1.本发明涉及光学成像设备技术领域，具体而言，涉及一种目视系统。
背景技术：
2.随着虚拟现实技术的发展，各种各样的虚拟现实显示设备进入人们的生活中，例如vr(虚拟现实)头戴显示设备，vr头戴显示设备包括一般包括目视系统，目视系统可以让用户进入到虚拟世界中，结合透视系统可以实现虚拟世界与现实世界的交互。目视系统是一种虚拟现实技术，它利用头戴式显示器和跟踪设备，让用户感受到身临其境的虚拟世界。该系统可以模拟真实世界或虚构的环境，如游戏世界、虚拟旅游、科学研究等。vr目视系统在游戏、娱乐、教育、医疗等领域有广泛的应用前景。
3.但是目前的目视系统存在一些问题，例如整体高度过大，难以实现小型化，同时系统中最后一片透镜的边缘光线在折射或者反射传输过程中容易产生杂光的情况，影响系统的成像质量。
4.也就是说，现有技术中的目视系统存在高度过大和杂散光改善困难的问题。
技术实现要素：
5.本发明的主要目的在于提供一种目视系统，以解决现有技术中的目视系统存在高度过大和杂散光改善困难的问题。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种目视系统，包括镜筒和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒中的第一透镜组、第一间隔件、第二透镜组、第二间隔件和第三透镜组，第一透镜组包括第一透镜，第二透镜组包括第二透镜，第三透镜组包括第三透镜，第三透镜的第一侧面为平面，第一透镜至第三透镜中的至少一个透镜的第一侧面或第二侧面的部分具有反射层，第一间隔件的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜组的第二侧面和第二透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件与第三透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件的第一侧面的最大外径d2s、第二间隔件的第一侧面的最小内径d2s、第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离et23之间满足：0.6《((d2s-d2s)/2)/et23《1.3。
7.根据本发明的另一方面，提供了一种目视系统，包括镜筒和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒中的第一透镜组、第一间隔件、第二透镜组、第二间隔件和第三透镜组，第一透镜组包括第一透镜，第二透镜组包括第二透镜，第三透镜组包括第三透镜，第三透镜的第一侧面为平面，第一透镜至第三透镜中的至少一个透镜的第一侧面或第二侧面的部分具有反射层，第一间隔件的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜组的第二侧面和第二透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件与第三透镜组的第一侧面部分抵接，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第一间隔件的第一侧面的最小内径d1s与第二间隔件的第一侧面的最小内径d2s之间满足：-3《r2/d1s r4/d2s《-1。
8.进一步地，第三透镜组还包括与第三透镜接触的反射式偏光元件和四分之一波
片，反射式偏光元件的第二侧面与四分之一波片的第一侧面贴合。
9.进一步地，第三透镜的中心厚度ct3、反射式偏光元件的中心厚度ctrp、四分之一波片的中心厚度ctqwp、镜筒的第一侧面至第一间隔件的第一侧面的轴上距离ep01、第一间隔件的中心厚度cp1、第一间隔件的第二侧面至第二间隔件的第一侧面的轴上距离ep12与第二间隔件的中心厚度cp2之间满足：1《(ct3 ctrp ctqwp)/(ep01 cp1 ep12 cp2)《1.7。
10.进一步地，第三透镜的第二侧面的部分镀制有反射层。
11.进一步地，镜筒的第一侧面至镜筒的第二侧面的最大长度l、第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面的轴上距离td与目视系统的有效焦距f之间满足：2《l/td l/f《3。
12.进一步地，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第一间隔件的第一侧面的最小内径d1s与第二间隔件的第一侧面的最小内径d2s之间满足：-3《r2/d1s r4/d2s《-1。
13.进一步地，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、第一透镜的中心厚度ct1、镜筒的第一侧面至第一间隔件的第一侧面的轴上距离ep01之间满足：7《(ct1-r2)/ep01《17。
14.进一步地，第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第一间隔件的第二侧面至第二间隔件的第一侧面的轴上距离ep12、第二透镜的中心厚度ct2与第二透镜的折射率n2之间满足：-10《r4/(ep12 ct2)*n2《-7。
15.进一步地，目视系统的有效焦距f、镜筒的第一侧面至镜筒的第二侧面的最大长度l与目视系统的最大视场角的一半semi-fov之间满足：1.1《f*tan(semi-fov)/l《1.5。
