目镜光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种目镜光学系统，用于成像光线从显示画面经目镜光学系统进入观察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向为目侧，朝向显示画面的方向为显示侧。目镜光学系统从目侧至显示侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，且第一透镜、第二透镜及第三透镜各自包括一目侧面及一显示侧面。第二透镜具有正屈光率，且第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。

【技术实现步骤摘要】
目镜光学系统
本专利技术涉及光学系统领域，尤其涉及一种目镜光学系统。
技术介绍
虚拟现实(VirtualReality,VR)是利用计算机技术仿真产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉等感官仿真，让使用者感觉身历其境。目前现有的VR装置都是以视觉体验为主。藉由对应左右眼的两个视角略有差异的分割画面来模拟人眼的视差，以达到立体视觉。为了缩小虚拟现实装置的体积，让用户藉由较小的显示画面得到放大的视觉感受，具有放大功能的目镜光学系统成了VR研究发展的其中一个主题。现有的目镜光学系统之半眼视视角较小，让观察者感到视觉狭窄、分辨率低且像差严重到显示画面要先进行像差补偿，因此如何增加半眼视视角并加强成像质量是目镜光学系统是一个需要改善的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种目镜光学系统，其在缩短系统长度的条件下，仍能保有良好的光学成像质量与大的半眼视视角。本专利技术的实施例提出一种目镜光学系统，用于成像光线从显示画面经目镜光学系统进入观察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向为目侧，朝向显示画面的方向为显示侧。目镜光学系统从目侧至显示侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，且第一透镜、第二透镜及第三透镜各自包括一目侧面及一显示侧面。在本专利技术的一实施例中，第一透镜具有屈光率。第二透镜具有正屈光率，且第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜的目侧面与显示侧面的至少其中之一为非球面。在本专利技术的一实施例中，第一透镜具有屈光率。第二透镜的目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜具有负屈光率，第三透镜的目侧面与显示侧面的至少其中之一为非球面。在本专利技术的一实施例中，第一透镜具有屈光率。第二透镜的目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部。第三透镜的目侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部，且第三透镜的目侧面与显示侧面的至少其中之一为非球面。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：2.5≦250mm/G3D≦25，其中G3D为该第三透镜到该显示画面在该光轴上的距离。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：0.5≦(T1+G12)/T2≦4.5，其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：0.5≦T1/T2≦4，其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：2.5≦ER/T3≦5，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，且T3为该第三透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：0.69≦(ER+G12+T3)/T1≦2.09，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，且T1为该第一透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：0.38≦(ER+G12+T3)/G3D≦1.02，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，且G3D为该第三透镜到该显示画面在该光轴上的距离。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：1.3≦DLD/G3D≦5，其中DLD为该观察者单一瞳孔对应之该显示画面之对角线长，且G3D为该第三透镜到该显示画面在该光轴上的距离。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：2.5≦TTL/(T2+T3)≦9，其中TTL为该第一透镜的该目侧面到该显示画面在该光轴上的距离，T2为该第二透镜在该光轴上的厚度，且T3为该第三透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：2.0≦D2/T2，其中D2为该第二透镜的该目侧面的光学有效径，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：3.5≦EFL/ER≦4.5，其中EFL为该目镜光学系统的系统焦距，且ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：0.79≦(ER+G12+T3)/T2≦3.25，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：1.27≦(ER+G12+G3D)/T1≦7.19，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，G3D为该第三透镜到该显示画面在该光轴上的距离，且T1为该第一透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：3≦TTL/(G23+T3)≦23，其中TTL为该第一透镜的该目侧面到该显示画面在该光轴上的距离，G23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙，且T3为该第三透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：6.0≦D3/T3，其中D3为该第三透镜的该目侧面的光学有效径，且T3为该第三透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：20≦DLD/EPSD≦36，其中DLD为该观察者单一瞳孔对应之该显示画面之对角线长，且EPSD为该观察者的该单一瞳孔的半直径。