本技術(shù)涉及光學(xué)器件領(lǐng)域,更具體地,涉及一種目視系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、隨著vr(virtual?reality,虛擬現(xiàn)實)技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的光學(xué)鏡頭被應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的各種裝置上。作為人機交互的入口,vr成像鏡頭發(fā)揮著重要作用。一方面,vr成像鏡頭的成像質(zhì)量需要滿足人眼的分辨率要求;另一方面,早期的非球面或菲涅爾鏡頭本體較長,頭戴時重心靠前,體驗感不佳,急需改善?;谏鲜鲂枨螅鄯凳椒桨副惶岢?,通過光路折轉(zhuǎn),鏡頭的本體長度被壓縮為原先的一半,從而使頭戴設(shè)備的重心后移,增加了消費者的體驗感。
2、結(jié)合虛擬現(xiàn)實裝置的上述發(fā)展現(xiàn)狀,沉浸式體驗以及虛擬與現(xiàn)實無縫交互成為虛擬現(xiàn)實裝置的重點發(fā)展方向之一。而如何增強沉浸感,進一步提升用戶的體驗感始終是本領(lǐng)域不斷追求的目標(biāo)。
3、綜上,如何對虛擬現(xiàn)實裝置中包括的目視系統(tǒng)等光學(xué)鏡頭進行設(shè)計優(yōu)化,以在保證具有良好成像質(zhì)量的同時能夠滿足系統(tǒng)組裝及光學(xué)性能的穩(wěn)定性需求,以進一步提升用戶的體驗感,已成為當(dāng)前本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于解決的技術(shù)問題之一。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)提供了可至少解決或部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個問題或者其它問題的目視系統(tǒng)。
2、本技術(shù)的第一方面提供了一種目視系統(tǒng),其可包括鏡筒以及裝配于鏡筒內(nèi)的透鏡組和間隔元件組,透鏡組包括沿著光軸由第一側(cè)至第二側(cè)依序排列的:具有正光焦度的第一透鏡、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鏡、具有負(fù)光焦度的第三透鏡、部分反射元件、第二四分之一波片、偏振片以及具有負(fù)光焦度的第四透鏡;間隔元件組包括:位于第一透鏡與第二透鏡之間且抵設(shè)于第一透鏡的第二側(cè)面的第一間隔元件、位于第二透鏡與第三透鏡之間且抵設(shè)于第二透鏡的第二側(cè)面的第二間隔元件、位于第三透鏡與第四透鏡之間且抵設(shè)于第三透鏡的第二側(cè)面的第三間隔元件,以及位于第四透鏡與鏡筒之間且抵設(shè)于第四透鏡的第二側(cè)面的第四間隔元件;其中,透鏡組中具有光焦度的透鏡的數(shù)量為四;第一透鏡的有效焦距f1與目視系統(tǒng)的有效焦距f滿足:1.5<f1/f<1.9;第一透鏡、反射式偏光元件與第一四分之一波片的組合焦距fg1與第一間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d1s滿足:2.35<fg1/d1s<2.75。
3、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第一間隔元件的最大厚度cp1、第二間隔元件的最大厚度cp2以及第二透鏡在光軸上的中心厚度ct2滿足:1.0<(cp1+cp2)/ct2<2.8。
4、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第二透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r3與第一間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d1m滿足:1.5<r3/d1m<1.7。
5、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,鏡筒的第一側(cè)端面的內(nèi)徑d0s與第一透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r1滿足:0.8<d0s/r1<1.0。
6、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第二透鏡的有效焦距f2與第二間隔元件的第一側(cè)面的外徑d2s滿足:2.1<f2/d2s<2.6。
7、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第一透鏡的第一側(cè)面至第四透鏡的第二側(cè)面在光軸上的距離td與第二間隔元件的第二側(cè)面至第三間隔元件的第一側(cè)面沿光軸的間隔ep23滿足:2.3≤td/ep23<3.2。
8、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第三透鏡、第二四分之一波片與偏振片的組合焦距fg2、第三間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d3s以及第三間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d3m滿足:-2.1<fg2/(d3s+d3m)<-1.6。
9、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第二間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d2s、第二透鏡在光軸上的中心厚度ct2以及第二透鏡的第二側(cè)面至第三透鏡的第一側(cè)面的軸上距離t23滿足:3.0<d2s/(ct2+t23)<3.4。
