本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，特別涉及一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有市面上應(yīng)用于vr的目鏡光學(xué)系統(tǒng)主要可分為三類：非球面(aspherical)光學(xué)組件、菲涅爾(fresnel)光學(xué)組件與餅干(pancake)光學(xué)組件。非球面光學(xué)組件優(yōu)點(diǎn)為制造成本低且較無耀光(flare)與鬼影(ghost)等雜散光問題，但重量重且體積大。菲涅爾光學(xué)組件優(yōu)點(diǎn)是重量較輕、半視角提升，但制造成本較非球面光學(xué)組件高昂，且缺點(diǎn)是有較嚴(yán)重耀光的問題。餅干光學(xué)組件的優(yōu)點(diǎn)是重量與體積可以不到非球面光學(xué)組件的一半，且沒有耀光的問題。但由于光學(xué)膜材料成本為鏡頭成本的一半，加上貼膜制程與組裝精度及校正難度高，所以制造成本約非球面光學(xué)組件的10倍到40倍的范圍，且易有鬼影的問題。

2、基于上述，餅干光學(xué)組件的輕量化優(yōu)勢使其成為目前業(yè)界發(fā)展的主流，但生產(chǎn)良率較低且成本較高，因此如何解決上述問題是業(yè)界研究發(fā)展的方向之一。此外，如何增加半視角、使目鏡光學(xué)系統(tǒng)輕量化并提高成像質(zhì)量，上述問題也仍待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，滿足消費(fèi)者對(duì)影像質(zhì)量及放大倍率的需求外，還可以降低目鏡光學(xué)系統(tǒng)的重量以及體積，并進(jìn)一步降低目鏡光學(xué)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。

2、本發(fā)明提供一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以使來自一顯示畫面的成像光線經(jīng)過目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像，其中朝向眼睛的一側(cè)為目側(cè)且朝向顯示畫面的一側(cè)為顯示側(cè)。目鏡光學(xué)系統(tǒng)從目側(cè)至顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡以及一第二透鏡。第一透鏡至第二透鏡各自包括朝向目側(cè)且使成像光線通過的一目側(cè)面及朝向顯示側(cè)且使成像光線通過的一顯示側(cè)面。目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括一線偏振膜、一反射偏振膜、一四分之一波長片及部分反射鏡。四分之一波長片設(shè)置在反射偏振膜上，反射偏振膜設(shè)置在線偏振膜上，線偏振膜設(shè)置在第一透鏡的顯示側(cè)面的一光軸區(qū)域的一平面上。第二透鏡的目側(cè)面的一光軸區(qū)域?yàn)橐煌姑?。目鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下條件式：ttl/bfl≤8.200以及imgh/(t1+g12)≥2.900，其中ttl為第一透鏡的目側(cè)面到顯示畫面在光軸上的距離，bfl為第二透鏡的顯示側(cè)面到顯示畫面在光軸上的距離，imgh為目鏡光學(xué)系統(tǒng)的最大像高，t1為第一透鏡在光軸上的厚度，且g12為第一透鏡的顯示側(cè)面到第二透鏡的目側(cè)面在光軸上的距離。

3、本發(fā)明另提供一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以使來自一顯示畫面的成像光線經(jīng)過目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像，其中朝向眼睛的一側(cè)為目側(cè)且朝向顯示畫面的一側(cè)為顯示側(cè)。目鏡光學(xué)系統(tǒng)從目側(cè)至顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡以及一第二透鏡。第一透鏡至第二透鏡各自包括朝向目側(cè)且使成像光線通過的一目側(cè)面及朝向顯示側(cè)且使成像光線通過的一顯示側(cè)面。目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括一線偏振膜、一反射偏振膜、一四分之一波長片及部分反射鏡。四分之一波長片設(shè)置在反射偏振膜上，反射偏振膜設(shè)置在線偏振膜上，線偏振膜設(shè)置在第一透鏡的顯示側(cè)面的一光軸區(qū)域的一平面上。第二透鏡的目側(cè)面的一光軸區(qū)域?yàn)橐煌姑?。目鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下條件式：2.100≤ttl/bfl≤8.200以及(imgh+bfl)/(t1+g12)≥3.200，其中ttl為第一透鏡的目側(cè)面到顯示畫面在光軸上的距離，bfl為第二透鏡的顯示側(cè)面到顯示畫面在光軸上的距離，imgh為目鏡光學(xué)系統(tǒng)的最大像高，t1為第一透鏡在光軸上的厚度，且g12為第一透鏡的顯示側(cè)面到第二透鏡的目側(cè)面在光軸上的距離。

