本文首發於微信公眾號「RideIP玩轉智慧財產權」（ID：RideIP0606）
日常在使用電腦或者電視的時候，我們很難去注意到一塊大螢幕其實是由很多小柵格組成的。而當我們坐在原處，使用望遠鏡觀看螢幕時候，就可以看到一塊塊小柵格。這和我們目前使用的VR眼鏡具有相似性。
現有的技術方案
目前，近眼顯示技術逐漸發展，虛擬現實VR頭戴顯示器逐步走進了人們的生活當中，但由於虛擬現實系統的放大倍率太大，普通顯示屏PPI（像素密度，所表示的是每英寸所擁有的像素數量）較低，經光路放大後，螢幕的像素點清晰可見，會有較為明顯的沙窗效應和顆粒感，影響觀感，降低沉浸感，而且成像邊緣畸變嚴重，色散也很明顯。
所謂的紗窗效應，是由於VR眼鏡（螢幕和內容）的解析度不足，人眼會直接看到顯示屏的像素點，就好像隔著紗窗看東西一樣。由於VR眼鏡中常使用放大鏡，這種紗窗效應會更加明顯。
解讀：目前VR頭戴設備的解析度不足，會有明顯的沙窗效應和顆粒感，影響觀感，降低沉浸感，而且成像邊緣畸變嚴重，色散也很明顯。
京東方的技術方案
京東方的一份名為「一種虛擬現實頭戴顯示器」（公開號：
CN109459860A）提出了一種解決方案，該專利申請於2019年1月14日，公開於2019年3月12日。
圖1
請參考圖1，本發明提供一種虛擬現實頭戴顯示器，包括：成像結構1，成像結構1包括一個位於中間的第一透鏡組11，以及呈環形陣列拼接於第一透鏡組11周圍、且光學數據與第一透鏡組11相同的多個第二透鏡組12，且每個第二透鏡組12的光軸與第一透鏡組11的光軸之間的夾角等於第一透鏡組11的視場角；顯示屏組2，顯示屏組2包括與第一透鏡組11的光軸垂直設置的第一顯示屏21，以及與第二透鏡組12的光軸一一對應垂直設置的多個第二顯示屏22。
上述實施例中提供的虛擬現實頭戴顯示器，包括由多個透鏡組拼接而成的成像結構1以及與成像結構1中的各個透鏡組一一對應設置的顯示屏組2，其中，成像結構1包括一個位於中間的第一透鏡組11，以及呈環形陣列拼接於第一透鏡組11周圍、且光學數據與第一透鏡組11相同的多個第二透鏡組12，為了保證成像結構1生成的圖像連續拼接，每個第二透鏡組12的光軸與第一透鏡組11的光軸之間的夾角等於第一透鏡組11的視場角。
上述虛擬現實頭戴顯示器中由於成像結構1中第一透鏡組11與第二透鏡組12的光學數據相同，則成像結構1中每個透鏡組的視場角相同，即每個透鏡組具有小視場角，使得每個透鏡組的光路的放大倍率減小，提高每個透鏡組的光路的清晰度，而成像結構1是由一個第一透鏡組11以及多個第二透鏡組12環形陣列拼接組成，進而能夠提高成像結構1的整體光路清晰度，實現光路視網膜效果；並且，由於每個透鏡組具有小視場角，使得每個透鏡組的成像畸變和色散輕微，進而降低了成像結構1整體的成像畸變和色散。
上述第一透鏡組11與第二透鏡組12光學數據相同，具體地，光學數據包括視場角、折射率以及放大倍率等光學參數。
上述實施例中提供的虛擬現實頭戴顯示器，由於降低了整體光路的成像畸變以及色散，所以由第一透鏡組11和第二透鏡組12拼接而成的成像結構1的視場角可以擴大到120度及以上。而目前現有的虛擬現實頭戴顯示器的視場角大約在100度左右，本實施例中提供的虛擬現實頭戴顯示器的整機視場角相對現有技術得到了擴大。
圖2
圖3