16.进一步地，三透镜的第二侧面的曲率半径r6、第三透镜的有效焦距f3、镜筒的第二侧面的最大外径d0m与镜筒的第一侧面的最小内径d0s之间满足：-5《r6/f3-d0m/d0s《-4。
17.进一步地，第三透镜的有效焦距f3、镜筒的第二侧面的最小内径d0m与第一间隔件的第二侧面的最小内径d1m之间满足：1《f3/(d0m-d1m)《1.5。
18.进一步地，当第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离et23满足：et23》6mm时，目视系统还包括第二辅助间隔件，第二辅助间隔件位于第二透镜的第二侧且与第二间隔件的第一侧面部分承靠。
19.进一步地，第二辅助间隔件的中心厚度cp2b、第二间隔件的中心厚度cp2、第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离et23之间满足：0.8《cp2b/et23-cp2/et23≤1。
20.进一步地，第二间隔件的第一侧面的最大外径d2s、第二辅助间隔件的第一侧面的最大外径d2bs、反射式偏光元件的中心厚度ctrp与四分之一波片的中心厚度ctqwp之间满足：15《(d2s-d2bs)/(ctrp ctqwp)《26。
21.进一步地，第二辅助间隔件的第一侧面的最大外径d2bs、第二辅助间隔件的第二侧面的最大外径d2bm、第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3之间满足：-5《f2/d2bs f3/d2bm《-2。
22.进一步地，第二透镜的中心厚度ct2、第三透镜的中心厚度ct3、第二辅助间隔件的中心厚度cp2b、第二间隔件的中心厚度cp2之间满足：2《(ct2 ct3)/(cp2b cp2)《4。
23.进一步地，第一透镜的阿贝数v1与第三透镜的阿贝数v3之间满足：0.8《v1/v3《1.1。
24.应用本发明的技术方案，目视系统包括镜筒和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒
中的第一透镜组、第一间隔件、第二透镜组、第二间隔件和第三透镜组，第一透镜组包括第一透镜，第二透镜组包括第二透镜，第三透镜组包括第三透镜，第三透镜的第一侧面为平面，第一透镜至第三透镜中的至少一个透镜的第一侧面或第二侧面的部分具有反射层，第一间隔件的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜组的第二侧面和第二透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件与第三透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件的第一侧面的最大外径d2s、第二间隔件的第一侧面的最小内径d2s、第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离et23之间满足：0.6《((d2s-d2s)/2)/et23《1.3。
25.目视系统通过布置三个透镜和与三个透镜搭配的两个间隔件，使系统的有效焦距分布在合理水平，避免目视系统整体高度过高，有利于小型化。通过设置第三透镜的第一侧面的平面、同时通过控制第二间隔件的第一侧面的最大和最小内径以及第二透镜与第三透镜的边缘间隔，一方面避免曲面贴膜的复杂工艺，提高生产良率，另外能够保证第二间隔件可加工性的基础上，使得第二间隔件可以拦截边缘杂光，降低系统杂光的产生，提高系统成像质量，进一步通过第二间隔件材料的缓冲特性，避免后续的反射式偏光元件和四分之一波片与硬质塑料直接接触，提高目视系统的抗振动及跌落信赖性能力。
附图说明
26.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1示出了本发明的一个可选实施例的目视系统的尺寸标注图；
28.图2示出了本发明的例子一的目视系统的光路走势图；
29.图3示出了本发明的例子一的目视系统处于第一状态的结构示意图；
30.图4示出了本发明的例子一的目视系统处于第二状态的结构示意图；
31.图5示出了本发明的例子一的目视系统处于第三状态的结构示意图；
32.图6至图8分别示出了例子一的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线；
33.图9示出了本发明的例子二的目视系统的光路走势图；
34.图10示出了本发明的例子二的目视系统处于第一状态的结构示意图；
35.图11示出了本发明的例子二的目视系统处于第二状态的结构示意图；
36.图12示出了本发明的例子二的目视系统处于第三状态的结构示意图；
37.图13至图15分别示出了例子二的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线；
38.图16示出了本发明的例子三的目视系统的光路走势图；
39.图17示出了本发明的例子三的目视系统处于第一状态的结构示意图；
40.图18示出了本发明的例子三的目视系统处于第二状态的结构示意图；
41.图19示出了本发明的例子三的目视系统处于第三状态的结构示意图；
42.图20至图22分别示出了例子三的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线。
具体实施方式
