CN220188801U - 目视系统及包括该目视系统的vr设备 - Google Patents
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Abstract
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元件组、第二元件组和第三元件组，其中，第一元件组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；第二元件组包括第二透镜；第三元件组包括第三透镜；第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔小于其他相邻透镜在光轴上的空气间隔；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。第二元件组的有效焦距F2、第三元件组的有效焦距F3、第二间隔元件的第二侧面的外径D2m和第二间隔元件的第一侧面的内径d2s满足‑8<(F2+F3)/(D2m+d2s)<0。
Description
技术领域
本申请涉及光学元件领域，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
近年来，元宇宙产业不断升级换代，消费者对VR设备的轻薄度、成像质量、使用体验提出了更高的要求。然而，目前的成像系统普遍存在体积较大、成像质量较差、组装制造成本较高等一系列的问题。
针对这些问题，本领域技术人员需要研发设计一种更轻薄、高性能、易制造的目视系统，以为用户提供更好的综合观感和使用体验，同时以实现降低成本和提高生产效率的目的。根据目前产品的发展趋势，三片式折叠式目视光学系统设计方案未来将得到更广泛的应用，因此，期望通过合理设计镜片、间隔元件以及镜筒等构成系统的各个光学组件的相关参数及结构形式等，提供一种三片式折叠式目视光学系统，可以实现显示器和目视系统之间尺寸的进一步缩短，使目视光学系统更加轻薄，能够提高VR设备的使用舒适性；可以扩大目视光学系统视场范围，能够使虚拟场景更真实生动；可以实现清晰的图像和高质量的色彩还原效果，更好地降低失真现象，减少鬼像以及杂散光现象；以及，系统的设计可以更加地紧凑和简单，以有利于大规模组装制造、降低成本。
实用新型内容
本申请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元件组、第二元件组和第三元件组，其中，所述第一元件组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；所述第二元件组包括第二透镜；所述第三元件组包括第三透镜；所述第二透镜与所述第三透镜在所述光轴上的空气间隔小于其他相邻透镜在所述光轴上的空气间隔；所述目视系统还包括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的第二间隔元件。所述第二元件组的有效焦距F2、所述第三元件组的有效焦距F3、所述第二间隔元件的第二侧面的外径D2m与所述第二间隔元件的第一侧面的内径d2s可满足：-8<(F2+F3)/(D2m+d2s)<0。
在一个实施方式中，所述第三透镜的第一侧面的曲率半径R5、所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4和所述第二间隔元件的第一侧面的外径D2s可满足：0<|R5-R4|/(D2m+D2s)<50。
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和所述目视系统的光圈值Fno可满足：-10<R6/d0m×Fno<0。
在一个实施方式中，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3、所述镜筒沿所述光轴方向的最大高度L和所述镜筒的第一侧端面至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP02可满足：0<CT3/(L-EP02)<3。
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；所述第一元件组的有效焦距F1与所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s可满足：0<|F1/d1s|<28。
在一个实施方式中，所述第一透镜的折射率N1、所述第二透镜的折射率N2、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至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP02与所述镜筒的第一侧端面至所述第一间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP01可满足：0<(N1+N2+Nr+Np)/(EP02-EP01)<8。
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；所述第一元件组的有效焦距F1、所述第一间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度CP1、所述第二间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度CP2、所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3与所述目视系统的有效焦距f可满足：15mm<|F1×CP1+F2×CP2+F3×CT3|/f<86mm。
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；所述反射式偏光元件的阿贝数Vr、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度dr、所述四分之一波片的阿贝数Vp、所述四分之一波片在所述光轴上的中心厚度dp以及所述第一间隔元件的第二侧面至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP12可满足：0<(Vr×dr+Vp×dp)/(EP12-dr-dp)<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；所述镜筒的第一侧端面的外径D0s、所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s、所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2、所述第二透镜与所述第三透镜在所述光轴上的间隔距离T23与所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3可满足：-3<(D0s-d1s)/(CT2+T23-CT3)<8。
