一种用于虚拟现实的近眼显示系统的制作方法

本实用新型涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种用于虚拟现实的近眼显示系统。

背景技术：

虚拟现实(英文：Virtual Reality；简称：VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，为用户带来超越真实生活环境的感官体验。在视觉方面而言，虚拟现实技术利用计算机设备生成虚拟场景的图像，并通过光学器件将图像光线传递到人眼，使得用户能够在视觉上能够完全感受该虚拟场景。

目前，虚拟现实技术主要是通过在人眼前方设置一个显示屏，然后通过光学透镜如两块凸透镜将显示屏发出的图像光线分别会聚到用户的左眼和右眼，但是，通过这样的方式提供的视场角(英文：angle of view；也被称为视场，英文：Field of View；)一般在90°左右，而人眼的双目视场角一般为120°，可以看出，虚拟现实技术提供的视场角明显较小，无法满足人眼的观看需求，也就无法向用户提供沉浸式的体验。

因此，现有技术存在因虚拟现实技术提供的视场角较小而无法满足人眼的观看需求的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于虚拟现实的近眼显示系统，解决了现有技术中存在的因虚拟现实技术提供的视场角较小而无法满足人眼的观看需求的技术问题，增加了虚拟现实技术提供的视场角，使得虚拟现实技术能够在视觉上满足人眼的观看需求，从而能够向用户提供沉浸式的体验。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种用于虚拟现实的近眼显示系统，包括：

显示屏组，包括主显示屏、设置于所述主显示屏的显示面左侧的左辅助屏和设置于所述主显示屏的显示面右侧的右辅助屏，所述主显示屏与左辅助屏之间的第一夹角为钝角，所述主显示屏与右辅助屏之间的第二夹角为钝角；

放大透镜组，设置于所述显示屏组的前方，包括左透镜和右透镜；

所述主显示屏的左侧部分和所述左辅助屏发出的图像光线经过所述左透镜进入用户的左眼，所述主显示屏的右侧部分和所述右辅助屏发出的图像光线经过所述右透镜进入用户的右眼。

可选地，所述左侧部分和所述右侧部分的面积相等。

可选地，所述左辅助屏和所述右辅助屏的大小相等，所述第一夹角和所述第二夹角相等。

可选地，所述第一夹角或所述第二夹角具体为125°。

可选地，所述放大透镜组还包括第一吸光挡片，所述第一吸光挡片设置于所述主显示屏的中点与所述左透镜和所述右透镜的交点的连线上。

可选地，所述主显示屏的分辨率大于等于所述左辅助屏的分辨率，所述主显示屏的分辨率大于等于所述右辅助屏的分辨率。

可选地，所述左透镜具体为第一曲面菲涅耳透镜，所述右透镜具体为第二曲面菲涅耳透镜，所述第一曲面菲涅耳透镜和所述第二曲面菲涅耳透镜的交点与所述主显示屏的中点之间的连线与所述主显示屏垂直。

可选地，所述第一曲面菲涅耳透镜和所述第二曲面菲涅耳透镜均以球面面型PC板为基底，且在远离人眼一侧的表面上刻有菲涅尔环带，所述第一曲面菲涅耳透镜或所述第二曲面菲涅耳透镜的球心与顶点之间的连线垂直于所述主显示屏。

可选地，所述左透镜具体包括第一平面菲涅耳透镜和第二平面菲涅耳透镜，所述第一平面菲涅耳透镜与所述主显示屏平行，所述第一平面菲涅耳透镜和所述第二平面菲涅耳透镜之间的第三夹角为钝角；所述右透镜具体包括第三平面菲涅耳透镜和第四平面菲涅耳透镜，所述第三平面菲涅耳透镜与所述主显示屏平行，所述第三平面菲涅耳透镜和所述第四平面菲涅耳透镜之间的第四夹角为钝角。

可选地，所述第三夹角与所述第一夹角相等，所述第四夹角与所述第二夹角相等。

可选地，所述放大透镜组还包括第二吸光挡片和第三吸光挡片，所述第二吸光挡片设置于所述主显示屏和所述左辅助屏的交点与所述第一平面菲涅耳透镜和所述第二平面菲涅耳透镜的交点之间的连线上，所述第三吸光挡片设置于所述主显示屏和所述右辅助屏的交点与所述第三平面菲涅耳透镜和所述第四平面菲涅耳透镜的交点之间的连线上。

可选地，所述第一平面菲涅耳透镜和所述第三平面菲涅耳透镜为一体成型。

可选地，所述左透镜具体包括第三曲面菲涅耳透镜和第五平面菲涅耳透镜，所述右透镜包括第四曲面菲涅耳透镜和第六平面菲涅耳透镜；所述第三曲面菲涅耳透镜和所述第四曲面菲涅耳透镜的交点与所述主显示屏的中点之间的连线与所述主显示屏垂直。