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
44.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
45.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
46.应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本技术的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
47.在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示出的球面或非球面的形状通过实例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
48.在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜靠近第一侧的表面成为该透镜的第一侧面，每个透镜靠近第二侧的表面称为该透镜的第二侧面。在近轴区域的面形的判断可依据该领域中通常知识者的判断方式，以r值，(r指近轴区域的曲率半径，通常指光学软件中的透镜数据库(lens data)上的r值)正负判断凹凸。以第一侧面来说，当r值为正时，判定为凸面，当r值为负时，判定为凹面；以第二侧面来说，当r值为正时，判定为凹面，当r值为负时，判定为凸面。
49.需要说明的是，目视系统左侧为第一侧，右侧为第二侧，目视系统的第一侧为成第二侧，第二侧为光源侧，光源侧发射的图像在成第二侧成像。
50.为了解决现有技术中的目视系统存在高度过大和杂散光改善困难的问题，本发明提供了一种目视系统。
51.实施例一
52.如图1至图22所示，目视系统包括镜筒和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒中的第一透镜组、第一间隔件、第二透镜组、第二间隔件和第三透镜组，第一透镜组包括第一透镜，第二透镜组包括第二透镜，第三透镜组包括第三透镜，第三透镜的第一侧面为平面，第一透镜至第三透镜中的至少一个透镜的第一侧面或第二侧面的部分具有反射层，第一间隔件的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜组的第二侧面和第二透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件与第三透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件的第一侧面的最大外径d2s、第二间隔件的第一侧面的最小内径d2s、第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离et23之间满足：0.6《((d2s-d2s)/2)/et23《1.3。
53.目视系统通过布置三个透镜和与三个透镜搭配的两个间隔件，使系统的有效焦距分布在合理水平，避免目视系统整体高度过高，有利于小型化。通过设置第三透镜的第一侧面的平面、同时通过控制第二间隔件的第一侧面的最大和最小内径以及第二透镜与第三透镜的边缘间隔，一方面避免曲面贴膜的复杂工艺，提高生产良率，另外能够保证第二间隔件可加工性的基础上，使得第二间隔件可以拦截边缘杂光，降低系统杂光的产生，提高系统成
像质量，进一步通过第二间隔件材料的缓冲特性，避免后续的反射式偏光元件和四分之一波片与硬质塑料直接接触，提高目视系统的抗振动及跌落信赖性能力。
54.在本实施例中，第三透镜组还包括与第三透镜接触的反射式偏光元件和四分之一波片，反射式偏光元件的第二侧面与四分之一波片的第一侧面贴合。四分之一波片可以改变光的偏振状态，与反射式偏光元件配合，能够实现光路的折射、反射，缩短了光路的长度，从而压缩目视系统的整体高度，实现小体积，满足小型化。进一步反射式偏光元件与四分之一波片组成复合膜，实现一次贴膜，避免多次贴膜导致的工艺复杂，提高生产良率。
55.在本实施例中，第三透镜的中心厚度ct3、反射式偏光元件的中心厚度ctrp、四分之一波片的中心厚度ctqwp、镜筒的第一侧面至第一间隔件的第一侧面的轴上距离ep01、第一间隔件的中心厚度cp1、第一间隔件的第二侧面至第二间隔件的第一侧面的轴上距离ep12与第二间隔件的中心厚度cp2之间满足：1《(ct3 ctrp ctqwp)/(ep01 cp1 ep12 cp2)《1.7。通过约束此关系式，约束了第三透镜组占整个系统的中心距离，通过限制第三透镜的中心厚度，控制了光路折返长度，从而能使镜筒能够满足小型化。同时通过控制镜筒的第一侧面至第一间隔件的第一侧面的轴上距离、第一间隔件的第二侧面至第二间隔件的第一侧面的轴上距离、第一间隔件和第二间隔件的中心厚度，在保证第一间隔件和第二间隔件加工性同时，使第一透镜和第二透镜的边缘厚度在合理水平，有利于组立。
56.在本实施例中，第三透镜的第二侧面的部分镀制有反射层。反射层镀于第三透镜的第二侧面，使由反射式偏光元件第一次折反的光线实现第二次折反，从而实现了光路的折反，在获得相同视场角的情况下，缩短了光路沿光轴方向的距离，降低目视系统的厚度，缩小目视系统应用在设备中的体积，有利于提高用户的使用体验。
