CN108303796A - 目镜 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种目镜，该目镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序包括：反射式偏振片；1/4波片；以及具有正光焦度的透镜组。其中，透镜组包括一个或多个透镜，在一个或多个透镜中的任意一个透镜的非球面镜面上，镀有半透半反射光学薄膜。其中，反射式偏振片至半透半反射光学薄膜在光轴上的距离Lm与反射式偏振片至目镜的像源面在光轴上的距离Ld满足0.25＜Lm/Ld＜0.75。

Description

目镜

技术领域

本申请涉及一种目镜，具体地，涉及一种用于虚拟现实(VR)目视光学系统成像的折返式目镜。

背景技术

近年来，随着技术的进步和社会经济发展的需要，虚拟现实(VR)技术发展迅速。一方面，常规的VR目镜由于受到放大倍率的限制，通常具有较长的工作距离，不利于目镜整体的小型化，不适用于小型化的VR设备。另一方面，VR目镜作为虚拟现实头戴式显示器(HMD)设备的核心元件，其成像质量直接影响HMD设备的用户体验性。

因此，需要一种能够适用于HMD设备的，具有轻薄化、高成像质量的VR目镜。

发明内容

本申请提供了可适用于VR设备的、可至少解决或部分解决现有技术中的上述至少一个缺点的目镜，例如，折返式目镜。

一方面，本申请提供了这样一种目镜，该目镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序可包括：反射式偏振片；1/4波片；以及具有正光焦度的透镜组。其中，透镜组包括一个或多个透镜，在一个或多个透镜中的任意一个透镜的非球面镜面上，镀有半透半反射光学薄膜。其中，反射式偏振片至半透半反射光学薄膜在光轴上的距离Lm与反射式偏振片至目镜的像源面在光轴上的距离Ld可满足0.25＜Lm/Ld＜0.75。

在一个实施方式中，上述一个或多个透镜可包括第一透镜。第一透镜的近人眼侧面和近像源侧面均可为凸面，以及第一透镜的近像源侧面为非球面，其上镀有半透半反射光学薄膜。

在一个实施方式中，上述一个或多个透镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序可包括第一透镜和第二透镜。第一透镜的近人眼侧面可为凸面，第二透镜的近像源侧面可为凸面；以及第二透镜的近人眼侧面为非球面，其上镀有半透半反射光学薄膜。

在一个实施方式中，上述一个或多个透镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序可包括第一透镜、第二透镜和第三透镜。第一透镜的近人眼侧面可为凸面，第三透镜的近像源侧面可为凸面；以及第一透镜的近像源侧面为非球面，其上镀有半透半反射光学薄膜。

在一个实施方式中，镀有所述半透半反射光学薄膜的透镜为塑料材质的透镜，其色散系数Vm可满足45＜Vm＜60。

在一个实施方式中，半透半反射光学薄膜所在的表面的曲率半径Rm与目镜的总有效焦距f可满足-5.5＜Rm/f＜-3。

在一个实施方式中，一个或多个透镜中最靠近人眼侧的透镜的近人眼侧面至目镜的像源面在光轴上的距离TTL与目镜的像源面上像源区域对角线长的一半IH可满足TTL/IH＜1.5。

在一个实施方式中，目镜的最大视场角的一半HFOV可满足0.8＜tan(HFOV)＜2。

在一个实施方式中，目镜的总有效焦距f与目镜的入瞳直径可EPD满足f/EPD＞2.5。

另一方面，本申请提供了这样一种目镜，该目镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序可包括：反射式偏振片；1/4波片；以及具有正光焦度的透镜组。其中，透镜组包括一个或多个透镜，在一个或多个透镜中的任意一个透镜的非球面镜面上，镀有半透半反射光学薄膜。其中，在一个或多个透镜中，最靠近人眼侧的透镜的近人眼侧面可为凸面，最靠近像源侧的透镜的近像源侧可为凸面。

本申请提出了一种折返式目镜，通过合理选取半透半反光学薄膜在镜头中的位置，并合理分配透镜组中各透镜的光焦度、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得上述目镜具有轻薄化、短工作距离、高成像品质等至少一个有益效果。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例1的目镜的结构示意图；

