CN114047624B - 一种目镜光学结构、目镜系统及光学设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及目镜光学结构、目镜系统及光学设备，结构包括透镜组T1，透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；光学二元面面型的焦距为F2；F、F2满足下列关系式：‑120<F2/F<10.78；本发明采用了新型光学面型与菲涅尔面型的组合，并且各透镜及透镜组的焦距在满足特定的条件的情况下实现系统像差的大幅消除，降低各光学部件的感度，易于部件的加工及组装，特别是同时实现了大视场角、低畸变、低色差、低场曲、低像散等光学指标，观察者可以通过本发明目镜光学系统，观看到全画幅高清、无失真、像质均匀的大幅画面。
Description
技术领域
本发明涉及头戴显示设备光学系统技术领域，更具体地说，涉及一种目镜光学结构、目镜系统及光学设备。
背景技术
随着电子器件不断向超微型化发展，以及新的计算机、微电子、光电器件和通信理论和技术的发展，可穿戴计算这种基于“以人为本”“人机合一”的新型模式已经成为可能。在军事、工业、医疗、教育、消费等领域不断涌现应用。在一个典型的可穿戴计算系统架构中，头戴式显示装置是关键的组成部分。头戴显示装置通过光学技术，将微型图像显示器(例如透射式或反射式液晶显示屏，有机电致发光器件，DMD器件)发出的视频图像光引导到使用者的瞳孔，在使用者的近目范围实现虚拟、放大图像，为使用者提供直观、可视的图像、视频、文字信息。目镜光学系统是头戴显示装置的核心，实现将微型图像显示在人眼前形成虚拟放大图像的功能。
头戴显示装置向着体积紧凑，重量轻，便于头戴，减轻负载等方向发展。同时，大视场角和视觉舒适体验也逐渐成为衡量头戴显示装置优劣的关键因素，大视场角决定了高临场感的视觉体验效果，高像质、低畸变决定了视觉体验的舒适度。满足这些要求，需要目镜光学系统尽可能地实现大视场角、高图像分辨力、低畸变、小场曲、小体积等指标，同时满足上述光学性能对系统的设计和像差优化是很大挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种目镜光学结构，还提供了一种目镜系统及一种光学设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种目镜光学结构，其中，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由第一透镜构成；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第一透镜的两侧表面分别设置有所述光学二元面面型和所述菲涅尔面面型。
本发明所述的目镜光学结构，其中，所述第一透镜的所述光学二元面面型以非球面为基底；所述第一透镜的所述菲涅尔面面型以平面为基底。
一种目镜光学结构，其中，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由两片透镜构成，包括第一透镜和位于所述第一透镜前端的第二透镜；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第一透镜的两侧表面分别设置有所述光学二元面面型和所述菲涅尔面面型；
所述第二透镜为传统偶次非球面正透镜；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第二透镜的两侧表面分别设置有偶次非球面和光学球面。
本发明所述的目镜光学结构，其中，所述第一透镜的所述光学二元面面型以非球面为基底；所述第一透镜的所述菲涅尔面面型以非球面为基底。
一种目镜光学结构，其中，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由三片透镜构成，包括第一透镜和位于所述第一透镜前端的第二透镜，所述第二透镜为传统偶次非球面正透镜；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第二透镜的两侧表面分别设置有偶次非球面和光学球面；