57.在本实施例中，镜筒的第一侧面至镜筒的第二侧面的最大长度l、第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面的轴上距离td与目视系统的有效焦距f之间满足：2《l/td l/f《3。通过控制此关系式，控制了目视系统的有效焦距，使系统像差处于合理水平，有利于系统成像。进一步控制镜筒的第一侧面至第二侧面的最大长度，有利于镜筒成型，也有利于整体的小型化。
58.在本实施例中，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第一间隔件的第一侧面的最小内径d1s与第二间隔件的第一侧面的最小内径d2s之间满足：-3《r2/d1s r4/d2s《-1。通过控制此关系式，限制第一透镜和第二透镜的第二侧面的曲率半径，有利于降低第一透镜和第二透镜的敏感度，提高组立的良率，同时控制第一间隔件的第一侧面的最小内径和第二间隔件的第一侧面的最小内径，控制了系统的光通量，使系统的视场角处于合理水平。
59.在本实施例中，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、第一透镜的中心厚度ct1、镜筒的第一侧面至第一间隔件的第一侧面的轴上距离ep01之间满足：7《(ct1-r2)/ep01《17。通过控制此关系式，控制了第一透镜的第二侧面的曲率半径和第一透镜的中心厚度，在满足第一透镜可加工性情况下，有利于提高第一透镜的光线收束能力。进一步结合镜筒的第一侧面至第一间隔件的第一侧面的轴上距离，使第一透镜的边缘厚度在合理水平，有利于提高组立稳定性。
60.在本实施例中，第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第一间隔件的第二侧面至第二间隔件的第一侧面的轴上距离ep12、第二透镜的中心厚度ct2与第二透镜的折射率n2之
间满足：-10《r4/(ep12 ct2)*n2《-7。通过控制此关系式，控制了第二透镜的第二侧面的曲率半径、第二透镜的中心厚度和第二透镜的折射率，在满足第一透镜可加工性情况下，使第二透镜的光焦度在合理水平。进一步结合控制第一间隔件的第二侧面至第二间隔件的第一侧面的轴上距离，使第二透镜的边缘厚度在合理水平，有利于保证组装系统稳定性。
61.在本实施例中，目视系统的有效焦距f、镜筒的第一侧面至镜筒的第二侧面的最大长度l与目视系统的最大视场角的一半semi-fov之间满足：1.1《f*tan(semi-fov)/l《1.5。通过控制此关系式，控制目视系统的有效焦距，有利于提高成像质量，结合控制镜筒的第一侧面至第二侧面的最大长度和目视系统的最大视场角的一半，有利于约束光束，获得大视场fov，有利于提高用户使用体验。
62.在本实施例中，三透镜的第二侧面的曲率半径r6、第三透镜的有效焦距f3、镜筒的第二侧面的最大外径d0m与镜筒的第一侧面的最小内径d0s之间满足：-5《r6/f3-d0m/d0s《-4。通过此关系式，控制了第三透镜的第二侧面的曲率半径、第三透镜的有效焦距，在满足第三透镜可加工性情况下，使第三透镜的光焦度在合理水平。进一步结合控制镜筒的第二侧面的最大外径和镜筒的第一侧面的最小内径，能够约束光束，在获得满足设计需求视场角的情况下，降低杂光的影响。
63.在本实施例中，第三透镜的有效焦距f3、镜筒的第二侧面的最小内径d0m与第一间隔件的第二侧面的最小内径d1m之间满足：1《f3/(d0m-d1m)《1.5。通过控制该关系式，控制第三透镜的光焦度，使其在合理水平，进一步控制镜筒的第二侧面的最小内径和第一间隔件的第二侧面的最小内径，约束了光束，有利于优化杂光，提高成像质量。
64.在本实施例中，当第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离et23满足：et23》6mm时，目视系统还包括第二辅助间隔件，第二辅助间隔件位于第二透镜的第二侧且与第二间隔件的第一侧面部分承靠。第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离影响四分之一波片和反射式偏光元件的组装贴敷，此距离过小时，对膜材厚度要求高，不利于膜材生产和组装，此距离过大时考虑与第二透镜和第三透镜组装，需要增加第二辅助间隔件，满足组装稳定性。
65.在本实施例中，第二辅助间隔件的中心厚度cp2b、第二间隔件的中心厚度cp2、第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离et23之间满足：0.8《cp2b/et23-cp2/et23≤1。通过上述关系式，控制第二辅助间隔件和第二间隔件的厚度，有利于第二辅助间隔件的成型和第二间隔件的组装稳定性提高，同时通过控制第二透镜的第二侧面的最大有效径边缘至第三透镜的第一侧面的最大有效径边缘的间隙距离，能够使第二辅助间隔件、第二间隔件、反射式偏光元件与四分之一波片厚度总和在合理范围，避免系统过长。
66.在本实施例中，第二间隔件的第一侧面的最大外径d2s、第二辅助间隔件的第一侧面的最大外径d2bs、反射式偏光元件的中心厚度ctrp与四分之一波片的中心厚度ctqwp之间满足：15《(d2s-d2bs)/(ctrp ctqwp)《26。通过控制反射式偏光元件的中心厚度和四分之一波片的中心厚度，有利于四分之一波片和反射式偏光元件的平面贴附，有利于贴附良率提升；同时控制第二间隔件的第一侧面的最大外径和第二辅助间隔件的第一侧面的最大外径，使镜筒外形尺寸在合理范围，有利于目视系统所应用的头显装置的小型化设计。