图2示出了实施例1的目镜的畸变曲线；

图3示出了根据本申请实施例2的目镜的结构示意图；

图4示出了实施例2的目镜的畸变曲线；

图5示出了根据本申请实施例3的目镜的结构示意图；

图6示出了实施例3的目镜的畸变曲线；

图7示出了根据本申请实施例4的目镜的结构示意图；

图8示出了实施例4的目镜的畸变曲线；

图9示出了根据本申请实施例5的目镜的结构示意图；

图10示出了实施例5的目镜的畸变曲线；

图11示出了根据本申请实施例6的目镜的结构示意图；

图12示出了实施例6的目镜的畸变曲线。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请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申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。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。

应注意，在本说明书中，第一、第二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，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜。

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。

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。每个透镜中靠近人眼侧的表面成为该透镜的近人眼侧面，每个透镜中靠近像源侧的表面成为该透镜的近像源侧面。

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，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请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。

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)均具有与本申请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正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的目镜，沿着光轴由人眼侧至像源侧依序可包括：反射式偏振片、1/4波片、以及具有正光焦度的透镜组。其中，具有正光焦度的透镜组可包括一个或多个透镜，在一个或多个透镜所包括的任意一个非球面上，镀有一层半透半反射光学薄膜。半透半反射光学薄膜具有这样的特性：由像源侧至人眼侧传播的光可透过该半透半反射光学薄膜，而由人眼侧至像源侧传播的光在该半透半反射光学薄膜上发生反射。

通过上述组合布置，像源侧发出的光从像源面至人眼侧至少可完成两次反射，所经路径的形状可大致呈“N”形。具体地，像源侧发出的光依序经过透镜组和1/4波片，并在反射式偏振片上发生第一次反射，而后光折返并依序经过1/4波片和部分透镜组，在镀有半透半反射光学薄膜的镜面上发生第二次反射，使得光再次折返而依序经过部分透镜组、1/4波片和反射式偏振片，并最终射至人眼侧。通过光的两次折返，可在保证镜头高成像品质的同时，缩短了人眼至像源面在光轴方向上的物理距离，实现了缩短镜头总长的目的。

可选地，具有正光焦度的透镜组可仅包括第一透镜，第一透镜的近人眼侧面和近像源侧面均可为非球面。半透半反射光学薄膜可镀在第一透镜的近像源侧面上。来自像源面的光在依序穿过第一透镜和1/4波片，在反射式偏振片上产生第一次反射，光在反射式偏振片上折返而依序穿过1/4波片和第一透镜，随后，光在镀有半透半反射光学薄膜的第一透镜的近像源侧面上产生第二次反射，光在第一透镜的近像源侧面上折返而依序穿过第一透镜、1/4波片和反射式偏振片，并最终射至人眼侧。

可选地，具有正光焦度的透镜组可包括第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜的近人眼侧面和近像源侧面均可为非球面。半透半反射光学薄膜可镀在第二透镜的近人眼侧面上。来自像源面的光在依序穿过第二透镜、第一透镜、1/4波片和反射式偏振片之后，在反射式偏振片上产生第一次反射，光在反射式偏振片上折返而依序穿过1/4波片和第一透镜，随后，光在镀有半透半反射光学薄膜的第二透镜的近人眼侧面上产生第二次反射，光在第二透镜的近人眼侧面上折返而依序穿过第一透镜、1/4波片和反射式偏振片，并最终射至人眼侧。

可选地，具有正光焦度的透镜组可包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜至第三透镜中的任意一个透镜的近人眼侧面和近像源侧面均可为非球面。半透半反射光学薄膜可镀在第一透镜的近像源侧面上。来自像源面的光在依序穿过第三透镜、第二透镜、第一透镜、1/4波片和反射式偏振片之后，在反射式偏振片上产生第一次反射，光在反射式偏振片上折返并依序穿过1/4波片和第一透镜，随后，光在镀有半透半反射光学薄膜的第一透镜的近像源侧面上产生第二次反射，光在第一透镜的近像源侧面上折返而依序穿过第一透镜、1/4波片和反射式偏振片，并最终射至人眼侧。

