[发明专利]目视系统及包括该目视系统的VR设备

说明书

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和第二元件组，其中，第一元件组具有正光焦度，包括第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板和第二透镜；第二元件组具有负光焦度，包括第三透镜；第一透镜与第二透镜之间具有第一间隔元件。第一元件组的有效焦距FG1、第二元件组的有效焦距FG2、第一间隔元件的第二侧面的内径d1m和第一间隔元件的第二侧面的外径D1m满足条件式：0.5|FG1+FG2|/(d1m+D1m)2.5。

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

自从“元宇宙”的概念被提出，AR(增强现实)/VR(虚拟现实)迎来了第二次发展的契机。作为人机交互的入口，VR成像镜头发挥着重要作用。一方面，VR成像镜头的成像质量需要满足人眼的分辨率要求；另一方面，早期的非球面或菲涅尔镜头本体较长，用户体验时，设备重心靠前，体验感不佳，亟需改善。

基于上述需求，折返式方案被提出，通过光路折转，镜头的本体长度可被显著压缩，例如可压缩为原先的一半，从而使显示设备的重心后移，提升消费者的体验感。然而，针对当前基于光路折转的光学系统，其结构紧凑性以及系统成像质量仍有待进一步提高。因此，如何更加合理地设计各透镜及其间隔元件，以提升镜头紧凑性、稳定性和可加工性，是当前本领域技术人员所亟需解决的技术问题之一。

发明内容

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和第二元件组，其中，所述第一元件组具有正光焦度，包括第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板和第二透镜；所述第二元件组具有负光焦度，包括第三透镜；所述第一透镜与所述第二透镜之间具有第一间隔元件；所述第一元件组的有效焦距FG1、所述第二元件组的有效焦距FG2、所述第一间隔元件的第二侧面的内径d1m和所述第一间隔元件的第二侧面的外径D1m可满足：0.5|FG1+FG2|/(d1m+D1m)2.5。

在一个实施方式中，所述第二透镜的第一侧面的曲率半径R3、所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4、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的第一侧面的外径D1s可满足：0.6(R3+R4)/(d1s+D1s)1.8。

在一个实施方式中，所述镜筒的第一侧端面的外径D0s、所述镜筒的第一侧端面的内径d0s和所述目视系统的入瞳直径EPD可满足：5(D0s-d0s)/EPD6。

在一个实施方式中，所述目视系统的有效焦距f、所述镜筒的第一侧端面至所述第一间隔元件的第一侧面沿所述光轴的距离EP01与所述第一间隔元件沿所述光轴方向的最大厚度CP1可满足：3f/(EP01+CP1)4.5。

在一个实施方式中，所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度CTR和所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度CTQ可满足：19d1s/(CT1+CTR+CTQ)22。

在一个实施方式中，所述镜筒的第二侧端面的内径d0m与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距离TD可满足：2.9d0m/TD4.9。

在一个实施方式中，所述镜筒的第一侧端面至所述镜筒的第二侧端面在所述光轴上的距离L、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1、所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2和所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3可满足：1L/(CT1+CT2+CT3)2。

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和所述镜筒的最大外径D0max以及所述镜筒的最小内径d0min可满足：3.5|R5|/(D0max-d0min)4.5。