67.在本实施例中，第二辅助间隔件的第一侧面的最大外径d2bs、第二辅助间隔件的第二侧面的最大外径d2bm、第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3之间满足：-5《f2/d2bs f3/d2bm《-2。通过此关系式，控制第二辅助间隔件的第一侧面和第二侧面的最大外径，有利于与第二透镜和第二间隔件的承靠，有利于组立稳定性。同时控制第二透镜和第三透镜的有效焦距，使系统像差处于合理水平，有利于系统成像。
68.在本实施例中，第二透镜的中心厚度ct2、第三透镜的中心厚度ct3、第二辅助间隔件的中心厚度cp2b、第二间隔件的中心厚度cp2之间满足：2《(ct2 ct3)/(cp2b cp2)《4。通过此关系式，有助于调整第二透镜、第三透镜、第二辅助间隔件和第二间隔件在镜筒内的相对位置关系，有助于控制第二透镜和第三透镜的有效焦距在一定的范围内，使系统在轴上的成像质量良好。
69.在本实施例中，第一透镜的阿贝数v1与第三透镜的阿贝数v3之间满足：0.8《v1/v3《1.1。通过控制第一透镜的阿贝数和第三透镜的阿贝数，有利于校正系统的色差，提高目视系统的成像质量，使用户佩戴体验更好。
70.实施例二
71.如图1至图22所示，目视系统包括镜筒和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒中的第一透镜组、第一间隔件、第二透镜组、第二间隔件和第三透镜组，第一透镜组包括第一透镜，第二透镜组包括第二透镜，第三透镜组包括第三透镜，第三透镜的第一侧面为平面，第一透镜至第三透镜中的至少一个透镜的第一侧面或第二侧面的部分具有反射层，第一间隔件的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜组的第二侧面和第二透镜组的第一侧面部分抵接，第二间隔件与第三透镜组的第一侧面部分抵接，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第一间隔件的第一侧面的最小内径d1s与第二间隔件的第一侧面的最小内径d2s之间满足：-3《r2/d1s r4/d2s《-1。
72.目视系统通过布置三个透镜和与三个透镜搭配的两个间隔件，使系统的有效焦距分布在合理水平，避免目视系统整体高度过高，有利于小型化。通过设置第三透镜的第一侧面的平面、同时约束第一透镜和第二透镜的第二侧面的曲率半径，有利于降低第一透镜和第二透镜的敏感度，提高组立的良率，同时控制第一间隔件的第一侧面的最小内径和第二间隔件的第一侧面的最小内径，控制了系统的光通量，使系统的视场角处于合理水平。
73.本实施例中还可以包括实施例一中的其他参数式，此处不再一一赘述。
74.在本技术中的目视系统可采用多片透镜，例如上述的三片。通过合理分配各透镜的有效焦距、面形、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上距离等，可有效降低系统的敏感度并提高镜头的可加工性，使得目视系统更有利于生产加工并且可适用于vr头戴式设备。
75.在本技术中，各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。
76.然而，本领域技术人员应当理解，在未背离本技术要求保护的技术方案的情况下，可改变构成目视系统的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以三片透镜为例进行了描述，但是目视系统不限于包括三片透镜。如需要，该目
视系统还可包括其它数量的透镜。
77.图1示出了本技术的一个可选实施例的目视系统的参数标注示意图。图1中标示出了d2bm、d2bs、d2s、d2s、d1m、d1s、d0s、d0m、d0m、l、cp2b、cp2、ep01、cp1、ep01等参数，以清晰且直观地了解参数的意义。为了便于展示目视系统结构以及具体的面型，后续在对具体的例子进行说明时，附图中不再体现这些参数。
78.下面参照附图进一步描述可适用于上述实施例的目视系统的具体面型、参数的举例。
79.需要说明的是，在下述的例子中存在第一状态、第二状态和第三状态，而在同一个例子中的第一状态、第二状态和第三状态下的目视系统的第一透镜、第二透镜、第三透镜的曲率半径、中心厚度等参数及其透镜之间的间隔距离和高次像系数是相同的，但是镜筒p0、间隔件的厚度、间隔件的最大厚度、间隔件的内径和间隔件的外径以及间隔件之间的距离这些参数是不同的以及部分透镜的形状不同。或者说用于成像的主要结构是一样的，而用于成像的辅助结构是不同的。
80.需要说明的是，下述的例子一至例子三中的任何一个例子均适用于本技术的所有实施例。
81.例子一
82.如图2至图8所示，描述了本技术的例子一的目视系统。图2示出了例子一的目视系统的光路示意图，图3示出了例子一的目视系统在第一状态下的结构示意图，图4示出了例子一的目视系统在第二状态下的结构示意图，图5示出了例子一的目视系统在第三状态下的结构示意图。
83.如图3至图5所示，目视系统包括镜筒p0和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒p0中的第一透镜e1、第一间隔件p1、第二透镜e2、第二间隔件p2、反射式偏光元件rp、四分之一波片qwp、第三透镜e3。