所述第一透镜的下游设置有第三透镜，所述第三透镜为传统球面透镜；所述第三透镜的两侧表面均设置有光学球面。
本发明所述的目镜光学结构，其中，所述第一透镜的所述光学二元面面型以非球面为基底；所述第一透镜的所述菲涅尔面面型以平面为基底。
一种目镜光学结构，其中，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由从人眼观察侧到显示器件侧方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜组合构成，并采用方案一、方案二和方案三中的其中任意一种方案：
方案一：
所述第四透镜为传统偶次非球面正透镜；所述第五透镜为以非球面为基底的二元面透镜；所述第六透镜为以平面为基底的菲涅尔透镜；所述第七透镜为传统球面透镜；
方案二：
由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第四透镜的两侧表面分别为偶次非球面和光学球面，所述第五透镜的两侧表面分别为以非球面为基底的二元面面型和菲涅尔光学面型，所述第六透镜的两侧表面均为光学球面，所述第七透镜的两侧表面均为光学球面；
方案三：
由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第四透镜的两侧表面分别为偶次非球面和光学球面，所述第五透镜的两侧表面分别为以非球面为基底的二元面面型和以球面为基底的菲涅尔光学面型，所述第六透镜的两侧表面均为光学球面，所述第七透镜的两侧表面均为光学球面。
本发明所述的目镜光学结构，其中，F、F3满足下列关系式：
0.70≤F3/F。
本发明所述的目镜光学结构，其中，所述菲涅尔面面型由多种不同参数的菲涅尔面按照连续外径值组合而成。
本发明所述的目镜光学结构，其中，所述光学二元面面型基底为平面、球面或非球面；所述菲涅尔面面型基底为平面、球面或非球面。
本发明所述的目镜光学结构，其中，构成所述透镜组T1的光学部件由光学玻璃材质或塑胶材质制成。
一种目镜系统，其中，所述目镜系统上设置有如权利要求1-11任一所述的目镜光学结构。
一种光学设备，其中，所述光学设备上设置有如权利要求12所述的目镜系统。
本发明的有益效果在于：本发明采用了新型光学面型与菲涅尔面型的组合，并且各透镜及透镜组的焦距在满足特定的条件的情况下实现系统像差的大幅消除，降低各光学部件的感度，易于部件的加工及组装，特别是同时实现了大视场角、低畸变、低色差、低场曲、低像散等光学指标，观察者可以通过本发明所述目镜光学系统，观看到全画幅高清、无失真、像质均匀的大幅画面，达到高临场感的视觉体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本发明第一实施例的目镜光学系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的目镜光学系统的弥散斑阵列示意图；
图3是本发明第一实施例的目镜光学系统的畸变示意图；
图4是本发明第一实施例的目镜光学系统的光学传递函数MTF示意图；
图5是本发明第二实施例的目镜光学系统的结构示意图；
图6是本发明第二实施例的目镜光学系统的弥散斑阵列示意图；
图7是本发明第二实施例的目镜光学系统的畸变示意图；
图8是本发明第二实施例的目镜光学系统的光学传递函数MTF示意图；
图9是本发明第三实施例的目镜光学系统的结构示意图；
图10是本发明第三实施例的目镜光学系统的弥散斑阵列示意图；
图11是本发明第三实施例的目镜光学系统的畸变示意图；
图12是本发明第三实施例的目镜光学系统的光学传递函数MTF示意图；
图13是本发明第四实施例的目镜光学系统的结构示意图；
图14是本发明第四实施例的目镜光学系统的弥散斑阵列示意图；
图15是本发明第四实施例的目镜光学系统的畸变示意图；
图16是本发明第四实施例的目镜光学系统的光学传递函数MTF示意图；
图17是本发明第五实施例的目镜光学系统的结构示意图；
图18是本发明第五实施例的目镜光学系统的弥散斑阵列示意图；