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；所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2、所述第二透镜的第一侧面的曲率半径R3以及所述第一间隔元件的第二侧面至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP12可满足：0mm<R2/R3×EP12<15mm。
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。
在一个实施方式中，所述镜筒的第二侧端面的外径D0m与所述第二间隔元件的第二侧面的内径d2m可满足：0<|F3|/(D0m-d2m)<40。
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；所述第一间隔元件的第二侧面的内径d1m可满足：0<|F2/(d2s+d1m)|<8。
另一方面，本申请还提供了一种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。
本申请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元件组、第二元件组和第三元件组，其中，第一元件组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；第二元件组包括第二透镜；第三元件组包括第三透镜；并且，第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔小于其他相邻透镜在光轴上的空气间隔；以及在第二透镜的第二侧设置有与第二透镜的第二侧面部分接触的第二间隔元件；同时，控制第二元件组有效焦距F2、第三元件组的有效焦距F3、第二间隔元件的第二侧面的外径D2m和第二间隔元件的第一侧面的内径d2s满足条件式-8<(F2+F3)/(D2m+d2s)<0。本申请所公开的目视系统的这种设置，可以合理控制第二透镜、第三透镜的形状，可以确保光线会聚至显示器上，并有利于保证光学后焦不致于过长，确保目视系统紧凑；还可以减少镜片间空气间隔，有利于减少场曲、色差等像差现象发生，有利于保证系统清晰度以及色彩还原度要求；同时可以确保组立靠面有足够的承靠面积，保证组立时的稳定。
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示出了根据本申请示例性实施方式的目视系统的结构及部分参数示意图；
图2、图3和图4分别示出了根据本申请实施例1的目视系统在三种实施方式下的结构示意图；
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；
图8、图9和图10分别示出了根据本申请实施例2的目视系统在三种实施方式下的结构示意图；
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；
图14、图15和图16分别示出了根据本申请实施例3的目视系统在三种实施方式下的结构示意图；
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；
图20示出了光线经由本申请示例性实施方式的目视系统的传播路径图；以及
图21为图20所示的光线经由本申请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
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、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或第三透镜。
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。
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形式化意义解释，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。以下实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。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元件组、第二元件组和第三元件组。
在示例性实施方式中，第一元件组可至少包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片。第二元件组可至少包括第二透镜。第三元件组可至少包括第三透镜。
在示例性实施方式中，第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔可以小于其他相邻透镜在光轴上的空气间隔。具体地，第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔可以小于第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔。
在示例性实施方式中，目视系统还可以包括位于第二透镜的第二侧的第二间隔元件，第二间隔元件可与第二透镜的第二侧面部分接触。
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，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。
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。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统可满足条件式-8<(F2+F3)/(D2m+d2s)<0，其中，F2为第二元件组的有效焦距，F3为第三元件组的有效焦距，D2m为第二间隔元件的第二侧面的外径，d2s为第二间隔元件的第一侧面的内径。通过控制第二元件组的有效焦距、第三元件组的有效焦距、第二间隔元件的第二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-8<(F2+F3)/(D2m+d2s)<0，可以合理控制第二透镜、第三透镜的形状，可以确保光线会聚至显示器上，并可以确保光学后焦不致于过长，有利于保证目视系统的紧凑；同时可以减少镜片间空气间隔，有利于减少场曲、色差等像差现象的发生，确保系统清晰度以及色彩还原度要求；还可以确保组立靠面有足够的承靠面积，保证组立时的稳定。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统可满足条件式0<|R5-R4|/(D2m+D2s)<50，其中，R5是第三透镜的第一侧面的曲率半径，R4是第二透镜的第二侧面的曲率半径，D2m是第二间隔元件的第二侧面的外径，D2s是第二间隔元件的第一侧面的外径。通过控制第三透镜的第一侧面的曲率半径、第二透镜的第二侧面的曲率半径、第二间隔元件的第二侧面的外径和第二间隔元件的第一侧面的外径满足条件式0<|R5-R4|/(D2m+D2s)<50，可以确保镜片的径向定位需要，使之与镜筒合理地匹配，也能保证镜片边缘留有一定的法兰平台，给予模具设计时预留出一定的顶针位置需要；同时可以使得两侧光线以较小的偏折角射出与射入，可以显著减小光学系统的像差，确保成像质量；另外，在结构上可以实现凹凸面互补，可以使整体结构变薄变轻。