84.在图3至图5中，第一间隔件p1的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜的第二侧面s2和第二透镜的第一侧面s3部分抵接，第一间隔件p1的外周缘与镜筒p0的内壁面部分抵接。第二间隔件p2的第一侧面和第二侧面分别与镜筒p0的内壁面和反射式偏光元件rp的第一侧面部分抵接，第二间隔件p2的外周缘与镜筒p0的内壁面部分抵接。
85.如图2所示，目视系统的光线传播路径为：光源的发光面s9发射的光线经过第三透镜e3、四分之一波片qwp后入射至反射式偏光元件rp的第二侧面上，发生第一次反射，第一次反射的光线经过四分之一波片qwp入射至第三透镜e3，在第三透镜的第二侧面的部分反射层上发生第二次反射，第二次反射的光线依次经过第三透镜的第一侧面s7、四分之一波片qwp、反射式偏光元件rp、第二透镜e2、第一透镜e1后在光阑sto处成像。
86.综上，例子一的目视系统的在第一状态1-1、第二状态1-2和第三状态1-3下结构参数参照表1中所示，单位为：mm。
87.参数/状态1-11-21-3d1s44.5943.4244.58d1m44.5943.4244.58d2s54.9959.0954.47d2s69.5769.8562.38
d0s42.4141.4142.56d0m75.4473.4471.87d0m78.0176.0174.04ep014.795.184.81cp10.030.050.05ep126.977.077.15cp20.050.050.03l31.0830.8330.53
88.表1
89.在例子一中，第一透镜的第一侧面s1为凹面，第一透镜的第二侧面s2为凸面。第二透镜的第一侧面s3为凹面，第二透镜的第二侧面s4为凸面。第三透镜的第一侧面s7为平面，第三透镜的第二侧面s8为凸面。
90.在例子一中，目视系统的有效焦距f为29.70mm，第一透镜的有效焦距f1为280.40mm，第二透镜的有效焦距f2为144.30mm，第三透镜的有效焦距f3为38.55mm，目视系统的最大视场角的一半semi-fov为53.00
°
，目视系统的f数fno为5.94。
91.表2示出了例子一的目视系统的基本结构参数表，其中，曲率半径、厚度的单位均为毫米(mm)。下表中的面号顺序与实际光路相反，光源的发光面s9发射的光在光阑sto处成像。为便于理解，在表2中，s5可表示为反射式偏光元件rp的第一侧面，s6可表示为反射式偏光元件rp与四分之一波片qwp的共用面，s7也可表示为四分之一波片qwp与第三透镜的第一侧面的共用面。
92.面号 表面类型曲率半径厚度折射率色散系数折射/反射sto光阑(sto)球面 15
ꢀꢀꢀ
s1第一透镜(e1)非球面-151.98222.34021.5763.2折射s2 非球面-74.91560.1000
ꢀꢀ
折射s3第二透镜(e2)非球面-174.82834.36991.4970.4折射s4 非球面-54.89110.1000
ꢀꢀ
折射s5反射式偏光元件(rp)球面无穷0.20001.5057.0折射s6四分之一波片(qwp)球面无穷0.20001.5057.0折射s7第三透镜(e3)球面无穷18.33431.5862.9折射s8部分反射层(bs)非球面-120.6087-18.3343
ꢀꢀ
反射s7四分之一波片(qwp)球面无穷-0.20001.5057.0折射s6反射式偏光元件(rp)球面无穷0.2000
ꢀꢀ
反射s7第三透镜(e3)球面无穷18.33431.5862.9折射s8 非球面-120.60872.8399
ꢀꢀ
折射s9光源球面无穷
ꢀꢀꢀꢀ
93.表2
94.在例子一中，第一透镜e1和第二透镜e2的两侧表面以及第三透镜的第二侧面s8为非球面，各非球面透镜的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0095][0096]
其中，z为非球面的深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切与非球面光轴上顶点的切面，两者间的垂直距离)；c为非球面顶点的曲率；k为锥面系数，为径向距离；u为r/rn；rn为归一化半径；am为第m阶q
con
系数；q
con
为第m阶q
con
多项式。下表3给出了可用于例子一中各非球面镜面s1-s8的多项式系数a3、a4、a5、a6、a7。
[0097]
面号a3a4a5a6a7s12.0498e 01-2.3269e-01-6.8805e-02-7.5545e-03-6.1529e-04s23.1231e 01-4.1706e-01-1.0741e-011.0812e-02-1.5358e-02s32.8767e 014.8343e-017.7260e-02-1.8051e-02-7.7906e-03s42.2560e 01-7.9322e-021.2777e-02-7.5707e-041.7088e-03s82.7174e 015.9635e-02-9.8518e-03-1.2806e-033.5058e-05
[0098]
表3
[0099]
图6示出了例子一的目视系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由目视系统后的会聚焦点偏离。图7示出了例子一的目视系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图8示出了例子一的目视系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。
[0100]