在示例性实施方式中，在透镜组所包括的一个或多个透镜中，最靠近人眼侧的透镜的近人眼侧面可为凸面，最靠近像源侧的透镜的近像源侧面可为凸面。这样的设置有利于矫正系统球差，并使得透镜具有较好的加工性。

在示例性实施方式中，镀有半透半反射光学薄膜的透镜可为塑料材质的透镜，其色散系数Vm可满足45＜Vm＜60。更具体地，Vm进一步可满足45.53≤Vm≤57.44。满足条件式45＜Vm＜60，有利于矫正轴外视场的像差，提升边缘区域的成像像质；有利于减小目镜重量，满足轻薄化要求。

在示例性实施方式中，本申请的目镜可满足条件式0.25＜Lm/Ld＜0.75，其中，Lm为反射式偏振片至半透半反射光学薄膜所在的表面在光轴上的距离，Ld为反射式偏振片至目镜的像源面在光轴上的距离。更具体地，Lm和Ld进一步可满足0.29≤Lm/Ld≤0.69。合理设置半透半反光学薄膜在镜头中的位置，可有效兼顾光学系统的像差矫正和目镜总长压缩，从而可以在保证较短的目镜长度的前提下获得优良的成像效果。

在示例性实施方式中，本申请的目镜可满足条件式-5.5＜Rm/f＜-3，其中，Rm为半透半反射光学薄膜所在的表面的曲率半径，f为目镜的总有效焦距。更具体地，Rm和f进一步可满足-4.96≤Rm/f≤-3.66。当半透半反射光学薄膜所在的表面的曲率半径满足上述关系式时，可以较好的矫正镜头的球差和场曲像差，提高成像的清晰度和均匀性；可以减缓目视疲劳、眩晕等问题，以获得较好的目视体验效果。

在示例性实施方式中，本申请的目镜可满足条件式TTL/IH＜1.5，其中，TTL为一个或多个透镜中最靠近人眼侧的透镜的近人眼侧面至目镜的像源面在光轴上的距离，IH为像源面上像源区域对角线长的一半。更具体地，TTL和IH进一步可满足0.69≤TTL/IH≤1.47。满足条件式TTL/IH＜1.5，可使得目镜具有与显示元件相匹配的短工作距离，以满足轻薄化需求。

在示例性实施方式中，本申请的目镜可满足条件式0.8＜tan(HFOV)＜2，其中，HFOV为目镜的最大视场角的一半。更具体地，HFOV进一步可满足0.84≤tan(HFOV)≤1.68。满足条件式0.8＜tan(HFOV)＜2，有利于用户在目视体验中获得较好的沉浸感。

在示例性实施方式中，本申请的目镜可满足条件式f/EPD＞2.5，其中，f为目镜的总有效焦距，EPD为目镜的入瞳直径。更具体地，f和EPD进一步可满足3.27≤f/EPD≤5.50。满足条件式f/EPD＞2.5，可有效地提高像面能量密度，有利于提高像方传感器输出信号信噪比。

在示例性实施方式中，上述目镜还可包括一个光阑，以提升镜头的成像质量。可选地，光阑可设置在人眼侧与反射式偏振片之间。

在示例性实施方式中，上述目镜还可包括用于校正色彩偏差的滤光片。

本申请提出了一种折返式目镜，通过合理布置反射式偏振片与半透半反光学薄膜在镜头中的位置，以及合理分配透镜组中各透镜的光焦度、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，有效地缩小目镜的体积，提高目镜的可加工性，使得该目镜更有利于生产加工并且可适用于VR设备。

在本申请的实施方式中，透镜组中的各透镜的镜面多为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变透镜组中的透镜个数、半透半反光学薄膜的设置位置等，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中透镜组包括一至三个透镜，但是该目镜不限于此，如果需要，该目镜的透镜组还可包括其它数量的透镜。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的目镜的具体实施例。

实施例1

以下参照图1和图2描述根据本申请实施例1的目镜。图1示出了根据本申请实施例1的目镜的结构示意图。

如图1所示，根据本申请示例性实施方式的目镜沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：光阑STO、反射式偏振片RL、1/4波片L、第一透镜E1、滤光片E2和像源面S15。

