目视系统及包括该目视系统的VR设备的制作方法

目视系统及包括该目视系统的vr设备
技术领域
1.本技术涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种目视系统和包括该目视系统的vr设备。


背景技术：

2.近年来，元宇宙产业不断升级换代，虚拟现实(virtual reality，vr)技术发展迅速。虚拟现实技术是一种通过计算机图形、声音和其他感官输入来模拟真实场景并提供高度沉浸感的技术，其在娱乐、教育培训、艺术文化、远程办公协作、医疗等领域具有极大的应用前景。
3.其中，vr设备的分辨率是影响使用者沉浸感的重要因素。但是，在vr设备的光学系统的实际设计过程中，光学系统的端面开口、视场角会存在不合理性，这些不合理性会导致光学系统具有较差的分辨率，从而会导致使用者使用该光学系统的沉浸感不强。
4.因此，针对上述问题，本领域技术人员致力于通过优化设计构成系统的各光学组件如镜片、间隔元件以及镜筒等的相关参数及结构形式等，以提供一种目视光学系统，使得该目视光学系统的视场能够保证在合理范围，以提升系统分辨率，同时使得该光学系统能够具有更好地像质，提升使用者的沉浸式体验。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种目视系统，该目视系统可包括镜筒和装配于所述镜筒内的、沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，所述第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；所述第二透镜组包括具有正光焦度或负光焦度的第二透镜，其第二侧面为凹面；所述第三透镜组包括具有正光焦度的第三透镜；所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度小于所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度；所述目视系统还包括第二间隔元件，位于所述第二透镜的第二侧并与所述第二透镜的第二侧面部分接触。所述第二透镜的第一侧面的曲率半径r3、所述第二间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度cp2和所述第二间隔元件的第二侧面的内径d2m可满足-20mm《r3
×
cp2/d2m《0mm。所述目视系统的最大视场角fov、所述第三透镜的有效焦距f3和所述镜筒沿所述光轴方向的最大高度l可满足0《tan(fov/4)
×
f3/l《13。
6.在一个实施方式中，所述镜筒的第二侧端面的外径d0m、所述目视系统的有效焦距f与所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜分别在所述光轴上的中心厚度的总和σct可满足：4《d0m/l
×
f/σct《15。
7.在一个实施方式中，所述第三透镜的第二侧面的曲率半径r6、所述镜筒的第二侧端面的内径d0m和所述目视系统的入瞳直径epd可满足：-12mm《r6/d0m
×
epd《0mm。
8.在一个实施方式中，所述第一透镜的第一侧面为凸面，以及所述第一透镜的第一侧面的曲率半径r1、所述镜筒的第二侧端面的内径d0m和所述镜筒的第一侧端面的内径d0s可满足：0《r1/(d0m+d0s)《88。
9.在一个实施方式中，所述反射式偏光元件的色散系数vr、所述四分之一波片的色散系数vp、所述第二透镜的色散系数v2、所述第二间隔元件的第一侧面的外径d2s以及所述第二间隔元件的第一侧面的内径d2s可满足：1《(vr+vp)/v2
×
d2s/d2s《4。
10.在一个实施方式中，所述反射式偏光元件的折射率nr、所述四分之一波片的折射率np、所述镜筒的第一侧端面的外径d0s与所述目视系统的有效焦距f可满足：4《(nr+np)
×
d0s/f＜10。
11.在一个实施方式中，所述第二透镜的有效焦距f2和所述第二间隔元件的第一侧面的外径d2s可满足：0mm《|f2|/(d2s+d2m)
×
cp2《8mm。
12.在一个实施方式中，所述第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、所述第二间隔元件的第一侧面的内径d2s、所述第三透镜的第一侧面的曲率半径r5和所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2可满足：10mm《|r4/d2s+r5/d2m|
×
ct2《41mm。
13.在一个实施方式中，所述反射式偏光元件的第一侧面与第二侧面的曲率半径相同，以及所述反射式偏光元件的第一侧面的曲率半径rrp1与所述镜筒的第二侧端面的内径d0m可满足：0《|r3/rrp1|
×
(d0m-d2m)《30。
14.在一个实施方式中，所述镜筒的第二侧端面的外径d0m、所述第一透镜的第一侧面至所述第三透镜的第二侧面在所述光轴上的距离td、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度dr和所述四分之一波片在所述光轴上的中心厚度dp可满足：1《d0m/(td+dr+dp)《5。
15.在一个实施方式中，所述目视系统还包括第一间隔元件，位于所述第一透镜的第二侧并与所述第一透镜的第二侧面部分接触；所述第一透镜组的有效焦距f1、所述第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、所述第一间隔元件的第二侧面的外径d1m、所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s和所述第一间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度cp1可满足：-40《(f1/r2)
×
(d1m-d1s)/cp1《0。
16.在一个实施方式中，所述目视系统还包括第一间隔元件，位于所述第一透镜的第二侧并与所述第一透镜的第二侧面部分接触；所述第一透镜的折射率n1、所述第一间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度cp1、所述第三透镜的折射率n3和所述第一间隔元件与所述第二间隔元件在所述光轴上的间距ep12可满足：0《(n1
×
cp1+n3
×
cp2)/ep12《4。
17.在一个实施方式中，所述四分之一波片与所述反射式偏光元件贴合，所述反射式偏光元件与所述第一透镜的第二侧面贴合。
18.在一个实施方式中，所述第一透镜至所述第三透镜中每个透镜均具有至少一个非球面。
19.在一个实施方式中，所述目视系统还包括压圈结构，位于所述镜筒的第一侧，与所述镜筒通过螺纹结构或凹凸嵌合结构相配合。
20.在一个实施方式中，所述镜筒内部靠近所述第一侧的位置具有突出部分，所述第一透镜位于所述突出部分的第一侧，且所述第一透镜的第二侧面与所述突出部分的第一侧面相接触，所述第一透镜的第一侧面与所述压圈结构的第二侧面相接触；所述第二透镜位于所述突出部分的第二侧，且所述第二透镜的第一侧面与所述突出部分的第二侧面相接触。
21.另一方面，本技术还提供了一种vr设备，该vr设备包括上述各个实施方式中的至
少一个实施方式所提供的目视系统，其中，所述第一侧为人眼侧，所述第二侧为显示器侧。
