述第二偏光片与所述液晶屏幕相间隔，或者将所述第二偏光片移动至所述透镜的与所述液晶屏幕相对的一侧；所述滤光片与所述第二偏光片贴合在一起,以构成红外截止偏光片。
根据本公开的一个实施例，该虚拟现实设备能有效地防止屏幕模组被外界光线灼伤。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本公开的一个实施例的虚拟现实设备的局部示意图。
图2是根据本公开的一个实施例的另一种虚拟现实设备的局部示意图。
图3是根据本公开的另一个实施例的虚拟现实设备的局部示意图。
图4是根据本公开的另一个实施例的另一种虚拟现实设备的局部示意图。
附图标记说明：
11：菲涅尔镜片；12：菲涅尔面；13：非球面；14：屏幕模组；15：第一偏光片；16：第二偏光片；17：第三偏光片；18：LCD屏幕；19：背光源；20：滤光片。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本公开的一个实施例，提供了一种虚拟现实设备。如图1-2所示，虚拟现实设备包括同轴设置的透镜、红外截止偏光片和屏幕模组14。屏幕模组14位于透镜的焦点位置。红外截止偏光片位于屏幕模组14与透镜之间，并与屏幕模组14相间隔，如图1所示；或者红外截止偏光片位于透镜的与屏幕模组14相对的一侧，如图2所示。例如，红外截止偏光片与透镜相间隔。红外截止偏光片包括第一偏光片15和滤光片20。第一偏光片15与滤光片20贴合在一起。第一偏光片15的偏振方向与屏幕模组14射出的光线的偏振方向平行。
例如，透镜、红外截止偏光片和屏幕模组14的主体方向垂直于光轴。光轴为穿过透镜、红外截止偏光片、屏幕模组14等的中心的虚拟轴。在屏幕模组14的与红外截止偏光片相对的一侧设置有功能模块，例如背光源19、PCB、处理器等。
第一偏光片15和滤光片20的相对位置在此不做限定。可以是第一偏光片15位于滤光片20和透镜之间,或者滤光片20位于第一偏光片15和透镜之间，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。当外界光线先经过滤光片20再经过第一偏光片15时，红外光和紫外光能够被过滤掉，从而使得进入第一偏光片15的光仅剩可见光，从而降低了光的能量，避免对第一偏光片15造成损伤。
滤光片20的材质为光学塑胶、光学玻璃或者光学树脂等，其颜色可以根据实际需要进行选择，例如红色、紫色、绿色、无色等。在该例子中，滤光片20为红色滤光片20。
滤光片20的主表面与第一偏光片15的主表面平行，且二者贴合在一起，例如通过胶将二者固定在一起，以便于安装到虚拟现实设备中。
在本公开实施例中，外界光线从透镜射入时，第一偏光片15吸收垂直于透过轴方向的偏振光，并允许平行于透过轴方向的偏振光透过第一偏光片15。滤光片20能够有效地截止可见光以外的光线透过，从而降低了入射光的能量。从红外截止偏光片射出的可见光变成平行于透过轴方向的线偏振光。红外截止偏光片有效地降低了入射到屏幕模组14上的光的强度。平行于透过轴方向的线偏振光在屏幕模组14上聚焦。由于线偏振光的能量强度较低，不会对屏幕模组14(例如，模组的偏光片和/或液晶屏幕)造成损害，避免了黄斑的产生。该虚拟现实设备具有耐用性良好的特点。
此外，外界光线在透过红外截止偏光片时，由于没有聚焦，故不会对第一偏光片15和滤光片20造成损害。
此外，在正常使用过程中，屏幕模组14射出的光线与第一偏光片15的透过轴方向平行，故光线能通过第一偏光片15，因此第一偏光片15的设置不影响屏幕模组14的正常显示。
此外，液晶屏幕能够吸收部分的可见光，使得照射到屏幕模组14另一个偏光片的光的能量降低，从而减小了对该另一个偏光片的损害。
此外，该虚拟现实设备的结构简单，仅需要增加一个第一偏光片15和滤光片20即可。
在一个例子中，红外截止偏光片被配置为截止波长为400nm至700nm之外的光线，并允许波长为400nm到700nm以内的光线通过。该红外截止偏光片能够有效地截止可见光以外的光线，从而保护屏幕模组14。
