光学系统及包括该光学系统的VR设备技术方案

本申请公开了一种光学系统，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组、第二元件组和第三元件组，其中，第一元件组包括滤光片和反射式偏光元件；第二元件组具有正光焦度，包括四分之一波板和第一透镜；第三元件组包括第二透镜，且第二透镜具有正光焦度或负光焦度。第二元件组的有效焦距FG2、滤光片在光轴上的中心厚度CTF、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度CTR、四分之一波板在光轴上的中心厚度CTQ与第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1满足：1.5<FG2/(CTF+CTR+CTQ+CT1)<3.0。<FG2/(CTF+CTR+CTQ+CT1)<3.0。<FG2/(CTF+CTR+CTQ+CT1)<3.0。

【技术实现步骤摘要】
光学系统及包括该光学系统的VR设备


[0001]本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学系统和包括该光学系统的VR设备。

技术介绍

[0002]随着远程办公、远程会议等需求的不断增加，人们对于线上交互的方式和效果提出了越来越多样化的要求。例如，为了减少线上交互的距离感、增加会议的真实感，头戴装置成为许多公司的一种选择。头戴装置中，虚拟现实(VR)技术日趋成熟，特别是Pancake结构，由于其可以大大压缩装置的厚度、实现头戴设备的轻薄化而越来越受到消费者的青睐。
[0003]然而，受限于目前的贴膜技术，光学系统中的曲面自由度较低，导致常规结构系统性能提升空间不大。因此，如何通过优化设计，实现系统性能有效提升是本领域技术人员需要解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种光学系统，沿光轴由第一侧至第二侧依序可包括第一元件组、第二元件组和第三元件组，其中，所述第一元件组包括滤光片和反射式偏光元件；所述第二元件组具有正光焦度，包括四分之一波板和第一透镜；所述第三元件组包括第二透镜，所述第二透镜具有正光焦度或负光焦度。所述第二元件组的有效焦距FG2、所述滤光片在所述光轴上的中心厚度CTF、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度CTR与所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度CTQ以及所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1可满足：1.5<FG2/(CTF+CTR+CTQ+CT1)<3.0。
[0005]在一个实施方式中，所述第二透镜的第一侧面的曲率半径R3与所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2可满足：1.3<R3/R2<3.0。
[0006]在一个实施方式中，所述第一透镜的第一侧面至所述第二透镜的第二侧面在所述光轴上的距离TD与所述光学系统的入瞳直径EPD可满足：2.4<TD/EPD<3.8。
[0007]在一个实施方式中，所述光学系统还包括光阑和设置在所述第二侧的影像面，所述光阑至所述影像面在所述光轴上的距离SL与所述光阑至所述第一透镜的第一侧面在所述光轴上的距离ER可满足：2.0<SL/ER<2.5。
[0008]在一个实施方式中，所述光学系统还包括光阑，所述光阑至所述第二透镜的第二侧面在所述光轴上的距离SD与所述光学系统的有效焦距f可满足：1.0<SD/f<1.4。
[0009]在一个实施方式中，所述光学系统还包括设置在所述第二侧的影像面，所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2与所述第二透镜的第二侧面至所述影像面在所述光轴上的距离BFL可满足：0.2<CT2/BFL<3.8。
[0010]在一个实施方式中，所述第二透镜的折射率N2、所述第一透镜的折射率N1与所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度CTQ可满足：0.1mm<(N2/N1)
×
CTQ<0.6mm。
[0011]在一个实施方式中，所述第二元件组的有效焦距FG2与所述光学系统的有效焦距f
以及所述光学系统的最大视场角FOV可满足：0.6<FG2/(f
×
tan(FOV/2))<0.9。
[0012]在一个实施方式中，所述第一透镜的第一侧面的曲率半径R1与所述滤光片的阿贝数VF以及所述第一透镜的阿贝数V1可满足：1.1mm<|R1|/(VF+V1)<2.1mm。
[0013]在一个实施方式中，所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1与所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的空气间隔T12可满足：1.0<(CT1+T12)/(CT1
‑
T12)<6.1。
