一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置及方法。
【背景技术】
[0002]冕牌型的光学塑胶材料:折射率为1.5?1.6，色散系数为50?70 ;
火石型的光学塑胶材料:折射率为1.6?1.7，色散系数为20?40。
[0003]目前，由于市面上手机显示屏幕尺寸的限制，其显示画面的视角太小一直是制约其应用于个人体验的困扰之一。因此，采用将显示屏幕通过光学放大原理在人眼前面放大到几十甚至到二、三百英寸尺寸的虚拟放大显示装置，便是近些年来国内外厂家纷纷投入巨资开发的热门技术产品之一；无论是以索尼为代表的将显示屏虚拟放大到百英寸级别尺寸的、主要应用于个人影院式体验的头盔式显示器，还是以谷歌为代表的将显示屏虚拟放大到十到二十几英寸级别的视频眼镜，以奥克拉斯为代表的将显示屏放大到人眼观察无边框并充满整个视角的虚拟现实场景设备，以及以微软为代表的增强现实的互动显示屏等，其内置的具有虚拟放大功能的目镜光学系统都是其核心的技术之一。
[0004]应用在虚拟现实场景的设备，其所采用的显示屏的尺寸较大，所要求的视角必须放大到人眼观察无边框，因而所采用的光学目镜的放大倍数相对较大，由于体积和重量的要求，大部分开发商均在单眼各采用一片光学树脂镜片。而带来的问题是，在除中心区域以外的大部分区域均存在成像不清晰、色差严重且边沿视场有较大畸变的情况。现有少数的单眼采用双片或多片光学镜片的开发商，由于在设计上的不足，仍然存在成像质量上达不到满足用户舒适度的问题。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置，本发明的另一目的是提供一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置，包括镜架、显示模块以及相同的左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块；所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块分别包括接目镜和场镜，所述接目镜、场镜和显示模块顺次排列；所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块之间通过镜架连接。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述接目镜采用的是冕牌型的光学塑胶材料，所述场镜采用的是火石型的光学塑胶材料。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述接目镜为正透镜，场镜为负透镜；所述接目镜和场镜的面型均为非球面。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述显示模块包括显示屏、驱动电路。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述接目镜到显示屏的距离不超过40毫米；所述接目镜到场镜的距离小于10毫米。
[0011 ] 作为上述技术方案的改进，所述接目镜到显示屏的距离不超过50毫米；所述接目镜到场镜的距离小于10毫米。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述场镜与显示屏之间的距离是接目镜与场镜之间的距离的1.5?2.5倍。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，所述场镜与显示屏之间的距离是接目镜与场镜之间的距离的2.13倍，所述接目镜到显示屏的距离为40.69毫米，所述接目镜与场镜之间的距离为13毫米。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述场镜到显示屏的距离是所述接目镜到场镜距离的1.84倍，所述接目镜到显示屏的距离为36.92毫米，所述接目镜与场镜之间的距离为13毫米。
[0015]本发明所采用的另一种技术方案是:采用所述的装置的一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的方法，包括:移动所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块，使左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块之间的距离满足观察者的左右眼瞳距；
利用所述显示模块的驱动电路进行处理，通过图像处理软件划分显示模块的左、右单眼图像显示区域，实现两眼虚拟成像重合。
[0016]本发明的有益效果是:一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置，包括镜架、显示模块以及相同的左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块；所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块分别包括顺次排列的接目镜和场镜；所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块之间通过镜架连接。利用本装置，可以大大提高成像的质量。
[0017]本装置可以通过调整接目镜和场镜的面型参数和间隔来达到提升整体视场成像的清晰度，或者通过对接目镜和场镜选用两种不同的材料来消除色差和光学畸变。
[0018]本发明的另一有益效果是:一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的方法，包括:包括移动所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块，使得满足观察者的左右眼瞳距；利用所述显示模块的驱动电路进行处理，通过图像处理软件划分左、右单眼图像显示区域，实现两眼虚拟成像重合。本方法通过调整接目镜与场镜、显示屏之间的距离，结合图像处理，实现两眼虚拟成像的重合，达到了消除色差的目的，从而提升了用户观看的舒适感。
【附图说明】
[0019]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
图1是本发明的提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置的一实施例的示意图；
图2是本发明的单眼目镜光学模块的实施例的示意图；
图3是本发明第四个实施例中的单眼目镜光学系统的光学设计输出的相对畸变图；
图4为本发明第四个实施例中的单眼目镜光学系统的光学设计输出的倍率色差图；
图5是本发明的提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的方法的一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]参照图1，本发明提供了一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置，包括镜架5、显示模块以及相同的左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块；所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块分别包括接目镜1和场镜2，所述接目镜1、场镜2和显示模块顺次排列；所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块之间通过镜架5连接，将左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块统称为单眼目镜光学模块，所述单眼目镜光学模块的接目镜1和场镜2是通过相应的机械部件连接后作为一个整体与镜架5连接的。
[0022]作为上述技术方案的改进，所述接目镜1采用的是冕牌型的光学塑胶材料，所述场镜2采用的是火石型的光学塑胶材料。
[0023]作为上述技术方案的改进，所述接目镜1为正透镜，场镜2为负透镜；所述接目镜1和场镜2的面型均为非球面。
[0024]作为上述技术方案的改进，所述显示模块包括显示屏3、驱动电路。
[0025]参照图2，作为上述技术方案的改进，所述接目镜la到显示屏3的距离不超过40毫米；所述接目镜la到场镜2a的距离小于10毫米。
[0026]作为上述技术方案的改进，所述接目镜la到显示屏3的距离不超过50毫米；所述接目镜la到场镜2a的距离小于10毫米。
[0027]作为上述技术方案的进一步改进，所述场镜2a与显示屏3之间的距离是接目镜la与场镜2a之间的距尚的1.5?2.5倍。
[0028]作为上述技术方案的进一步改进，所述场镜2a与显示屏3之间的距离是接目镜la与场镜2a之间的距离的2.13倍，所述接目镜la到显示屏3的距离为40.69毫米，所述接目镜la与场镜2a之间的距离为13毫米。
[0029]作为上述技术方案的进一步改进，所述场镜2a到显示屏3的距离是所述接目镜la到场镜2a距离的1.84倍，所述接目镜la到显示屏3的距离为36.92毫米，所述接目镜la与场镜2a之间的距离为13毫米。
[0030]参照图5，本发明还提供了采用所述的装置的一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的方法，包括:移动所述左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块，使左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块之间的距离满足观察者的左右眼瞳距；
利用所述显示模块的驱动电路进行处理，通过图像处理软件划分显示模块的左、右单眼图像显示区域，实现两眼虚拟成像重合。
[0031]图1所示，为本发明所涉及的一种提高虚拟显示目镜光学系统成像质量的装置，由镜架5、显示模块以及相同的左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块组成，本实施例中将左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块统称为单眼目镜光学模块，单眼目镜光学模块包括顺次排列的接目镜1、场镜2和显示模块；人眼4为观察者，镜架5连接左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块，当通过此镜架5移动左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块之间的距离时，左眼目镜光学模块和右眼目镜光学模块的接目镜1和场镜2分别是同组一起移动的。显示模块包括显示屏3、驱动电路等。人眼4的瞳孔与接目镜1相隔一定的间距，显示模块位于场镜2