[发明专利]目镜以及包括该目镜的显示装置

说明书

本申请提供了一种目镜。目镜沿着光轴从物侧至像侧依次设置有：第一透镜，具有正光焦度，其物侧面为凸面；以及第二透镜，其像侧面为凹面，第一透镜的物侧面、第一透镜的像侧面、第二透镜的物侧面和第二透镜的像侧面中的至少一个为菲涅尔结构面，其中，目镜的最大半视场角HFOV满足：HFOV40°，第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离TTL与目镜的总有效焦距f之间满足1TTL/f1.5，目镜的总有效焦距f与第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面的轴上距离TD之间满足：2f/TD5；以及第一透镜的物侧面的有效半径DT11与第二透镜的物侧面的有效半径DT21之间满足：0.7DT11/DT211。

技术领域

本申请涉及一种目镜，更具体地，涉及一种用于头戴式显示装置中的目镜。头戴式显示装置例如可以是头戴式虚拟现实(VR)显示装置。本申请还涉及一种配置有上述目镜的显示装置。

背景技术

近年来随着计算机技术的快速发展，虚拟现实(VR)日趋成熟完善，在专业及消费领域的应用也越来越多。VR目镜作为头戴式显示装置的核心光学元件，直接影响到设备的应用和体验效果，因此对目镜成像质量和外形质量均具有很高要求。

现有技术中所提出的头戴目镜系统和头戴显示设备能够在获得较大视场角的同时矫正像差，保证大视角的观影体验。但是为了满足越来越高的市场需求，现有技术的目镜系统的小型化、高像质和广角化特点仍有可以进一步优化的空间。

发明内容

本发明旨在提供一种小型目镜，以允许有效矫正系统球差和色差，提高成像质量，同时满足VR目镜的广角化和轻薄化的要求。

根据本发明的一个方面，提供了一种目镜，该目镜沿着光轴从物侧至像侧可依次设置有第一透镜和第二透镜，其中第一透镜可具有正光焦度且其物侧面可为凸面，第二透镜的像侧面可为凹面，沿着光轴从第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面中，至少有一个面为菲涅尔结构面，该菲涅尔结构面可包括依序排列的多个环带，从而形成锯齿表面，每个该环带可包括工作面和非工作面。

根据本发明的实施方式，目镜的最大半视场角HFOV可满足：HFOV40°，例如，HFOV≥43.43°。

根据本发明的实施方式，第一透镜的有效焦距f1与目镜的总有效焦距f之间可满足：0.6f1/f1.5，例如，0.68≤f1/f≤1.1。

根据本发明的实施方式，在目镜的第二表面的菲涅尔结构面中，自近光轴处朝向边缘计数的第i个环带中，工作面为非球面，非工作面为直斜面，该第i个环带与光轴之间的夹角可满足条件式：0°≤θi≤5°，例如，1°≤θi≤5°。

根据本发明的实施方式，在目镜的第二表面的菲涅尔结构面上，自近光轴处朝向边缘的第i个环带的宽度zi可满足0.08mm≤zi≤3.5mm，例如0.2mm≤zi≤0.5mm；以及该第i个环带的深度di可满足0mmdi≤0.5mm，例如，0mmdi≤0.404mm。

根据本发明的实施方式，第一透镜的物侧面和像侧面均可为非球面，以及第二透镜的物侧面与像侧面均可为非球面。

根据本发明的实施方式，目镜的第二表面的菲涅尔结构面中的多个环带排列在一个基底面上，该基底面可以为平面或曲面。

根据本发明的实施方式，第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离TTL与目镜的总有效焦距f之间可满足1TTL/f1.5，例如，1.1≤TTL/f≤1.2。

根据本发明的实施方式，目镜的总有效焦距f与第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面的轴上距离TD之间可满足：2f/TD5。

根据本发明的实施方式，第一透镜的物侧面的有效半径DT11与第二透镜的物侧面的有效半径DT21之间可满足：0.7DT11/DT211，例如，0.92≤DT11/DT21≤0.97。

根据本发明的另一方面，还提供了一种可配备有上述目镜的显示装置。