22.本技术公开的目视系统包括装配于镜筒中的沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；第二透镜组包括具有正光焦度或负光焦度的第二透镜，其第二侧面为凹面；第三透镜组包括具有正光焦度的第三透镜；并且，第一透镜在光轴上的中心厚度小于第二透镜在光轴上的中心厚度；以及目视系统还包括位于第二透镜的第二侧并与第二透镜的第二侧面部分接触的第二间隔元件；同时，控制第二透镜的第一侧面的曲率半径r3、第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度cp2和第二间隔元件的第二侧面的内径d2m满足条件式-20《r3
×
cp2/d2m《0；目视系统的最大视场角fov、第三透镜的有效焦距f3和镜筒沿光轴方向的最大高度l满足条件式0《tan(fov/4)
×
f3/l《13。本技术所公开的目视系统的这种设置，可以保证边缘光线通过，保证最大半视场角semi-fov的实现，还可以保证系统瞳孔发出的光线最后成像到显示器上，并可以保证第二间隔元件模具成型加工需要，同时，也可以对整个系统的畸变以及象散大小产生积极影响，进而可以使系统更好地满足清晰度以及色彩还原度的要求。
附图说明
23.结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本技术的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
24.图1示出了根据本技术示例性实施方式的目视系统的结构及部分参数示意图；
25.图2、图3和图4分别示出了根据本技术实施例1的目视系统在三种实施方式下的结构示意图；
26.图5、图6和图7分别示出了实施例1的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线和畸变曲线；
27.图8、图9和图10分别示出了根据本技术实施例2的目视系统在三种实施方式下的结构示意图；
28.图11、图12和图13分别示出了实施例2的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线和畸变曲线；
29.图14、图15和图16分别示出了根据本技术实施例3的目视系统在三种实施方式下的结构示意图；
30.图17、图18和图19分别示出了实施例3的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线和畸变曲线；
31.图20示出了光线经由本技术示例性实施方式的目视系统的传播路径图；以及
32.图21为图20所示的光线经由本技术示例性实施方式的目视系统的传播路径图的局部放大视图。
具体实施方式
33.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所
列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
34.应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本技术的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
35.在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
36.在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。
37.还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
38.除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度形式化意义解释，除非本文中明确如此限定。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
40.以下对本技术的特征、原理和其他方面进行详细描述。
41.根据本技术示例性实施方式的目视系统可包括镜筒和装配于镜筒内的、沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。
42.在示例性实施方式中，第一透镜组可至少包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片。第二透镜组可至少包括第二透镜。第三透镜组可至少包括第三透镜。
43.在示例性实施方式中，第二透镜可以具有正光焦度或负光焦度，第二透镜的第二侧面可以为凹面。第三透镜可以具有正光焦度。
44.在示例性实施方式中，第一透镜在光轴上的中心厚度可以小于第二透镜在光轴上的中心厚度。
45.在示例性实施方式中，目视系统可以包括位于第二透镜的第二侧的第二间隔元件，且第二间隔元件可与第二透镜的第二侧面部分接触。
46.在示例性实施方式中，目视系统还可以包括位于第一透镜的第二侧的第一间隔元件，且第一间隔元件可与第一透镜的第二侧面部分接触。其中，需要理解地，目视系统中各个元件的靠近第一侧、远离第二侧的表面为该元件的第一侧面；各个元件的靠近第二侧、远
离第一侧的表面为该元件的第二侧面。
47.在示例性实施方式中，第一侧例如可以为人眼侧，第二侧例如可以为显示器侧。目视系统例如可以用于多种vr显示装置。
48.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式-20mm《r3
×
cp2/d2m《0mm，其中，r3为第二透镜的第一侧面的曲率半径，cp2为第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度，d2m为第二间隔元件的第二侧面的内径。通过控制第二透镜的第一侧面的曲率半径、第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度和第二间隔元件的第二侧面的内径满足条件式-20mm《r3
×
cp2/d2m《0mm，可以保证边缘光线通过，保证最大半视场角semi-fov的实现，有利于保证系统瞳孔发出的光线最后成像到显示器上，有利于控制整个系统的畸变以及象散大小，进而有利于系统满足清晰度以及色彩还原度要求。
49.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式0《tan(fov/4)
×
f3/l《13，其中，fov为目视系统的最大视场角，f3为第三透镜的有效焦距，l为镜筒沿光轴方向的最大高度。通过控制目视系统的最大视场角、第三透镜的有效焦距和镜筒沿光轴方向的最大高度满足条件式0《tan(fov/4)
×
f3/l《13，有利于保证边缘光线通过，保证最大半视场角semi-fov的实现，可以保证系统瞳孔发出的光线最后成像到显示器上，保证第二间隔元件模具成型加工需要，同时还可以有利于整个系统的畸变以及象散大小的控制，有利于使系统满足清晰度以及色彩还原度要求。
50.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式4《d0m/l
×
f/σct《15，其中，d0m是镜筒的第二侧端面(即镜筒的最靠近第二侧的端面或表面)的外径，l是镜筒沿光轴方向的最大高度，f是目视系统的有效焦距，σct是第一透镜、第二透镜和第三透镜分别在光轴上的中心厚度的总和。通过控制镜筒的第二侧端面的外径、镜筒沿光轴方向的最大高度、目视系统的有效焦距以及第一透镜、第二透镜和第三透镜分别在光轴上的中心厚度的总和满足条件式4《d0m/l
×
f/σct《15，可以同时控制镜头的高度与镜筒的高度，一方面，可以使镜筒高度尺寸尽量小，从而减小整机尺寸；另一方面，可以使镜筒高度与镜头高度维持一定比例，镜筒壁厚均匀有利于成型稳定以及整体系统的信赖性要求。