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统可满足条件式-10<R6/d0m×Fno<0，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(即镜筒的最靠近第二侧的端面或表面)的内径，Fno是目视系统的光圈值。通过控制第三透镜的第二侧面的曲率半径与镜筒的第二侧端面的内径以及目视系统的光圈值满足条件式-10<R6/d0m×Fno<0，在人眼入瞳尺寸一定的前提下，可以间接控制整个系统的焦距，可以合理决定显示器的位置；可以保证系统内部光线边缘视场角达到最大设计要求，可以使系统满足FOV最大的特点；同时还可以控制光线偏折在一定的合理范围内。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统可满足条件式0<CT3/(L-EP02)<3，其中，CT3是第三透镜在光轴上的中心厚度，L是镜筒沿光轴方向的最大高度，即镜筒的第一侧端面(即镜筒的最靠近第一侧的端面或表面)至镜筒的第二侧端面沿光轴的距离，EP02是镜筒的第一侧端面至第二间隔元件的第一侧面在光轴上的距离。通过控制第三透镜在光轴上的中心厚度与镜筒沿光轴方向的最大高度和镜筒的第一侧端面至第二间隔元件的第一侧面在光轴上的距离之差的比值在该范围，可以确保整个系统不至于过长，使整个系统高度与外径之比更加合理；可以保证第三透镜中心厚度与边缘厚度之比在合理的范围内，使得注塑成型工艺稳定，有利于品控；还可以确保镜筒前端(第一侧)定位面有合理的厚度和一定的强度，确保组立时稳定不变形；同时也有利于第一透镜的组立。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统还可包括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的第一间隔元件，并且，目视系统可满足条件式0<|F1/d1s|<28，其中，F1是第一元件组的有效焦距，d1s是第一间隔元件的第一侧面的内径。通过控制第一元件组的有效焦距与第一间隔元件的第一侧面的内径之比的绝对值在该范围，可以确保内部光线不会被遮挡，同时可以确保第一透镜的轴向法兰面定位有一定的面积；同时可以决定人眼发出的光线进行偏折后，全部光线可以射入第一间隔元件的内孔径内进行光线传播至下一个元件直至显示器。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统可满足条件式0<(N1+N2+Nr+Np)/(EP02-EP01)<8，其中，N1是第一透镜的折射率，N2是第二透镜的折射率，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，EP02是镜筒的第一侧端面至第二间隔元件的第一侧面在光轴上的距离，EP01是镜筒的第一侧端面至第一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、第二透镜的折射率、反射式偏光元件的折射率、四分之一波片的折射率、镜筒的第一侧端面至第二间隔元件的第一侧面在光轴上的距离以及镜筒的第一侧端面至第一间隔元件的第一侧面在光轴上的距离满足条件式0<(N1+N2+Nr+Np)/(EP02-EP01)<8，可以确保第一、第二透镜之间的光焦度能够合理分配，有利于系统成像清晰优质，能够起到平衡光学高级像差的作用；其中，偏光元件与波片的折射率大小选择可与镜片折射率接近或相近，防止界面折射率相差过大，以避免光能损失现象的发生；同时可以间接控制中间第二透镜的法兰承靠面厚度，确保第二透镜法兰面厚度与镜片中心厚度不致于相差过大，有利于成型工艺和成型品质的稳定。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统还可包括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的第一间隔元件，并且，目视系统可满足条件式15mm<|F1×CP1+F2×CP2+F3×CT3|/f<86mm，其中，F1是第一元件组的有效焦距，CP1是第一间隔元件沿平行于光轴方向的厚度，F2为第二元件组的有效焦距，CP2是第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度，F3为第三元件组的有效焦距，CT3是第三透镜在光轴上的中心厚度，f是目视系统的有效焦距。通过控制第一元件组的有效焦距、第一间隔元件沿平行于光轴方向的厚度、第二元件组的有效焦距、第二间隔元件沿平行于光轴方向的厚度、第三元件组的有效焦距、第三透镜在光轴上的中心厚度以及目视系统的有效焦距满足条件式15mm<|F1×CP1+F2×CP2+F3×CT3|/f<86mm，可以有效地分配系统的光焦度，在满足系统焦距的前提下，能够校正或平衡光学系统像差，提高系统的成像质量；同时，可使间隔元件不至于太薄或太厚，从而保证间隔元件的强度，保证在一定本体高度的前提下镜片结构径的大小。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统还可包括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的第一间隔元件，并且，目视系统可满足条件式0<(Vr×dr+Vp×dp)/(EP12-dr-dp)<15，其中，Vr是反射式偏光元件的阿贝数，dr是反射式偏光元件在光轴上的中心厚度，Vp是四分之一波片的阿贝数，dp是四分之一波片在光轴上的中心厚度，EP12是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。通过控制反射式偏光元件的阿贝数、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度、四分之一波片的阿贝数、四分之一波片在光轴上的中心厚度以及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满足条件式0<(Vr×dr+Vp×dp)/(EP12-dr-dp)<15，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，同时可以保证整个目视系统的消色差效果；还可以保证镜头组立稳定性以及成型镜片厚薄比需要，并且偏光片与波片具有一定的中心厚度，可以方便地匹配贴膜工艺。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统还可包括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的第一间隔元件，并且，目视系统可满足条件式-3<(D0s-d1s)/(CT2+T23-CT3)<8，其中，D0s是镜筒的第一侧端面的外径，d1s是第一间隔元件的第一侧面的内径，CT2是第二透镜在光轴上的中心厚度，T23是第二透镜与第三透镜在光轴上的间隔距离，CT3是第三透镜在光轴上的中心厚度。