目视镜头的制作方法

本技术涉及光学成像设备，具体而言，涉及一种目视镜头。

背景技术：

1、随着科技的进步与发展，ar/vr镜头迎来了第二次发展的契机。在人机交互过程中ar/vr镜头发挥着重要作用，而ar/vr镜头具有小型化、轻量化的优点。在ar/vr镜头逐步发展的过程中，用户对其成像质量要求越来越高，且要求其越来越小巧。对于小型化的ar/vr镜头不仅其长度小，其宽度也越来越小，这就导致透镜的尺寸逐渐变小，增加了透镜的加工难度。同时小型化的透镜也不易装配到镜筒内，尤其对于那些位于整个光学系统中部的透镜而言，由于其需要组装至镜筒的中间位置，在组装中间位置时的视线最差，在组装光学系统中部的透镜时极易导致透镜装配位置出现偏差，进而导致镜头的组装良率降低。

2、也就是说，现有技术中目视镜头存在小型化与高组装良率难以兼顾的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种目视镜头，以解决现有技术中目视镜头存在小型化与高组装良率难以兼顾的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了一种目视镜头，包括：镜筒；沿目视镜头的光轴由人眼侧至显示器侧顺次排布的第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一隔离件，第一隔离件与第一透镜朝向显示器侧的表面至少部分接触；第二隔离件，第二隔离件与第二透镜朝向显示器侧的表面至少部分接触，第一隔离件和第二隔离件的外环面与镜筒的内壁面承靠；至少一个透镜朝向显示器侧的表面或朝向人眼侧的表面具有部分反射层；反射式偏光元件；四分之一波板，反射式偏光元件和四分之一波板位于第一透镜的人眼侧或显示器侧；其中，第二透镜朝向人眼侧的表面的曲率半径r3、第二透镜朝向显示器侧的表面的曲率半径r4、第一隔离件与第二隔离件在光轴上的距离ep12之间满足：-138<(r3+r4)/ep12<-68.0。

3、进一步地，反射式偏光元件相对于四分之一波板靠近人眼侧，反射式偏光元件和四分之一波板均具有朝向人眼侧的表面和朝向显示器侧的表面。

4、进一步地，镜筒朝向人眼侧的表面至第一隔离件朝向人眼侧的表面在光轴上的距离ep01、四分之一波板的中心厚度ctq与反射式偏光元件的中心厚度ctb之间满足：ep01/(ctq+ctb)<1.5。

5、进一步地，目视镜头还包括第二辅助隔离件，第二辅助隔离件与第二隔离件朝向显示器侧的表面至少部分接触。

6、进一步地，第二透镜和第三透镜的组合焦距f23、第二隔离件在光轴的延伸方向的最大厚度cp2、第二辅助隔离件在光轴的延伸方向的最大厚度cp2b之间满足：4.0<f23/(cp2+cp2b)<11.0。

7、进一步地，第一透镜朝向人眼侧的表面或第一透镜朝向显示器侧的表面为平面。

8、进一步地，反射式偏光元件或四分之一波板与第一透镜的平面的至少一部分接触。

9、进一步地，第二透镜的有效焦距f2、第一隔离件和第二隔离件在光轴上的距离ep12之间满足：125.5<f2/ep12<200。

10、进一步地，镜筒朝向显示器侧的表面的内径d0m、镜筒朝向人眼侧的表面的内径d0s、镜筒的最大高度l、第一透镜朝向人眼侧的表面至第三透镜朝向显示器侧的表面在光轴上的距离td之间满足：1.5<d0m/d0s+l/td<4.0。

11、进一步地，第一隔离件朝向人眼侧的表面的内径d1s、第一透镜朝向显示器侧的表面的曲率半径r2、第一透镜的有效焦距f1与第一透镜的阿贝数v1之间满足：3.0<d1s/r2+f1/v1<5.5。