51.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式-12mm《r6/d0m
×
epd《0mm，其中，r6是第三透镜的第二侧面的曲率半径，d0m是镜筒的第二侧端面的内径，epd是目视系统的入瞳直径。通过控制第三透镜的第二侧面的曲率半径、镜筒的第二侧端面的内径和目视系统的入瞳直径满足条件式-12mm《r6/d0m
×
epd《0mm，可以使系统满足人体工学人眼的眼盒大小，有利于vr镜头的沉浸式体验；可以确保显示器上的所有来源光线均能被接收；并且可以确定镜筒的外形尺寸大小，有利于小型化、轻薄化；同时还可以限制光线偏折到显示器上，有利于保证系统性能。
52.在示例性实施方式中，第一透镜的第一侧面可以为凸面。本技术的目视系统可满足条件式0《r1/(d0m+d0s)《88，其中，r1是第一透镜的第一侧面的曲率半径，d0m是镜筒的第二侧端面的内径，d0s是镜筒的第一侧端面(即镜筒的最靠近第一侧的端面或表面)的内径。通过控制第一透镜的第一侧面的曲率半径、镜筒的第二侧端面的内径和镜筒的第一侧端面的内径满足条件式0《r1/(d0m+d0s)《88，可以确保光线的弯曲程度，在第一透镜的第一侧面发生需要的光线偏折，使入射光线保证在人眼入瞳范围内；同时可以保证光线有效入射。
53.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式1《(vr+vp)/v2
×
d2s/d2s《
4，其中，vr是反射式偏光元件的色散系数，vp是四分之一波片的色散系数，v2是第二透镜的色散系数，d2s是第二间隔元件的第一侧面的外径，d2s是第二间隔元件的第一侧面的内径。通过控制反射式偏光元件的色散系数、四分之一波片的色散系数、第二透镜的色散系数、第二间隔元件的第一侧面的外径和第二间隔元件的第一侧面的内径满足条件式1《(vr+vp)/v2
×
d2s/d2s《4，可以有效降低轴上色差现象发生，有利于整个目视系统的清晰成像，同时有利于保证整个目视系统的色彩还原效果；并且，可以保证镜头组立稳定性以及空气间隔需要。
54.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式4《(nr+np)
×
d0s/f《10，其中，nr是反射式偏光元件的折射率，np是四分之一波片的折射率，d0s是镜筒的第一侧端面的外径，f是目视系统的有效焦距。通过控制反射式偏光元件的折射率、四分之一波片的折射率、镜筒的第一侧端面的外径和目视系统的有效焦距满足条件式4《(nr+np)
×
d0s/f《10，可以有效约束系统的视场角，从而使系统满足vr镜头大视场的特点；另外也可以保证整个目视系统的结构紧凑性；还可以有效保证人眼观察到整个视场，并且也可以挡住不利光线的影响；同时，偏光元件和四分之一波片折射率大小的合理设置，可以确保与镜片折射率接近或相近，以避免杂散光现象的发生。
55.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式0mm《|f2|/(d2s+d2m)
×
cp2《8mm，其中，f2是第二透镜的有效焦距，d2s是第二间隔元件的第一侧面的外径，d2m是第二间隔元件的第二侧面的内径，cp2是第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度。通过控制第二透镜的有效焦距、第二间隔元件的第一侧面的外径、第二间隔元件的第二侧面的内径和第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度满足条件式0mm《|f2|/(d2s+d2m)
×
cp2《8mm，可保证第二透镜作为第一、第三透镜的中继过渡镜片，合理影响整个目视系统焦距，并可以保证结构紧凑需要；可以保证第二间隔元件模具成型加工需要，同时可以使整个系统的畸变以及象散大小得到合理控制，有利于系统满足清晰度以及色彩还原度要求。
56.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式10mm《|r4/d2s+r5/d2m|
×
ct2《41mm，其中，r4是第二透镜的第二侧面的曲率半径，d2s是第二间隔元件的第一侧面的内径，r5是第三透镜的第一侧面的曲率半径，d2m是第二间隔元件的第二侧面的内径，ct2是第二透镜在光轴上的中心厚度。通过控制第二透镜的第二侧面的曲率半径、第二间隔元件的第一侧面的内径、第三透镜的第一侧面的曲率半径、第二间隔元件的第二侧面的内径和第二透镜在光轴上的中心厚度满足条件式10mm《|r4/d2s+r5/d2m|
×
ct2《41mm，有利于透镜光焦度的合理控制，有利于vr镜头像差校正如场曲、象散等；同时可以保证第二透镜镜片有一定厚度，使镜片中心到边缘厚度较均匀，确保成型面型的稳定。
57.在示例性实施方式中，反射式偏光元件的第一侧面的曲率半径可以与其第二侧面的曲率半径相同。本技术的目视系统可满足条件式0《|r3/rrp1|
×
(d0m-d2m)《30，其中，r3是第二透镜的第一侧面的曲率半径，rrp1是反射式偏光元件的第一侧面的曲率半径，d0m是镜筒的第二侧端面的内径，d2m是第二间隔元件的第二侧面的内径。通过控制第二透镜的第一侧面的曲率半径、反射式偏光元件的第一侧面的曲率半径、镜筒的第二侧端面的内径和第二间隔元件的第二侧面的内径满足条件式0《|r3/rrp1|
×
(d0m-d2m)《30，可以确保偏光元件中心至边缘的厚度保持一致，在与镜片表面贴合过程中可确保不会发生褶皱与翘曲，有利于确保线偏振光只沿一个方向振动。
58.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可满足条件式1《d0m/(td+dr+dp)《5，其中，d0m是镜筒的第二侧端面的外径，td是第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在光轴上的距离，dr是反射式偏光元件在光轴上的中心厚度，dp是四分之一波片在光轴上的中心厚度。通过控制镜筒的第二侧端面的外径、第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在光轴上的距离、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度和四分之一波片在光轴上的中心厚度满足条件式1《d0m/(td+dr+dp)《5，可以使镜筒的后端(靠近第二侧端)壁厚得到合理控制，也可以保证与后端的显示器大小匹配性；并且，可以合理控制折叠系统折射后的光程，使折射光程不致于太大，可以相应地缩小系统前后端距离，即有利于控制系统的整体长度，有利于系统轻薄化。
59.在示例性实施方式中，目视系统还包括第一间隔元件，第一间隔元件位于第一透镜的第二侧并与第一透镜的第二侧面部分接触。本技术的目视系统可满足条件式-40《(f1/r2)
×
(d1m-d1s)/cp1《0，其中，f1是第一透镜组的有效焦距，r2是第一透镜的第二侧面的曲率半径，d1m是第一间隔元件的第二侧面的外径，d1s是第一间隔元件的第一侧面的内径，cp1是第一间隔元件沿平行于光轴方向的厚度。通过控制第一透镜组的有效焦距、第一透镜的第二侧面的曲率半径、第一间隔元件的第二侧面的外径、第一间隔元件的第一侧面的内径和第一间隔元件沿平行于光轴方向的厚度满足条件式-40《(f1/r2)
×