通过控制镜筒的第一侧端面的外径、第一间隔元件的第一侧面的内径、第二透镜在光轴上的中心厚度、第二透镜与第三透镜在光轴上的间隔距离以及第三透镜在光轴上的中心厚度满足条件式-3<(D0s-d1s)/(CT2+T23-CT3)<8，可以约束第二、第三透镜的中心厚度在合理的范围内，避免产生往显示器方向过于凸出的现象；同时还可以确保目视系统组装后径向大小与高度协调，且能确保整个镜筒壁厚均匀，能保证成型收缩均匀，镜筒配合精度提高。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统还可包括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的第一间隔元件，并且，目视系统可满足条件式0mm<R2/R3×EP12<15mm，其中，R2是第一透镜的第二侧面的曲率半径，R3是第二透镜的第一侧面的曲率半径，EP12是第一间隔元件与第二间隔元件之间的间隔距离，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第二侧面的曲率半径、第二透镜的第一侧面的曲率半径和第一间隔元件与第二间隔元件之间的间隔距离满足条件式0mm<R2/R3×EP12<15mm，可以合理控制第一、第二透镜的光焦度，从而有利于系统像差校正，如场曲、象散等；同时可以保证两间隔元件间透镜的法兰面厚度在合理的范围内，以有利于透镜成型工艺的稳定。
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、四分之一波片可以沿光轴由第一侧至第二侧依序排列。
图20示出了光线经由本申请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，根据本申请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，根据本申请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。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统可满足条件式0<|F3|/(D0m-d2m)<40，其中，F3是第三元件组的有效焦距，D0m是镜筒的第二侧端面的外径，d2m是第二间隔元件的第二侧面的内径。通过控制第三元件组的有效焦距、镜筒的第二侧端面的外径和第二间隔元件的第二侧面的内径满足条件式0<|F3|/(D0m-d2m)<40，可以有利于校正目视系统像差；可以保证光线全通过间隔元件内径边缘以保证最大FOV的实现需要，并可确保镜筒的均匀壁厚，使成型收缩均匀便于脱模。
在示例性实施方式中，本申请的目视系统还可包括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的第一间隔元件，并且，目视系统可满足条件式0<|F2/(d2s+d1m)|<8，其中，F2是第二元件组的有效焦距，d2s是第二间隔元件的第一侧面的内径，d1m是第一间隔元件的第二侧面的内径。通过控制第二元件组的有效焦距、第二间隔元件的第一侧面的内径和第一间隔元件的第二侧面的内径满足条件式0<|F2/(d2s+d1m)|<8，可使第二透镜元件焦距对第一、第三透镜元件起到中继透镜作用，实现系统整体的焦距达到设计要求，另外可以实现三组透镜的光焦度合理分配，透镜的正负光焦度搭配，有利于平衡光学像差，提高系统的成像质量；同时可以保证光线无渐晕射入，并且保证间隔元件具有一定的合理面积大小，可与镜片法兰面承靠稳定。
在示例性实施方式中，本申请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。
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。
根据本申请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元件组、第二元件组和第三元件组，其中，第一元件组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；第二元件组包括第二透镜；第三元件组包括第三透镜；并且，第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔小于其他相邻透镜在光轴上的空气间隔；以及在第二透镜的第二侧设置有与第二透镜的第二侧面部分接触的第二间隔元件；同时，控制第二元件组有效焦距F2、第三元件组的有效焦距F3、第二间隔元件的第二侧面的外径D2m和第二间隔元件的第一侧面的内径d2s满足条件式-8<(F2+F3)/(D2m+d2s)<0。可以合理控制第二透镜、第三透镜的形状，可以确保光线会聚至显示器上，并有利于保证光学后焦不致于过长，确保目视系统紧凑；还可以减少镜片间空气间隔，有利于减少场曲、色差等像差现象发生，有利于保证系统清晰度以及色彩还原度要求；同时可以确保组立靠面有足够的承靠面积，保证组立时的稳定。
根据本申请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。
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。
实施例1
以下参照图2、图3、图4以及图5、图6和图7描述根据本申请实施例1的目视系统。图2、图3和图4分别示出了根据本申请实施例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。
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。
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可构成第一元件组，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)。
在该实施例中，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。
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)。
| 面号 | 表面名称 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度/距离 | 折射率 | 阿贝数 | 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 | 1475.3962 | 4.4059 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S2 | 反射式偏光元件(RP) | 非球面 | -68.2580 | 0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | 0.0000 |
| S3 | 四分之一波片(QWP) | 非球面 | -68.2580 | 0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S4 | 非球面 | -68.2580 | 0.6395 | ||||