圖2所示為單個透鏡組的光路效果圖，如圖3所示為成像結構1頂視圖光路效果圖，假如圖2中單個透鏡組的視場角為40度，則圖3中第一透鏡組11與多個第二透鏡組12環形陣列拼接後得到的成像結構1的視場角可以在X軸和Y軸方向均為120，且全視野範圍內無明顯畸變。在實際應用中，單個透鏡組的視場角不限於40度。
上述第一透鏡組11，具體地可以如圖1和圖2所示，包括至少一片光學透鏡，並且當第一透鏡組11中包括至少兩片光學透鏡時，第一透鏡組11中所有光學透鏡的光軸共軸，確保成像結構1成像的精確性。例如，圖1中第一透鏡組11包括光學透鏡111和光學透鏡112。在實際應用中，第一透鏡組11中包括光學透鏡的個數可以為1片、2片或者3片及以上，在這裡不做限制。
上述第二透鏡組12，具體地可以如圖1和圖3所示，第二透鏡組12包括與第一透鏡組11中光學透鏡一一對應的光學透鏡，並且當第二透鏡組12中包括至少兩片光學透鏡時，第二透鏡組12中所有光學透鏡的光軸共軸，確保成像結構1成像的精確性。例如，圖1中第二透鏡組12包括光學透鏡121和光學透鏡122。在實際應用中，第二透鏡組12中包括光學透鏡的個數與第一透鏡組11中包括的光學透鏡個數相同，可以為1片、2片或者3片及以上，在這裡不做限制。
上述成像結構1，具體地，如圖1所示，多個第二透鏡組12中的光學透鏡一一對應呈環形陣列拼接於第一透鏡組11中的光學透鏡上，且每兩組相鄰的第二透鏡組12中的光學透鏡也一一對應拼接。
具體地，第一透鏡組11中的光學透鏡位於第一顯示屏21上的正投影形狀可以為正N邊形，N為大於等於3的整數。
優選地，第一透鏡組11中的光學透鏡位於第一顯示屏21上的正投影形狀為正八邊形；而與第一透鏡組11對應的第一顯示屏21上的顯示區域的形狀優選與第一透鏡組11中的光學透鏡的投影形狀相同。
具體地，第二透鏡組12中的光學透鏡位於其對應的第二顯示屏22上的正投影的形狀為等腰梯形或者近似等腰梯形的圖案；而與第二透鏡組12對應的第二顯示屏22上的顯示區域的形狀優選與第二透鏡組12中的光學透鏡的投影形狀相同。
圖4
圖5
上述成像結構1中，第一透鏡組11與第二透鏡組12中光學透鏡之間的拼接方案可以如圖4所示。上述虛擬現實頭戴顯示器中包括與人體雙眼對應的兩組成像結構1以及顯示屏組2，如圖5所示。
上述虛擬現實頭戴顯示器具體地設置時，顯示屏組中可以選擇為5000PPI的顯示屏，透鏡組的放大倍率為10-16倍，虛像距為300mm，透鏡組通過拼接後能夠實現虛像視網膜效果。
解讀：本發明實施例通過提供一種虛擬現實頭戴顯示器，包括：成像結構，成像結構包括一個位於中間的第一透鏡組，以及呈環形陣列拼接於第一透鏡組周圍、且光學數據與第一透鏡組相同的多個第二透鏡組，且每個第二透鏡組的光軸與第一透鏡組的光軸之間的夾角等於第一透鏡組的視場角；顯示屏組，顯示屏組包括與第一透鏡組的光軸垂直設置的第一顯示屏，以及與第二透鏡組的光軸一一對應垂直設置的多個第二顯示屏。
總結
京東方的技術方案，通過提供一種虛擬現實頭戴顯示器，該虛擬現實頭戴顯示器中每個透鏡組具有小視場角，能夠提高成像結構的整體光路清晰度，實現光路視網膜效果；並且，使得每個透鏡組的成像畸變和色散輕微，進而降低了成像結構整體的成像畸變和色散。
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