第一透镜E1具有正光焦度，其近人眼侧面为凸面，近像源侧面为凸面，且第一透镜E1的近人眼侧面为菲涅尔面，近像源侧面为非球面。其中，在第一透镜E1的近像源侧面上镀有一层半透半反射光学薄膜，该半透半反射光学薄膜可透过由像源侧至人眼侧的光，并反射由人眼侧至像源侧的光。可选地，第一透镜E1为塑料材质的透镜。

来自像源面S15的光在依序穿过滤光片E2、第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL之后，在反射式偏振片RL上产生第一次反射，光在反射式偏振片RL上折返而依序穿过1/4波片L和第一透镜E1，随后，光在第一透镜E1的近像源侧面上产生第二次反射，光在第一透镜E1的近像源侧面上折返而依序穿过第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL，并最终射至人眼侧。

为了便于描述，在本实施例中，依照光线由像源侧至人眼侧传播而经过各光学元件的表面的先后次序，将各表面依序表示为S14至S1。具体而言，来自像源面S15的光依序穿过滤光片E2的近像源侧面S14、滤光片E2的近人眼侧面S13、第一透镜E1的近像源侧面S12、第一透镜E1的近人眼侧面S11、1/4波片L所在的表面S10和反射式偏振片RL所在的表面S9，光在反射式偏振片RL上产生第一次折返，再次穿过反射式偏振片RL所在的表面S8、1/4波片L所在的表面S7、第一透镜E1的近人眼侧面S6和第一透镜E1的近像源侧面S5，光在镀有半透半反射光学薄膜的第一透镜E1的近像源侧面上第二次折返，并再次穿过第一透镜E1的近像源侧面S4、第一透镜E1的近人眼侧面S3、1/4波片L所在的表面S2和反射式偏振片RL所在的表面S1，最终射入人眼侧。

表1示出了实施例1的目镜的各元件的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表1

在本实施例中，目镜的总有效焦距f＝26.17mm，第一透镜E1的近人眼侧面的中心至目镜的像源面S15在光轴上的距离TTL＝14.70mm。

实施例1中的目镜满足：

Lm/Ld＝0.52，其中，Lm为反射式偏振片RL至第一透镜E1的近像源侧面在光轴上的距离，Ld为反射式偏振片RL至像源面S15在光轴上的距离；

Rm/f＝-4.96，其中，Rm为第一透镜E1的近像源侧面的曲率半径，f为目镜的总有效焦距；

TTL/IH＝0.69，其中，TTL为第一透镜E1的近人眼侧面至目镜的像源面S15在光轴上的距离，IH为像源面S15上像源区域对角线长的一半；

tan(HFOV)＝1.43，其中，HFOV为目镜的最大视场角的一半；

f/EPD＝3.27，其中，f为目镜的总有效焦距，EPD为目镜的入瞳直径。

图2中示出了实施例1的目镜的畸变曲线，其表示不同视场角情况下的畸变大小值。根据图2可知，实施例1所给出的目镜能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3至图4描述根据本申请实施例2的目镜。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3示出了根据本申请实施例2的目镜的结构示意图。

如图3所示，根据本申请示例性实施方式的目镜沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：光阑STO、反射式偏振片RL、1/4波片L、第一透镜E1、滤光片E2和像源面S15。

第一透镜E1具有正光焦度，其近人眼侧面为凸面，近像源侧面为凸面，且第一透镜E1的近人眼侧面和近像源侧面均为非球面。其中，在第一透镜E1的近像源侧面上镀有一层半透半反射光学薄膜，该半透半反射光学薄膜可透过由像源侧至人眼侧的光，并反射由人眼侧至像源侧的光。可选地，第一透镜E1为塑料材质的透镜。

来自像源面S15的光在依序穿过滤光片E2、第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL之后，在反射式偏振片RL上产生第一次反射，光在反射式偏振片RL上折返而依序穿过1/4波片L和第一透镜E1，随后，光在第一透镜E1的近像源侧面上产生第二次反射，光在第一透镜E1的近像源侧面上折返而依序穿过第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL，并最终射至人眼侧。