12、进一步地，目视镜头的有效焦距f、第一透镜的有效焦距f1、第一透镜的中心厚度ct1与镜筒的最大高度l之间满足：7.5<f1/f+ct1/l<11.0。

13、进一步地，镜筒朝向显示器侧的表面的内径d0m、第二隔离件朝向显示器侧的表面的外径d2m与目视镜头的最大视场角的一半semi-fov之间满足：0.8<d0m/d2m*tan(semi-fov)<2.0。

14、进一步地，镜筒的最大高度l、第一隔离件在所述光轴的延伸方向的最大厚度cp1、镜筒朝向人眼侧的表面至第一隔离件朝向人眼侧的表面在光轴上的距离ep01、第一隔离件与第二隔离件在光轴上的距离ep12、第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔t23、第三透镜的中心厚度ct3之间满足：0.5<(l-ep01-cp1-ep12)/(t23+ct3)<4.0。

15、进一步地，反射式偏光元件、四分之一波板和第一透镜的组合焦距f1、镜筒朝向人眼侧的表面至第一隔离件朝向人眼侧的表面在光轴上的距离ep01之间满足：29.0<f1/ep01<58。

16、应用本实用新型的技术方案，目视镜头包括镜筒、沿目视镜头的光轴由人眼侧至显示器侧顺次排布的第一透镜、第二透镜和第三透镜，同时还包括第一隔离件、第二隔离件、反射式偏光元件和四分之一波板，第一隔离件与第一透镜朝向显示器侧的表面至少部分接触；第二隔离件与第二透镜朝向显示器侧的表面至少部分接触，第一隔离件和第二隔离件的外环面与镜筒的内壁面承靠；至少一个透镜朝向显示器侧的表面或朝向人眼侧的表面具有部分反射层；反射式偏光元件和四分之一波板位于第一透镜的人眼侧或显示器侧；其中，第二透镜朝向人眼侧的表面的曲率半径r3、第二透镜朝向显示器侧的表面的曲率半径r4、第一隔离件与第二隔离件在光轴上的距离ep12之间满足：-138<(r3+r4)/ep12<-68.0。

17、本申请为三片式目视镜头，通过合理设置第二透镜朝向人眼侧的表面和朝向显示器侧的表面的曲率半径与第一隔离件和第二隔离件之间的距离之间的关系，能够对第二透镜的形状进行控制，在保证第二透镜尺寸小型化的基础上降低第二透镜的成型难度，同时将第二透镜的形态控制在合理的范围内，有利于第二透镜与第一隔离件和第二隔离件准确承靠在一起，有利于第二透镜快速且准确地组装。同时控制第一隔离件和第二隔离件与镜筒的内壁面承靠，合理控制直位尺寸，降低镜筒与第一隔离件和第二隔离件配合部分的轮廓线要求，有利于透镜以及隔离件组装至镜筒内，降低镜头组装制程难度，提高镜头的组装良率，在保证小型化的基础上实现高良率。此外，通过设置反射式偏光元件、四分之一波板以及在透镜上设置部分反射层，能够增加光线在目视镜头中的光程，在保证小型化的基础上增加目视镜头的成像质量，使目视镜头同时具有小型化、高像质、高良率的优点。

技术特征：

1.一种目视镜头，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的目视镜头，其特征在于，所述反射式偏光元件相对于所述四分之一波板靠近人眼侧，所述反射式偏光元件和所述四分之一波板均具有朝向人眼侧的表面和朝向显示器侧的表面。

3.根据权利要求1所述的目视镜头，其特征在于，所述镜筒朝向人眼侧的表面至所述第一隔离件朝向人眼侧的表面在所述光轴上的距离ep01、所述四分之一波板的中心厚度ctq与所述反射式偏光元件的中心厚度ctb之间满足：ep01/(ctq+ctb)<1.5。