10、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第三間隔元件的第二側(cè)面至第四間隔元件的第一側(cè)面沿光軸的間隔ep34與第四透鏡在光軸上的中心厚度ct4滿足:1.2<ep34/ct4<1.4。
11、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第三間隔元件的最大厚度cp3與第四間隔元件的最大厚度cp4滿足:1.6<cp4/cp3<2.8。
12、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,鏡筒的第一側(cè)端面的外徑d0s與鏡筒的第二側(cè)端面的內(nèi)徑d0m滿足:1.8<d0s/d0m<2.4。
13、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第四透鏡的有效焦距f4、第四間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d4s以及第四間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d4m滿足:-1.4<f4/(d4s+d4m)≤-0.8。
14、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第三間隔元件的第一側(cè)面的外徑d3s與第四間隔元件的第一側(cè)面的d4s滿足:1.1<d3s/d4s<1.2。
15、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第三透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r5、第二間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d2m以及第二間隔元件的第二側(cè)面的外徑d2m滿足:-1.4<r5/(d2m+d2m)<-1.0。
16、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第一間隔元件的第一側(cè)面的外徑d1s與目視系統(tǒng)的入瞳直徑epd滿足:1.2<d1s/epd<1.4。
17、根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施方式,第一透鏡在光軸上的中心厚度ct1、反射式偏光元件在光軸上的中心厚度ctr、第一四分之一波片在光軸上的中心厚度ctq1以及鏡筒的第一側(cè)端面至第一間隔元件的第一側(cè)面沿光軸的間隔ep01滿足:0.9<(ct1+ctr+ctq1)/ep01<1.1。
18、本技術(shù)的第二方面提供了一種目視系統(tǒng),其可包括鏡筒以及裝配于鏡筒內(nèi)的透鏡組和間隔元件組,透鏡組包括沿著光軸由第一側(cè)至第二側(cè)依序排列的:具有正光焦度的第一透鏡、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鏡、具有負(fù)光焦度的第三透鏡、部分反射元件、第二四分之一波片、偏振片以及具有負(fù)光焦度的第四透鏡;間隔元件組包括:位于第一透鏡與第二透鏡之間且抵設(shè)于第一透鏡的第二側(cè)面的第一間隔元件、位于第二透鏡與第三透鏡之間且抵設(shè)于第二透鏡的第二側(cè)面的第二間隔元件、位于第三透鏡與第四透鏡之間且抵設(shè)于第三透鏡的第二側(cè)面的第三間隔元件,以及位于第四透鏡與鏡筒之間且抵設(shè)于第四透鏡的第二側(cè)面的第四間隔元件;其中,透鏡組中具有光焦度的透鏡的數(shù)量為四;第一透鏡的有效焦距f1與目視系統(tǒng)的有效焦距f滿足:1.5<f1/f<1.9;第一透鏡在光軸上的中心厚度ct1、反射式偏光元件在光軸上的中心厚度ctr、第一四分之一波片在光軸上的中心厚度ctq1以及鏡筒的第一側(cè)端面至第一間隔元件的第一側(cè)面沿光軸的間隔ep01滿足:0.9<(ct1+ctr+ctq1)/ep01<1.1。
19、根據(jù)本技術(shù)示例性實施方式的目視系統(tǒng)可滿足條件式1.5<f1/f<1.9和2.35<fg1/d1s<2.75,在滿足f1/f的比值處于合理范圍的前提下,通過控制fg1/d1s在合理范圍內(nèi),能夠合理控制光線在通過相應(yīng)鏡片時的折射角度;并且,通過控制第一間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑大小,能夠遮擋由第四透鏡靠近第二側(cè)面有效徑邊緣機構(gòu)部分小斜面反射的光路到達鏡片內(nèi)部產(chǎn)生的雜光,從而提高成像質(zhì)量和清晰度,提升目視體驗。
20、根據(jù)本技術(shù)示例性實施方式的目視系統(tǒng)可滿足條件式1.5<f1/f<1.9和0.9<(ct1+ctr+ctq1)/ep01<1.1,在滿足f1/f的比值處于合理范圍的前提下,通過合理分配鏡筒內(nèi)部各部件的厚度,有利于鏡頭的組裝;同時通過鏡筒第一側(cè)端面至第一間隔元件的第一側(cè)面在光軸上的距離的合理設(shè)置,間接保證了鏡頭邊厚,有利于部品成型;另外保證了第一鏡片的點膠空間,間接保證目視系統(tǒng)的信賴性,提升目視系統(tǒng)的組立穩(wěn)定性和成像質(zhì)量。
21、根據(jù)本技術(shù)的上述實施方式的目視系統(tǒng)采用包括四片透鏡的折返式方案,并通過采用偏振折返光路方式,可以更好的壓縮本體高度、提高成像質(zhì)量;同時,采用至少一個間隔元件,并通過合理分配各透鏡以及各間隔元件的參數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)諸如降低目視系統(tǒng)的雜光風(fēng)險,提高目視系統(tǒng)的加工成型性、組立穩(wěn)定性以及成像質(zhì)量等至少之一。