(d1m-d1s)/cp1《0，可以确保组立时镜片法兰面与间隔元件端面的接触面积，确保组立后稳定性以及四周均匀点胶需要，也对保证镜片的边缘厚度与中心厚度合理分布，即成型镜片厚薄比控制在合理范围内提供必要保证；同时，还可以保证第一透镜镜片的弯曲程度在合理的范围内，有利于镜片的成型品质的保证。
60.在示例性实施方式中，目视系统还包括第一间隔元件，第一间隔元件位于第一透镜的第二侧并与第一透镜的第二侧面部分接触。本技术的目视系统可满足条件式0《(n1
×
cp1+n3
×
cp2)/ep12《4，其中，n1是第一透镜的折射率，cp1是第一间隔元件沿平行于光轴方向的厚度，n3是第三透镜的折射率，cp2是第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度，ep12是第一间隔元件与第二间隔元件在光轴上的间距，即第一间隔元件的第二侧面至第二间隔元件的第一侧面在光轴上的距离。通过控制第一透镜的折射率、第一间隔元件沿平行于光轴方向的厚度、第三透镜的折射率、第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度以及第一间隔元件与第二间隔元件在光轴上的间距满足条件式0《(n1
×
cp1+n3
×
cp2)/ep12《4，可以保证折叠光路的光线偏折角，也可以保证系统达到最大视场角；并且，可以保证整体系统结构紧凑、厚度轻薄，同时，可以保证间隔元件加工工艺性，保证间隔元件满足一定的强度和厚度。
61.在示例性实施方式中，四分之一波片可以与反射式偏光元件贴合，反射式偏光元件可以与第一透镜的第二侧面贴合。更具体地，四分之一波片的第一侧面可以与反射式偏光元件的第二侧面贴合，反射式偏光元件的第一侧面可以与第一透镜的第二侧面贴合。即，第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片可以沿光轴由第一侧至第二侧依序排列。偏光元件与四分之一波片贴合，且贴合在第一透镜的出光侧，可以让透镜与显示器之间的距离大大缩短，从而降低整个成像模组的体积，为整机的重量轻薄化起到了决定性作用。另外，两者贴合可以带来更大的半视场角semi-fov和更优质的成像体验。
62.在示例性实施方式中，第一透镜至第三透镜中，每个透镜的第一侧面和第二侧面中均可以至少有一个面为非球面。第一至第三透镜每个透镜的近显示器面和远显示器面有
一面为非球面，可以大大减小每个透镜的光学像差，即球差、象散、场曲等，也即可以尽可能地消除整个系统的光学像差，提高系统的成像清晰度，有利于保证整个系统色彩的高质量还原效果。
63.在示例性实施方式中，目视系统还可以包括压圈结构，压圈结构可以设置于镜筒的靠近第一侧的端部，压圈结构与镜筒的靠近第一侧端部的外侧面可以通过例如螺纹结构或凹凸嵌合结构相配合。镜筒远显示器端(第一侧端)设置螺纹结构，压圈结构内侧端面可以用以固定第一透镜的远显示器侧(第一侧)的法兰面，使第一透镜固定可靠，螺纹旋紧固定后可在另一侧(第一透镜的第二侧)点胶固化，优于直接胶水固定固化的方式，在结构上可保护第一透镜远显示器面未受光周围裸露的的大部分区域。需要说明地是，在其它示例性实施方式中，压圈结构与镜筒的连接或配合方式可以根据需要进行调整，本技术的描述仅为示例而非限制。
64.在示例性实施方式中，镜筒内部靠近第一侧端部的位置可以具有一突出部分。第一透镜可以位于该突出部分的第一侧，且第一透镜的第二侧面可以与该突出部分的第一侧面相接触。在示例性实施方式中，第一透镜可以位于压圈结构和镜筒的突出部分之间，即，第一透镜的第一侧面可以与压圈结构的第二侧面相接触，并且，第一透镜的第二侧面可以与镜筒的该突出部分的第一侧面相接触。在示例性实施方式中，第二透镜可以位于镜筒的突出部分的第二侧，且第二透镜的第一侧面可以与突出部分的第二侧面相接触。镜筒内部设置突出部分，用来承靠第一透镜的近显示器面(第二侧面)和承靠第二透镜远显示器面(第一侧面)，承靠面积与第一透镜、第二透镜的法兰承靠面相当，可以确保组立轴向方向的稳定，突出部分具有一定厚度，可以保证组立时承受的一定压力大小。
65.图20示出了光线经由本技术示例性实施方式的目视系统的传播路径图。图21是图20的局部放大视图。如图20和图21所示，根据本技术示例性实施方式的光学系统可包括由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜l1、反射式偏光元件rp、四分之一波片qwp、第二透镜l2和第三透镜l3。在实际使用中，根据本技术示例性实施方式的光学系统可以用作vr镜头，此时，第一侧对应于人眼侧，第二侧对应于显示器侧。光学系统还可包括位于显示器侧的影像面img。从影像面img发出的光束依次穿过第三透镜l3、第二透镜l2和四分之一波片qwp到达反射式偏光元件rp，在反射式偏光元件rp处被反射并再次穿过四分之一波片qwp、第二透镜l2和第三透镜l3到达第三透镜l3的第二侧面，光束在第三透镜l3的第二侧面处再次被反射并依次穿过第三透镜l3、第二透镜l2、四分之一波片qwp、反射式偏光元件rp和第一透镜l1以朝向人眼侧出射。在示例性实施方式中，第三透镜l3的第二侧面例如可以设置有部分反射元件，具体地，该部分反射元件例如可以是镀设在第三透镜l3的第二侧面上的半透半反射膜层。
66.在示例性实施方式中，本技术的目视系统可包括至少一个光阑。光阑可约束光路，控制光强大小。光阑可根据需要设置在目视系统的适当位置，例如，光阑可以设置在第一侧(人眼侧)与第一透镜之间。
67.在示例性实施方式中，可选地，上述目视系统还可包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。
68.根据本技术的上述实施方式的目视系统，通过设置装配于镜筒中的、沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，第一透镜组包括第
一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；第二透镜组包括具有正光焦度或负光焦度的第二透镜，其第二侧面为凹面；第三透镜组包括具有正光焦度的第三透镜；并且，第一透镜在光轴上的中心厚度小于第二透镜在光轴上的中心厚度；以及目视系统还包括位于第二透镜的第二侧并与第二透镜的第二侧面部分接触的第二间隔元件；同时，控制第二透镜的第一侧面的曲率半径r3、第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度cp2和第二间隔元件的第二侧面的内径d2m满足条件式-20《r3
×
cp2/d2m《0；并控制目视系统的最大视场角fov、第三透镜的有效焦距f3和镜筒沿光轴方向的最大高度l满足条件式0《tan(fov/4)
×
f3/l《13。可以保证边缘光线的通过，保证系统最大半视场角semi-fov的实现，还可以保证系统瞳孔发出的光线最后成像到显示器上，并可以保证第二间隔元件模具成型加工需要，同时，也可以对整个系统的畸变以及象散大小产生积极影响，进而可以使系统更好地满足清晰度以及色彩还原度的要求。
69.根据本技术的示例性实施方式的目视系统，具有更轻薄、高性能、易制造的特点，能够为用户提供更好的综合观感和使用体验，同时还可以实现生产成本的降低和生产效率的提高。
70.下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的目视系统的具体实施例。
71.实施例1
72.以下参照图2、图3、图4以及图5、图6和图7描述根据本技术实施例1的目视系统。图2、图3和图4分别示出了根据本技术实施例1的目视系统在三种不同实施方式(实施方式1-1、实施方式1-2、实施方式1-3)下的结构示意图。