4.根据权利要求1所述的目视镜头，其特征在于，所述目视镜头还包括第二辅助隔离件，所述第二辅助隔离件与所述第二隔离件朝向显示器侧的表面至少部分接触。

5.根据权利要求4所述的目视镜头，其特征在于，所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距f23、所述第二隔离件在所述光轴的延伸方向的最大厚度cp2、所述第二辅助隔离件在所述光轴的延伸方向的最大厚度cp2b之间满足：4.0<f23/(cp2+cp2b)<11.0。

6.根据权利要求1所述的目视镜头，其特征在于，所述第一透镜朝向人眼侧的表面或所述第一透镜朝向显示器侧的表面为平面。

7.根据权利要求6所述的目视镜头，其特征在于，所述反射式偏光元件或所述四分之一波板与所述第一透镜的平面的至少一部分接触。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的目视镜头，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述第一隔离件和所述第二隔离件在所述光轴上的距离ep12之间满足：125.5<f2/ep12<200。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的目视镜头，其特征在于，所述镜筒朝向显示器侧的表面的内径d0m、所述镜筒朝向人眼侧的表面的内径d0s、所述镜筒的最大高度l、所述第一透镜朝向人眼侧的表面至所述第三透镜朝向显示器侧的表面在所述光轴上的距离td之间满足： 1.5<d0m/d0s+l/td<4.0。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的目视镜头，其特征在于，所述第一隔离件朝向人眼侧的表面的内径d1s、所述第一透镜朝向显示器侧的表面的曲率半径r2、所述第一透镜的有效焦距f1与所述第一透镜的阿贝数v1之间满足：3.0<d1s/r2+f1/v1<5.5。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的目视镜头，其特征在于，所述目视镜头的有效焦距f、所述第一透镜的有效焦距f1、所述第一透镜的中心厚度ct1与所述镜筒的最大高度l之间满足：7.5<f1/f+ct1/l<11.0。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的目视镜头，其特征在于，所述镜筒朝向显示器侧的表面的内径d0m、所述第二隔离件朝向显示器侧的表面的外径d2m与所述目视镜头的最大视场角的一半semi-fov之间满足：0.8<d0m/d2m*tan(semi-fov)<2.0。

13.根据权利要求1至7中任一项所述的目视镜头，其特征在于，所述镜筒的最大高度l、所述第一隔离件在所述光轴的延伸方向的最大厚度cp1、所述镜筒朝向人眼侧的表面至所述第一隔离件朝向人眼侧的表面在所述光轴上的距离ep01、所述第一隔离件与所述第二隔离件在所述光轴上的距离ep12、所述第二透镜与所述第三透镜在所述光轴上的空气间隔t23、所述第三透镜的中心厚度ct3之间满足：0.5<（l-ep01-cp1-ep12)/(t23+ct3)<4.0。

14.根据权利要求1至7中任一项所述的目视镜头，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f1、所述镜筒朝向人眼侧的表面至所述第一隔离件朝向人眼侧的表面在所述光轴上的距离ep01之间满足：29.0<f1/ep01<58。

技术总结
本技术提供了一种目视镜头，由人眼侧至显示器侧顺次排布的第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一隔离件与第一透镜朝向显示器侧的表面至少部分接触；第二隔离件与第二透镜朝向显示器侧的表面至少部分接触，第一隔离件和第二隔离件的外环面与镜筒的内壁面承靠；至少一个透镜朝向显示器侧的表面或朝向人眼侧的表面具有部分反射层；反射式偏光元件；四分之一波板，反射式偏光元件和四分之一波板位于第一透镜的人眼侧或显示器侧；第二透镜朝向人眼侧的表面的曲率半径R3、第二透镜朝向显示器侧的表面的曲率半径R4、第一隔离件与第二隔离件在光轴上的距离EP12之间满足：‑138<(R3+R4)/EP12<‑68.0。本技术解决了现有技术中目视镜头存在小型化与高组装良率难以兼顾的问题。

技术研发人员：吴强,冯梦怡,游金兴,张晓彬,金银芳,戴付建,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：20230404
技术公布日：2024/1/15