在一个例子中，透镜包括菲涅尔镜片11。菲涅尔镜片11为具有正光焦度的透镜，具有放大效果优良的特点。其包含两个有效面型：朝向人眼的非球面13和朝向第一偏光片15的菲涅尔面12。两个面的通光面中心点共轴。菲涅尔镜片11的材质可以是光学塑胶、光学玻璃或者光学树脂。上述材料的菲涅尔镜片11的透光效果良好。优选地，菲涅尔镜片11的材质为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。该材料的透光率良好，结构强度高。
当然，透镜为本领域的公知常识，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
可选地，非球面13的半径为45mm-150mm，圆锥系数为-10-0。在该例子中，非球面13的半径为50mm，圆锥系数为-3。
可选地，菲涅尔面12的半径为15mm-35mm，圆锥系数为-10-0。在该例子中，菲涅尔面12的半径为29.7mm，圆锥系数为-1。
可选地，菲涅尔镜片11的半径为30mm-60mm，厚度为3mm-10mm。在该例子中，菲涅尔镜片11的有效同光孔径为圆形，有效通光孔为24mm。
上述透镜的透光效果良好。
在一个例子中，屏幕模组14包括第二偏光片16、液晶屏幕和第三偏光片17。例如，液晶屏幕为LCD屏幕18。该屏幕的分辨率为2160*2160，有效显示区域的尺寸为60mm*60mm。液晶屏幕位于第二偏光片16和第三偏光片17之间。第一偏光片15邻近第二偏光片16。在该例子中，第一偏光片15的透过轴方向与第二偏光片16的透过轴方向平行。通过这种方式，使得在正常使用时，屏幕模组14射出的光线与第一偏光片15的透过轴方向平行，光线能够透过第一偏光片15。滤光片20允许可见光穿过。因此，屏幕模组14的图像能被人眼观察到，保证了虚拟现实设备的正常使用。
在一个例子中，红外截止偏光片位于透镜与屏幕模组14之间的中点的靠近透镜一侧。相比于将红外截止偏光片设置在靠近屏幕模组14一侧，这种设置方式第一偏光片15能更有效地吸收垂直于第一偏光片15的透过轴方向的光。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种虚拟现实设备。如图3-4所示，虚拟现实设备包括同轴设置的透镜、滤光片20和屏幕模组14。屏幕模组14包括第二偏光片16、液晶屏幕和第三偏光片17。液晶屏幕和/或第三偏光片17位于透镜的焦点位置。第二偏光片16与第三偏光片17的偏振方向垂直。液晶屏幕位于第二偏光片16和第三偏光片17之间。液晶屏幕射出的光线的偏振方向与第二偏光片16的偏振方向相同。第二偏光片16邻近透镜。将第二偏光片16朝向透镜移动设定距离，以使第二偏光片16与液晶屏幕相间隔，如图3所示；或者将第二偏光片16移动至透镜的与液晶屏幕相对的一侧，如图4所示。例如，第二偏光片16与透镜相间隔。滤光片20与第二偏光片16贴合在一起，以构成红外截止偏光片。第三偏光片17邻近液晶屏幕，并形成固定。
如前所述，透镜可以是但不局限于菲涅尔镜片11。菲涅尔镜片11的材质可以是但不局限于PMMA。液晶屏幕可以是但不局限于LCD屏幕18。透镜、第二偏光片16、滤光片20、第三偏光片17和液晶屏幕的主体方向垂直于光轴。光轴为穿过透镜、第二偏光片16、滤光片20、第三偏光片17和液晶屏幕的中心的虚拟轴。在第三偏光片17的与液晶屏幕相对的一侧设置有功能模块，例如背光源19、PCB、处理器等。红外截止偏光片被配置为截止波长为400nm至700nm之外的光线，并允许波长为400nm到700nm以内的光线通过。
第二偏光片16和滤光片20的相对位置在此不做限定。外界光线可以先经过第二偏光片16在经过滤光片20，或者先经过滤光片20再经过第二偏光片16。
在本公开实施例中，外界光线从透镜射入时，第二偏光片16吸收垂直于透过轴方向的偏振光，并允许平行于透过轴方向的偏振光透过第二偏光片16。滤光片20能够有效地截止可见光以外的光线透过，从而降低了入射光的能量。从红外截止偏光片射出的可见光变成平行于透过轴方向的线偏振光。红外截止偏光片有效地降低了入射到液晶屏幕和/或第三偏光片17上的光的强度。平行于透过轴方向的线偏振光在液晶屏幕和/或第三偏光片17上聚焦。由于线偏振光的能量强度较低，不会对液晶屏幕和/或第三偏光片17造成损害。该虚拟现实设备具有耐用性良好的特点。
