目视系统的制作方法

    技术2026-04-05  24


    本申请涉及光学器件领域,具体涉及一种目视系统。


    背景技术:

    1、随着元宇宙概念的提出,人机交互的虚拟现实技术和增强现实技术迎来了第二次发展的契机。目视系统作为人机交互的重要入口,在其中发挥着关键作用。早期的目视系统主要采用非球面透镜或菲涅尔透镜,其本体长度较长,佩戴时用户的重心靠前,从而影响用户的体验感。

    2、折反式光学系统是目视系统自身的重大创新,其为虚拟现实设备或增强现实设备的整机设计预留空间,已经成为研发的主流趋势。折反式光学系统通过光路折转来缩短目视系统的本体长度,从而使得虚拟现实设备或增强现实设备的重心后移,提升用户的体验感。然而,现有的折反式光学系统通常采用两片透镜,这会导致折反式光学系统的画面比较模糊,成像质量较差。


    技术实现思路

    1、本申请的一方面提供了这样一种目视系统,该目视系统包括镜筒以及装配于镜筒内的间隔元件组和光学元件组。光学元件组沿着光轴从第一侧至第二侧依序包括具有正光焦度的第一透镜、反射式偏光元件、第一四分之一波片、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、部分反射元件、第二四分之一波片、偏振片和具有正光焦度的第四透镜。间隔元件组包括置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件。其中,第二透镜的第二侧面至第三透镜的第一侧面的轴上距离t23与第二间隔元件沿光轴方向的最大厚度cp2满足:1.0<t23/cp2<1.25;第二间隔元件的第一侧面的内径d2s、第二间隔元件的第一侧面的外径d2s与反射式片偏光元件、第一四分之一波片和第二透镜的组合焦距fz1满足:0.05<(d2s+d2s)/fz1<0.4。

    2、根据本申请的一个示例性实施方式,镜筒的第一侧端面的内径d0s、镜筒的第一侧端面的外径d0s与第一透镜的有效焦距f1满足:1.25<(d0s+d0s)/f1<1.7。

    3、根据本申请的一个示例性实施方式,目视系统的总有效焦距f与镜筒的第一侧端面和镜筒的第二侧端面沿光轴的距离l满足:1.35<f/l<1.55。

    4、根据本申请的一个示例性实施方式,第二间隔元件的第二侧面的外径d2m与第三透镜的有效焦距f3满足:-0.3<d2m/f3<-0.1。

    5、根据本申请的一个示例性实施方式,镜筒的第二侧端面的内径d0m与第二四分之一波片、偏振片和第四透镜的组合焦距fz2满足:0.1<d0m/fz2<0.5。

    6、根据本申请的一个示例性实施方式,第三透镜的第一侧面的曲率半径r5与第二间隔元件的第二侧面的内径d2m满足:-3.1<r5/d2m<-1.8。

    7、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件。第一间隔元件的第一侧面的外径d1s、第一间隔元件的第二侧面的外径d1m与第一透镜的第二侧面的曲率半径r2满足:1.0<(d1s+d1m)/r2<1.9。

    8、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件以及置于第三透镜的第二侧面且与第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件。第一间隔元件沿光轴方向的最大厚度cp1与第三间隔元件沿光轴方向的最大厚度cp3满足:0.5<cp3/cp1<2.25。

    9、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件。第一间隔元件和第二间隔元件沿光轴的距离ep12、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度ctr、第一四分之一波片在光轴上的中心厚度ctq1与第二透镜在光轴上的中心厚度ct2满足:0.55<ep12/(ctr+ctq1+ct2)<1.0。

    10、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第三透镜的第二侧面且与第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件。第三透镜的第二侧面的曲率半径r6与第三间隔元件的第一侧面的外径d3s满足:-5.5<r6/d3s<-3.65。

    11、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件。第一透镜的第一侧面至第四透镜的第二侧面的轴上距离td与镜筒的第一侧端面和第一间隔元件沿光轴的距离ep01满足:2.55<td/ep01<3.25。

    12、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第三透镜的第二侧面且与第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件。第二间隔元件和第三间隔元件沿光轴的距离ep23、第二四分之一波片在光轴上的中心厚度ctq2、偏振片在光轴上的中心厚度ctl与第四透镜在光轴上的中心厚度ct4满足:2.85<ep23/(ctq2+ctl+ct4)<4.1。

