高像素、大广角、紧凑型光学系统及头戴式设备技术方案

本实用新型专利技术公开一种高像素、大广角、紧凑型光学系统及头戴式设备，主要由6枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，通过合理地分配光学成像镜头的有效焦距、第一透镜E1物侧面至成像面的轴上距离和成像面上有效像素区域对角线长的一半的比例，使得光线偏折角度小，可有效的降低光学成像镜头的敏感性，可以实现光学成像镜头的超薄化、高像素和大广角且容易注塑加工并具有较高的组立良率，结构紧凑，且具有良好的成像质量，使得透视(See through)光学系统在头戴式设备市场具有更大的竞争力。统在头戴式设备市场具有更大的竞争力。统在头戴式设备市场具有更大的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
高像素、大广角、紧凑型光学系统及头戴式设备


[0001]本申请涉及光学成像领域，尤其是一种用于透视(See through)光学系统中的高像素、大广角、紧凑型光学系统及其应用的头戴式设备。

技术介绍

[0002]随着计算机技术的发展，各种可穿戴装置产品应运而生，AR(增强现实，Augmented Reality)、VR(虚拟现实，Virtual Reality)、MR(介导现实，Mediated Reality)、XR等设备越来越得到人们的关注。现有的头戴式设备中，会配置透视(See through)功能的光学系统，它可以使用户在不摘下可穿戴设备的前提下，看到周围边界区域的真实环境。目前所应用的透视(See through)光学系统，其像素较低，视场角较小，如何在实现高像素的同时，增大光学系统的视场角，增加用户可看到的范围对用户的安全极为重要，能够使产品在市场中将具有更大的竞争力。