可选地，所述第三曲面菲涅耳透镜和所述第四曲面菲涅耳透镜均以球面面型PC板为基底，且在远离人眼一侧的表面上刻有菲涅尔环带，所述第三曲面菲涅耳透镜或所述第四曲面菲涅耳透镜的球心与顶点之间的连线垂直于所述主显示屏。

可选地，所述第五平面菲涅耳透镜平行于所述左辅助屏，所述第六平面菲涅耳透镜平行于所述右辅助屏。

可选地，所述放大透镜组还包括第四吸光挡片和第五吸光挡片，所述第四吸光挡片设置于所述主显示屏和所述左辅助屏的交点与所述第三曲面菲涅耳透镜和所述第五平面菲涅耳透镜的交点之间的连线上，所述第五吸光挡片设置于所述主显示屏和所述右辅助屏的交点与所述第四曲面菲涅耳透镜和所述第六平面菲涅耳透镜的交点之间的连线上。

本实用新型实施例中的一种或者多种实现方式，至少具有如下技术效果或者优点：

由于本实用新型实施例中近眼显示系统通过左透镜将主显示屏的左侧部分和所述左辅助屏发出的图像光线引入用户的左眼，并通过左透镜将主显示屏的右侧部分和所述右辅助屏发出的图像光线经过所述右透镜进入用户的右眼，从而增加了虚拟现实技术提供的视场角，使得虚拟现实技术能够在视觉上满足人眼的观看需求，从而能够向用户提供沉浸式的体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本实用新型实施例提供的近眼显示系统的模块图；

图2为本实用新型实施例提供的放大透镜组的第一种实现方式的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的放大透镜组的第二种实现方式的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的放大透镜组的第三种实现方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种用于虚拟现实的近眼显示系统，请参考图1，图1为本实用新型实施例提供的近眼显示系统的模块图，如图1所示，该近眼显示系统包括：

显示屏组10，包括主显示屏101、设置于主显示屏101的显示面左侧的左辅助屏102和设置于主显示屏101的显示面右侧的右辅助屏103，主显示屏101与左辅助屏102之间的第一夹角为钝角，主显示屏101与右辅助屏103之间的第二夹角为钝角；

放大透镜组20，设置于显示屏组10的前方，包括左透镜201和右透镜202；

主显示屏101的左侧部分和左辅助屏102发出的图像光线经过左透镜201进入用户的左眼，主显示屏101的右侧部分和右辅助屏103发出的图像光线经过右透镜202进入用户的右眼。

可以看出，由于本实用新型实施例中近眼显示系统通过左透镜将主显示屏的左侧部分和左辅助屏发出的图像光线引入用户的左眼，并通过左透镜将主显示屏的右侧部分和右辅助屏发出的图像光线经过右透镜进入用户的右眼，从而增加了虚拟现实技术提供的视场角，使得虚拟现实技术能够在视觉上满足人眼的观看需求，从而能够向用户提供沉浸式的体验。

在具体实施过程中，为了向用户提供良好的视觉体验，避免左眼和右眼看到的图像大小不一致，可以将主显示屏101的左侧部分和右侧部分的面积设置为相等。当然，主显示屏的101的左侧部分和右侧部分可以是同一个屏幕的两个部分，也可以是独立的两个平面，在此不做限制。

在具体实施过程中，为了向用户提供良好的视觉体验，保证左眼和右眼在视角上对称，左辅助屏和右辅助屏的大小相等，第一夹角和第二夹角相等。

优选地，第一夹角或第二夹角具体为125°、135°或145°，当然，也可以根据实际情况，将第一夹角或第二夹角设置为合适的角度，例如，可以设置为125°、135°或145°这3个角度之间的任一角度，或者设置为其他角度，以满足实际情况的需要，在此不做限制。

在具体实施过程中，为了避免主显示屏101的左侧部分发出的图像光线进入右眼，或者主显示屏101的右侧部分发出的图像光线进入左眼，放大透镜组20还包括第一吸光挡片2031，第一吸光挡片2031设置于主显示屏101的中点与左透镜201和右透镜202的交点的连线上，这样，第一吸光挡片2031就能够吸收主显示屏101的左侧部分向右眼发出的图像光线，同时吸收主显示屏101的右侧部分向左眼发出的图像光线，避免了左右眼图像的干扰。

在实际应用中，第一吸光挡片2031可以是涂有吸光涂层的挡片，吸光涂层具体可以采用含有磷酸盐，含炭黑或胶体石墨等材料的涂层等等，在此不做限制。

在具体实施过程中，主显示屏101的分辨率大于等于左辅助屏102的分辨率，主显示屏101的分辨率大于等于右辅助屏103的分辨率，其中，一个优选的方案为主显示屏101的分辨率大于左辅助屏102的分辨率，且主显示屏101的分辨率大于右辅助屏103的分辨率，这样，使得通过主显示屏101向用户提供的图像为分辨率较高的图像，而通过左辅助屏102和右辅助屏10向用户提供的图像为分辨率较低的图像，符合人眼的观测习惯。