为了便于描述，在本实施例中，依照光线由像源侧至人眼侧传播而经过各光学元件的表面的先后次序，将各表面依序表示为S14至S1。

表2示出了实施例2的目镜的各元件的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表2

在本实施例中，目镜的总有效焦距f＝28.37mm，第一透镜E1的近人眼侧面的中心至目镜的像源面S15在光轴上的距离TTL＝16.89mm。

图4中示出了实施例2的目镜的畸变曲线，其表示不同视场角情况下的畸变大小值。根据图4可知，实施例2所给出的目镜能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5和图6描述根据本申请实施例3的目镜。图3示出了根据本申请实施例3的目镜的结构示意图。

如图5所示，根据本申请示例性实施方式的目镜沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：光阑STO、反射式偏振片RL、1/4波片L、第一透镜E1、滤光片E2和像源面S15。

第一透镜E1具有正光焦度，其近人眼侧面为凸面，近像源侧面为凸面，且第一透镜E1的近人眼侧面和近像源侧面均为非球面。其中，在第一透镜E1的近像源侧面上镀有一层半透半反射光学薄膜，该半透半反射光学薄膜可透过由像源侧至人眼侧的光，并反射由人眼侧至像源侧的光。可选地，第一透镜E1为塑料材质的透镜。

来自像源面S15的光在依序穿过滤光片E2、第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL之后，在反射式偏振片RL上产生第一次反射，光在反射式偏振片RL上折返而依序穿过1/4波片L和第一透镜E1，随后，光在第一透镜E1的近像源侧面上产生第二次反射，光在第一透镜E1的近像源侧面上折返而依序穿过第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL，并最终射至人眼侧。

为了便于描述，在本实施例中，依照光线由像源侧至人眼侧传播而经过各光学元件的表面的先后次序，将各表面依序表示为S14至S1。

表3示出了实施例3的目镜的各元件的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表3

在本实施例中，目镜的总有效焦距f＝28.36mm，第一透镜E1的近人眼侧面的中心至目镜的像源面S15在光轴上的距离TTL＝17.47mm。

图6中示出了实施例3的目镜的畸变曲线，其表示不同视场角情况下的畸变大小值。根据图6可知，实施例3所给出的目镜能够实现良好的成像品质。

实施例4

以下参照图7和图8描述根据本申请实施例4的目镜。图7示出了根据本申请实施例4的目镜的结构示意图。

如图7所示，根据本申请示例性实施方式的目镜沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：光阑STO、反射式偏振片RL、1/4波片L、第一透镜E1、滤光片E2和像源面S15。

第一透镜E1具有正光焦度，其近人眼侧面为凸面，近像源侧面为凸面，且第一透镜E1的近人眼侧面和近像源侧面均为非球面。其中，在第一透镜E1的近像源侧面上镀有一层半透半反射光学薄膜，该半透半反射光学薄膜可透过由像源侧至人眼侧的光，并反射由人眼侧至像源侧的光。可选地，第一透镜E1为塑料材质的透镜。

来自像源面S15的光在依序穿过滤光片E2、第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL之后，在反射式偏振片RL上产生第一次反射，光在反射式偏振片RL上折返而依序穿过1/4波片L和第一透镜E1，随后，光在第一透镜E1的近像源侧面上产生第二次反射，光在第一透镜E1的近像源侧面上折返而依序穿过第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL，并最终射至人眼侧。

为了便于描述，在本实施例中，依照光线由像源侧至人眼侧传播而经过各光学元件的表面的先后次序，将各表面依序表示为S14至S1。

表4示出了实施例4的目镜的各元件的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表4

在本实施例中，目镜的总有效焦距f＝28.38mm，第一透镜E1的近人眼侧面的中心至目镜的像源面S15在光轴上的距离TTL＝24.26mm。

图8中示出了实施例4的目镜的畸变曲线，其表示不同视场角情况下的畸变大小值。根据图8可知，实施例4所给出的目镜能够实现良好的成像品质。

实施例5

以下参照图9和图10描述根据本申请实施例5的目镜。图9示出了根据本申请实施例5的目镜的结构示意图。

如图9所示，根据本申请示例性实施方式的目镜沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：光阑STO、反射式偏振片RL、1/4波片L、第一透镜E1、第二透镜E2、滤光片E3和像源面S19。

