目视光学系统技术方案

本申请公开了一种目视光学系统，包括透镜组、多个承靠件以及用于容纳透镜组和多个承靠件的镜筒。透镜组沿着光轴由第一侧至第二侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜，其第一侧面的近光轴区域为凹面，第二侧面的近光轴区域为凸面；具有正光焦度的第二透镜，其第一侧面为平面，其中，第二透镜的第一侧面依次设置有四分之一波板和反射式偏光元件，第二透镜的第二侧面设置有部分反射层；以及具有光焦度的第三透镜。多个承靠件包括：第一承靠件，位于第二透镜的第一侧且与第二透镜的第一侧面部分接触；以及第二承靠件，位于第三透镜的第一侧且与第三透镜的第一侧面部分接触。目视光学系统满足：10.0＜(f23+f)/(EP01+EP12)＜14.8。10.0＜(f23+f)/(EP01+EP12)＜14.8。10.0＜(f23+f)/(EP01+EP12)＜14.8。

【技术实现步骤摘要】
目视光学系统


[0001]本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种目视光学系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)和增强现实技术(Augmented Reality，AR)基于计算机科学，交织图形处理、光学显示等多学科，正在突破传统空间的限制。AR和VR是一种利用计算机生成的、可交互的、具有沉浸感的三维视觉虚拟环境，可以融合多元信息建立三维动态视景，可以按照需要生成多种虚拟环境，于多领域如娱乐游玩、城市规划，驾驶培训，室内设计等领域发挥着重要作用。
[0003]自从“元宇宙”的概念被提出，AR/VR迎来了第二次发展的契机。目视光学系统作为如AR/VR设备中人机交互的入口，发挥着重要作用。与此同时，用户对目视光学系统的投影质量以及用户体验感提出了更严格的要求。
[0004]目前的目视光学系统普遍存在体积大、偏重、使人眩晕等缺陷。因此，目视光学系统的小型化、轻量化和高投影质量已成为提高消费者体验感的最主要因素。如何通过合理设置光学系统中的如透镜等光学部件的光焦度和面型、合理搭配光学部件和承靠件、以及设置光学系统的主要技术参数等，以消除当前目视光学系统存在的缺陷，提高目视光学系统的投影质量、可加工性，降低系统总长等，已成为目前诸多目视光学系统设计者亟待解决的难题之一。

