目视光学系统技术方案

本申请公开一种目视光学系统，沿光轴从远离屏幕侧到靠近屏幕侧依次包括第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波板；第二透镜组包括第二透镜和部分反射层；其中第一透镜的远离屏幕侧面或者第二透镜的远离屏幕侧面为菲涅尔面；目视光学系统还包括镜筒和置于第一透镜靠近屏幕侧的第一承靠件，第一承靠件与第一透镜的靠近屏幕侧或者与第二透镜的远离屏幕侧至少部分接触；第一透镜组、第二透镜组以及第一承靠件均容置于镜筒内部，其中第一承靠件远离屏幕侧和靠近屏幕侧的内径均大于50mm，且第一承靠件靠近屏幕侧的内径d1m、第二透镜的远离屏幕侧面的曲率半径R3及第二透镜的靠近屏幕侧面的曲率半径R4满足：

【技术实现步骤摘要】
目视光学系统


[0001]本申请涉及光学成像领域，具体地，涉及一种包括两片式透镜的目视光学系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着“元宇宙”的概念被提出，人们娱乐的方式日益丰富，其中人机交互的增强现实(Augmented Reality，AR)和虚拟现实(Virtual Reality，VR)等设备越来越受到人们的喜爱。但是目前VR镜头普遍的缺点就是体积大、偏重和眩晕。因而，镜头的小型化、轻量化和成像质量成为提高消费者体验感的最主要因素。
[0003]基于上述需求，菲涅尔方案和光路折返方案被提出。菲涅尔方案通过去掉直线传播部分，只保留发生折射的曲面，削减透镜厚度，从而实现镜头长度和重量的降低。光路折返方案则是通过光路折转，使镜头的本体长度被压缩为原先的一半，从而使头戴设备的重心后移，增加了消费者的体验感。然而，目前的一些采用菲涅尔方案和光路折返方案的设备从用户体验来看，其重量和厚度仍需完善，同时存在色差、像差以及各类杂散光问题导致成像质量无法很好地满足用户需求。
[0004]鉴于此，需要一种能够满足用户高体验感的目视光学系统，能够在减小体积和重量的同时，保证外视场性能以及提高成像质量。

