[发明专利]一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器

说明书

技术领域

本发明涉及光学透镜领域，尤其涉及一种具有两个非球面镜面的透镜、以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器。

背景技术

头戴式可视设备(HeadMountDisplay)头戴虚拟显示器的一种，又称眼镜式显示器、随身影院。是一种通俗的叫法，因为眼镜式显示器外形像眼镜，又可以为大屏幕显示音视频播放器的视频图像的，所以形象的称呼其为视频眼镜(videoglasses)。视频眼镜最初是军事上需求和应用于军事上的。目前的视频眼镜犹如当初大哥大手机所处的阶段和地位，未来在3C融合大发展的情况下其将获得非常迅猛的发展。

目前，头戴显示器的类型较多，但大都由镜头和显示器构成，显示器的影像发出光线，光线经由镜头汇集于佩戴者的眼中，佩戴者接收到光线后成像，所成影像由影像光线的反向延长线的交点处，即位于显示器的后方位置。为实现上述过程，所述镜头至少需要具有控制主光学角度和控制视场角的功能，而目前的透镜多是球面透镜，单片球面透镜无法同时实现上述功能，为此，现有的至少两片透镜所构成的镜头，使得透镜以及头戴式显示器的价格偏高，也导致了其体积无法进一步压缩，便携性差。

同时，就现有市场上所出现的头戴立体观影设备，也基本上就是手机与头戴光学装置相结合的设备；由于显示屏幕以手机为载体，不仅手机显示屏本身像素有局限性，而且在3D分屏显示时，技术上所能达到的显示效果最大值的也仅是手机分辨率的一半，例如手机屏幕是1080P，所达到的分屏3D显示效果最大值也仅为540P，即用户的3D高清视频体验效果将大打折扣。同时，由于手机屏幕尺寸本身的局限性，手机在3D分屏显示16：9双画面时，必然手机屏幕的利用率比较低，手机中的双屏显示的影视画面也比较小，其也将直接导致3D观影过程中虚拟画面相对较小，沉浸感低等不足之处。

发明内容

本发明提供一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器，通过单片透镜设计,用于解决解决视场角度不足，便携性差等问题；同时，通过独立双屏显示，让用户体验高清3D视觉效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种透镜，所述透镜适用于头戴式显示器的镜头，所述透镜的两个镜面分别为外凸的非球面镜面；

其中，一个所述非球面镜面的曲率半径绝对值，小于另一个所述非球面镜面的曲率半径绝对值；

所述两个非球面镜面的形状分别符合如下公式，

z=r2/(R(1+1-(K+1)r2/R2)+Ar4+Br6+Cr8+Dr10+Er12+Fr14+Gr16+Hr18+Jr20]]>

其中：

Z，为沿光轴方向在r位置以表面定点作参考距光轴；

R，为曲率半径；

r，为所述透镜高度；

K，为圆锥系数；

A、B、C、D、E、F、G、H、J，分别为各项次的非球面系数。