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：0.99≦(ER+G12+T3)/G23≦16.16，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，且G23为该第二透镜到该第三透镜在该光轴上的空气间隙。在本专利技术的一实施例中，其中该目镜光学系统符合：1.71≦(ER+G12+G3D)/T2≦11.19，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，G3D为该第三透镜到该显示画面在该光轴上的距离，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。在本专利技术的一实施例中，第一透镜具有正屈光率。第二透镜的目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。第三透镜的目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。在本专利技术的一实施例中，第一透镜具有正屈光率。第二透镜的目侧面具有一位于圆周附近区域的凸面部，第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。第三透镜的目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。在本专利技术的一实施例中，第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。第三透镜具有负屈光率。第三透镜的目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部及一位于圆周附近区域的凸面部。在本专利技术的一实施例中，第二透镜的显示侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部。第三透镜的目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目镜光学系统，用于成像光线从显示画面经该目镜光学系统进入观察者的眼睛成像，朝向该眼睛的方向为目侧，朝向该显示画面的方向为显示侧，该目镜光学系统从该目侧至该显示侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜各自包括一目侧面及一显示侧面；该第一透镜具有屈光率；该第二透镜具有正屈光率，该第二透镜的该显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；以及该第三透镜的该目侧面与该显示侧面的至少其中之一为非球面。

【技术特征摘要】
2016.09.19 US 62/396,242;2017.01.09 US 15/401,1201.一种目镜光学系统，用于成像光线从显示画面经该目镜光学系统进入观察者的眼睛成像，朝向该眼睛的方向为目侧，朝向该显示画面的方向为显示侧，该目镜光学系统从该目侧至该显示侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜各自包括一目侧面及一显示侧面；该第一透镜具有屈光率；该第二透镜具有正屈光率，该第二透镜的该显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；以及该第三透镜的该目侧面与该显示侧面的至少其中之一为非球面。2.一种目镜光学系统，用于成像光线从显示画面经该目镜光学系统进入观察者的眼睛成像，朝向该眼睛的方向为目侧，朝向该显示画面的方向为显示侧，该目镜光学系统从该目侧至该显示侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜各自包括一目侧面及一显示侧面；该第一透镜具有屈光率；该第二透镜的该目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第二透镜的该显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；以及该第三透镜具有负屈光率，该第三透镜的该目侧面与该显示侧面的至少其中之一为非球面。3.一种目镜光学系统，用于成像光线从显示画面经该目镜光学系统进入观察者的眼睛成像，朝向该眼睛的方向为目侧，朝向该显示画面的方向为显示侧，该目镜光学系统从该目侧至该显示侧沿一光轴依序包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜各自包括一目侧面及一显示侧面；该第一透镜具有屈光率；该第二透镜的该目侧面具有一位于光轴附近区域的凸面部，该第二透镜的该显示侧面具有一位于光轴附近区域的凹面部；以及该第三透镜的该目侧面具有一位于圆周附近区域的凹面部，该第三透镜的该目侧面与该显示侧面的至少其中之一为非球面。4.权利要求1、2或3项所述的目镜光学系统，其中该目镜光学系统符合：2.5≦250mm/G3D≦25，其中G3D为该第三透镜到该显示画面在该光轴上的距离。5.权利要求1、2或3项所述的目镜光学系统，其中该目镜光学系统符合：0.5≦(T1+G12)/T2≦4.5，其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。6.权利要求1、2或3项所述的目镜光学系统，其中该目镜光学系统符合：0.5≦T1/T2≦4，其中T1为该第一透镜在该光轴上的厚度，且T2为该第二透镜在该光轴上的厚度。7.权利要求1、2或3项所述的目镜光学系统，其中该目镜光学系统符合：2.5≦ER/T3≦5，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，且T3为该第三透镜在该光轴上的厚度。8.权利要求1、2或3项所述的目镜光学系统，其中该目镜光学系统符合：0.69≦(ER+G12+T3)/T1≦2.09，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第一透镜在该光轴上的距离，G12为该第一透镜到该第二透镜在该光轴上的空气间隙，T3为该第三透镜在该光轴上的厚度，且T1为该第一透镜在该光轴上的厚度。9.权利要求1、2或3项所述的目镜光学系统，其中该目镜光学系统符合：0.38≦(ER+G12+T3)/G3D≦1.02，其中ER为该观察者的该眼睛的瞳孔到该第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·博恩，
申请(专利权)人：玉晶光电厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35