技术实现思路

[0005]本申请提供了这样一种目视光学系统。该目视光学系统包括：透镜组、多个承靠件以及用于容纳透镜组和多个承靠件的镜筒。透镜组沿着光轴由第一侧至第二侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜，其第一侧面的近光轴区域为凹面，第二侧面的近光轴区域为凸面；具有正光焦度的第二透镜，其第一侧面为平面，其中，第二透镜的第一侧面依次设置有四分之一波板和反射式偏光元件，第二透镜的第二侧面设置有部分反射层；以及具有光焦度的第三透镜。多个承靠件包括：第一承靠件，位于第二透镜的第一侧且与第二透镜的第一侧面部分接触；以及第二承靠件，位于第三透镜的第一侧且与第三透镜的第一侧面部分接触。目视光学系统可满足：10.0＜(f23+f)/(EP01+EP12)＜14.8，f23是第二透镜和第三透镜的组合焦距，f是目视光学系统的总有效焦距，EP01是镜筒的第一侧端至第一承靠件的第一侧面在沿光轴的方向上的间隔距离，EP12是第一承靠件的第二侧面至第二承靠件的第一侧面在沿光轴的方向上的间隔距离。
[0006]在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面中的至少一个镜面是非球面镜面。
[0007]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：2.5＜F2/EP12＜4.0，其中，F2是反射式偏光元件、四分之一波板和第二透镜的组合焦距，EP12是第一承靠件的第二侧面至第二承靠件的第一侧面在沿光轴的方向上的间隔距离。
[0008]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：
‑
4.8＜f1/R2/(CT1/EP01)＜
‑
2.5，其中，f1是第一透镜的有效焦距，R2是第一透镜的第二侧面的曲率半径，CT1是第一透镜在光轴上的中心厚度，EP01是镜筒的第一侧端至第一承靠件的第一侧面在沿光轴的方向上的间隔距离。
[0009]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：10.0＜f23/(EP12+CT3)＜15.8，其中，f23是第二透镜和第三透镜的组合焦距，EP12是第一承靠件的第二侧面至第二承靠件的第一侧面在沿光轴的方向上的间隔距离，CT3是第三透镜在光轴上的中心厚度。
[0010]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：
‑
2.0＜(R4+R5)/(d2s+d2m)＜1.0，其中，R4是第二透镜的第二侧面的曲率半径，R5是第三透镜的第一侧面的曲率半径，d2s是第二承靠件的第一侧面的内径，d2m是第二承靠件的第二侧面的内径。
[0011]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：1.5＜d2s/D0s
×
N1＜2.5，其中，d2s是第二承靠件的第一侧面的内径，D0s是镜筒的第一侧端的外径，N1是第一透镜的折射率。
[0012]在一个实施方式中，第三透镜的第一侧面为凸面；以及目视光学系统可满足：62.0＜CP2/T23＜88.5，其中，CP2是第二承靠件的最大厚度，T23是第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隙。
[0013]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：21.5＜f23/(CP1+CP2)＜31.0，其中，f23是第二透镜和第三透镜的组合焦距，CP1是第一承靠件的最大厚度，CP2是第二承靠件的最大厚度。
[0014]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：1.2＜L/(CTRP+CTQWP+CT2)＜2.2，其中，L是镜筒的最大高度，CTPR是反射式偏光元件在光轴上的中心厚度，CTQWP是四分之一波板在光轴上的中心厚度，CT2是第二透镜在光轴上的中心厚度。
[0015]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：32.0mm＜d2s/((NRP+NQWP)/N2)＜34.0mm，其中，d2s是第二承靠件的第一侧面的内径，NPR是反射式偏光元件的折射率，NQWP是四分之一波板的折射率，N2是第二透镜的折射率。
[0016]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：15.0mm＜TD/(d0m/d0s)＜18.5mm，其中，TD是第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在光轴上的距离，d0s是镜筒的第一侧端的内径，d0m是镜筒的第二侧端的内径。
[0017]在一个实施方式中，多个承靠件还包括位于第一透镜的第一侧且与第一透镜的第一侧面部分接触的辅助承靠件。目视光学系统可满足：R1/R2/dbs＜5.0mm
‑1，其中，R1是第一透镜的第一侧面的曲率半径，R2是第一透镜的第二侧面的曲率半径，dbs是辅助承靠件的第一侧面的内径。
[0018]在一个实施方式中，辅助承靠件的第一侧面与镜筒的内壁至少部分接触，目视光学系统可满足：1.5＜f1/dbm＜2.5，其中，f1是第一透镜的有效焦距，dbm是辅助承靠件的第二侧面的内径。
[0019]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：0.9＜EPb1/(CT1+T12)＜1.5，其中，EPb1是辅助承靠件的第二侧面至第一承靠件的第一侧面在沿光轴的方向上的间隔距离，CT1是第一透镜在光轴上的中心厚度，CT2是第二透镜在光轴上的中心厚度。
[0020]在一个实施方式中，反射式偏光元件的第一侧面与第二侧面均为平面；以及四分之一波板的第一侧面与第二侧面均为平面。
[0021]在一个实施方式中，目视光学系统可满足：d0m/d0s≥1.55，其中，d0s是镜筒的第一侧端的内径，d0m是镜筒的第二侧端的内径。
[0022]在本申请的示例性实施方式中，通过合理设置三片透镜、各透镜的光焦度和面型、反射式偏光元件、四分之一波板、部分反射层、承靠件以及镜筒，并搭配10.0＜(f23+f)/(EP01+EP12)＜14.8，可使本申请提供的目视光学系统具有投本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.目视光学系统，其特征在于，包括：透镜组，沿着光轴由第一侧至第二侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜，其第一侧面的近光轴区域为凹面，第二侧面的近光轴区域为凸面；具有正光焦度的第二透镜，其第一侧面为平面，其中，所述第二透镜的第一侧面依次设置有四分之一波板和反射式偏光元件，所述第二透镜的第二侧面设置有部分反射层；以及具有光焦度的第三透镜；多个承靠件，包括：第一承靠件，位于所述第二透镜的第一侧且与所述第二透镜的第一侧面部分接触；以及第二承靠件，位于所述第三透镜的第一侧且与所述第三透镜的第一侧面部分接触；镜筒，用于容纳所述透镜组和所述多个承靠件；其中，所述目视光学系统满足：10.0＜(f23+f)/(EP01+EP12)＜14.8，f23是所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距，f是所述目视光学系统的总有效焦距，EP01是所述镜筒的第一侧端至所述第一承靠件的第一侧面在沿所述光轴的方向上的间隔距离，EP12是所述第一承靠件的第二侧面至所述第二承靠件的第一侧面在沿所述光轴的方向上的间隔距离。2.根据权利要求1所述的目视光学系统，其特征在于，所述目视光学系统满足：2.5＜F2/EP12＜4.0，其中，F2是所述反射式偏光元件、所述四分之一波板和所述第二透镜的组合焦距，EP12是所述第一承靠件的第二侧面至所述第二承靠件的第一侧面在沿所述光轴的方向上的间隔距离。3.根据权利要求1所述的目视光学系统，其特征在于，所述目视光学系统满足：
‑
4.8＜f1/R2/(CT1/EP01)＜
‑
2.5，其中，f1是所述第一透镜的有效焦距，R2是所述第一透镜的第二侧面的曲率半径，CT1是所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度，EP01是所述镜筒的第一侧端至所述第一承靠件的第一侧面在沿所述光轴的方向上的间隔距离。4.根据权利要求1所述的目视光学系统，其特征在于，所述目视光学系统满足：10.0＜f23/(EP12+CT3)＜15.8，其中，f23是所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距，EP12是所述第一承靠件的第二侧面至所述第二承靠件的第一侧面在沿所述光轴的方向上的间隔距离，CT3是所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度。5.根据权利要求1所述的目视光学系统，其特征在于，所述目视光学系统满足：
‑
2.0＜(R4+R5)/(d2s+d2m)＜1.0，其中，R4是所述第二透镜的第二侧面的曲率半径，R5是所述第三透镜的第一侧面的曲率半径，d2s是所述第二承靠件的第一侧面的内径，d2m是所述第二承靠件的第二侧面的内径。6.根据权利要求1所述的目视光学系统，其特征在于，所述目视光学系统满足：1.5＜d2s/D0s
×
N1＜2.5，其中，d2s是所述第二承靠件的第一侧面的内径，D0s是所述镜筒的第一侧端的外径，N1是所述第一透镜的折射率。7.根据权利要求1所述的目视光学系统，其特征在于，所述第三透镜的第一侧面为凸面；以及所述目视光学系统满足：62.0＜CP2/T23＜88.5，其中，CP2是所述第二承靠件的最大厚度，T23是所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的空气间隙。
8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世一，梁宁，游金兴，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：新型
国别省市：