光学系统技术方案

本申请公开了一种光学系统，该光学系统沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组和第二元件组；第一元件组具有正光焦度，并包括反射式偏光元件

【技术实现步骤摘要】
光学系统


[0001]本申请涉及光学器件领域，具体地，涉及一种光学系统
。

技术介绍

[0002]在虚拟现实系统中，目视光学系统的高性能显示和轻量化成为消费者重点关注的性能之一
。
依托于偏振原理的折返式光学系统能够有效地压缩显示器与人眼之间距离，从而减小该光学系统的总长度
。
然而，对于折返式光学系统而言，一方面，光线多次折返会造成光能损失；另一方面，相比于常规眼镜，折返式光学系统仍然存在明显厚重的机身，使得其在制造过程中和佩戴体验方面存在较大的优化空间
。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种光学系统，该光学系统沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组和第二元件组；第一元件组具有正光焦度，并包括反射式偏光元件
、
四分之一波板
、
第一透镜
、
部分反射元件以及第二透镜；第二元件组具有正光焦度，并包括第三透镜；其中，第一透镜和第二透镜形成胶合透镜；第一元件组的有效焦距
FG1、
第二元件组的有效焦距
FG2
以及光学系统的总有效焦距
f
满足：
3.2<(FG1+FG2)/f<4.2。
[0004]在一些实施方式中，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：
1.7<FG1/(CT1+CT2)<2.9。
[0005]在一些实施方式中，第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离
T23、
第三透镜在光轴上的中心厚度
CT3
以及第二透镜在光轴上的中心厚度
CT2
满足：
2.2<(T23+CT3)/CT2<6.6。
[0006]在一些实施方式中，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
TD
与第一透镜
、
第二透镜以及第三透镜分别在光轴上的中心厚度的总和
∑CT
满足：
0.9<TD/∑CT<1.3。
[0007]在一些实施方式中，第一透镜的折射率
N1、
第二透镜的折射率
N2
以及光学系统的入瞳直径
EPD
满足：
14<(N1+N2)
×
(f/EPD)<17.3。
[0008]在一些实施方式中，第一透镜的第一侧面的曲率半径
R1
与第二透镜的第二侧面的曲率半径
R4
满足：
0.1<10
×
FG1/|R1+R4|<1.1。
[0009]在一些实施方式中，反射式偏光元件在光轴上的中心厚度
CTR、
四分之一波板在光轴上的中心厚度
CTQ
以及第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离
T23
满足：
0.05<(CTR+CTQ)/T23<2.1。
[0010]在一些实施方式中，第二透镜的第二侧面的曲率半径
R4
与第三透镜的第二侧面的曲率半径
R6
满足：
‑
1.5<(R4+R6)/(R4
‑
R6)<3.0。
[0011]在一些实施方式中，光学系统的最大视场角
FOV、
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
TD
满足：
0.9<(f
×
tan(FOV/2))/TD<1.4。
[0012]在一些实施方式中，第三透镜的折射率
N3、
第三透镜在光轴上的中心厚度
CT3
满足：
0.1<N3
×
(CT3/FG2)<0.4。
[0013]在一些实施方式中，第一透镜的阿贝数
V1
与第二透镜的阿贝数满足：
0.2mm<FG1/(V1+V2)<0.7mm。
[0014]在一些实施方式中，第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离
T12
为
0。
[0015]在一些实施方式中，四分之一波板贴附于第一透镜的第一侧面，反射式偏光元件贴附于四分之一波板的第一侧面
。
[0016]在一些实施方式中，部分反射元件贴附于第一透镜的第二侧面，或者第二透镜的第一侧面
。
[0017]本申请实施例提供的光学系统，通过反射式偏光元件
、
四分之一波板以及部分反射元件与透镜的搭配实现折返式光线设计
。
通过使第一透镜和第二透镜形成胶合透镜，能够提高光线传播过程中的透过率并减少光能损耗，提高入瞳光线的亮度，避免由于高亮度屏幕需求对实际生产制造的限制，换言之，能够降低对高亮度屏幕的需求门槛，提高屏幕选型的灵活性
。
胶合透镜还能够消除两者之间的空气间隙，避免由于折射率差异使光线经过透镜与透镜之间的空气间隙而产生全反射杂光鬼像，影响入眼视觉效果
。
此外，搭配第二元件组有利于实现光学系统焦距的分配和控制，以间接地控制各元件组和光学系统的总长，有助于实现轻量化的实际设计需求，并提高佩戴体验
。
附图说明
[0018]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：
[0019]图1示出了根据本申请实施例1的光学系统的结构示意图；
[0020]图
2A
至图
2C
分别示出了根据本申请实施例1的光学系统的轴上色差曲线
、
象散曲线以及畸变曲线；
[0021]图3示出了根据本申请实施例2的光学系统的结构示意图；
[0022]图
4A
至图
4C
分别示出了根据本申请实施例2的光学系统的轴上色差曲线
、
象散曲线以及畸变曲线；
[0023]图5示出了根据本申请实施例3的光学系统的结构示意图；
[0024]图
6A
至图
6C
分别示出了根据本申请实施例3的光学系统的轴上色差曲线
、
象散曲线以及畸变曲线；
[0025]图7示出了根据本申请实施例4的光学系统的结构示意图；
[0026]图
8A
至图
8C
分别示出了根据本申请实施例4的光学系统的轴上色差曲线
、
象本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光学系统，其特征在于，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组和第二元件组；所述第一元件组具有正光焦度，并包括反射式偏光元件
、
四分之一波板
、
第一透镜
、
部分反射元件以及第二透镜；所述第二元件组具有正光焦度，并包括第三透镜；其中，所述第一透镜和所述第二透镜形成胶合透镜；所述第一元件组的有效焦距
FG1、
所述第二元件组的有效焦距
FG2
以及所述光学系统的总有效焦距
f
满足：
3.2<(FG1+FG2)/f<4.2。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：
1.7<FG1/(CT1+CT2)<2.9。3.
根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的间隔距离
T23、
所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度
CT3
以及所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度
CT2
满足：
2.2<(T23+CT3)/CT2<6.6。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至所述第三透镜的第二侧面在所述光轴上的距离
TD
与所述第一透镜
、
所述第二透镜以及所述第三透镜分别在所述光轴上的中心厚度的总和
∑CT
满足：
0.9<TD/∑CT<1.3。5.
根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的折射率
N1、
所述第二透镜的折射率
N2
以及所述光学系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鸣，张晓彬，卢佳，金银芳，赵烈烽，
申请(专利权)人：浙江舜宇光学有限公司，
类型：发明
国别省市：