| S5 | 第二透镜(L2) | 非球面 | -53.5276 | 5.0734 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S6 | 非球面 | -32.4247 | 0.5000 | 0.0000 | |||
| S7 | 第三透镜(L3) | 非球面 | -36.9875 | 3.6006 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S8 | 部分反射层(BS) | 非球面 | -44.4445 | -3.6006 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S7 | 非球面 | -36.9875 | -0.5000 | ||||
| S6 | 部分反射层(BS) | 非球面 | -32.4247 | -5.0734 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S5 | 非球面 | -53.5276 | -0.6395 | ||||
| S4 | 反射式偏光元件(RP) | 非球面 | -68.2580 | -0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S3 | 四分之一波片(QWP) | 非球面 | -68.2580 | 0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S2 | 非球面 | -68.2580 | 0.6395 | ||||
| S5 | 第二透镜(L2) | 非球面 | -53.5276 | 5.0734 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S6 | 非球面 | -32.4247 | 0.5000 | ||||
| S7 | 第三透镜(L3) | 非球面 | -36.9875 | 3.6006 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S8 | 非球面 | -44.4445 | 3.9997 |
表1
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：
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、A10和A12。
| 面号\系数 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 |
| S1 | -9.3506E+00 | -9.0802E-01 | -2.9227E-01 | -1.1204E-01 | -3.3094E-02 |
| S2 | 3.0544E+01 | 2.4256E+01 | 8.0248E+00 | 1.2143E+00 | 0.0000E+00 |
| S5 | -1.9568E+01 | -7.1148E+00 | -1.8762E+00 | -2.3153E-01 | 3.0171E-04 |
| S6 | -8.4948E+01 | -5.0197E+01 | -2.2184E+01 | -6.0750E+00 | -7.6134E-01 |
| S7 | 2.2299E+01 | 2.2602E+01 | 8.7026E+00 | 1.8004E+00 | 1.8188E-01 |
| S8 | -3.9198E+00 | 1.6835E-01 | 1.9933E-01 | 4.7803E-02 | 3.8275E-03 |
表2
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的第二侧面的内径；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；D2m为第二间隔元件P2的第二侧面的外径；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；EP01为镜筒P0的第一侧端面至第一间隔元件P1的第一侧面在光轴上的距离；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；EP02为镜筒P0的第一侧端面至第二间隔元件P2的第一侧面在光轴上的距离；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)。
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。
实施例2
以下参照图8、图9、图10以及图11、图12和图13描述根据本申请实施例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分别示出了根据本申请实施例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。
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。
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可构成第一元件组，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)。
在该实施例中，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。
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、A10和A12，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。
| 面号 | 表面名称 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度/距离 | 折射率 | 阿贝数 | 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 | 195.4370 | 1.9243 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S2 | 反射式偏光元件(RP) | 非球面 | -74.4403 | 0.1000 | 1.5000 | 57.0000 | 0.0000 |
| S3 | 四分之一波片(QWP) | 非球面 | -74.4403 | 0.1000 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S4 | 非球面 | -74.4403 | 0.5000 | ||||
| S5 | 第二透镜(L2) | 非球面 | -79.1753 | 1.8626 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S6 | 非球面 | -504.5720 | 0.5000 | 0.0000 | |||
