光学系统技术方案

本申请公开了一种光学系统，其包括镜筒以及置于镜筒内的透镜组和间隔元件组，透镜组包括沿着光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，第二透镜和第三透镜之间依次设置有反射式偏光元件和四分之一波板；间隔元件组包括设置于第一透镜和第二透镜之间且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件；其中，镜筒的第一侧端面的内径d0s、镜筒的第一侧端面和第一间隔元件沿光轴的间隔EP01、第一透镜的第二侧面的曲率半径R2与光学系统的总有效焦距f满足：10<d0s/EP01+|R2/f|<36。R2/f|<36。R2/f|<36。

【技术实现步骤摘要】
光学系统


[0001]本申请涉及光学器件领域，具体涉及一种光学系统。

技术介绍

[0002]随着“元宇宙”的概念被提出，用户娱乐的方式日益丰富，人机交互的虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)/增强现实技术(Augmented Reality，AR)等设备越来越受到用户的喜爱。其中，VR/AR设备的小型化和高成像质量是影响用户体验感的重要因素。
[0003]传统的VR/AR设备所使用的光学系统通常具有体积大、眩晕等缺陷，这些缺陷会导VR/AR设备具有较大的体积以及较差的成像质量，从而使得VR/AR设备无法实现小型化和高成像质量，严重影响用户的体验感。