图19是本发明第五实施例的目镜光学系统的畸变示意图；
图20是本发明第五实施例的目镜光学系统的光学传递函数MTF示意图；
图21是本发明第六实施例的目镜光学系统的结构示意图；
图22是本发明第六实施例的目镜光学系统的弥散斑阵列示意图；
图23是本发明第六实施例的目镜光学系统的畸变示意图；
图24是本发明第六实施例的目镜光学系统的光学传递函数MTF示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
本发明实施例一的目镜光学结构，如图1所示，同时参阅图2-4，包括透镜组T1，透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
本发明采用了新型光学面型与菲涅尔面型的组合，并且各透镜及透镜组的焦距在满足特定的条件的情况下实现系统像差的大幅消除，降低各光学部件的感度，易于部件的加工及组装，特别是同时实现了大视场角、低畸变、低色差、低场曲、低像散等光学指标，观察者可以通过本发明所述目镜光学系统，观看到全画幅高清、无失真、像质均匀的大幅画面，达到高临场感的视觉体验。
其中F/D可取值为1.95、2.22.2.56、2.78、3.12、3.55、4.35、5.34等等，F2/F可取值为-112、-83、-53、-33、-11、-5、10等等，F2/R2可取值为0.5、1.2、3.4、6.1、8.7、10.1、13.2、14等等；
优选的，菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010。
F、F3满足下列关系式：
0.70≤F3/F。
其中F3/R3可取值为-1.87、-1.77、-1.58、-1.43、-1.27、-1.17等等，F3/F可取值为0.7、3.12、6.72、10.3、17.4、33.6、53.22等等；
其中F/D可取值为1.95、2.22.2.56、2.78、3.12、3.55、4.35、5.34等等，F2/F可取值为-112、-83、-53、-33、-11、-5、10等等，F2/R2可取值为0.5、1.2、3.4、6.1、8.7、10.1、13.2、14等等；
优选的，菲涅尔面面型由多种不同参数的菲涅尔面按照连续外径值组合而成。
优选的，光学二元面面型基底为平面、球面或非球面；菲涅尔面面型基底为平面、球面或非球面。
优选的，构成透镜组T1的光学部件由光学玻璃材质或塑胶材质制成，当组成透镜组T1的透镜有多个时，可以部分由光学玻璃材质制成部分由塑胶材质制成，基于该种方式的简单变换同样属于本申请保护范畴。
优选的，透镜组T1包括第一透镜；由人眼观察侧到显示器件侧方向，第一透镜的两侧表面分别设置有光学二元面面型和菲涅尔面面型。
优选的，第一透镜的光学二元面面型以非球面为基底；第一透镜的菲涅尔面面型以平面为基底。
本实施例中，设计数据如下表所示：
附图1为第一实施例目镜光学系统的2D结构图，该光学结构T1透镜组由一片光学透镜组成，其中面1为以非球面为基底的二元面面型，面2为以平面为基底的菲涅尔光学面型，且二元面的参数为：
菲涅尔面的面型参数为：
其中光学系统的焦距为F，通光口径为D，F/D为6.61，二元面单面焦距为F2，F2/F为-6.53，二元面半径值为R2，F2/R2为2.14。菲涅尔面焦距为F3，半径值为R3，F3/R3为-1.35，F3/F为0.88；
附图2、附图3、附图4分别为该光学系统的弥散斑阵列图、畸变图及光学传递函数MTF图，反映出了本实施例各个视场光线在像平面(显示器件I)的单位像素内有着很高的分辨率及很小的光学畸变，单位周期每8mm分辨率达到0.35以上，光学系统像差得到良好校正，通过所述目镜光学系统可观察到均匀、高光学性能的显示画像；
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，同样的也是采用的单透镜形式，相同之处不在赘述，如图5-8所示，不同之处在于：
第二实施例目镜设计数据如下表所示：
附图5为第一实施例目镜光学系统的2D结构图，该光学结构T1透镜组由一片光学透镜组成，其中面1为以非球面为基底的二元面面型，面2为以平面为基底的菲涅尔光学面型，且二元面的参数为：