4、本發(fā)明另提供一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以使來自一顯示畫面的成像光線經(jīng)過目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像，其中朝向眼睛的一側(cè)為目側(cè)且朝向顯示畫面的一側(cè)為顯示側(cè)。目鏡光學(xué)系統(tǒng)從目側(cè)至顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡以及一第二透鏡。第一透鏡至第二透鏡各自包括朝向目側(cè)且使成像光線通過的一目側(cè)面及朝向顯示側(cè)且使成像光線通過的一顯示側(cè)面。目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括一線偏振膜、一反射偏振膜、一四分之一波長片及部分反射鏡。第一透鏡的顯示側(cè)面的一光軸區(qū)域?yàn)橐黄矫?。第二透鏡的目側(cè)面的一光軸區(qū)域?yàn)橐煌姑?，以及第二透鏡的目側(cè)面的一圓周區(qū)域?yàn)橐话济妗Ｄ跨R光學(xué)系統(tǒng)滿足以下條件式：(imgh+bfl)/(t1+g12)≥3.500，其中imgh為目鏡光學(xué)系統(tǒng)的最大像高，bfl為第二透鏡的顯示側(cè)面到顯示畫面在光軸上的距離，t1為第一透鏡在光軸上的厚度，且g12為第一透鏡的顯示側(cè)面到第二透鏡的目側(cè)面在光軸上的距離。

5、基于上述，本發(fā)明的實(shí)施例的目鏡光學(xué)系統(tǒng)的有益效果在于：藉由滿足光學(xué)設(shè)計(jì)的條件，以及將線偏振膜、反射式偏振膜與四分之一波長片皆設(shè)置在第一透鏡的顯示側(cè)面的平面上，有利于減少貼膜程序以降低制造成本，有助于目鏡光學(xué)系統(tǒng)的輕量化。此外，第二透鏡的目側(cè)面的光軸區(qū)域?yàn)橥姑鏁r(shí)，能有效收聚入射光線。此外，在第二透鏡的顯示側(cè)面上設(shè)置部分反射鏡，也有利于藉由反射與偏振的原理增加半視場角，滿足消費(fèi)者對(duì)影像畫面廣視野的需求。

技術(shù)特征：

1.一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以使來自一顯示畫面的成像光線經(jīng)過該目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像，其中朝向該眼睛的一側(cè)為目側(cè)且朝向該顯示畫面的一側(cè)為顯示側(cè)，該目鏡光學(xué)系統(tǒng)從該目側(cè)至該顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡以及一第二透鏡，該第一透鏡至該第二透鏡各自包括朝向該目側(cè)且使該成像光線通過的一目側(cè)面及朝向該顯示側(cè)且使該成像光線通過的一顯示側(cè)面，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括一線偏振膜、一反射偏振膜、一四分之一波長片及部分反射鏡；

2.一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以使來自一顯示畫面的成像光線經(jīng)過該目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像，其中朝向該眼睛的一側(cè)為目側(cè)且朝向該顯示畫面的一側(cè)為顯示側(cè)，該目鏡光學(xué)系統(tǒng)從該目側(cè)至該顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡以及一第二透鏡，該第一透鏡至該第二透鏡各自包括朝向該目側(cè)且使該成像光線通過的一目側(cè)面及朝向該顯示側(cè)且使該成像光線通過的一顯示側(cè)面，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括一線偏振膜、一反射偏振膜、一四分之一波長片及部分反射鏡；

3.如權(quán)利要求1或2所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：(imgh+ttl)/(t1+g12)≥5.000。

4.如權(quán)利要求1或2所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：(imgh+ttl)/tl≥2.100，其中tl為該第一透鏡的該目側(cè)面到該第二透鏡的該顯示側(cè)面在該光軸上的距離。

