目视系统及包括该目视系统的VR设备的制作方法

本技术涉及光学元件领域，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，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。

2、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。

技术实现思路

1、本技术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。

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、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、另一方面，本技术还提供了一种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。

15、本技术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。本技术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。