菲涅尔面的面型参数为：
较实施例一，实施例二的主要特点在于其各项光学指标更高，如光学传递函数的指标较实施例一更高，成像质量更好。其中光学系统的焦距为F，通光口径为D，F/D为6.61，二元面单面焦距为F2，F2/F为-116.1，二元面半径值为R2，F2/R2为14.49。菲涅尔面焦距为F3，半径值为R3，F3/R3为-1.35，F3/F为0.99。
附图6、附图7、附图8分别为该光学系统的弥散斑阵列图、畸变图及光学传递函数MTF图，反映出了本实施例各个视场光线在像平面(显示器件I)的单位像素内有着很高的分辨率及很小的光学畸变，单位周期每8mm分辨率达到0.45以上，光学系统像差得到良好校正，通过所述目镜光学系统可观察到均匀、高光学性能的显示画像。
实施例三
本实施例与实施例一基本相同，相同之处不在赘述，如图9-12所示，不同之处在于：
第三实施例目镜设计数据如下表所示：
附图9为第三实施例目镜光学系统的2D结构图，实施例三主要特点在于该光学结构由两片光学透镜组成，其中T1透镜组由一片传统偶次非球面正透镜(第二透镜)和如实施例一、实施例二的光学二元面与菲涅尔面组成的透镜(第一透镜)组成。如图所示从人眼到微显示屏沿光轴方向依次为面1偶次非球面，面2光学球面，面3以非球面为基底的二元面面型，面4以非球面为基底的菲涅尔光学面型，且二元面的参数为：
菲涅尔面的面型参数为：
较实施例一和实施例二，实施例三的主要特点在于其各项光学指标更高，如光学传递函数的指标更高，成像质量更好。其中该光学系统的焦距为F，通光口径为D，F/D为4.69，二元面单面焦距为F2，F2/F为10.78，二元面半径值为R2，F2/R2为0.56。菲涅尔面焦距为F3，半径值为R3，F3/R3为-1.68，F3/F为1.35。
附图10、附图11、附图12分别为该光学系统的弥散斑阵列图、畸变图及光学传递函数MTF图，反映出了本实施例各个视场光线在像平面(显示器件I)的单位像素内有着很高的分辨率及很小的光学畸变，单位周期每8mm分辨率达到0.4以上，光学系统像差得到良好校正，通过所述目镜光学系统可观察到均匀、高光学性能的显示画像。
实施例四
本实施例与实施例三基本相同，相同之处不在赘述，如图13-16所示，不同之处在于：
第四实施例目镜设计数据如下表所示：
附图13为第四实施例目镜光学系统的2D结构图，较实施例一、实施例二、实施例三，实施例四主要特点在于该光学结构由三片光学透镜组成，其中T1透镜组由一片传统偶次非球面正透镜(第二透镜)和一片传统球面透镜(第三透镜)，以及如实施例一、实施例二的光学二元面与菲涅尔面组成的透镜(第一透镜)组成。如图所示从人眼到微显示屏沿光轴方向依次为面1偶次非球面，面2光学球面，面3以非球面为基底的二元面面型，面4以平面为基底的菲涅尔光学面型，面5光学球面，面6光学球面，且二元面的参数为：
菲涅尔面的面型参数为：
较实施例一，实施例二的主要特点在于其，各项光学指标更高，如光学传递函数的指标较实施例一更高，成像质量更好。其中该光学系统的焦距为F，通光口径为D，F/D为3.26，二元面单面焦距为F2，F2/F为9.22，二元面半径值为R2，F2/R2为0.60。菲涅尔面焦距为F3，半径值为R3，F3/R3为-1.68，F3/F为1.43。
附图14、附图15、附图16分别为该光学系统的，弥散斑阵列图、畸变图及光学传递函数MTF图，反映出了本实施例各个视场光线在像平面(显示器件I)的单位像素内有着很高的分辨率及很小的光学畸变，单位周期每8mm分辨率达到0.4以上，光学系统像差得到良好校正，通过所述目镜光学系统可观察到均匀、高光学性能的显示画像。
实施例五
本实施例与实施例一基本相同，相同之处不在赘述，如图17-20所示，不同之处在于：
第五实施例目镜设计数据如下表所示：
附图17为第五实施例目镜光学系统的2D结构图，较以上实施例，实施例五主要特点在于该光学结构由四片光学透镜组成，其中T1透镜组由一片传统偶次非球面正透镜(第四透镜)、一片以非球面为基底的二元面透镜(第五透镜)、一片以平面为基底的菲涅尔透镜(第六透镜)以及一片传统球面透镜(第七透镜)组成。如图所示从人眼到微显示屏沿光轴方向依次为面1偶次非球面，面2光学球面，面3以非球面为基底的二元面面型，面4菲涅尔光学面型，面5光学球面，面6光学球面，且二元面的参数为：