73.如图2、图3和图4所示，目视系统包括镜筒p0以及装配于镜筒p0中的、沿光轴由第一侧(人眼侧)至第二侧(显示器侧)依序排列的：第一透镜l1、反射式偏光元件rp、四分之一波片qwp、第二透镜l2和第三透镜l3。
74.在该实施例中，第一透镜l1、反射式偏光元件rp和四分之一波片qwp可构成第一透镜组，具体地，四分之一波片qwp的第一侧面(靠近人眼侧、远离显示器侧的表面)贴附于反射式偏光元件rp的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)，反射式偏光元件rp的第一侧面(靠近人眼侧、远离显示器侧的表面)贴附于第一透镜l1的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)。
75.在实施方式1-1和实施方式1-2中，目视系统还包括位于第一透镜l1和第二透镜l2之间的第一间隔元件p1，第一间隔元件p1与第一透镜l1的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触；以及包括位于第二透镜l2和第三透镜l3之间的第二间隔元件p2，第二间隔元件p2与第二透镜l2的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触。
76.在实施方式1-3中，目视系统包括压圈结构m，压圈结构m设置于镜筒p0的第一侧的端部处，压圈结构m与镜筒p0的靠近第一侧端部的外侧面通过螺纹结构或凹凸嵌合结构相配合。镜筒p0内部靠近第一侧端部处具有突出部分t。第一透镜l1位于突出部分t的第一侧，且第一透镜l1的第二侧面与突出部分t的第一侧面相接触。更具体地，第一透镜l1位于压圈结构m和突出部分t之间，即，第一透镜l1的第一侧面与压圈结构m的第二侧面相接触，第一透镜l1的第二侧面与突出部分t的第一侧面相接触。第二透镜l2位于突出部分t的第二侧，且第二透镜l2的第一侧面与突出部分t的第二侧面相接触。目视系统还包括位于第二透镜l2和第三透镜l3之间的第二间隔元件p2，第二间隔元件p2与第二透镜l2的第二侧面(靠近
显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触。
77.表1示出了实施例1的目视系统的基本参数，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。
78.面号表面名称表面类型曲率半径厚度/距离折射率色散系数圆锥系数
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球面无穷无穷
ꢀꢀꢀ
sto光阑(sto)球面无穷15.0000
ꢀꢀꢀ
s1第一透镜(l1)非球面8754.54211.38401.546055.92350.0000s2反射式偏光元件(rp)非球面-190.81690.11671.500057.00000.0000s3四分之一波板(qwp)非球面-190.81690.11671.500057.0000 s4 非球面-190.81691.6060
ꢀꢀꢀ
s5第二透镜(l2)非球面-184.05652.62321.546055.92350.0000s6 非球面497.65331.9633
ꢀꢀ
0.0000s7第三透镜(l3)非球面148.16838.19061.546055.92350.0000s8部分反射层(bs)非球面-79.0573-8.19061.546055.92350.0000s7 非球面148.1683-1.9633
ꢀꢀꢀ
s6部分反射层(bs)非球面497.6533-2.62321.546055.9235 s5 非球面-184.0565-1.6060
ꢀꢀꢀ
s4反射式偏光元件(rp)非球面-190.8169-0.11671.500057.0000 s3四分之一波板(qwp)非球面-190.81690.11671.500057.0000 s2 非球面-190.81691.6060
ꢀꢀꢀ
s5第二透镜(l2)非球面-184.05652.62321.546055.9235 s6 非球面497.65331.9633
ꢀꢀꢀ
s7第三透镜(l3)非球面148.16838.19061.546055.9235 s8 非球面-79.05733.9996
ꢀꢀꢀ
79.表1
80.在实施例1中，第一透镜l1的第一侧面s1、第二侧面s2和第二透镜l2的第一侧面s5、第二侧面s6，以及第三透镜l3的第一侧面s7、第二侧面s8均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0081][0082]
其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数；ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面s1至s2、s5至s8的高次项系数a4、a6、a8、a
10
和a
12
。
[0083]
面号\系数a4a6a8a10a12s1-2.8696e+00-1.4092e-017.0513e-022.1664e-022.1644e-03s2-3.2158e+005.5279e-013.4760e-015.3632e-020.0000e+00s5-4.4011e-015.2211e-014.6823e-02-2.1850e-02-4.3901e-03s6-6.8752e+00-4.5557e-012.7056e-011.2383e-011.5685e-02s7-1.0170e+01-1.7265e+00-3.7244e-01-4.8996e-02-4.7041e-03
s8-1.8905e+00-9.9943e-021.7689e-026.7021e-031.4276e-03
[0084]
表2
[0085]
该实施例中的相关参数值分别如表7中所示，结合图2、图3、图4以及图1，其中，d1s为第一间隔元件p1的第一侧面的内径；d1m为第一间隔元件p1的第二侧面的外径；d2s为第二间隔元件p2的第一侧面的内径；d2m为第二间隔元件p2的第二侧面的内径；d2s为第二间隔元件p2的第一侧面的外径；d0s为镜筒p0的第一侧端面的内径；d0m为镜筒p0的第二侧端面的内径；d0s为镜筒p0的第一侧端面的外径；d0m为镜筒p0的第二侧端面的外径；cp1为第一间隔元件p1沿平行于光轴方向的厚度；ep12为第一间隔元件p1的第二侧面至第二间隔元件p2的第一侧面在光轴上的距离；cp2为第二间隔元件p2沿平行于光轴方向的厚度；以及l为镜筒p0沿光轴方向的最大高度。表7中所示上述各参数的单位均为毫米(mm)。
[0086]
图5示出了实施例1的目视系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图6示出了实施例1的目视系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图7示出了实施例1的目视系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图5至图7可知，实施例1所给出的目视系统能够实现良好的成像品质。
[0087]
实施例2
[0088]
以下参照图8、图9、图10以及图11、图12和图13描述根据本技术实施例2的目视系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图8、图9和图10分别示出了根据本技术实施例2的目视系统在三种不同实施方式(实施方式2-1、实施方式2-2、实施方式2-3)下的结构示意图。