根据图6至图8可知，例子一所给出的目视系统能够实现良好的成像品质。
[0101]
例子二
[0102]
如图9至图15所示，描述了本技术的例子二的目视系统。图9示出了例子二的目视系统的光路示意图，图10示出了例子二的目视系统在第一状态下的结构示意图，图11示出了例子二的目视系统在第二状态下的结构示意图，图12示出了例子二的目视系统在第三状态下的结构示意图。
[0103]
如图10至图12所示，目视系统包括镜筒p0和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒p0中的第一透镜e1、第一间隔件p1、第二透镜e2、第二辅助间隔件p2b、第二间隔件p2、反射式偏光元件rp、四分之一波片qwp、第三透镜e3。
[0104]
在图10至图12中，第一间隔件p1的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜的第二侧面s2和第二透镜的第一侧面s3部分抵接，第一间隔件p1的外周缘与镜筒p0的内壁面部分抵接。第二辅助间隔件p2b的第一侧面和第二侧面分别与第二透镜的第二侧面s4和第二间隔件p2的第一侧面部分抵接，第二间隔件p2的第二侧面与反射式偏光元件rp的第一侧面部分抵接，第二辅助间隔件p2b和第二间隔件p2的外周缘均与镜筒p0的内壁面部分抵接。
[0105]
如图9所示，目视系统的光线传播路径为：光源的发光面s9发射的光线经过第三透镜e3、四分之一波片qwp后入射至反射式偏光元件rp的第二侧面上，发生第一次反射，第一次反射的光线经过四分之一波片qwp入射至第三透镜e3，在第三透镜的第二侧面的部分反射层上发生第二次反射，第二次反射的光线依次经过第三透镜的第一侧面s7、四分之一波片qwp、反射式偏光元件rp、第二透镜e2、第一透镜e1后在光阑sto处成像。
[0106]
综上，例子二的目视系统的在第一状态2-1、第二状态2-2和第三状态2-3下结构参数参照表4中所示，单位为：mm。
[0107]
参数/状态2-12-22-3d1s43.4243.4242.42d1m43.4243.4242.42d2s54.0854.0854.08d2s66.4064.4063.80d2bs59.3657.8354.21d2bm59.1158.3458.51d0s42.6841.2041.20d0m73.4471.1669.96d0m76.0173.7370.93ep014.383.583.71cp10.050.110.03ep127.887.767.79cp20.050.110.03cp2b6.055.695.66l30.8128.5828.58
[0108]
表4
[0109]
在例子二中，第一透镜的第一侧面s1为凹面，第一透镜的第二侧面s2为凸面。第二透镜的第一侧面s3为凹面，第二透镜的第二侧面s4为凸面。第三透镜的第一侧面s7为平面，第三透镜的第二侧面s8为凸面。
[0110]
在例子二中，目视系统的有效焦距f为28.00mm，第一透镜的有效焦距f1为60.00mm，第二透镜的有效焦距f2为-200.33mm，第三透镜的有效焦距f3为37.95mm，目视系统的最大视场角的一半semi-fov为53.00
°
，目视系统的f数fno为5.60。
[0111]
表5示出了例子二的目视系统的基本结构参数表，其中，曲率半径、厚度的单位均为毫米mm。为便于理解，在表5中，s5可表示为反射式偏光元件rp的第一侧面，s6可表示为反射式偏光元件rp与四分之一波片qwp的共用面，s7也可表示为四分之一波片qwp与第三透镜的第一侧面的共用面。
[0112]
[0113][0114]
表5
[0115]
表6示出了可用于例子二中各非球面表面的多项式系数，其中，各非球面面型可由上述例子一中给出的公式(1)限定。
[0116]
面号a3a4a5a6a7s12.7656e 012.7019e 00-1.5625e-02-2.2225e-011.0797e-01s22.7372e 01-2.2417e 002.1763e-013.4561e-01-2.6918e-01s31.7869e 01-2.3320e-01-6.8649e-02-2.4035e-02-4.0882e-03s41.8655e 01-8.0363e-02-2.6662e-028.6724e-03-1.3748e-03s83.8206e 013.5400e-011.1722e-01-5.9910e-02-1.0716e-03
[0117]
表6
[0118]
图13示出了例子二的目视系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由目视系统后的会聚焦点偏离。图14示出了例子二的目视系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图15示出了例子二的目视系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。
[0119]
根据图13至图15可知，例子二所给出的目视系统能够实现良好的成像品质。
[0120]
例子三
[0121]
如图16至图22所示，描述了本技术的例子三的目视系统。图16示出了例子三的目视系统的光路示意图，图17示出了例子三的目视系统在第一状态下的结构示意图，图18示出了例子三的目视系统在第二状态下的结构示意图，图19示出了例子三的目视系统在第三状态下的结构示意图。
[0122]
