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、反射组件和间隔件组，透镜组包括沿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；反射组件包括反射式偏光元件、四分之一波板和部分反射层；间隔件组包括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件；其中，第二透镜的第二侧面的曲率半径R4、第二透镜在光轴上的中心厚度CT2、第二间隔件的第二侧面的外径D2m与第二间隔件的最大厚度CP2满足：0.5<|R4

【技术实现步骤摘要】
光学系统


[0001]本申请涉及光学器件领域，具体涉及一种三片式光学系统。

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。VR/AR设备所使用的光学系统通常为非球面或菲涅尔镜头，这些光学系统具有较长的本体长度，使用时会导致用户的重心前移，严重影响用户的体验感。
[0003]为了降低光学系统的本体长度，光学系统被配置成两片式折返系统，其可通过折叠光路来压缩本体长度并将本体长度压缩为传统光学系统的一半。使用两片式折返系统时会使得用户的重心后移，从而增强用户的体验感。然而，两片式折返系统的外视场成像画面较为模糊，成像质量较差。

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、反射组件和间隔件组，透镜组包括沿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；反射组件包括反射式偏光元件、四分之一波板和部分反射层；间隔件组包括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件；其中，第二透镜的第二侧面的曲率半径R4、第二透镜在光轴上的中心厚度CT2、第二间隔件的第二侧面的外径D2m与第二间隔件的最大厚度CP2满足：0.5<|R4
×/>CT2|/(D2m
×
CP2)<60.0。
[0006]根据本申请的一个示例性实施方式，反射式偏光元件设置于第一侧与第二透镜之间。
[0007]根据本申请的一个示例性实施方式，部分反射层设置于第二透镜与第三透镜之间或者第三透镜与第二侧之间。
[0008]根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜的第一侧面在近轴处被配置为凸面、凹面或平面中的一种，第一透镜的第二侧面在近轴处被配置为凸面或平面。
[0009]根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜的有效焦距f1与光学系统的总有效焦距f满足：4.0<f1/f<30.0，第二透镜的有效焦距f2与光学系统的总有效焦距f满足：
‑
57.0<f2/f<14.0，第三透镜的有效焦距f3与光学系统的总有效焦距f满足：6.0<f3/f<29.0。
[0010]根据本申请的一个示例性实施方式，光学系统的总有效焦距f、光学系统的最大视场角的一半Semi
‑
FOV、镜筒的第一侧端面的内径d0s与镜筒的第二侧端面的内径d0m满足：0.2<TAN(Semi
‑
FOV)
×
(d0m
‑
d0s)/f<1.0。
[0011]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔件组还包括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件，第一透镜的有效焦距f1、第一间隔件的第
一侧面的外径D1s与第一间隔件的第二侧面的外径D1m满足：0.5<f1/(D1s+D1m)<4.5。
[0012]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔件组还包括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件，其中，光学系统的总有效焦距f、第一间隔件的第一侧面的内径d1s与第一间隔件的第二侧面的内径d1m满足：5.0<(d1s+d1m)/f<7.0。
[0013]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔件组还包括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件，其中，镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿光轴的间隔EP01、第一间隔件的最大厚度CP1、第一透镜在光轴上的中心厚度CT1、第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔T12与反射式偏光元件在光轴上的中心厚度d
RP
满足：0.5<(EP01+CP1)/(CT1+T12+d
RP
)<2.0。
[0014]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔件组还包括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件，其中，第一透镜的有效焦距f1、第二透镜的有效焦距f2、第一间隔件的第二侧面的外径D1m与第二间隔件的第一侧面的外径D2s满足：3.0<|f1+f2|/(D1m+D2s)<10.0。
[0015]根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜的第一侧面的曲率半径R3、第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔T12、第二间隔件的第一侧面的内径d2s与第二间隔件的最大厚度CP2满足：0<|R3
×
T12|/(d2s
×
CP2)<32.0。
[0016]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔件组还包括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件，其中，第二透镜的有效焦距f2、第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔T23、第一间隔件和第二间隔件沿光轴的间隔EP12与第二透镜的第二侧面和光轴的交点至第二透镜的第二侧面的有效半口径顶点的轴上距离SAG22满足：2.0<|f2
×
T23|/|EP12
×
SAG22|<67.0。
[0017]根据本申请的一个示例性实施方式，间隔件组还包括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件，其中，第三透镜的有效焦距f3、第三透镜在光轴上的中心厚度CT3、四分之一波板在光轴上的中心厚度d
QWP
、第一间隔件和第二间隔件沿光轴的间隔EP12与第二间隔件的最大厚度CP2满足：10.0<f3/(d
QWP
+CT3+CP2+EP12)<80.0。
[0018]根据本申请的一个示例性实施方式，第三透镜的第一侧面的曲率半径R5、第三透镜的第二侧面的曲率半径R6、镜筒的第一侧端面的外径D0s与镜筒的第二侧端面的外径D0m满足：
‑
2.5<(R5+R6)/(D0s+D0m)<
‑
1.0。
[0019]本申请所提供的光学系统被配置成三片式折返系统，其通过控制第二透镜的第二侧面的曲率半径、第二透镜在光轴上的中心厚度、第二间隔件的第二侧面的外径与第二间隔件的最大厚度之间的相互关系，能够有效减少第二透镜的第二侧面边缘质量较差的入射光线以及第三透镜反射产生的无用光线，增加光线在第一侧的投影面各向分布的均匀性，同时还可将光学系统的场曲约束在合理范围内，使得光学系统获得更多的进光量，保证光学系统的外视场本文档来自技高网...

【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；反射组件，包括反射式偏光元件、四分之一波板和部分反射层；间隔件组，包括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件；以及镜筒，所述透镜组、所述反射组件和所述间隔件组置于所述镜筒中，其中，所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4、所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2、所述第二间隔件的第二侧面的外径D2m与所述第二间隔件的最大厚度CP2满足：0.5<|R4
×
CT2|/(D2m
×
CP2)<60.0。2.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设置于所述第一侧与所述第二透镜之间。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述部分反射层设置于所述第二透镜与所述第三透镜之间或者所述第三透镜与所述第二侧之间。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的第一侧面在近轴处被配置为凸面、凹面或平面中的一种，所述第一透镜的第二侧面在近轴处被配置为凸面或平面。5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1与所述光学系统的总有效焦距f满足：4.0<f1/f<30.0，所述第二透镜的有效焦距f2与所述光学系统的总有效焦距f满足：
‑
57.0<f2/f<14.0，以及所述第三透镜的有效焦距f3与所述光学系统的总有效焦距f满足：6.0<f3/f<29.0。6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的总有效焦距f、所述光学系统的最大视场角的一半Semi
‑
FOV、所述镜筒的第一侧端面的内径d0s与所述镜筒的第二侧端面的内径d0m满足：0.2<TAN(Semi
‑
FOV)
×
(d0m
‑
d0s)/f<1.0。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述间隔件组还包括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件，其中，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第一间隔件的第一侧面的外径D1s与所述第一间隔件的第二侧面的外径D1m满足：0.5<f1/(D1s+D1m)<4.5。8.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述间隔件组还包括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件，其中，所述光学系统的总有效焦距f、所述第一间隔件的第一侧面的内径d1s与所述第一间隔件的第二侧面的内径d1m满足：5.0<(d1s+d1m)/f<7.0。9.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述间隔件组还包括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...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世一，冯梦怡，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：