| S7 | 第三透镜(L3) | 非球面 | -4908.3506 | 5.1819 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S8 | 部分反射层(BS) | 非球面 | -42.2289 | -5.1819 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S7 | 非球面 | -4908.3506 | -0.5000 | ||||
| S6 | 部分反射层(BS) | 非球面 | -504.5720 | -1.8626 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S5 | 非球面 | -79.1753 | -0.5000 | ||||
| S4 | 反射式偏光元件(RP) | 非球面 | -74.4403 | -0.1000 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S3 | 四分之一波片(QWP) | 非球面 | -74.4403 | 0.1000 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S2 | 非球面 | -74.4403 | 0.5000 | ||||
| S5 | 第二透镜(L2) | 非球面 | -79.1753 | 1.8626 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S6 | 非球面 | -504.5720 | 0.5000 | ||||
| S7 | 第三透镜(L3) | 非球面 | -4908.3506 | 5.1819 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S8 | 非球面 | -42.2289 | 4.0000 |
表3
| 面号\系数 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 |
| S1 | -2.2656E+00 | -3.8215E-01 | -5.1989E-02 | -9.6513E-03 | -2.2084E-03 |
| S2 | 4.5937E-01 | 2.9366E-01 | 1.1844E-01 | 8.2685E-03 | 0.0000E+00 |
| S5 | 1.0894E+00 | -9.9641E-02 | -1.0771E-01 | -4.1074E-02 | -5.0197E-03 |
| S6 | -3.3877E+00 | -4.1477E-01 | 2.2378E-02 | 5.3098E-02 | 8.0235E-03 |
| S7 | -3.3266E+00 | -7.6278E-01 | -9.6731E-02 | -1.7507E-02 | -2.1441E-03 |
| S8 | -4.2258E-01 | -1.0351E-01 | 6.4119E-02 | 2.0039E-02 | 2.4096E-03 |
表4
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)。
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。
实施例3
以下参照图14、图15、图16以及图17、图18和图19描述了根据本申请实施例3的目视系统。图14、图15和图16分别示出了根据本申请实施例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。
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。
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可构成第一元件组，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)。
在该实施例中，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。
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、A10和A12，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。
| 面号 | 表面名称 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度/距离 | 折射率 | 阿贝数 | 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 | -9099.1526 | 1.6901 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S2 | 反射式偏光元件(RP) | 非球面 | 635.5021 | 0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | 0.0000 |
| S3 | 四分之一波片(QWP) | 非球面 | 635.5021 | 0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S4 | 非球面 | 635.5021 | 0.5000 | ||||
| S5 | 第二透镜(L2) | 非球面 | 219.4421 | 4.3529 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S6 | 非球面 | 125.2692 | 0.5000 | 0.0000 | |||
| S7 | 第三透镜(L3) | 非球面 | 63.6647 | 8.7237 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S8 | 部分反射层(BS) | 非球面 | -103.8890 | -8.7237 | 1.5460 | 55.9235 | 0.0000 |
| S7 | 非球面 | 63.6647 | -0.5000 | ||||
| S6 | 部分反射层(BS) | 非球面 | 125.2692 | -4.3529 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S5 | 非球面 | 219.4421 | -0.5000 | ||||
| S4 | 反射式偏光元件(RP) | 非球面 | 635.5021 | -0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S3 | 四分之一波片(QWP) | 非球面 | 635.5021 | 0.1167 | 1.5000 | 57.0000 | |
| S2 | 非球面 | 635.5021 | 0.5000 | ||||
| S5 | 第二透镜(L2) | 非球面 | 219.4421 | 4.3529 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S6 | 非球面 | 125.2692 | 0.5000 | ||||