第一透镜E1和第二透镜E2的组合光焦度为正光焦度。第一透镜E1的近人眼侧面为凸面，近像源侧面为凸面；第二透镜E2的近人眼侧面为凹面，近像源侧面为凸面。第一透镜E1和第二透镜E2的近人眼侧面和近像源侧面均为非球面。其中，在第二透镜E2的近人眼侧面上镀有一层半透半反射光学薄膜，该半透半反射光学薄膜可透过由像源侧至人眼侧的光，并反射由人眼侧至像源侧的光。可选地，第二透镜E2为塑料材质的透镜。

来自像源面S19的光在依序穿过滤光片E3、第二透镜E2、第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL之后，在反射式偏振片RL上产生第一次反射，光在反射式偏振片RL上折返而依序穿过1/4波片L和第一透镜E1，随后，光在第二透镜E2的近人眼侧面上产生第二次反射，光在第二透镜E2的近人眼侧面上折返而依序穿过第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL，并最终射至人眼侧。

为了便于描述，在本实施例中，依照光线由像源侧至人眼侧传播而经过各光学元件的表面的先后次序，将各表面依序表示为S18至S1。具体而言，来自像源面S19的光依序穿过滤光片E3的近像源侧面S18、滤光片E3的近人眼侧面S17、第二透镜E2的近像源侧面S16、第二透镜E2的近人眼侧面S15、第一透镜E1的近像源侧面S14、第一透镜E1的近人眼侧面S13、1/4波片L所在的表面S12和反射式偏振片RL所在的表面S11，光在反射式偏振片RL上产生第一次折返，折返后再次穿过反射式偏振片RL所在的表面S10、1/4波片L所在的表面S9、第一透镜E1的近人眼侧面S8、第一透镜E1的近像源侧面S7和第二透镜E2的近人眼侧面S6，光在镀有半透半反射光学薄膜的第二透镜E2的近人眼侧面上第二次折返，折返后再次穿过第二透镜E2的近人眼侧面S5、第一透镜E1的近像源侧面S4、第一透镜E1的近人眼侧面S3、1/4波片L所在的表面S2和反射式偏振片RL所在的表面S1，最终射入人眼侧。

表5示出了实施例5的目镜的各元件的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表5

在本实施例中，目镜的总有效焦距f＝24.50mm，第一透镜E1的近人眼侧面的中心至目镜的像源面S19在光轴上的距离TTL＝22.58mm。

图10中示出了实施例5的目镜的畸变曲线，其表示不同视场角情况下的畸变大小值。根据图10可知，实施例5所给出的目镜能够实现良好的成像品质。

实施例6

以下参照图11和图12描述根据本申请实施例6的目镜。图11示出了根据本申请实施例6的目镜的结构示意图。

如图11所示，根据本申请示例性实施方式的目镜沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：光阑STO、反射式偏振片RL、1/4波片L、第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3和像源面S17。

第一透镜E1、第二透镜E2和第三透镜E3的组合光焦度为正光焦度。第一透镜E1的近人眼侧面为凸面，近像源侧面为凸面；第二透镜E2的近人眼侧面为凸面，近像源侧面为凸面；第三透镜E3的近人眼侧面为凹面，近像源侧面为凸面。第一透镜E1至第三透镜E3中的任意一个透镜的近人眼侧面和近像源侧面均为非球面。其中，在第一透镜E1的近像源侧面上镀有一层半透半反射光学薄膜，该半透半反射光学薄膜可透过由像源侧至人眼侧的光，并反射由人眼侧至像源侧的光。可选地，第一透镜E1为塑料材质的透镜。

来自像源面S17的光在依序穿过第三透镜E3、第二透镜E2、第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL之后，在反射式偏振片RL上产生第一次反射，光在反射式偏振片RL上折返并依序穿过1/4波片L和第一透镜E1，随后，光在第一透镜E1的近像源侧面上产生第二次反射，光在第一透镜E1的近像源侧面上折返而依序穿过第一透镜E1、1/4波片L和反射式偏振片RL，并最终射至人眼侧。