[0089]
如图8、图9和图10所示，目视系统包括镜筒p0以及装配于镜筒p0中的、沿光轴由第一侧(人眼侧)至第二侧(显示器侧)依序排列的：第一透镜l1、反射式偏光元件rp、四分之一波片qwp、第二透镜l2和第三透镜l3。
[0090]
在该实施例中，第一透镜l1、反射式偏光元件rp和四分之一波片qwp可构成第一透镜组，具体地，四分之一波片qwp的第一侧面(靠近人眼侧、远离显示器侧的表面)贴附于反射式偏光元件rp的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)，反射式偏光元件rp的第一侧面(靠近人眼侧、远离显示器侧的表面)贴附于第一透镜l1的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)。
[0091]
在实施方式2-1和实施方式2-3中，目视系统还包括位于第一透镜l1和第二透镜l2之间的第一间隔元件p1，第一间隔元件p1与第一透镜l1的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触；以及包括位于第二透镜l2和第三透镜l3之间的第二间隔元件p2，第二间隔元件p2与第二透镜l2的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触。
[0092]
在实施方式2-2中，目视系统包括压圈结构m，压圈结构m设置于镜筒p0的第一侧的端部处，压圈结构m与镜筒p0的靠近第一侧端部的外侧面通过螺纹结构或凹凸嵌合结构相配合。镜筒p0内部靠近第一侧端部处具有突出部分t。第一透镜l1位于突出部分t的第一侧，且第一透镜l1的第二侧面与突出部分t的第一侧面相接触。更具体地，第一透镜l1位于压圈结构m和突出部分t之间，即，第一透镜l1的第一侧面与压圈结构m的第二侧面相接触，第一透镜l1的第二侧面与突出部分t的第一侧面相接触。第二透镜l2位于突出部分t的第二侧，且第二透镜l2的第一侧面与突出部分t的第二侧面相接触。目视系统还包括位于第二透镜l2和第三透镜l3之间的第二间隔元件p2，第二间隔元件p2与第二透镜l2的第二侧面(靠近
显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触。
[0093]
表3示出了实施例2的目视系统的基本参数，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。在该实施例中，第一透镜l1的第一侧面s1、第二侧面s2和第二透镜l2的第一侧面s5、第二侧面s6，以及第三透镜l3的第一侧面s7、第二侧面s8均为非球面，表4示出了可用于实施例2中的非球面镜面s1至s2、s5至s8的高次项系数a4、a6、a8、a
10
和a
12
，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
[0094]
面号表面名称表面类型曲率半径厚度/距离折射率色散系数圆锥系数
ꢀꢀ
球面无穷无穷
ꢀꢀꢀ
sto光阑(sto)球面无穷15.0000
ꢀꢀꢀ
s1第一透镜(l1)非球面2789.12721.00431.546055.92350.0000s2反射式偏光元件(rp)非球面2470.38150.11671.500057.00000.0000s3四分之一波板(qwp)非球面2470.38150.11671.500057.0000 s4 非球面2470.38150.5021
ꢀꢀꢀ
s5第二透镜(l2)非球面-8214.38615.75861.546055.92350.0000s6 非球面-69.54700.5926
ꢀꢀ
0.0000s7第三透镜(l3)非球面-244.52315.42801.546055.92350.0000s8部分反射层(bs)非球面-84.8873-5.42801.546055.92350.0000s7 非球面-244.5231-0.5926
ꢀꢀꢀ
s6部分反射层(bs)非球面-69.5470-5.75861.546055.9235 s5 非球面-8214.3861-0.5021
ꢀꢀꢀ
s4反射式偏光元件(rp)非球面2470.3815-0.11671.500057.0000 s3四分之一波板(qwp)非球面2470.38150.11671.500057.0000 s2 非球面2470.38150.5021
ꢀꢀꢀ
s5第二透镜(l2)非球面-8214.38615.75861.546055.9235 s6 非球面-69.54700.5926
ꢀꢀꢀ
s7第三透镜(l3)非球面-244.52315.42801.546055.9235 s8 非球面-84.88733.9999
ꢀꢀꢀ
[0095]
表3
[0096]
面号\系数a4a6a8a10a12s1-3.6018e+001.2695e+004.7443e-017.1528e-02-1.4922e-03s2-9.4220e-018.9412e-011.7058e-02-3.3960e-020.0000e+00s55.1424e+001.3650e+002.4407e-013.2280e-021.7383e-03s68.0121e+003.6713e+008.8309e-011.3423e-018.2026e-03s79.0265e-012.4468e+008.3286e-011.6586e-011.3741e-02s8-1.1466e+004.9872e-011.7023e-013.2630e-023.4093e-03
[0097]
表4
[0098]
实施例2中各相关参数值分别如表7中所示，其中，各参数的意义如前文所述，在此不再重复介绍，并且表7中所示各参数的单位均为毫米(mm)。
[0099]
图11示出了实施例2的目视系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图12示出了实施例2的目视系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图13示出了实施例2的目视系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变
大小值。根据图11至图13可知，实施例2所给出的目视系统能够实现良好的成像品质。
[0100]
实施例3
[0101]
以下参照图14、图15、图16以及图17、图18和图19描述了根据本技术实施例3的目视系统。图14、图15和图16分别示出了根据本技术实施例3的目视系统在三种不同实施方式(实施方式3-1、实施方式3-2、实施方式3-3)下的结构示意图。
[0102]
如图14、图15和图16所示，目视系统包括镜筒p0以及装配于镜筒p0中的、沿光轴由第一侧(人眼侧)至第二侧(显示器侧)依序排列的：第一透镜l1、反射式偏光元件rp、四分之一波片qwp、第二透镜l2和第三透镜l3。
[0103]
在该实施例中，第一透镜l1、反射式偏光元件rp和四分之一波片qwp可构成第一透镜组，具体地，四分之一波片qwp的第一侧面(靠近人眼侧、远离显示器侧的表面)贴附于反射式偏光元件rp的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)，反射式偏光元件rp的第一侧面(靠近人眼侧、远离显示器侧的表面)贴附于第一透镜l1的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)。
