目视系统及包括该目视系统的VR设备的制作方法

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：

1、近年来，随着“元宇宙”概念的提出，人们娱乐的方式日益丰富，其中人机交互的ar/vr(增强现实/虚拟现实)等设备发展迅速并越来越多地受到人们的喜爱。但是目前vr镜头仍存在诸如体积大、偏重和易导致眩晕等问题，亟待解决。因此镜头的小型化、轻量化和成像质量的提高成为目前为提高消费者体验感所需要重点关注和提升的几个方面。

2、为了更好地解决目前vr镜头存在的上述问题，实现更好的用户体验，针对三片式的镜头结构系统，本领域技术人员致力于通过进一步优化结构设计，包括镜筒、透镜和间隔元件等，以使镜头结构更加紧凑轻盈，同时可以更好地消除色差、相差以及各类杂散光，提高成像质量，以期在实现小型化和轻量化的前提下，为用户提供更好的沉浸式体验。

技术实现思路

1、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透镜组和间隔元件组，所述透镜组包括沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板、第二透镜和第三透镜，其中，所述第一透镜具有正光焦度；所述第二透镜具有正光焦度或负光焦度；所述第三透镜具有正光焦度；所述间隔元件组包括：镜筒辅助元件，位于所述镜筒的第一侧的内端面与所述第一透镜之间，且抵设于所述第一透镜的第一侧面；第一间隔元件，位于所述第一透镜与所述第二透镜之间，且抵设于所述第一透镜的第二侧面。所述目视系统满足：1.8<d0s/f<2.3和0.1<(d0bs+d0bm)/|r1|<0.95，其中，d0s为所述镜筒的第一侧端面的内径，f为所述目视系统的有效焦距，d0bs为所述镜筒辅助元件的第一侧面的内径，d0bm为所述镜筒辅助元件的第二侧面的内径，r1为所述第一透镜的第一侧面的曲率半径。

2、在一个实施方式中，所述第一透镜的第二侧面的曲率半径r2与所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s满足：-3.1<r2/d1s<-2.7。

3、在一个实施方式中，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二侧面的内径d1m与所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2满足：2.9<(d1m-d1m)/ct2<5.1。

4、在一个实施方式中，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与所述镜筒的第一侧端面至所述镜筒的第二侧端面沿所述光轴的最大距离l满足：1.1<td/l<1.5。

5、在一个实施方式中，所述第三透镜的有效焦距f3与所述镜筒的第二侧端面的内径d0m满足：1.4<f3/d0m<1.8。

6、在一个实施方式中，所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距f23与所述第一间隔元件的第一侧面的外径d1s满足：1.7<f23/d1s<2.5。

7、在一个实施方式中，所述镜筒辅助元件的第一侧面的外径d0bs、所述镜筒辅助元件的第一侧面的内径d0bs与所述目视系统的入瞳直径epd满足：1.4<(d0bs-d0bs)/epd<1.8。

8、在一个实施方式中，所述第一透镜、所述反射式偏光元件和所述四分之一波板的组合焦距fz与所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s以及所述第一间隔元件的第二侧面的内径d1m满足：1.0<fz/(d1s+d1m)<3.3。

9、在一个实施方式中，所述第一透镜的有效焦距f1、所述镜筒辅助元件的第二侧面的内径d0bm与所述镜筒辅助元件的第二侧面的外径d0bm满足：1.0<f1/(d0bm+d0bm)<3.7。

10、在一个实施方式中，所述镜筒的第二侧端面的外径d0m、所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2与所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度ct3满足：5.2<d0m/(ct2+ct3)<5.9。

11、在一个实施方式中，所述镜筒的第一侧端面的外径d0s与所述镜筒的第一侧端面的内径d0s满足：1.1<d0s/d0s<1.6。

12、在一个实施方式中，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、所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度ctq、所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s与所述镜筒辅助元件的第一侧面的内径d0bs满足：0.4<(ct1+ctr+ctq)/(d1s-d0bs)<1.7。

13、另一方面，本申请还提供了一种vr设备，该vr设备可包括上述各个实施方式中的任一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。

14、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透镜、反射式偏光元件、四分之一波板、第二透镜和第三透镜，其中，第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有正光焦度或负光焦度，第三透镜具有正光焦度；还包括位于镜筒的前端(第一侧的内端面)与第一透镜之间且抵设于第一透镜的第一侧面的镜筒辅助元件，以及位于第一透镜与第二透镜之间且抵设于第一透镜的第二侧面的第一间隔元件；通过对目视系统的合理配置，并控制镜筒的第一侧端面的内径d0s与目视系统的有效焦距f满足条件式1.8<d0s/f<2.3，以及控制镜筒辅助元件的第一侧面的内径d0bs、镜筒辅助元件的第二侧面的内径d0bm与第一透镜的第一侧面的曲率半径r1满足条件式0.1<(d0bs+d0bm)/|r1|<0.95，一方面可以避免短焦时镜筒开口过小遮挡光线，长焦时镜筒开口过大有多余光线；另一方面可以保证镜筒和镜筒辅助元件的可加工性，并提高其结构支撑作用。

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透镜组和间隔元件组，

2.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第一透镜的第二侧面的曲率半径r2与所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s满足：

3.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，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二侧面的内径d1m与所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2满足：

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至所述第三透镜的第二侧面在所述光轴上的距离td与所述镜筒的第一侧端面至所述镜筒的第二侧端面沿所述光轴的最大距离l满足：

5.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第三透镜的有效焦距f3与所述镜筒的第二侧端面的内径d0m满足：

6.根据权利要求1所述的目视系统，其特征在于，所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距f23与所述第一间隔元件的第一侧面的外径d1s满足：

7.根据权利要求1至6中任一项所述的目视系统，其特征在于，所述镜筒辅助元件的第一侧面的外径d0bs与所述目视系统的入瞳直径epd满足：

8.根据权利要求1至6中任一项所述的目视系统，其特征在于，所述第一透镜、所述反射式偏光元件和所述四分之一波板的组合焦距fz与所述第一间隔元件的第一侧面的内径d1s以及所述第一间隔元件的第二侧面的内径d1m满足：

9.根据权利要求1至6中任一项所述的目视系统，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1与所述镜筒辅助元件的第二侧面的外径d0bm满足：

10.一种vr设备，包括如权利要求1至9中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。

技术总结本申请公开了一种目视系统及包括该目视系统的VR设备。目视系统包括镜筒和装配于其中的透镜组和间隔元件组，透镜组包括沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板、第二透镜和第三透镜，其中，第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有正光焦度或负光焦度，第三透镜具有正光焦度；间隔元件组包括：位于镜筒的前端与第一透镜之间且抵设于第一透镜的第一侧面的镜筒辅助元件，和位于第一透镜与第二透镜之间且抵设于第一透镜的第二侧面的第一间隔元件。镜筒的第一侧端面的内径d0s与目视系统的有效焦距f满足1.8<d0s/f<2.3；镜筒辅助元件的第一侧面的内径d0bs、镜筒辅助元件的第二侧面的内径d0bm与第一透镜的第一侧面的曲率半径R1满足0.1<(d0bs+d0bm)/|R1|<0.95。技术研发人员：赵世一,张晓彬,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：技术公布日：2024/5/27