菲涅尔面的面型参数为：
较实施例一和实施例二，实施例五的主要特点在于其各项光学指标更高，如光学传递函数的指标较实施例一更高，成像质量更好。其中该光学系统的焦距为F，通光口径为D，F/D为2.40，二元面单面焦距为F2，F2/F为7.54，二元面半径值为R2，F2/R2为0.87。菲涅尔面焦距为F3，半径值为R3，F3/R3为-1.62，F3/F为1.46。
附图18、附图19、附图20分别为该光学系统的弥散斑阵列图、畸变图及光学传递函数MTF图，反映出了本实施例各个视场光线在像平面(显示器件I)的单位像素内有着很高的分辨率及很小的光学畸变，单位周期每8mm分辨率达到0.5以上，光学系统像差得到良好校正，通过所述目镜光学系统可观察到均匀、高光学性能的显示画像。
实施例六
本实施例与实施例五基本相同，相同之处不在赘述，如图21-24所示，不同之处在于：
第六实施例目镜设计数据如下表所示：
附图21为第六实施例目镜光学系统的2D结构图，较以上实施例，实施例六主要特点在于该光学结构由四片光学透镜组成，其中T1透镜组由一片传统偶次非球面正透镜(第四透镜)、一片以非球面为基底的二元面透镜(第五透镜)、一片以非球面为基底的菲涅尔透镜(第六透镜)以及一片传统球面透镜(第七透镜)组成。如图所示从人眼到微显示屏沿光轴方向依次为面1偶次非球面，面2光学球面，面3以非球面为基底的二元面面型，面4以非球面为基底的菲涅尔光学面型，面5光学球面，面6光学球面，且二元面的参数为：
菲涅尔面的面型参数为：
较实施例一和实施例二，实施例六的主要特点在于其各项光学指标更高，如光学传递函数的指标较实施例一更高，成像质量更好。其中该光学系统的焦距为F，通光口径为D，F/D为2.32，二元面单面焦距为F2，F2/F为-4.27，二元面半径值为R2，F2/R2为2.58。菲涅尔面焦距为F3，半径值为R3，F3/R3为-0.011，F3/F为1.37。
附图22、附图23、附图24分别为该光学系统的弥散斑阵列图、畸变图及光学传递函数MTF图，反映出了本实施例各个视场光线在像平面(显示器件I)的单位像素内有着很高的分辨率及很小的光学畸变，单位周期每8mm分辨率达到0.6以上，光学系统像差得到良好校正，通过所述目镜光学系统可观察到均匀、高光学性能的显示画像；
上述实施例1-6的各项数据均满足发明内容中所记录的其他参数，如下表所示：
| F | F2 | F3 | FOV(°) | |
| 实施例一 | 33.05 | -215.85 | 29.21 | 56 |
| 实施例二 | 41.17 | -4780 | 40.86 | 80 |
| 实施例三 | 42.2 | 454.74 | 56.92 | 91 |
| 实施例四 | 29.3 | 270.41 | 41.99 | 90 |
| 实施例五 | 19.24 | 145.07 | 28.18 | 89 |
| 实施例六 | 18.66 | -79.668 | 25.61 | 90 |
实施例七
一种目镜系统，其中，目镜系统上设置有如上述的目镜光学结构。
实施例八
一种光学设备，其中，光学设备上设置有如上述的目镜系统。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (13)
1.一种目镜光学结构，其特征在于，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由第一透镜构成；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第一透镜的两侧表面分别设置有所述光学二元面面型和所述菲涅尔面面型。
2.根据权利要求1所述的目镜光学结构，其特征在于，所述第一透镜的所述光学二元面面型以非球面为基底；所述第一透镜的所述菲涅尔面面型以平面为基底。
