【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学投影设备，具体而言，涉及一种投影系统和ar投影装置。
技术介绍
1、随着便携式的电子产品的迅猛发展和广泛普及，增强现实(ar)设备在工业、教育、医疗、户外运动、导航等领域具有广阔的应用前景。在头戴式ar显示设备和车载抬头显示设备中，投影系统都是比较关键的组成，投影系统是实现电子图像可视化的核心组件。
2、随着增强现实技术的不断改进和消费者对轻便、小型化设备的需求的增加，投影系统的高清化、小型化和轻量化已成为发展的必然趋势。然而，在传统的光学投影技术中，往往很难在高清晰度和小型化方面达到良好的兼容性。例如，在追求小型化的同时难以实现图像的高对比度，这是由于非旋转对称、非同轴的结构支撑件公差通常很大，从而难以实现高精度装配。
3、也就是说，现有技术中的投影系统存在小型化和高清晰度难以同时兼顾的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种投影系统和ar投影装置，以解决现有技术中的投影系统存在小型化和高清晰度难以同时兼顾的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种投影系统，由物侧至像源依序包括光阑、第一透镜组、第二透镜组和成像模组，其中，第一透镜组包含第一透镜和棱镜，第一透镜具有正光焦度，第一透镜的物侧面为凸面；第二透镜组包含第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜具有负光焦度，第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具有正光焦度，第五透镜的像侧面为凸面；
3、进一步地，投影系统的使用视场角fov满足：29°<fov<31°。
4、进一步地，第一透镜的物侧面到像源的轴上距离ttl与棱镜的物侧面的有效口径sd21之间满足：2.3<ttl/sd21<3；和/或第一透镜的物侧面到像源的轴上距离ttl与棱镜的像侧面的有效口径sd22之间满足：2.6<ttl/sd22<2.92。
5、进一步地，棱镜的物侧面的有效口径sd21、棱镜于光轴上的厚度ct2与投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高imgh之间满足：10.8<sd21*ct2/imgh<14.5。
6、进一步地，投影系统的焦距f、投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高imgh与光阑的有效通光孔径epd之间满足：2.748<f*imgh/epd<2.782。
7、进一步地，第一透镜的物侧面到像源的轴上距离ttl、投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高imgh与光阑的有效通光孔径epd之间满足：4.945<ttl*imgh/epd<6.269。
8、进一步地，第一透镜的焦距f1与投影系统的焦距f之间满足：1.6<f1/f<2.96；第一透镜的焦距f1与第一透镜的物侧面的曲率半径r11之间满足：0.97<f1/r11<1.78。
9、进一步地，第五透镜和第六透镜的组合焦距f56与投影系统的焦距f之间满足：0.552<f56/f<0.783。
10、进一步地，第一透镜到第三透镜的组合焦距f123与投影系统的焦距f之间满足：0.691<f123/f<1.046。
11、进一步地，光阑的尺寸与位于投影系统外部的光波导的耦入口的尺寸相同。
12、进一步地，光波导为阵列光波导、几何光波导和衍射光波导中的一种。
13、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种ar投影装置，ar投影装置包括上述的投影系统。
14、应用本专利技术的技术方案，投影系统由物侧至像源依序包括光阑、第一透镜组、第二透镜组和成像模组，其中，第一透镜组包含第一透镜和棱镜，第一透镜具有正光焦度，第一透镜的物侧面为凸面；第二透镜组包含第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜具有负光焦度，第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具有正光焦度，第五透镜的像侧面为凸面；第六透镜为非球面透镜，第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；投影系统中共有五片具有光学曲面的透镜；第一透镜的物侧面到像源的轴上距离ttl、投影系统的焦距f与投影系统的使用视场角fov之间满足：3.0mm<ttl/(f*tan(fov))<4.0mm。
15、本申请的投影系统包括五片具有光学曲面的透镜以及一片两侧表面均为平面的棱镜，通过合理规划各透镜的光焦度和面型以及约束第一透镜的物侧面到像源的轴上距离ttl、投影系统的焦距f与投影系统的使用视场角fov之间的关系式在3.0mm到4.0mm的范围内，有利于在投影系统的焦距与使用视场角的同时兼顾光学系统总长，对系统的畸变控制改善与小型化具有重要的作用，满足关系式的情况下可以在实现高清晰投影效果的同时减小畸变的影响，保持光学总长在一个范围，有利于限制系统的最大尺寸不至于过大、也不至于过小而加大透镜的加工难度。
16、另外，棱镜的物侧到像源侧的光轴方向与投影系统的物侧到像源侧的光轴方向一致，当来自照明的光线在入射到棱镜后产生的透射光和反射光方向与光阑不一致，避免了照明光中的透射部分直接从光阑出射干扰正常投影图像，从而有利于提高投影图像的对比度；第三透镜到第六透镜沿光轴依次排布，由于各透镜均在同一光轴上且可加工成旋转对称结构，有利于在设计透镜装配方案时作为一个透镜组进行单独设计，利用手机镜头的高精度装配方式进行打包装配再拼接，从而实现投影系统的高精度、高良率装配。本专利技术的投影系统具有小型化、轻量化和高投影品质的优点，并且具有较高的装配容差以方便批量生产。
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1.一种投影系统，其特征在于，由物侧至像源依序包括光阑、第一透镜组、第二透镜组和成像模组，其中，
2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统的使用视场角FOV满足：29°<FOV<31°。
3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述棱镜的物侧面的有效口径SD21、所述棱镜于光轴上的厚度CT2与所述投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高ImgH之间满足：10.8<SD21*CT2/ImgH<14.5。
5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统的焦距f、所述投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高ImgH与所述光阑的有效通光孔径EPD之间满足：2.748<f*ImgH/EPD<2.782。
6.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面到像源的轴上距离TTL、所述投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高ImgH与所述光阑的有效通光孔径EPD之间满足：4.945<TTL*Im
7.根据权利要求1至6中任一项所述的投影系统，其特征在于，
8.根据权利要求1至6中任一项所述的投影系统，其特征在于，所述第五透镜和所述第六透镜的组合焦距f56与所述投影系统的焦距f之间满足：0.552<f56/f<0.783。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜到所述第三透镜的组合焦距f123与所述投影系统的焦距f之间满足：0.691<f123/f<1.046。
10.一种AR投影装置，其特征在于，所述AR投影装置包括权利要求1至9中任一项所述的投影系统。
...【技术特征摘要】
1.一种投影系统，其特征在于，由物侧至像源依序包括光阑、第一透镜组、第二透镜组和成像模组，其中，
2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统的使用视场角fov满足：29°<fov<31°。
3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述棱镜的物侧面的有效口径sd21、所述棱镜于光轴上的厚度ct2与所述投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高imgh之间满足：10.8<sd21*ct2/imgh<14.5。
5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统的焦距f、所述投影系统的使用视场角所对应的像源侧半像高imgh与所述光阑的有效通光孔径epd之间满足：2.748<f*imgh/epd<2.782。
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢检来，明玉生，汪杰，陈远，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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