为了便于描述，在本实施例中，依照光线由像源侧至人眼侧传播而经过各光学元件的表面的先后次序，将各表面依序表示为S16至S1。具体而言，来自像源面S17的光依序穿过第三透镜E3的近像源侧面S16、第三透镜E3的近人眼侧面S15、第二透镜E2的近像源侧面S14、第二透镜E2的近人眼侧面S13、第一透镜E1的近像源侧面S12、第一透镜E1的近人眼侧面S11、1/4波片L所在的表面S10和反射式偏振片RL所在的表面S9，光在反射式偏振片RL上产生第一次折返，折返后再次穿过反射式偏振片RL所在的表面S8、1/4波片L所在的表面S7、第一透镜E1的近人眼侧面S6和第一透镜E1的近像源侧面S5，光在镀有半透半反射光学薄膜的第一透镜E1的近像源侧面上第二次折返，折返后再次穿过第一透镜E1的近像源侧面S4、第一透镜E1的近人眼侧面S3、1/4波片L所在的表面S2和反射式偏振片RL所在的表面S1，并最终射入人眼侧。

表6示出了实施例6的目镜的各元件的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表6

在本实施例中，目镜的总有效焦距f＝32.99mm，第一透镜E1的近人眼侧面的中心至目镜的像源面S17在光轴上的距离TTL＝33.57mm。

图12中示出了实施例6的目镜的畸变曲线，其表示不同视场角情况下的畸变大小值。根据图12可知，实施例6所给出的目镜能够实现良好的成像品质。

综上，实施例1至实施例6分别满足表7中所示的关系。

表7

以上描述仅为本申请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，本申请中所涉及的发明范围，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所述发明构思的情况下，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。例如上述特征与本申请中公开的(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。

Claims (10)

1.目镜，其特征在于，所述目镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序包括：

反射式偏振片；

1/4波片；

具有正光焦度的透镜组，其包括一个或多个透镜；

在所述一个或多个透镜中的任意一个透镜的非球面镜面上，镀有半透半反射光学薄膜；以及

所述反射式偏振片至所述半透半反射光学薄膜在所述光轴上的距离Lm与所述反射式偏振片至所述目镜的像源面在所述光轴上的距离Ld满足0.25＜Lm/Ld＜0.75。

2.根据权利要求1所述的目镜，其特征在于，所述一个或多个透镜包括第一透镜，

所述第一透镜的近人眼侧面和近像源侧面均为凸面，以及

所述第一透镜的近像源侧面为非球面，其上镀有半透半反射光学薄膜。

3.根据权利要求1所述的目镜，其特征在于，所述一个或多个透镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序包括第一透镜和第二透镜，

所述第一透镜的近人眼侧面为凸面，所述第二透镜的近像源侧面为凸面；以及

所述第二透镜的近人眼侧面为非球面，其上镀有半透半反射光学薄膜。

4.根据权利要求1所述的目镜，其特征在于，所述一个或多个透镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，

所述第一透镜的近人眼侧面为凸面，所述第三透镜的近像源侧面为凸面；以及

所述第一透镜的近像源侧面为非球面，其上镀有半透半反射光学薄膜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的目镜，其特征在于，镀有所述半透半反射光学薄膜的透镜为塑料材质的透镜，其色散系数Vm满足45＜Vm＜60。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的目镜，其特征在于，所述半透半反射光学薄膜所在的表面的曲率半径Rm与所述目镜的总有效焦距f满足-5.5＜Rm/f＜-3。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的目镜，其特征在于，所述一个或多个透镜中最靠近所述人眼侧的透镜的近人眼侧面至所述目镜的像源面在光轴上的距离TTL与所述目镜的像源面上像源区域对角线长的一半IH满足TTL/IH＜1.5。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的目镜，其特征在于，所述目镜的最大视场角的一半HFOV满足0.8＜tan(HFOV)＜2。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的目镜，其特征在于，所述目镜的总有效焦距f与所述目镜的入瞳直径EPD满足f/EPD＞2.5。

10.目镜，其特征在于，所述目镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序包括：

反射式偏振片；

1/4波片；

具有正光焦度的透镜组，其包括一个或多个透镜；

在所述一个或多个透镜中的任意一个透镜的非球面镜面上，镀有半透半反射光学薄膜；以及

在所述一个或多个透镜中，最靠近所述人眼侧的透镜的近人眼侧面为凸面，最靠近所述像源侧的透镜的近像源侧为凸面。