目鏡光學系統技術方案

本發明專利技術公開了目鏡光學系統，從目側至顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，且第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面。第一透鏡具有屈光率，第二透鏡的顯示側面具有一位于光軸附近區域的凸面部，且第三透鏡具有屈光率。目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3及G3D/T3≦3.51，其中T3為第三透鏡在光軸上的厚度，G23為第二透鏡到第三透鏡在光軸上的空氣間隙，且G3D為第三透鏡到顯示畫面在光軸上的距離。

Eyepiece optical system

The invention discloses an eyepiece optical system, from the side to the display side along an optical axis in sequence comprises a first lens, a second lens and a third lens, the first lens, the second lens and the three lens each including a head side and a display surface. The first lens has a refractive index, and the display side of the second lens has a convex face positioned near the optical axis, and the third lens has a refractive index. With eyepiece optical system: T3/G23 = 4.3 and G3D/T3 = 3.51, where T3 is the thickness of the third lens in the optical axis of the lens, G23 air gap of second to third on the optical axis of the lens, and the G3D third lens to display in the distance on the optical axis.

【技術實現步驟摘要】
目鏡光學系統
本專利技術涉及光學系統，且特別是有關于一種目鏡光學系統。
技術介紹
虛擬現實(VirtualReality,VR)是利用計算機技術仿真產生一個三維空間的虛擬世界，提供用戶關于視覺、聽覺等感官仿真，讓使用者感覺身歷其境。目前現有的VR裝置都是以視覺體驗為主。藉由對應左右眼的兩個視角略有差異的分割畫面來模擬人眼的視差，以達到立體視覺。為了縮小虛擬現實裝置的體積，讓用戶藉由較小的顯示畫面得到放大的視覺感受，具有放大功能的目鏡光學系統成了VR研究發展的其中一個主題。現有的目鏡光學系統之半眼視視角較小，讓觀察者感到視覺狹窄、分辨率低且像差嚴重到顯示畫面要先進行像差補償，因此如何增加半眼視視角并加強成像質量是目鏡光學系統是一個需要改善的問題。
技術實現思路
本專利技術提供一種目鏡光學系統，其在縮短系統長度的條件下，仍能保有良好的光學成像質量與大的半眼視視角。本專利技術的一實施例提出一種目鏡光學系統，用于成像光線從顯示畫面經目鏡光學系統進入觀察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向為目側，朝向顯示畫面的方向為顯示側。目鏡光學系統從目側至顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，且第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面。第一透鏡具有屈光率，第二透鏡的顯示側面具有一位于光軸附近區域的凸面部，且第三透鏡具有屈光率。目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3及G3D/T3≦3.51，其中T3為第三透鏡在光軸上的厚度，G23為第二透鏡到第三透鏡在光軸上的空氣間隙，且G3D為第三透鏡到顯示畫面在光軸上的距離。本專利技術的一實施例提出一種目鏡光學系統，用于成像光線從顯示畫面經目鏡光學系統進入觀察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向為目側，朝向顯示畫面的方向為顯示側。目鏡光學系統從目側至顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面。第一透鏡具有屈光率，第二透鏡的顯示側面具有一位于圓周附近區域的凸面部，且第三透鏡具有屈光率。目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3及G3D/T3≦3.51，其中T3為第三透鏡在光軸上的厚度，G23為第二透鏡到第三透鏡在光軸上的空氣間隙，且G3D為第三透鏡到顯示畫面在光軸上的距離。本專利技術的一實施例提出一種目鏡光學系統，用于成像光線從顯示畫面經目鏡光學系統進入觀察者的眼睛成像。朝向眼睛的方向為目側，朝向顯示畫面的方向為顯示側。目鏡光學系統從目側至顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，且第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面。第一透鏡具有屈光率，第二透鏡的目側面具有一位于光軸附近區域的凸面部，且第三透鏡的目側面具有一位于圓周附近區域的凹面部。目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3及G3D/T3≦3.51，其中T3為第三透鏡在光軸上的厚度，G23為第二透鏡到第三透鏡在光軸上的空氣間隙，且G3D為第三透鏡到顯示畫面在光軸上的距離。