本领域所属的技术人员公知，人脑眩晕产生的原因之一是因为人眼实际在观测外界环境时，人眼焦点所在的区域也即景深部分的图像相对清晰，而人眼焦点区域以外的区域也即景深部分之外的区域为相对模糊，但在虚拟现实技术中，如果显示的是通过摄像头等拍摄的图像还好，如果显示的是通过计算机通过建立模型后渲染的图像，整个图像都是非常清晰的，也即会导致人眼观测到的图像大部分区域都是清晰的图像，人脑就会陷入混乱，从而导致人脑眩晕的产生。而本实用新型实施例提供的近眼显示系统的一个优选方案中，主显示屏101的分辨率大于左辅助屏102和右辅助屏103的分辨率，天然地符合了人眼的观测习惯，从而能够避免或者降低了人脑眩晕的产生的可能性，当然，需要说明的是，在这种情况下是指主显示屏101、左辅助屏102和右辅助屏103上显示的图像本身是清晰的。

在实际应用中，左辅助屏102和右辅助屏103上可以显示能够与主显示屏101上的图像相拼接的图像，也可以显示主显示屏101上的图像中边缘物体的轮廓，甚至可以显示与主显示屏101上的图像的背景色相同的纯色颜色，当然，左辅助屏102和右辅助屏103上显示的图像内容需要在播放前进行设定，或者由近眼显示系统所在的计算机设备根据主显示屏101上显示的内容进行设置，在此不做限制。

同时，一般来讲，为了向用户提供沉浸式的视觉体验，会采用高分辨率的显示屏向用户展示图像，而本实用新型实施例中的主显示屏101的分辨率大于左辅助屏102和右辅助屏103的分辨率，也即无需将三块显示屏度采用同样的分辨率，在满足人眼的观测习惯的情况下，保证了不会过多地增加成本。

当然，需要说明的是，左辅助屏102和右辅助屏103的大小在本实施例中不做限制，本领域所属的技术人员能够根据实际情况，例如近眼显示系统需要提供的视场角或近眼显示系统的具体光路等等，将左辅助屏102和右辅助屏103设置为合适的大小，以满足实际情况的需求，在此就不再赘述了。

请参考图2，图2为本实用新型实施例提供的放大透镜组的第一种实现方式的结构示意图，如图2所示，左透镜201具体为第一曲面菲涅耳透镜2011，右透镜202具体为第二曲面菲涅耳透镜2021，第一曲面菲涅耳透镜2011和第二曲面菲涅耳透镜2021的交点与主显示屏101的中点之间的连线与主显示屏101垂直。

请继续参考图2，在本实施例中，第一曲面菲涅耳透镜2011和第二曲面菲涅耳透镜2021均以球面面型PC板为基底，且在远离人眼一侧的表面上刻有菲涅尔环带，第一曲面菲涅耳透镜2011或第二曲面菲涅耳透镜2021的球心与顶点之间的连线垂直于主显示屏101，第一曲面菲涅耳透镜2011或第二曲面菲涅耳透镜2021的顶点是指距离主显示屏101的显示面最近的一点，以第一曲面菲涅耳透镜2011为例，球心为20111，可以作平行于主显示屏101的显示面的平行线，该平行线与第一曲面菲涅耳透镜2011所在球面相切时，与球面相交的点即为顶点20112。

PC板是指以聚碳酸酯为主要成分，采用共挤压技术制成的板材，当然，在其他实施例中，本领域所述的技术人员也能够根据实际情况，选择其他合适的板材来进行制作曲面菲涅耳透镜，在此不做限制。

当然，为了保证图像在人眼中的成像效果，第一曲面菲涅耳透镜2011或第二曲面菲涅耳透镜2021的球心与顶点之间的连线可以穿过对应侧的用户的人眼，也即第一曲面菲涅耳透镜2011的球心与顶点之间的连线与第二曲面菲涅耳透镜2021的球心与顶点之间的连线之间的距离即为瞳距，一般来讲，成年男性的瞳距在60毫米～73毫米之间，成年女性的瞳距在53毫米～68毫米之间，可以通过相应的机械结构对瞳距进行调整，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。

当然，需要注意的是，在主显示屏101的左侧部分和右侧部分分别显示的图像中，对应点的实际距离需要小于第一曲面菲涅耳透镜2011的球心与顶点之间的连线与第二曲面菲涅耳透镜2021的球心与顶点之间的连线之间的距离，也即小于瞳距，才能够正确地在人眼中成像，在此就不再赘述了。