5.如權(quán)利要求1或2所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：(imgh+ttl)/alt≥2.900，其中alt為alt為該第一透鏡與該第二透鏡在該光軸上的厚度總和。

6.如權(quán)利要求1或2所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：(efl+ttl)/(t1+g12)≥5.500，其中efl為該目鏡光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距。

7.一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以使來自一顯示畫面的成像光線經(jīng)過該目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像，其中朝向該眼睛的一側(cè)為目側(cè)且朝向該顯示畫面的一側(cè)為顯示側(cè)，該目鏡光學(xué)系統(tǒng)從該目側(cè)至該顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡以及一第二透鏡，該第一透鏡至該第二透鏡各自包括朝向該目側(cè)且使該成像光線通過的一目側(cè)面及朝向該顯示側(cè)且使該成像光線通過的一顯示側(cè)面，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括一線偏振膜、一反射偏振膜、一四分之一波長片及部分反射鏡；

8.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：imgh/t1≥4.800。

9.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：imgh/t2≥1.700，其中t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

10.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：imgh/g12≥3.900。

11.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：efl/t1≥5.500，其中efl為該目鏡光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距。

12.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：efl/t2≤3.000，其中efl為該目鏡光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距，且t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

13.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：efl/g12≤24.600，其中efl為該目鏡光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距。

14.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：efl/(t1+g12)≥3.000，其中efl為該目鏡光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距。

15.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：(efl+bfl)/(t1+g12)≥3.400，其中efl為該目鏡光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距。

16.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：1.300≤oxr12/imgh≤1.800，其中oxr12為該第一透鏡的該顯示側(cè)面的光學(xué)最大半徑。

17.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：2.700≤oxr22/t2≤4.200，其中oxr22為該第二透鏡的該顯示側(cè)面的光學(xué)最大半徑，且t2為該第二透鏡在該光軸上的厚度。

18.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：1.600≤(oxr11+oxr12)/(imgh+bfl)≤3.200，其中oxr11為該第一透鏡的該目側(cè)面的光學(xué)最大半徑，且oxr12為該第一透鏡的該顯示側(cè)面的光學(xué)最大半徑。

19.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：7.300≤oxr12/t1≤19.100，其中oxr12為該第一透鏡的該顯示側(cè)面的光學(xué)最大半徑。

20.如權(quán)利要求1、2及7中任一項(xiàng)所述的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)更滿足以下條列式：4.300≤|oxr22/sag22|≤6.200，其中oxr22為該第二透鏡的該顯示側(cè)面的光學(xué)最大半徑，且sag22為該第二透鏡的該顯示側(cè)面在該光學(xué)最大半徑上的sag值。

21.一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以使來自一顯示畫面的成像光線經(jīng)過該目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像，其中朝向該眼睛的一側(cè)為目側(cè)且朝向該顯示畫面的一側(cè)為顯示側(cè)，該目鏡光學(xué)系統(tǒng)從該目側(cè)至該顯示側(cè)沿一光軸依序包括一第一透鏡以及一第二透鏡，該第一透鏡至該第二透鏡各自包括朝向該目側(cè)且使該成像光線通過的一目側(cè)面及朝向該顯示側(cè)且使該成像光線通過的一顯示側(cè)面，其特征在于：該目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括一線偏振膜、一反射偏振膜、一四分之一波長片及部分反射鏡；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種目鏡光學(xué)系統(tǒng)，配置用以將來自顯示畫面的成像光線經(jīng)過目鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入觀察者的眼睛以形成影像。目鏡光學(xué)系統(tǒng)從目側(cè)至顯示側(cè)沿光軸依序包括第一透鏡及第二透鏡。目鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括線偏振膜、反射偏振膜、四分之一波長片及部份反射鏡。四分之一波長片設(shè)置在反射偏振膜上，反射偏振膜設(shè)置在線偏振膜上，線偏振膜設(shè)置在第一透鏡的顯示側(cè)面的光軸區(qū)域的平面上。第二透鏡的目側(cè)面的光軸區(qū)域?yàn)橥姑妗?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：黃峻洋,許圣偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：玉晶光電股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9