基于上述，本專利技術所述目鏡光學系統的有益效果在于：藉由上述透鏡的表面形狀與屈光率設計與排列，以及光學參數的設計，使目鏡光學系統在縮短系統長度的條件下，仍具備能夠有效克服像差的光學性能，提供良好的成像質量，且具有大的眼視視角(apparentfieldofview)。附圖說明圖1為一示意圖，說明一目鏡光學系統圖。圖2為一示意圖，說明一透鏡的面型結構圖。圖3為一示意圖，說明一透鏡的面型凹凸結構及光線焦點圖。圖4為一示意圖，說明一范例一的透鏡的面型結構圖。圖5為一示意圖，說明一范例二的透鏡的面型結構圖。圖6為一示意圖，說明一范例三的透鏡的面型結構圖。圖7為本專利技術之第一實施例之目鏡光學系統的示意圖。圖8A為第一實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖8B為第一實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖8C為第一實施例之目鏡光學系統的場曲(子午方向)半眼視視角圖。圖8D為第一實施例之目鏡光學系統的畸變半眼視視角圖。圖9為本專利技術之第一實施例之目鏡光學系統的詳細光學數據圖。圖10為本專利技術之第一實施例之目鏡光學系統的非球面參數圖。圖11為本專利技術的第二實施例的目鏡光學系統的示意圖。圖12A為第二實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖12B為第二實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖12C為第二實施例之目鏡光學系統的場曲(子午方向)半眼視視角圖。圖12D為第二實施例之目鏡光學系統的畸變半眼視視角圖。圖13為本專利技術之第二實施例之目鏡光學系統的詳細光學數據圖。圖14為本專利技術之第二實施例之目鏡光學系統的非球面參數圖。圖15為本專利技術的第三實施例的目鏡光學系統的示意圖。圖16A為第三實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖16B為第三實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖16C為第三實施例之目鏡光學系統的場曲(子午方向)半眼視視角圖。圖16D為第三實施例之目鏡光學系統的畸變半眼視視角圖。圖17為本專利技術之第三實施例之目鏡光學系統的詳細光學數據圖。圖18為本專利技術之第三實施例之目鏡光學系統的非球面參數圖。圖19為本專利技術的第四實施例的目鏡光學系統的示意圖。圖20A為第四實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖20B為第四實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖20C為第四實施例之目鏡光學系統的場曲(子午方向)半眼視視角圖。圖20D為第四實施例之目鏡光學系統的畸變半眼視視角圖。圖21為本專利技術之第四實施例之目鏡光學系統的詳細光學數據圖。圖22為本專利技術之第四實施例之目鏡光學系統的非球面參數圖。圖23為本專利技術的第五實施例的目鏡光學系統的示意圖。圖24A為第五實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖24B為第五實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖24C為第五實施例之目鏡光學系統的場曲(子午方向)半眼視視角圖。圖24D為第五實施例之目鏡光學系統的畸變半眼視視角圖。圖25為本專利技術之第五實施例之目鏡光學系統的詳細光學數據圖。圖26為本專利技術之第五實施例之目鏡光學系統的非球面參數圖。圖27為本專利技術的第六實施例的目鏡光學系統的示意圖。圖28A為第六實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖28B為第六實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖28C為第六實施例之目鏡光學系統的場曲(子午方向)半眼視視角圖。圖28D為第六實施例之目鏡光學系統的畸變半眼視視角圖。圖29為本專利技術之第六實施例之目鏡光學系統的詳細光學數據圖。圖30為本專利技術之第六實施例之目鏡光學系統的非球面參數圖。圖31為本專利技術的第七實施例的目鏡光學系統的示意圖。圖32A為第七實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖32B為第七實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖32C為第七實施例之目鏡光學系統的場曲(子午方向)半眼視視角圖。圖32D為第七實施例之目鏡光學系統的畸變半眼視視角圖。圖33為本專利技術之第七實施例之目鏡光學系統的詳細光學數據圖。圖34為本專利技術之第七實施例之目鏡光學系統的非球面參數圖。圖35為本專利技術的第八實施例的目鏡光學系統的示意圖。圖36A為第八實施例之目鏡光學系統的縱向球差視場圖。圖36B為第八實施例之目鏡光學系統的場曲(弧矢方向)半眼視視角圖。圖36C本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種目鏡光學系統，用于成像光線從顯示畫面經該目鏡光學系統進入觀察者的眼睛成像，朝向該眼睛的方向為目側，朝向該顯示畫面的方向為顯示側，該目鏡光學系統從該目側至該顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面；該第一透鏡具有屈光率；該第二透鏡的該顯示側面具有一位于光軸附近區域的凸面部；以及該第三透鏡具有屈光率，其中，該目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3；及G3D/T3≦3.51，其中T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G3D為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離。