[0014]在一个实施方式中，所述光学系统的有效焦距f与所述第一透镜的第一侧面至所述第二透镜的第二侧面在所述光轴上的距离TD可满足：1.5<f/TD<2.4。
[0015]在一个实施方式中，所述第一透镜的第二侧面为凸面，所述第二透镜的第一侧面为凹面。
[0016]另一方面，本申请还提供了一种VR设备，该VR设备包括上述各个实施方式中的至少一个实施方式所提供的光学系统，其中，所述第一侧为人眼侧，所述第二侧为显示器侧。
[0017]本申请公开的光学系统沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组、第二元件组和第三元件组，其中，第一元件组包含滤光片和反射式偏光元件，其中滤光片两面为平面，有利于反射式偏光元件贴附，反射式偏光元件对一个方向的光反射，对与之正交的光透射，有利于实现光路折反；第二元件组具有正光焦度，便于光线会聚，以减小屏幕高度，同时包含四分之一波板，用于圆偏光与线偏光之间的转换；第三元件组包含第二透镜，有利于补偿第一透镜的像差。同时，通过控制第二元件组的有效焦距、滤光片在光轴上的中心厚度、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度、四分之一波板在光轴上的中心厚度以及第一透镜在光轴上的中心厚度满足条件式1.5<FG2/(CTF+CTR+CTQ+CT1)<3.0，能够合理地控制光线在平板上的入射角度，避免大角度时产生漏光。
附图说明
[0018]结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
[0019]图1示出了根据本申请实施例1的光学系统的结构示意图；
[0020]图2A至图2C分别示出了实施例1的光学系统的轴上色差曲线、象散曲线和畸变曲线；
[0021]图3示出了根据本申请实施例2的光学系统的结构示意图；
[0022]图4A至图4C分别示出了实施例2的光学系统的轴上色差曲线、象散曲线和畸变曲线；
[0023]图5示出了根据本申请实施例3的光学系统的结构示意图；
[0024]图6A至图6C分别示出了实施例3的光学系统的轴上色差曲线、象散曲线和畸变曲线；
[0025]图7示出了根据本申请实施例4的光学系统的结构示意图；以及
[0026]图8A至图8C分别示出了实施例4的光学系统的轴上色差曲线、象散曲线和畸变曲线。
具体实施方式
[0027]为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应
理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
[0028]应注意，在本说明书中，第一、第二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，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一光学透镜也可被称作第二光学透镜，第二光学透镜也可被称作第一光学透镜。
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光学系统，其特征在于，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组、第二元件组和第三元件组，其中，所述第一元件组包括滤光片和反射式偏光元件；所述第二元件组具有正光焦度，包括四分之一波板和第一透镜；所述第三元件组包括第二透镜，所述第二透镜具有正光焦度或负光焦度；所述光学系统满足：1.5<FG2/(CTF+CTR+CTQ+CT1)<3.0，其中，FG2为所述第二元件组的有效焦距，CTF为所述滤光片在所述光轴上的中心厚度，CTR为所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度，CTQ为所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度，CT1为所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的第一侧面的曲率半径R3与所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2满足：1.3<R3/R2<3.0。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的第一侧面至所述第二透镜的第二侧面在所述光轴上的距离TD与所述光学系统的入瞳直径EPD满足：2.4<TD/EPD<3.8。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括光阑和设置在所述第二侧的影像面，所述光阑至所述影像面在所述光轴上的距离SL与所述光阑至所述第一透镜的第一侧面在所述光轴上的距离ER满足：2.0<SL/ER<2.5。5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴付建，张晓彬，金银芳，赵烈烽，
申请(专利权)人：浙江舜宇光学有限公司，
类型：发明
国别省市：