这样，第一曲面菲涅耳透镜2011就能够将主显示屏的左侧部分和左辅助屏发出的图像光线引入用户的左眼，第二曲面菲涅耳透镜2021就能够将主显示屏的左侧部分和左辅助屏发出的图像光线引入用户的左眼。

在介绍完放大透镜组20的第一种实现方式后，请参考图3，图3为本实用新型实施例提供的放大透镜组的第二种实现方式的结构示意图，如图3所示，左透镜201具体包括第一平面菲涅耳透镜2012和第二平面菲涅耳透镜2013，第一平面菲涅耳透镜2012与主显示屏101平行，第一平面菲涅耳透镜2012和第二平面菲涅耳透镜2013之间的第三夹角为钝角；右透镜202具体包 括第三平面菲涅耳透镜2022和第四平面菲涅耳透镜2023，第三平面菲涅耳透镜2022与主显示屏101平行，第三平面菲涅耳透镜2022和第四平面菲涅耳透镜2023之间的第四夹角为钝角。

平面菲涅耳透镜也可以采用前述介绍的PC板进行制作，在此就不再赘述了。

为了减小左辅助屏102的图像光线进入左眼后的图像畸变以及右辅助屏103的图像光线进入右眼后的图像畸变，一个较优的实施例为，第三夹角与第一夹角相等，第四夹角与第二夹角相等。

请继续参考图3，如图3所示，放大透镜组20还包括第二吸光挡片2032和第三吸光挡片2033，第二吸光挡片2032设置于主显示屏101和左辅助屏102的交点与第一平面菲涅耳透镜2012和第二平面菲涅耳透镜2013的交点之间的连线上，这样，第二吸光挡片2032就能够吸收左辅助屏102向第一平面菲涅耳透镜2012发出的光线，避免对主显示屏101的左侧部分发出的图像光线的干扰；第三吸光挡片2033设置于主显示屏101和右辅助屏103的交点与第三平面菲涅耳透镜2022和第四平面菲涅耳透镜2023的交点之间的连线上，这样，第三吸光挡片2033就能够吸收右辅助屏103向第三平面菲涅耳透镜2022发出的光线，避免对主显示屏101的右侧部分发出的图像光线的干扰。

在具体实施过程中，第一平面菲涅耳透镜2013和第三平面菲涅耳透镜2015为一体成型。

在介绍完放大透镜组20的第二种实现方式后，请参考图4，图4为本实用新型实施例提供的放大透镜组的第三种实现方式的结构示意图，如图4所示，左透镜201具体包括第三曲面菲涅耳透镜2014和第五平面菲涅耳透镜2015，右透镜202包括第四曲面菲涅耳透镜2024和第六平面菲涅耳透镜2025；第三曲面菲涅耳透镜2014和第四曲面菲涅耳透镜2024的交点与主显示屏的中点之间的连线与主显示屏垂直。

请继续参考图4，如图4所示，在本实施例中，第三曲面菲涅耳透镜2014和第四曲面菲涅耳透镜2024均以球面面型PC板为基底，且在远离人眼一侧的表面上刻有菲涅尔环带，第三曲面菲涅耳透镜2014或第四曲面菲涅耳透镜2024的球心与顶点之间的连线垂直于主显示屏，此处在放大透镜组的第一种实现方式中已经进行了详细介绍，在此就不再赘述了。

请继续参考图4，如图4所示，在本实施例中，为了减小左辅助屏102的图像光线进入左眼后的图像畸变以及右辅助屏103的图像光线进入右眼后的图像畸变，第五平面菲涅耳透镜2015平行于左辅助屏102，第六平面菲涅耳透镜2025平行于右辅助屏103。

请继续参考图4，如图4所示，在本实施例中，放大透镜组还包括第四吸光挡片2034和第五吸光挡片2035，第四吸光挡片2034设置于主显示屏和左辅助屏的交点与第三曲面菲涅耳透镜和第五平面菲涅耳透镜的交点之间的连线上，第五吸光挡片设置于主显示屏和右辅助屏的交点与第四曲面菲涅耳透镜和第六平面菲涅耳透镜的交点之间的连线上，此处在放大透镜组的第二种实现方式中已经进行了详细介绍，在此就不再赘述了。

本实用新型实施例中的一种或者多种实现方式，至少具有如下技术效果或者优点：

由于本实用新型实施例中近眼显示系统通过左透镜将主显示屏的左侧部分和左辅助屏发出的图像光线引入用户的左眼，并通过左透镜将主显示屏的右侧部分和右辅助屏发出的图像光线经过右透镜进入用户的右眼，从而增加了虚拟现实技术提供的视场角，使得虚拟现实技术能够在视觉上满足人眼的观看需求，从而能够向用户提供沉浸式的体验。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。