| S7 | 第三透镜(L3) | 非球面 | 63.6647 | 8.7237 | 1.5460 | 55.9235 | |
| S8 | 非球面 | -103.8890 | 3.9999 |
表5
表6
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)。
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。
| 参数/实施例 | 1-1 | 1-2 | 1-3 | 2-1 | 2-2 | 2-3 | 3-1 | 3-2 | 3-3 |
| d1s | 36.2629 | 36.2629 | 35.9527 | 45.0325 | 45.0325 | 45.3292 | 47.5920 | 49.3843 | 49.8863 |
| d1m | 36.2629 | 36.2629 | 35.9527 | 45.0325 | 45.0325 | 45.3292 | 47.5920 | 50.2431 | 53.3433 |
| d2s | 38.9838 | 38.9838 | 38.9838 | 45.5904 | 45.6594 | 45.6594 | 54.0000 | 49.4548 | 51.7142 |
| d2m | 38.9838 | 38.9838 | 38.9838 | 45.5904 | 45.6594 | 45.6594 | 54.0000 | 49.4548 | 50.8795 |
| D2s | 48.6000 | 44.5918 | 44.5918 | 50.8000 | 49.1541 | 49.1541 | 55.6000 | 55.6000 | 55.1684 |
| D2m | 48.6000 | 44.5918 | 44.5918 | 50.8000 | 49.1541 | 49.1541 | 55.6000 | 55.6000 | 55.1684 |
| d0m | 51.9677 | 51.9677 | 51.9677 | 52.8544 | 52.8544 | 52.8544 | 60.0169 | 60.0169 | 60.0169 |
| D0s | 46.5596 | 46.5596 | 46.5596 | 50.8922 | 50.8922 | 50.8922 | 53.1493 | 53.1493 | 53.1493 |
| D0m | 53.2000 | 53.2000 | 53.2000 | 53.6000 | 53.6000 | 53.6000 | 61.2000 | 61.2000 | 61.2000 |
| EP01 | 4.1087 | 4.1087 | 3.9578 | 3.4497 | 3.4497 | 3.2822 | 5.3178 | 4.5252 | 4.5252 |
| CP1 | 0.1000 | 0.0998 | 0.0500 | 0.1000 | 0.1000 | 0.0500 | 0.1000 | 1.5353 | 1.5353 |
| EP12 | 1.7229 | 1.7729 | 1.9738 | 1.3953 | 1.0820 | 1.2994 | 3.6170 | 2.9743 | 1.9642 |
| CP2 | 0.1000 | 0.0500 | 0.0500 | 0.1000 | 0.0500 | 0.0500 | 0.1000 | 0.1000 | 1.4002 |
| EP02 | 5.9315 | 5.9815 | 5.9815 | 4.9450 | 4.6316 | 4.6316 | 9.0348 | 9.0348 | 8.0247 |
| L | 11.5000 | 11.5000 | 11.5000 | 7.5000 | 7.5000 | 7.5000 | 16.5000 | 16.5000 | 16.5000 |
表7
此外，实施例1至实施例3中，目视系统的有效焦距f、目视系统的光圈值Fno、第一元件组的有效焦距F1、第二元件组的有效焦距F2、第三元件组的有效焦距F3、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度dr以及四分之一波片在光轴上的中心厚度dp如表8中所示。
| 参数/实施例 | 1 | 2 | 3 |
| f(mm) | 20.7587 | 17.4814 | 21.8470 |
| Fno | 3.7369 | 3.5047 | 3.9329 |
| F1(mm) | 119.6264 | 99.0127 | -1087.8776 |
| F2(mm) | 138.8467 | -172.2691 | -543.5040 |
| F3(mm) | -486.7652 | 77.9859 | 73.6531 |
| dr(mm) | 0.1167 | 0.1000 | 0.1167 |
| dp(mm) | 0.1167 | 0.1000 | 0.1167 |
表8实施例1至实施例3分别满足表9中所示的条件。
表9
本申请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。
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申请构思的情况下，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 (14)
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元件组、第二元件组和第三元件组，其中，
所述第一元件组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波片；
所述第二元件组包括第二透镜；
所述第三元件组包括第三透镜；
所述第二透镜与所述第三透镜在所述光轴上的空气间隔小于所述第一透镜与所述第二透镜在所述光轴上的空气间隔；
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：
-8<(F2+F3)/(D2m+d2s)<0，
其中，F2为所述第二元件组的有效焦距，F3为所述第三元件组的有效焦距，D2m为所述第二间隔元件的第二侧面的外径，d2s为所述第二间隔元件的第一侧面的内径。
2.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第三透镜的第一侧面的曲率半径R5、所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4和所述第二间隔元件的第一侧面的外径D2s满足：
0<|R5-R4|/(D2m+D2s)<50。
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和所述目视系统的光圈值Fno满足：
-10<R6/d0m×Fno<0。
4.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3、所述镜筒沿所述光轴方向的最大高度L和所述镜筒的第一侧端面至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP02满足：