如图17至图19所示，目视系统包括镜筒p0和由第一侧至第二侧依序设置在镜筒p0中的第一透镜e1、第一间隔件p1、第二透镜e2、第二辅助间隔件p2b、第二间隔件p2、反射式偏光元件rp、四分之一波片qwp、第三透镜e3。
[0123]
在图17至图19中，第一间隔件p1的第一侧面和第二侧面分别与第一透镜的第二侧面s2和第二透镜的第一侧面s3部分抵接，第一间隔件p1的外周缘与镜筒p0的内壁面部分抵接。第二辅助间隔件p2b的第一侧面和第二侧面分别与第二透镜的第二侧面s4和第二间隔件p2的第一侧面部分抵接，第二间隔件p2的第二侧面与反射式偏光元件rp的第一侧面部分抵接，第二辅助间隔件p2b和第二间隔件p2的外周缘均与镜筒p0的内壁面部分抵接。
[0124]
如图16所示，目视系统的光线传播路径为：光源的发光面s9发射的光线经过第三透镜e3、四分之一波片qwp后入射至反射式偏光元件rp的第二侧面上，发生第一次反射，第一次反射的光线经过四分之一波片qwp入射至第三透镜e3，在第三透镜的第二侧面的部分反射层上发生第二次反射，第二次反射的光线依次经过第三透镜的第一侧面s7、四分之一
波片qwp、反射式偏光元件rp、第二透镜e2、第一透镜e1后在光阑sto处成像。
[0125]
综上，例子三的目视系统的在第一状态3-1、第二状态3-2和第三状态3-3下结构参数参照表7中所示，单位为：mm。
[0126]
参数/状态3-13-23-3d1s45.8045.4344.86d1m45.8045.4344.86d2s58.6458.0857.64d2s72.0372.0368.31d2bs64.0264.0258.22d2bm64.9867.0562.55d0s45.5345.5345.53d0m75.1775.1775.17d0m78.5778.5780.53ep015.665.284.98cp10.050.110.21ep1211.1111.3811.64cp20.050.110.05cp2b6.276.225.78l31.8031.7931.80
[0127]
表7
[0128]
在例子三中，第一透镜的第一侧面s1为凸面，第一透镜的第二侧面s2为凸面。第二透镜的第一侧面s3为凹面，第二透镜的第二侧面s4为凸面。第三透镜的第一侧面s7为平面，第三透镜的第二侧面s8为凸面。
[0129]
在例子三中，目视系统的有效焦距f为28.39mm，第一透镜的有效焦距f1为54.73mm，第二透镜的有效焦距f2为-250.03mm，第三透镜的有效焦距f3为39.24mm，目视系统的最大视场角的一半semi-fov为52.85
°
，目视系统的f数fno为5.68。
[0130]
表8示出了例子三的目视系统的基本结构参数表，其中，曲率半径、厚度的单位均为毫米mm。为便于理解，在表8中，s5可表示为反射式偏光元件rp的第一侧面，s6可表示为反射式偏光元件rp与四分之一波片qwp的共用面，s7也可表示为四分之一波片qwp与第三透镜的第一侧面的共用面。
[0131]
[0132][0133]
表8
[0134]
表9示出了可用于例子三中各非球面表面的多项式系数，其中，各非球面面型可由上述例子一中给出的公式(1)限定。
[0135]
面号a3a4a5a6a7s12.1735e 011.9480e-01-7.1621e-023.7287e-02-1.8540e-03s23.1440e 01-2.5945e 009.9288e-028.0994e-012.4201e-01s32.9052e 011.4466e 003.3916e-019.2965e-021.7672e-01s42.1868e 01-2.1517e-01-5.2688e-021.8815e-02-3.9602e-03s83.8062e 013.9813e-012.7613e-01-8.3063e-02-6.3311e-03
[0136]
表9
[0137]
图20示出了例子三的目视系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由目视系统后的会聚焦点偏离。图21示出了例子三的目视系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图22示出了例子三的目视系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。
[0138]
根据图20至图22可知，例子三所给出的目视系统能够实现良好的成像品质。
[0139]
综上，上述例子一至例子三分别满足表10中所示的关系。
[0140][0141]
表10
[0142]
本技术还提供一种成像装置，其电子感光元件可以是感光耦合元件(ccd)或互补性氧化金属半导体元件(cmos)。成像装置可以是诸如数码相机的独立成像设备，也可以是集成在诸如手机等移动电子设备上的成像模块。该成像装置装配有以上描述的目视系统。
[0143]
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0144]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
[0145]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0146]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。