[0104]
在实施方式3-1和实施方式3-2中，目视系统还包括位于第一透镜l1和第二透镜l2之间的第一间隔元件p1，第一间隔元件p1与第一透镜l1的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触；以及包括位于第二透镜l2和第三透镜l3之间的第二间隔元件p2，第二间隔元件p2与第二透镜l2的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触。
[0105]
在实施方式3-3中，目视系统包括压圈结构m，压圈结构m设置于镜筒p0的第一侧的端部处，压圈结构m与镜筒p0的靠近第一侧端部的外侧面通过螺纹结构或凹凸嵌合结构相配合。镜筒p0内部靠近第一侧端部处具有突出部分t。第一透镜l1位于突出部分t的第一侧，且第一透镜l1的第二侧面与突出部分t的第一侧面相接触。更具体地，第一透镜l1位于压圈结构m和突出部分t之间，即，第一透镜l1的第一侧面与压圈结构m的第二侧面相接触，第一透镜l1的第二侧面与突出部分t的第一侧面相接触。第二透镜l2位于突出部分t的第二侧，且第二透镜l2的第一侧面与突出部分t的第二侧面相接触。目视系统还包括位于第二透镜l2和第三透镜l3之间的第二间隔元件p2，第二间隔元件p2与第二透镜l2的第二侧面(靠近显示器侧、远离人眼侧的表面)部分接触。
[0106]
表5示出了实施例3的目视系统的基本参数，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。在该实施例中，第一透镜l1的第一侧面s1、第二侧面s2和第二透镜l2的第一侧面s5、第二侧面s6，以及第三透镜l3的第一侧面s7、第二侧面s8均为非球面，表6示出了可用于实施例3中的非球面镜面s1至s2、s5至s8的高次项系数a4、a6、a8、a
10
和a
12
，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
[0107][0108][0109]
表5
[0110]
面号\系数a4a6a8a10a12s1-3.0330e+003.6707e-015.0305e-02-3.5976e-02-1.3539e-02s2-7.2934e-011.5132e+002.6397e-01-6.8650e-030.0000e+00s53.7524e+006.8796e-01-1.0104e-01-3.6767e-02-3.5757e-03s63.8298e+003.1386e+007.8452e-011.3239e-011.0056e-02s7-8.5055e-013.6336e+001.3345e+002.6875e-012.3008e-02s8-1.2873e+004.7125e-012.2297e-014.9171e-025.5000e-03
[0111]
表6
[0112]
实施例3中各相关参数值分别如表7中所示，其中，各参数的意义如前文所述，在此不再重复介绍，并且表7中所示各参数的单位均为毫米(mm)。
[0113]
图17示出了实施例3的目视系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图18示出了实施例3的目视系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图19示出了实施例3的目视系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图17至图19可知，实施例3所给出的目视系统能够实现良好的成像品质。
[0114]
参数/实施例1-11-21-32-12-22-33-13-23-3d1s49.921249.9212/47.6464/47.646442.128743.1412/d1m54.502354.5023/50.6864/50.686448.800047.5000/d2s50.306253.387550.306248.740348.740348.252143.690243.690243.6902d2m50.306252.451950.306248.740348.740348.252143.690243.690243.6902d2s59.600058.893559.600053.000053.000051.400050.400050.400050.4000d0s46.190046.190054.625341.819750.385141.819737.910437.910447.3516d0m62.768262.768262.768256.105956.105956.105946.721446.041552.9991d0s54.507654.507655.813649.654351.900049.654346.721446.041549.6714
d0m64.000064.000064.000057.000057.000057.000054.000054.000054.0000cp11.64231.6423/3.3299/3.32990.10001.7894/ep122.81681.9788/2.1214/2.02142.44872.4487/cp22.81680.93800.10000.10000.10000.05000.10000.10000.1000l12.239613.600013.898313.000011.310013.000013.500013.500011.8274
[0115]
表7
[0116]
此外，实施例1至实施例3中，目视系统的有效焦距f、第一透镜的有效焦距f1、第二透镜的有效焦距f2、第三透镜的有效焦距f3、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度dr、四分之一波片在光轴上的中心厚度dp、第一透镜、第二透镜和第三透镜在光轴上的中心厚度的总和σct、第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在光轴上的距离td以及目视系统的最大视场角fov如表8中所示。
[0117]
参数/实施例123f(mm)27.579620.089721.1036f1(mm)342.0668-39644.6826214.7058f2(mm)-245.7568128.43382735.7769f3(mm)95.6359235.3232112.7273dr(mm)0.11670.11670.1167dp(mm)0.11670.11670.1167σct(mm)12.197812.190913.8713td(mm)16.000413.518915.1566fov(
°
)100.000090.000090.0000
[0118]
表8
[0119]
实施例1至实施例3分别满足表9中所示的条件。
[0120]
条件式/实施例1-11-21-32-12-22-33-13-23-3tan(fov/4)
×
f3/l3.64363.27913.20877.49808.61847.49803.45883.45883.9479r3
×
cp2/d2m(mm)-10.3059-3.2915-0.3659-16.8534-16.8534-8.5119-0.4821-0.4821-0.4821r6/d0m
×
epd(mm)-6.9966-6.9966-6.9966-8.4046-8.4046-8.4046-6.2711-6.3637-5.5283d0m/l