【技術特征摘要】
1.一種目鏡光學系統，用于成像光線從顯示畫面經該目鏡光學系統進入觀察者的眼睛成像，朝向該眼睛的方向為目側，朝向該顯示畫面的方向為顯示側，該目鏡光學系統從該目側至該顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面；該第一透鏡具有屈光率；該第二透鏡的該顯示側面具有一位于光軸附近區域的凸面部；以及該第三透鏡具有屈光率，其中，該目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3；及G3D/T3≦3.51，其中T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G3D為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離。2.一種目鏡光學系統，用于成像光線從顯示畫面經該目鏡光學系統進入觀察者的眼睛成像，朝向該眼睛的方向為目側，朝向該顯示畫面的方向為顯示側，該目鏡光學系統從該目側至該顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面；該第一透鏡具有屈光率；該第二透鏡的該顯示側面具有一位于圓周附近區域的凸面部；以及該第三透鏡具有屈光率，其中，該目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3；及G3D/T3≦3.51，其中T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G3D為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離。3.一種目鏡光學系統，用于成像光線從顯示畫面經該目鏡光學系統進入觀察者的眼睛成像，朝向該眼睛的方向為目側，朝向該顯示畫面的方向為顯示側，該目鏡光學系統從該目側至該顯示側沿一光軸依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡各自包括一目側面及一顯示側面；該第一透鏡具有屈光率；該第二透鏡的該目側面具有一位于光軸附近區域的凸面部；以及該第三透鏡的該目側面具有一位于圓周附近區域的凹面部，其中，該目鏡光學系統符合：T3/G23≦4.3；及G3D/T3≦3.51，其中T3為該第三透鏡在該光軸上的厚度，G23為該第二透鏡到該第三透鏡在該光軸上的空氣間隙，且G3D為該第三透鏡到該顯示畫面在該光軸上的距離。4.如權利要求1、2或3項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：ER/T1≦8，ER為該觀察者的該眼睛的瞳孔到該第一透鏡在該光軸上的距離，且T1為該第一透鏡在該光軸上的厚度。5.如權利要求1、2或3項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：0.1≦G23/G3D≦10。6.如權利要求1、2或3項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：EFL/ALT≦1.8，其中EFL為該目鏡光學系統的系統焦距，且ALT為該第一透鏡、該第二透鏡及該第三透鏡在該光軸上的厚度的總和。7.如權利要求1、2或3項所述的目鏡光學系統，其中該目鏡光學系統更符合：0.7≦AAG/T2≦25，其中AAG為該第一透鏡至該第三透鏡在該光軸上的兩個空氣間隙的總和，且T...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬修·博恩，李光云，潘慧峰，
申請(專利權)人：玉晶光電廈門有限公司，
類型：發明
國別省市：福建,35