此外，外界光线在透过红外截止偏光片时，由于没有聚焦，故不会对第二偏光片16和滤光片20造成损害，避免了黄斑的产生。
此外，在该例子中，只需要移动第二偏光片16的位置即可，不需要增加其他偏光片。虚拟现实设备的结构更简单。
在该例子中，当由背光源19入射的光线通过第三偏光片17时,变为线偏振光。线偏振光通过LCD屏幕18时,由于液晶分子旋转了90°，故使得线偏振光旋转90°,所以当光线到达第二偏光片16之前,光波的极化方向恰好旋转了90°。由于第二偏光片16和第三偏光片17的透过轴方向垂直，故光线能顺利的通过第二偏光片16。因此，在正常使用过程中，液晶屏幕射出的光线与第二偏光片16的偏振方向平行，故光线能通过第二偏光片16。滤光片20允许可见光穿过。因此，第二偏光片16的位置移动不影响屏幕模组14的正常显示。
例如，滤光片20截止的波长范围如前所述。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种虚拟现实设备，其特征在于，包括同轴设置的透镜、红外截止偏光片和屏幕模组，所述屏幕模组位于所述透镜的焦点位置，所述红外截止偏光片位于所述屏幕模组与所述透镜之间，并与所述屏幕模组相间隔，或者所述红外截止偏光片位于所述透镜的与所述屏幕模组相对的一侧；所述红外截止偏光片包括第一偏光片和滤光片，所述第一偏光片与所述滤光片贴合在一起；所述第一偏光片的偏振方向与所述屏幕模组射出的光线的偏振方向平行。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述红外截止偏光片被配置为截止波长为400nm至700nm之外的光线，并允许波长为400nm到700nm以内的光线通过。
3.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述透镜包括菲涅尔镜片，所述菲涅尔镜片包括相对设置的菲涅尔面和非球面，所述菲涅尔面朝向所述第一偏光片。
4.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述屏幕模组包括第二偏光片、液晶屏幕和第三偏光片，所述液晶屏幕位于所述第二偏光片和所述第三偏光片之间，所述第二偏光片邻近所述第一偏光片，所述第一偏光片的透过轴方向与所述第二偏光片的透过轴方向平行。
5.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述红外截止偏光片位于所述透镜与所述屏幕模组之间的中点的靠近所述透镜一侧。
6.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述透镜的材质为光学塑胶、光学玻璃或者光学树脂。
7.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述第一偏光片位于所述滤光片和所述透镜之间,或者所述滤光片位于所述第一偏光片和所述透镜之间。
8.根据权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述滤光片为红色滤光片。
9.一种虚拟现实设备，其特征在于，包括同轴设置的透镜、滤光片和屏幕模组，所述屏幕模组包括第二偏光片、液晶屏幕和第三偏光片，所述液晶屏幕和/或所述第三偏光片位于所述透镜的焦点位置，所述液晶屏幕位于所述第二偏光片和所述第三偏光片之间，所述第二偏光片邻近所述透镜，将所述第二偏光片朝向所述透镜移动设定距离，以使所述第二偏光片与所述液晶屏幕相间隔，或者将所述第二偏光片移动至所述透镜的与所述液晶屏幕相对的一侧；所述滤光片与所述第二偏光片贴合在一起,以构成红外截止偏光片；所述第三偏光片邻近所述液晶屏幕，并形成固定。
10.根据权利要求9所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述红外截止偏光片被配置为截止波长为400nm至700nm之外的光线，并允许波长为400nm到700nm以内的光线通过。
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