×
f/σct11.822810.640210.41187.22558.30527.22556.08556.08556.9461r1/(d0m+d0s)80.347780.347774.574328.482126.191228.48211.97731.99331.6676(vr+vp)/v2
×
d2s/d2s2.41512.24872.41512.21672.21672.17152.35162.35162.3516(nr+np)
×
d0s/f5.92915.92916.07127.41497.75027.41496.64176.54517.0611d0m/(td+dr+dp)3.94243.94243.94244.14484.14484.14483.50883.50883.5088|f2|/(d2s+d2m)
×
cp2(mm)6.29852.07030.22360.12620.12620.06442.90762.90762.9076|r4/d2s+r5/d2m|
×
ct2(mm)33.675831.862033.675837.106837.106837.482314.145614.145614.1456|r3/rrp1|
×
(d0m-d2m)12.02059.950812.020524.491724.491726.11511.64311.27465.0460(n1
×
cp1+n3
×
cp2)/ep122.44742.0159/2.4996/2.58500.12631.1929/(f1/r2)
×
(d1m-d1s)/cp1-5.0005-5.0005/-14.6509/-14.6509-36.8601-1.3459/
[0121]
表9
[0122]
本技术还提供一种成像装置，其设置有电子感光元件以成像，其电子感光元件可以是感光耦合元件(charge coupled device，ccd)或互补性氧化金属半导体元件(complementary metal oxide semiconductor，cmos)。成像装置可以是诸如数码相机的独立成像设备，也可以是集成在诸如手机等移动电子设备上的成像模块。该成像装置装配有以上描述的目视系统。
[0123]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.目视系统，其特征在于，包括镜筒和装配于所述镜筒内的、沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，所述第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；所述第二透镜组包括具有正光焦度或负光焦度的第二透镜，其第二侧面为凹面；所述第三透镜组包括具有正光焦度的第三透镜；所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度小于所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度；所述目视系统还包括第二间隔元件，位于所述第二透镜的第二侧并与所述第二透镜的第二侧面部分接触；以及所述目视系统满足：-20mm<r3
×
cp2/d2m<0mm，和0<tan(fov/4)
×
f3/l<13，其中，r3为所述第二透镜的第一侧面的曲率半径，cp2为所述第二间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度，d2m为所述第二间隔元件的第二侧面的内径，fov为所述目视系统的最大视场角，f3为所述第三透镜的有效焦距，l为所述镜筒沿所述光轴方向的最大高度。2.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述镜筒的第二侧端面的外径d0m、所述目视系统的有效焦距f与所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜分别在所述光轴上的中心厚度的总和σct满足：4<d0m/l
×
f/σct<15。3.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第三透镜的第二侧面的曲率半径r6、所述镜筒的第二侧端面的内径d0m和所述目视系统的入瞳直径epd满足：-12mm<r6/d0m
×
epd<0mm。4.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第一透镜的第一侧面为凸面，以及所述第一透镜的第一侧面的曲率半径r1、所述镜筒的第二侧端面的内径d0m和所述镜筒的第一侧端面的内径d0s满足：0<r1/(d0m+d0s)<88。5.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述反射式偏光元件的色散系数vr、所述四分之一波片的色散系数vp、所述第二透镜的色散系数v2、所述第二间隔元件的第一侧面的外径d2s以及所述第二间隔元件的第一侧面的内径d2s满足：1<(vr+vp)/v2
×
d2s/d2s<4。6.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述反射式偏光元件的折射率nr、所述四分之一波片的折射率np、所述镜筒的第一侧端面的外径d0s与所述目视系统的有效焦距f满足：4<(nr+np)
×
d0s/f<10。7.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2和所述第二间隔元件的第一侧面的外径d2s满足：0mm<|f2|/(d2s+d2m)
×
cp2<8mm。8.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、所述第二间隔元件的第一侧面的内径d2s、所述第三透镜的第一侧面的曲率半径r5和所
述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2满足：10mm<|r4/d2s+r5/d2m|
×
ct2<41mm。9.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述反射式偏光元件的第一侧面与第二侧面的曲率半径相同，以及所述反射式偏光元件的第一侧面的曲率半径rrp1与所述镜筒的第二侧端面的内径d0m满足：0<|r3/rrp1|
×
(d0m-d2m)<30。10.一种vr设备，包括如权利要求1至9中的至少一项所述的目视系统，其中，所述第一侧为人眼侧，所述第二侧为显示器侧。

技术总结
本申请公开了一种目视系统，包括镜筒和装配于镜筒内的、沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；第二透镜组包括具有正或负光焦度的第二透镜，其第二侧面为凹面；第三透镜组包括具有正光焦度的第三透镜；第一透镜在光轴上的中心厚度小于第二透镜在光轴上的中心厚度；第二透镜的第二侧具有与第二透镜的第二侧面部分接触的第二间隔元件。第二透镜的第一侧面的曲率半径R3、第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度CP2和第二间隔元件的第二侧面的内径d2m满足-20mm<R3


技术研发人员：计其林 姚嘉诚 游金兴 金银芳 赵烈烽
受保护的技术使用者：浙江舜宇光学有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/4