技术实现思路

[0004]本申请提供了可至少解决或部分解决现有技术中存在的至少一个问题或者其它问题的光学系统。
[0005]本申请的一方面提供了这样一种光学系统，其包括镜筒以及置于镜筒内的透镜组和间隔元件组，透镜组包括沿着光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，第二透镜和第三透镜之间依次设置有反射式偏光元件和四分之一波板；间隔元件组包括设置于第一透镜和第二透镜之间且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件；其中，镜筒的第一侧端面的内径d0s、镜筒的第一侧端面和第一间隔元件沿光轴的间隔EP01、第一透镜的第二侧面的曲率半径R2与光学系统的总有效焦距f满足：10<d0s/EP01+|R2/f|<36。
[0006]根据本申请的一个示例性实施方式，第三透镜的第一侧面或者第二侧面设置有部分反射层。
[0007]根据本申请的一个示例性实施方式，反射式偏光元件的第一侧面与第二透镜的第二侧面贴合，四分之一波板的第二侧面与第三透镜的第一侧面贴合。
[0008]根据本申请的一个示例性实施方式，反射式偏光元件的第二侧面与四分之一波板的第一侧面贴合，四分之一波板的第二侧面与第三透镜的第一侧面贴合。
[0009]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔元件组还包括设置于第二透镜和第三透镜之间且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件，其中，第二透镜的第二侧面的曲率半径R4、第三透镜的第一侧面的曲率半径R5与第二间隔元件的第一侧面的内径d2s满足：
‑
3<(R4+R5)/d2s<
‑
1。
[0010]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔元件组还包括设置于第二透镜和第三透镜之间且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件，其中，第二透镜、反射式偏光元件、四分之一波板和第三透镜的组合焦距FG23、镜筒的第一侧端面和第一间隔元件沿光轴的间隔EP01与第一间隔元件和第二间隔元件沿光轴的间隔EP12满足：2.0<FG23/(EP01+EP12)<6.0。
[0011]根据本申请的一个示例性实施方式，镜筒在光轴所在方向上的长度L、第一透镜在光轴上的中心厚度CT1与第二透镜在光轴上的中心厚度CT2满足：3<L/(CT1+CT2)<5。
[0012]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔元件组还包括设置于第二透镜和第三透镜之间且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件，其中，镜筒的第一侧端面和第二间隔元件沿光轴的间隔EP02与第一透镜在光轴上的中心厚度CT1满足：1.0<EP02/CT1<7.0。
[0013]根据本申请的一个示例性实施方式，镜筒在光轴所在方向上的长度L、镜筒的第一侧端面和第二间隔元件沿光轴的间隔EP02与光学系统的相对F数Fno满足：13<L/EP02
×
Fno<30。
[0014]根据本申请的一个示例性实施方式，镜筒的第一侧端面的内径d0s、镜筒的第一侧端面的外径D0s、第三透镜的第一侧面的曲率半径R5与第三透镜的第二侧面的曲率半径R6满足：
‑
53<(R5+R6)/|D0s
‑
d0s|<
‑
5.0。
[0015]根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜的阿贝数V2、第二透镜的折射率N2、光学系统的总有效焦距f与第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面的轴上距离TD满足：11<(V2/N2)
×
(f/TD)<45。
[0016]根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面的轴上距离TD与镜筒的第一侧端面和第一间隔元件沿光轴的间隔EP01满足：3<TD/EP01<11。
[0017]根据本申请的一个示例性实施方式，第一间隔元件的第一侧面的内径d1s、第一间隔元件的第一侧面的外径D1s与第一透镜在光轴上的中心厚度CT1满足：2<(D1s
‑
d1s)/CT1<15。
[0018]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔元件组还包括设置于第二透镜和第三透镜之间且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件，其中，第二间隔元件和镜筒的第二侧端面沿光轴的间隔P2m、第二透镜在光轴上的中心厚度CT2与第二透镜和第三透镜沿光轴的空气间隔T23满足：2<P2m/(CT2+T23)<5。
[0019]本申请通过将第一透镜的第二侧面的曲率半径与光学系统的总有效焦距的比值限制在一定范围内，能够对第一透镜的面型进行约束，从而控制光线在第一透镜处的出射角度，提高光学系统的成像质量；同时配合控制镜筒的第一侧端面的内径以及镜筒的第一侧端面和第一间隔元件沿光轴的间隔，来限制第一透镜的非光学有效部分的厚度，保证第一透镜的可加工性，并且使得光学系统更加紧凑，实现光学系统的小型化。
附图说明
[0020]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0021]图1示出了根据本申请的光学系统的参数示意图；
[0022]图2示出了根据本申请第一实施方式的实施例1的光学系统的结构示意图；
[0023]图3示出了根据本申请第一实施方式的实施例2的光学系统的结构示意图；
[0024]图4示出了根据本申请第一实施方式的实施例3的光学系统的结构示意图；
[0025]图5A至图5C分别示出了根据本申请第一实施方式的光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；
[0026]图6示出了根据本申请第二实施方式的实施例1的光学系统的结构示意图；
[0027]图7示出了根据本申请第二实施方式的实施例2的光学系统的结构示意图；
[0028]图8示出了根据本申请第二实施方式的实施例3的光学系统的结构示意图；
[0029]图9A至图9C分别示出了根据本申请第二实施方式的光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光学系统，其特征在于，包括：透镜组，包括沿着光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，所述第二透镜和所述第三透镜之间依次设置有反射式偏光元件和四分之一波板；间隔元件组，包括设置于所述第一透镜和所述第二透镜之间且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔元件；以及镜筒，所述透镜组和所述间隔元件组置于所述镜筒中，其中，所述镜筒的第一侧端面的内径d0s、所述镜筒的第一侧端面和所述第一间隔元件沿所述光轴的间隔EP01、所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2与所述光学系统的总有效焦距f满足：10<d0s/EP01+|R2/f|<36。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜的第一侧面或者第二侧面设置有部分反射层。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反射式偏光元件的第一侧面与所述第二透镜的第二侧面贴合，所述四分之一波板的第二侧面与所述第三透镜的第一侧面贴合。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反射式偏光元件的第二侧面与所述四分之一波板的第一侧面贴合，所述四分之一波板的第二侧面与所述第三透镜的第一侧面贴合。5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述间隔元件组还包括设置于所述第二透镜和所述第三透镜之间且与所述第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件，其中，所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4、所述第三透镜的第一侧面的曲率半径R5与所述第二间隔元件的第一侧面的内径d2s满足：
‑
3<(R4+R5)/d2s<
‑
1。6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述间隔元件组还包括设置于所述第二透镜和所述第三透镜之间且与所述第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件，其中，所述第二透镜、所述反射式偏光元件、所述四分之一波板和所述第三透镜的组合焦距FG23、所述镜筒的第一侧端面和所述第一间隔元件沿所述光轴的间隔EP01与所述第一间隔元件和所述第二间隔元件沿所述光轴的间隔EP12满足：2.0<FG23/(EP01+EP12)<6.0。7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述镜筒在所述光轴所在方向上的长度L、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1与所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2满足：3<L/(CT1+CT2)<5。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述间隔元件组还包括设置于所述第二透镜和所述第三透镜之间且与所述第二透镜的第二侧面接触的第二间隔元件，其中，所述镜筒的第一侧端面和所述第二间隔元件沿所述...

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