技术实现思路

[0003]为克服现有应用于透视(See through)的光学系统，普遍存在像素较低，视场角较小的问题，本申请一方面提供了一种高像素、大广角、紧凑型光学系统，具有高像素，大广角的优势，且具有良好的成像质量。
[0004]一种高像素、大广角、紧凑型光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜构成：
[0005]所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面，其光焦度为负；
[0006]所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面，其光焦度为正；<br/>[0007]所述第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
[0008]所述第五透镜的像侧面为凸面，其光焦度为正；
[0009]所述第六透镜的像侧面为凹面，光焦度为负；
[0010]所述光学系统满足如下条件：
[0011]1.2&lt;f/TTL*ImgH&lt;1.5；
[0012]其中，f为光学系统的有效焦距,TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离,ImgH为成像面上有效像素区域对角线长的一半。
[0013]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述光学系统满足以下关系：
[0014]3.2&lt;f5/|(f5+f6)|&lt;6.2；或
[0015]2.3&lt;|(f3
‑
f1)/f3|&lt;3.1；或
[0016]1.8&lt;(f5
‑
f6)/f&lt;3.0；
[0017]其中，f1为第一透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距,f5为第五透镜的有效焦距，f6为第六透镜的有效焦距，f为光学系统的有效焦距。
[0018]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述光学系统满足以下关系：
[0019]所述光学系统满足以下关系：
[0020]2.7&lt;(R1+R2)/R2&lt;3.6；或
[0021]1.5&lt;(R5
‑
R6)/R7&lt;2.8；或
[0022]3.4&lt;R12+|R10/R11|&lt;6.4；
[0023]其中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R5为第三透镜物侧面的曲率半径，R6为第三透镜像侧面的曲率半径，R7为第四透镜物侧面的曲率半径，R10为第五透镜像侧面的曲率半径，R11为第六透镜物侧面的曲率半径，R12为第六透镜像侧面的曲率半径。
[0024]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述光学系统满足以下关系：
[0025]1.8&lt;TTL/(CT1+CT2+CT3+CT4+CT5+CT6)&lt;2.2；
[0026]其中，TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，CT1为第一透镜在光轴上的中心厚度，CT2为第二透镜在光轴上的中心厚度，CT3为第三透镜在光轴上的中心厚度，CT4为第四透镜在光轴上的中心厚度，CT5为第五透镜在光轴上的中心厚度，CT6为第六透镜在光轴上的中心厚度。
[0027]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述光学系统满足以下关系：
[0028]4.7&lt;(DT11+DT12)/(DT62
‑
DT61)&lt;7.2；
[0029]其中，DT11为第一透镜物侧面的最大有效半径，DT12为第一透镜像侧面的最大有效半径，DT61为第六透镜物侧面的最大有效半径，DT62为第六透镜像侧面的最大有效半径。
[0030]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述光学系统满足以下关系：
[0031]2.2&lt;f/EPD&lt;2.5；或
[0032]2.0&lt;f1234/f2345&lt;3.6；
[0033]其中，f为光学系统的有效焦距,EPD为光学系统的入瞳直径,f1234为第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜有效组合焦距，f2345为第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜有效组合焦距。
[0034]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述光学系统的全视场角FOV、光学总长TTL，满足：104
°
≤FOV≤111
°
，TTL≤10.4mm。
[0035]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述第一透镜为球面透镜，第二透镜、第三透镜、第四透镜，第五透镜，第六透镜为非球面透镜。
[0036]如上所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，所述第一透镜物侧面的最大的有效半径DT11≤2.5；或
[0037]所述光学系统的F数为2.2
‑
2.5。
[0038]一种头戴式设备，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述的高像素、大广角、紧凑型光学系统。
[0039]与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
[0040]本技术实施例之光学系统和头戴式设备，主要由6枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，通过合理地分配光学成像镜头的有效焦距、第一透镜E1物侧面至成像面的轴上距离和成像面上有效像素区域对角线长的一半的比例，使得光线偏折角度小，可有效的降低光学成像镜头的敏感性，可以实现光学成像镜头的超薄化、高像素和大广角且容易注塑加工并具有较高的组立良率，结构紧凑，且具有良好的成像质量，使得透视(See through)光学系统在头戴式设备市场具有更大的竞争力。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0042]图1是本申请实施例1光学系统或头戴式设备的结构示意图；
[0043]图2是本申请实施例1光学系统或头戴式设备的轴上色差、像散和畸变曲线图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高像素、大广角、紧凑型光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜构成，其特征在于：所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面，其光焦度为负；所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面，其光焦度为正；所述第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第五透镜的像侧面为凸面，其光焦度为正；所述第六透镜的像侧面为凹面，光焦度为负；所述光学系统满足如下条件：1.2&lt;f/TTL*ImgH&lt;1.5；其中，f为光学系统的有效焦距,TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离,ImgH为成像面上有效像素区域对角线长的一半。2.根据权利要求1所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下关系：3.2&lt;f5/|(f5+f6)|&lt;6.2；或2.3&lt;|(f3
‑
f1)/f3|&lt;3.1；或1.8&lt;(f5
‑
f6)/f&lt;3.0；其中，f1为第一透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距,f5为第五透镜的有效焦距，f6为第六透镜的有效焦距，f为光学系统的有效焦距。3.根据权利要求1所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下关系：所述光学系统满足以下关系：2.7&lt;(R1+R2)/R2&lt;3.6；或1.5&lt;(R5
‑
R6)/R7&lt;2.8；或3.4&lt;R12+|R10/R11|&lt;6.4；其中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R5为第三透镜物侧面的曲率半径，R6为第三透镜像侧面的曲率半径，R7为第四透镜物侧面的曲率半径，R10为第五透镜像侧面的曲率半径，R11为第六透镜物侧面的曲率半径，R12为第六透镜像侧面的曲率半径。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的高像素、大广角、紧凑型光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下关系：1.8&lt;TTL/(CT1+CT2+CT3+CT4+CT5+CT6)&lt;2.2；其中，TTL为第一透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：游兴海，潘正江，赵卫平，刘长军，
申请(专利权)人：弘景光电仙桃科技有限公司，
类型：新型
国别省市：