3.一种目镜光学结构，其特征在于，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由两片透镜构成，包括第一透镜和位于所述第一透镜前端的第二透镜；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第一透镜的两侧表面分别设置有所述光学二元面面型和所述菲涅尔面面型；
所述第二透镜为传统偶次非球面正透镜；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第二透镜的两侧表面分别设置有偶次非球面和光学球面。
4.根据权利要求3所述的目镜光学结构，其特征在于，所述第一透镜的所述光学二元面面型以非球面为基底；所述第一透镜的所述菲涅尔面面型以非球面为基底。
5.一种目镜光学结构，其特征在于，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由三片透镜构成，包括第一透镜和位于所述第一透镜前端的第二透镜，所述第二透镜为传统偶次非球面正透镜；由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第二透镜的两侧表面分别设置有偶次非球面和光学球面；
所述第一透镜的下游设置有第三透镜，所述第三透镜为传统球面透镜；所述第三透镜的两侧表面均设置有光学球面。
6.根据权利要求5所述的目镜光学结构，其特征在于，所述第一透镜的所述光学二元面面型以非球面为基底；所述第一透镜的所述菲涅尔面面型以平面为基底。
7.一种目镜光学结构，其特征在于，包括透镜组T1，所述透镜组T1上设置有由人眼观察侧到显示器件侧方向分布的光学二元面面型和菲涅尔面面型；
所述透镜组T1的焦距为F，通光口径为D；F、D满足下列关系式：1.9≤F/D；
所述光学二元面面型的焦距为F2，半径值为R2；F、F2满足下列关系式：-120<F2/F<10.78；F2、R2满足下列关系式：0.5≤F2/R2≤14.50；
所述菲涅尔面面型焦距为F3，半径值为R3，F3、R3满足下列关系式：
-1.88≤F3/R3≤-0.010；
所述透镜组T1由从人眼观察侧到显示器件侧方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜组合构成，并采用方案一、方案二和方案三中的其中任意一种方案：
方案一：
所述第四透镜为传统偶次非球面正透镜；所述第五透镜为以非球面为基底的二元面透镜；所述第六透镜为以平面为基底的菲涅尔透镜；所述第七透镜为传统球面透镜；
方案二：
由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第四透镜的两侧表面分别为偶次非球面和光学球面，所述第五透镜的两侧表面分别为以非球面为基底的二元面面型和菲涅尔光学面型，所述第六透镜的两侧表面均为光学球面，所述第七透镜的两侧表面均为光学球面；
方案三：
由人眼观察侧到显示器件侧方向，所述第四透镜的两侧表面分别为偶次非球面和光学球面，所述第五透镜的两侧表面分别为以非球面为基底的二元面面型和以球面为基底的菲涅尔光学面型，所述第六透镜的两侧表面均为光学球面，所述第七透镜的两侧表面均为光学球面。
8.根据权利要求1、3、5、7中任一项所述的目镜光学结构，其特征在于，F、F3满足下列关系式：
0.70≤F3/F。
9.根据权利要求1、3、5、7中任一项所述的目镜光学结构，其特征在于，所述菲涅尔面面型由多种不同参数的菲涅尔面按照连续外径值组合而成。
10.根据权利要求1、3、5、7中任一项所述的目镜光学结构，其特征在于，所述光学二元面面型基底为平面、球面或非球面；所述菲涅尔面面型基底为平面、球面或非球面。
11.根据权利要求1、3、5、7中任一项所述的目镜光学结构，其特征在于，构成所述透镜组T1的光学部件由光学玻璃材质或塑胶材质制成。
12.一种目镜系统，其特征在于，所述目镜系统上设置有如权利要求1-11任一所述的目镜光学结构。
13.一种光学设备，其特征在于，所述光学设备上设置有如权利要求12所述的目镜系统。
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