光学系统技术方案

本发明专利技术涉及光学镜头领域，公开了一种光学系统，自前侧至后侧依次包含：影像面，具有贴设于所述影像面的后侧的圆起偏器，用于发射光线；第二透镜，其前侧表面上设有部分反射元件；第一透镜，其前侧表面或后侧表面设有复合膜，所述复合膜包括反射偏振膜和四分之一波片，所述反射偏振膜设于所述四分之一波片的后侧；光圈，位于所述光学系统的后侧；所述光学系统的最大可视直径为VD，所述光学系统中各透镜的最大有效半径为SDmax，且满足以下条件式：VD≥12毫米，SDmax≤25.5毫米。SDmax≤25.5毫米。SDmax≤25.5毫米。

【技术实现步骤摘要】
光学系统


[0001]本专利技术涉及近眼显示
，特别涉及一种光学系统。

技术介绍

[0002]随着智能头戴装置的相关科技于今年来快速发展，配备光学镜头的电子装置的应用更加广泛，对于光学镜头的要求也更加多样化，在虚拟现实、增强现实与混合现实等领域的应用快速成长，从用户体验出发，对兼具小体积和优良成像方式的光学系统的需求十分迫切。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种光学系统，其具有良好光学性能的同时，满足较小体积、较轻重量的设计要求。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种光学系统，自前侧至后侧依次包含：影像面，具有贴设于所述影像面的后侧的圆起偏器，用于发射光线；第二透镜，其前侧表面上设有部分反射元件；第一透镜，其前侧表面或后侧表面设有复合膜，所述复合膜包括反射偏振膜和四分之一波片，所述反射偏振膜设于所述四分之一波片的后侧；光圈，位于所述光学系统的后侧；所述光学系统的最大可视直径为VD，所述光学系统中各透镜的最大有效半径为SDmax，且满足以下条件式：VD≥12毫米，SDmax≤25.5毫米。
[0005]优选地，所述第一透镜的前侧表面和所述第一透镜的后侧表面中至少一个为非球面。
[0006]优选地，所述第二透镜的前侧表面和所述第二透镜的后侧表面均为非球面。
[0007]优选地，所述光学系统的视场角为FOV，满足90
°
≤FOV≤110
°
。
[0008]优选地，所述部分反射元件为半透半反膜，其透过率和反射率均为50％。
[0009]优选地，所述反射偏振膜的反射率大于等于95％。
[0010]优选地，所述光学系统的光学总长为TTL，满足TTL≤30毫米。
[0011]优选地，所述光学系统的光学总长为TTL，所述光学系统的焦距为f，满足TTL/f≤1.05。
[0012]优选地，所述光学系统的光学畸变为DIST，满足DIST≤35％。
[0013]优选地，所述影像面为显示器，尺寸为2.1英寸。
[0014]本专利技术的有益效果在于：通过在第二透镜的前侧表面上设置部分反射元件，并在第一透镜上设置依次包括反射偏振膜和四分之一波片的复合膜，实现光路折叠结构，并控制透镜的半口径，减小光学系统的体积，同时，最大可视直径大于等于12毫米，使用户不需要繁琐的调整即可得到最佳显示效果，兼具了小体积和高成像性能。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需
要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0016]图1是本专利技术第一实施方式的光学系统的结构示意图；
[0017]图2是图1所示光学系统的点列图；
[0018]图3是图1所示光学系统的倍率色差示意图；
[0019]图4是图1所示光学系统的场曲及畸变示意图；
[0020]图5是图1所示光学系统的包含膜层结构的示意图；
[0021]图6是本专利技术第二实施方式的光学系统的部分结构示意图；
[0022]图7是图6所示摄像光学镜头的点列示意图；
[0023]图8是图6所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
[0024]图9是图6所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；
[0025]图10是图6所示光学系统的包含膜层结构的示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本专利技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本专利技术所要求保护的技术方案。
[0027](第一实施方式)
[0028]参考图1，提供了一种光学系统100，自前侧至后侧依次包含：影像面11、圆起偏器12、部分反射元件13、第二透镜14、四分之一波片15、反射偏振膜16、第一透镜17、光圈18。
[0029]影像面11，发射光线，影像面11具有贴设于所述影像面11的后侧的圆起偏器12，本实施方式中，影响面11为显示器，尺寸为2.1英寸，显示器发出的光线经圆起偏器12后，形成左旋圆偏振光LCP。
[0030]第二透镜14的前侧表面141上设有部分反射元件13，一部分光线被反射，一部分光线入射至第二透镜，此时光线为左旋圆偏振光LCP。
[0031]第一透镜17的前侧表面171上设有复合膜，所述复合膜包括反射偏振膜16和四分之一波片15，所述反射偏振膜16比所述四分之一波片15更靠近所述第一透镜17的前侧表面171，左旋圆偏振光LCP第一次经过四分之一波片15后转变成线偏振S光，随后在反射偏振膜16处被反射，此时的反射光线仍为线偏振S光，第二次经过四分之一波片15后转变为左旋圆偏振光LCP第二次入射至第二透镜14，在部分反射元件13处发生部分反射，经反射的光线转变为右旋圆偏振光RCP第三次入射第二透镜14，右旋圆偏振光RCP自第二透镜14出射后入射至四分之一波片15处，经过四分之一波片15转变为线偏振P光入射至反射偏振膜16，由于反射偏振膜16具有反射线偏振S光透射线偏振P光的特性，线偏振P光入射第一透镜17，经第一透镜17折射后进入光圈18。
[0032]光圈18的位置为模拟人眼表面的位置，所述光圈18的直径为4mm，定义光学系统100的最大可视直径为VD，VD为12毫米，满足VD≥12毫米，即，人眼在直径为至少12mm的范围内移动时均可看到清晰的图像。
[0033]第一透镜17的有效半径为25.5mm，第二透镜14的有效半径为25.5mm，定义光学系统100中各透镜的最大有效半径为SDmax，满足SDmax≤25.5毫米，有利于减小光学系统的体积。
[0034]本实施方式中，第一透镜17的后侧表面172为非球面，至少设置一个非球面有利于缩减光学总长。在其他可选的实施方式中，也可以使用自由曲面。
[0035]本实施方式中，所述第二透镜14的前侧表面141和后侧表面142均为非球面，非球面的应用有利于修正光学系统的像差。在其他可选的实施方式中，也可以使用自由曲面。
[0036]本实施方式中，第一透镜17的前侧表面171为平面，后侧表面172为凹面，第二透镜14的前侧表面141为凸面，后侧表面142为凸面。
[0037]本实施方式中，定义光学系统100的视场角为FOV，FOV为100.00
°
，满足90
°
≤FOV≤110
°
，较大的视场角带来更好的用户体验；优选的，满足95
°
≤FOV≤105
°
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，自前侧至后侧依次包含：影像面，具有贴设于所述影像面的后侧的圆起偏器，用于发射光线；第二透镜，其前侧表面上设有部分反射元件；第一透镜，其前侧表面或后侧表面设有复合膜，所述复合膜包括反射偏振膜和四分之一波片，所述反射偏振膜设于所述四分之一波片的后侧；光圈，位于所述光学系统的后侧；所述光学系统的最大可视直径为VD，所述光学系统中各透镜的最大有效半径为SDmax，且满足以下条件式：VD≥12毫米，SDmax≤25.5毫米。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的前侧表面和所述第一透镜的后侧表面中至少一个为非球面。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的前侧表面和所述第二透镜的后侧表面均为非球面。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：史秀婷，
申请(专利权)人：诚瑞光学常州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：