0<CT3/(L-EP02)<3。
5.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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；
所述第一元件组的有效焦距F1与所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s满足：
0<|F1/d1s|<28。
6.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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、所述第二透镜的折射率N2、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至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP02与所述镜筒的第一侧端面至所述第一间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP01满足：
0<(N1+N2+Nr+Np)/(EP02-EP01)<8。
7.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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；
所述第一元件组的有效焦距F1、所述第一间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度CP1、所述第二间隔元件沿平行于所述光轴方向的厚度CP2、所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3与所述目视系统的有效焦距f满足：
15mm<|F1×CP1+F2×CP2+F3×CT3|/f<86mm。
8.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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；
所述反射式偏光元件的阿贝数Vr、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度dr、所述四分之一波片的阿贝数Vp、所述四分之一波片在所述光轴上的中心厚度dp以及所述第一间隔元件的第二侧面至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP12满足：
0<(Vr×dr+Vp×dp)/(EP12-dr-dp)<15。
9.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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；
所述镜筒的第一侧端面的外径D0s、所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s、所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2、所述第二透镜与所述第三透镜在所述光轴上的间隔距离T23与所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3满足：
-3<(D0s-d1s)/(CT2+T23-CT3)<8。
10.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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；
所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2、所述第二透镜的第一侧面的曲率半径R3以及所述第一间隔元件的第二侧面至所述第二间隔元件的第一侧面在所述光轴上的距离EP12满足：
0mm<R2/R3×EP12<15mm。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的目视系统，其特征在于，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。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的目视系统，其特征在于，所述镜筒的第二侧端面的外径D0m与所述第二间隔元件的第二侧面的内径d2m满足：
0<|F3|/(D0m-d2m)<40。
13.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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；
所述第一间隔元件的第二侧面的内径d1m满足：
0<|F2/(d2s+d1m)|<8。
14.一种VR设备，包括如权利要求1至13中的任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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321254164.8U CN220188801U (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 目视系统及包括该目视系统的vr设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321254164.8U CN220188801U (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 目视系统及包括该目视系统的vr设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220188801U true CN220188801U (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=89111285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321254164.8U Active CN220188801U (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 目视系统及包括该目视系统的vr设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220188801U (zh) |
-
2023
- 2023-05-23 CN CN202321254164.8U patent/CN220188801U/zh active Active
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