    13、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第三透镜的第二侧面且与第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件。镜筒的第二侧端面的外径d0m与第三间隔元件的第二侧面的外径d3m满足:0.8<d0m/d3m<1.2。

    14、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件。第一间隔元件的第一侧面的内径d1s与第一透镜在光轴上的中心厚度ct1满足:4.5<d1s/ct1<5.7。

    15、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件。第一间隔元件的第二侧面的内径d1m与第一透镜的第二侧面至第二透镜的第一侧面的轴上距离t12满足:10.75≤d1m/t12<16.25。

    16、根据本申请的一个示例性实施方式,间隔元件组还包括置于第三透镜的第二侧面且与第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件。第三间隔元件的第一侧面的内径d3s、第三间隔元件的第二侧面的内径d3m与第四透镜的有效焦距f4满足:0.15<(d3s+d3m)/f4<0.8。

    17、本申请所提供的目视系统采用四片透镜,合理配置四片透镜的光焦度,有利于提高目视系统的成像质量;并且配合限制第二透镜第二侧面至第三透镜第一侧面的轴上距离与第二间隔元件的最大厚度之间的关系以及第二间隔元件的第一侧面的内径、第二间隔元件的第一侧面的外径与反射式片偏光元件、第一四分之一波片和第二透镜的组合焦距之间的关系,能够有效控制第二透镜的第二侧面以及第三透镜的第一侧面的形状,保证第二透镜和第三透镜具有良好的可加工性,同时还可以使第二间隔元件具备良好的强度以及成型条件,保证第二透镜、第三透镜与第二间隔元件之间稳定承靠,提高目视系统的组立稳定性以及组装良率。



    技术特征:

    1.目视系统,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的目视系统,其特征在于,所述镜筒的第一侧端面的内径d0s、所述镜筒的第一侧端面的外径d0s与所述第一透镜的有效焦距f1满足:1.25<(d0s+d0s)/f1<1.7。

    3.根据权利要求1所述的目视系统,其特征在于,所述目视系统的总有效焦距f与所述镜筒的第一侧端面和所述镜筒的第二侧端面沿所述光轴的距离l满足:1.35<f/l<1.55。

    4.根据权利要求1所述的目视系统,其特征在于,所述第二间隔元件的第二侧面的外径d2m与所述第三透镜的有效焦距f3满足:-0.3<d2m/f3<-0.1。

    5.根据权利要求1所述的目视系统,其特征在于,所述镜筒的第二侧端面的内径d0m与所述第二四分之一波片、所述偏振片和所述第四透镜的组合焦距fz2满足:0.1<d0m/fz2<0.5。

    6.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与所述第二间隔元件的第二侧面的内径d2m满足:-3.1<r5/d2m<-1.8。

    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,所述间隔元件组还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件;

    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,所述间隔元件组还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件以及置于所述第三透镜的第二侧面且与所述第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件;

    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,所述间隔元件组还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件;

    10.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,所述间隔元件组还包括置于所述第三透镜的第二侧面且与所述第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件;

    11.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,所述间隔元件组还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件;

    12.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,所述间隔元件组还包括置于所述第三透镜的第二侧面且与所述第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件;

    13.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,所述间隔元件组还包括置于所述第三透镜的第二侧面且与所述第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件;

    14.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,所述间隔元件组还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件;

    15.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,所述间隔元件组还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件;

    16.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,所述间隔元件组还包括置于所述第三透镜的第二侧面且与所述第三透镜的第二侧面接触的第三间隔元件;


    技术总结
    本申请公开了一种目视系统,包括镜筒以及装配于镜筒内的间隔元件组和光学元件组。光学元件组沿着光轴从第一侧至第二侧依序包括具有正光焦度的第一透镜、反射式偏光元件、第一四分之一波片、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、部分反射元件、第二四分之一波片、偏振片以及具有正光焦度的第四透镜。间隔元件组包括置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件。其中,第二透镜的第二侧面至第三透镜的第一侧面的轴上距离T23与第二间隔元件沿光轴方向的最大厚度CP2满足:1.0<T23/CP2<1.25;第二间隔元件的第一侧面的内径d2s、第二间隔元件的第一侧面的外径D2s与反射式偏光元件、第一四分之一波片和第二透镜的组合焦距fz1满足:0.05<(d2s+D2s)/fz1<0.4。

    技术研发人员:张步康,刘欢,游金兴,张晓彬
    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:2024/10/24
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