技术实现思路

[0005]依据本申请一方面提供了一种目视光学系统，沿光轴从远离屏幕侧到靠近屏幕侧依次包括第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波板；第二透镜组包括第二透镜和部分反射层；其中第一透镜的远离屏幕侧面或者第二透镜的远离屏幕侧面为菲涅尔面；目视光学系统还包括镜筒和置于第一透镜靠近屏幕侧的第一承靠件，第一承靠件与第一透镜的靠近屏幕侧或者与第二透镜的远离屏幕侧至少部分接触；第一透镜组、第二透镜组以及第一承靠件均容置于镜筒内部，其中第一承靠件远离屏幕侧和靠近屏幕侧的内径均大于50mm，且第一承靠件靠近屏幕侧的内径d1m、第二透镜的远离屏幕侧面的曲率半径R3及第二透镜的靠近屏幕侧面的曲率半径R4满足：
‑
19.0<d1m/(R3+R4)<9.5。
[0006]依据本申请另一方面提供了一种目视光学系统，沿光轴从远离屏幕侧到靠近屏幕侧依次包括第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波板；第二透镜组包括第二透镜和部分反射层；其中第一透镜的远离屏幕侧面或者第二透镜的远离屏幕侧面为菲涅尔面；目视光学系统还包括镜筒和置于第一透镜靠近屏幕侧的第一承靠件，第一承靠件与第一透镜的靠近屏幕侧或者与第二透镜的远离屏幕侧至少部分接触；第一透镜组、第二透镜组以及第一承靠件均容置于镜筒内部，其中第一承靠件远离屏幕侧和靠近屏幕侧的内径均大于50mm，其中第一透镜组的有效焦距F1、第一透镜的远离屏幕侧面的曲率半径R1、第一承靠件远离屏幕侧的外径D1s及第一承靠件远离屏幕侧的内径d1s满足：0.8<F1/R1+D1s/d1s<3.5。
[0007]在一些实施方式中，目视光学系统还包括第一辅助承靠件，第一辅助承靠件位于第一透镜远离屏幕侧并与第一透镜的远离屏幕侧面至少部分接触、或者位于第二透镜远离屏幕侧并与第二透镜的远离屏幕侧面至少部分接触。
[0008]在一些实施方式中，反射式偏光元件和四分之一波板依次贴附于第一透镜的靠近屏幕侧面上；部分反射层贴附于第二透镜的靠近屏幕侧面上。
[0009]在一些实施方式中，第一透镜组的有效焦距F1、第一透镜的远离屏幕侧面的曲率半径R1、第一承靠件远离屏幕侧的外径D1s及第一承靠件远离屏幕侧的内径d1s满足：0.8<F1/R1+D1s/d1s<3.5。
[0010]在一些实施方式中，镜筒远离屏幕侧的面到第一承靠件远离屏幕侧的面在光轴上的距离EP01与第一透镜的中心厚度CT1满足：1.0<EP01/CT1<2.5。
[0011]在一些实施方式中，第一承靠件远离屏幕侧的外径D1s、第一透镜组的有效焦距F1及第二透镜组的有效焦距F2满足：0mm<D1s/(F1/F2)<7.0mm。
[0012]在一些实施方式中，第一透镜组与第二透镜组之间的间隔距离小于1.0mm，且第一承靠件的最大厚度CP1、第一承靠件靠近屏幕侧的内径d1m及第一承靠件远离屏幕侧的内径d1s满足：0mm<CP1/(d1m/d1s)<4.0mm。
[0013]在一些实施方式中，镜筒靠近屏幕侧的外径D0m、镜筒远离屏幕侧的外径D0s及第一透镜的远离屏幕侧面至第二透镜的靠近屏幕侧面在光轴上的距离TD满足：6.0<(D0m+D0s)/TD<8.5。
[0014]在一些实施方式中，镜筒远离屏幕侧的内径d0s、第一辅助承靠件远离屏幕侧的内径d1bs及目视光学系统的光圈数Fno满足：7.5<d0s/d1bs*Fno<10.5。
[0015]在一些实施方式中，镜筒靠近屏幕侧的外径D0m及镜筒靠近屏幕侧的内径d0m满足：309.5mm2<π(D0m2‑
d0m2)<393.0mm2，其中π为圆周率。
[0016]在一些实施方式中，第二透镜的靠近屏幕侧面到屏幕的距离小于20.0mm，且镜筒靠近屏幕侧的内径d0m及第二透镜的靠近屏幕侧面的曲率半径R4满足：|d0m/R4|<0.8。
[0017]在一些实施方式中，镜筒的最大高度L、镜筒远离屏幕侧的面到第一承靠件远离屏幕侧的面在光轴上的距离EP01、第一承靠件的最大厚度CP1及第二透镜的中心厚度CT2满足：(L
‑
EP01
‑
CP1)/CT2<1.0。
[0018]在一些实施方式中，第一透镜的靠近屏幕侧面的曲率半径R2、第二透镜的远离屏幕侧面的曲率半径R3及第一承靠件远离屏幕侧的内径d1s满足：
‑
38.0<(R2+R3)/d1s<
‑
8.5。
[0019]在一些实施方式中，目视光学系统的有效焦距F与镜筒的最大高度L满足：1.5<F/L<2.5。
[0020]在一些实施方式中，菲涅尔面的基本曲率小于10
‑6。
[0021]在一些实施方式中，第一承靠件的最大厚度大于0.2mm，且第一承靠件与镜筒的内壁至少部分接触。
[0022]根据本申请一方面提供的一种目视光学系统，其包括镜筒、第一透镜组、第二透镜组以及第一承靠件，通过将非球面改为菲涅尔面，缩减了该面的厚度，能有效与后一面的平面或曲面相结合，减小矢高造成的厚度加大，减小光学系统的长度，较好地平衡折返式光学系统的长度与性能；通过合理设计透镜、承靠件以及镜筒等各光学元件的相关参数及结构形式，控制第一承靠件的内径大于50mm，使得光线经过折返及菲涅尔面后所设置的承靠件...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种目视光学系统，沿光轴从远离屏幕侧到靠近屏幕侧依次包括第一透镜组和第二透镜组，其特征在于，所述第一透镜组包括第一透镜、反射式偏光元件和四分之一波板；所述第二透镜组包括第二透镜和部分反射层；其中所述第一透镜的远离屏幕侧面或者所述第二透镜的远离屏幕侧面为菲涅尔面；所述目视光学系统还包括镜筒和置于所述第一透镜靠近屏幕侧的第一承靠件，所述第一承靠件与所述第一透镜的靠近屏幕侧或者与所述第二透镜的远离屏幕侧至少部分接触；所述第一透镜组、所述第二透镜组以及所述第一承靠件均容置于所述镜筒内部，其中所述第一承靠件远离屏幕侧和靠近屏幕侧的内径均大于50mm，且所述第一承靠件靠近屏幕侧的内径d1m、所述第二透镜的远离屏幕侧面的曲率半径R3及所述第二透镜的靠近屏幕侧面的曲率半径R4满足：
‑
19.0<d1m/(R3+R4)<9.5。2.根据权利要求1所述的目视光学系统，其中，所述目视光学系统还包括第一辅助承靠件，所述第一辅助承靠件位于所述第一透镜远离屏幕侧并与所述第一透镜的远离屏幕侧面至少部分接触、或者位于所述第二透镜远离屏幕侧并与所述第二透镜的远离屏幕侧面至少部分接触。3.根据权利要求1所述的目视光学系统，其中，所述反射式偏光元件和所述四分之一波板依次贴附于所述第一透镜的靠近屏幕侧面上；所述部分反射层贴附于所述第二透镜的靠近屏幕侧面上。4.根据权利要求1所述的目视光学系统，其中，所述第一透镜组的有效焦距F1、所述第一透镜的远离屏幕侧面的曲率半径R1、所述第一承靠件远离屏幕侧的外径D1s及所述第一承靠件远离屏幕侧的内径d1s满足：0.8<F1/R1+D1s/d1s<3.5。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世一，张晓彬，游金兴，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：