【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学显示设备，具体而言，涉及一种投影系统和ar投影装置。
技术介绍
1、随着便携式消费类电子显示产品的飞速发展与应用，增强现实(augmentedreality，简称ar)设备在工业制造与维护、教育展示、户外运动、机车导航等领域具有非常广泛的应用前景。
2、其中，投影系统是ar投影装置的虚拟与现实目视效果相融合的一种核心器件。随着ar技术的迭代发展与消费者对便携式设备的高性能化、轻量化的需求，投影系统朝着尺寸小型化、显示高清化、低成本的趋势发展。然而在一般的投影系统中，高清晰度的投影往往需要较多的透镜数量而难以做到各方面尺寸缩小，高清晰度的投影若使用更多的非球面镜片又会快速增加制造成本，且各透镜的单独装配会给工艺制程和公差方面带来更多的不稳定因素。
3、也就是说，现有技术中的投影系统存在小型化和高清投影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投影难以同时兼顾的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种投影系统，投影系统包括光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和成像模组，投影系统具有相互垂直的第一光轴和第二光轴，光阑、第一透镜和第四透镜沿第一光轴依序设置，第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和成像模组沿第二光轴依序设置，第四透镜为偏振分光棱镜，第一光轴和第二光轴在偏振分光棱镜中相交；其中，第一透
3、进一步地，第一透镜的焦距f1与第一透镜沿第一光轴到第四透镜远离光阑的一侧表面的长度t14之间满足：3.00<f1/t14<6.10。
4、进一步地，第一透镜的焦距f1与投影系统的系统焦距f之间满足：3.10<f1/f<6.60。
5、进一步地，第一透镜的焦距f1与第四透镜的中心厚度t4之间满足：3.50<f1/t4<7.70。
6、进一步地，第一透镜沿第一光轴到第四透镜远离光阑的一侧表面的长度t14与沿第二光轴由第二透镜的物侧面到像面的光学总长ttl之间满足：0.50<t14/ttl<0.70。
7、进一步地，第五透镜的焦距f5与投影系统的系统焦距f之间满足：1.40<f5/f<2.10。
8、进一步地，第二透镜的物侧面的口径sd21与第四透镜的中心厚度t4之间满足：1.050<sd21/t4<1.064。
9、进一步地，第一透镜和第四透镜间的轴上距离sp14、第二透镜和第四透镜间的轴上距离sp23、第三透镜和第四透镜间的轴上距离sp34、第四透镜和第五透镜间的轴上距离sp45与沿第二光轴由第二透镜的物侧面到像面的光学总长ttl之间满足：0.05<(sp14+sp23+sp34+sp45)/ttl<0.12。
10、进一步地，第二透镜和第三透镜的组合焦距f23与第五透镜的焦距f5之间满足：1.00<f23/f5<1.60。
11、进一步地，第二透镜的焦距f2与第三透镜的焦距f3之间满足：-1.20<f2/f3<-0.90。
12、进一步地，投影系统还包括光波导结构，光波导结构设置在光阑处。
13、进一步地，光波导结构具有耦入口，耦入口的尺寸与光阑的尺寸相等。
14、进一步地，光波导结构为阵列光波导、几何光波导以及衍射光波导中的一种。
15、根据本专利技术的另一方面，提供了一种ar投影装置，ar投影装置包括上述的投影系统。
16、应用本专利技术的技术方案，投影系统包括光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和成像模组，投影系统具有相互垂直的第一光轴和第二光轴，光阑、第一透镜和第四透镜沿第一光轴依序设置，第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和成像模组沿第二光轴依序设置，第四透镜为偏振分光棱镜，第一光轴和第二光轴在偏振分光棱镜中相交；其中，第一透镜具有正光焦度，第一透镜的物侧面为凸面；第二透镜具有光焦度，第二透镜的物侧面为凸面；第三透镜具有光焦度，第三透镜的物侧面与第二透镜的像侧面胶合；第五透镜具有正光焦度；沿第二光轴由第二透镜的物侧面到像面的光学总长ttl、投影系统的系统焦距f、投影系统的有效最大视场角fov与投影系统的光圈值fno之间满足：1.60<ttl/(f*fno*tan(fov))<1.75。
17、本申请的投影系统通过合理布置各透镜的位置关系、约束各透镜的光焦度和面型、约束第二光轴由第二透镜的物侧面到像面的光学总长ttl、投影系统的系统焦距f、投影系统的有效最大视场角fov与投影系统的光圈值fno之间的条件式满足：1.60<ttl/(f*fno*tan(fov))<1.75，有利于使投影系统的主参数在目标值的情况下兼顾系统长度尺寸，让光学性能与总体尺寸处于比较平衡的状态，保证小型化和高清化显示，同时也有利于在维持投影系统处于高性能的状态下具有良好的光学元件加工尺寸和较低的工艺装配难度，大幅提高量产性。
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1.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和成像模组，所述投影系统具有相互垂直的第一光轴和第二光轴，所述光阑、所述第一透镜和所述第四透镜沿所述第一光轴依序设置，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述成像模组沿所述第二光轴依序设置，所述第四透镜为偏振分光棱镜，所述第一光轴和所述第二光轴在所述偏振分光棱镜中相交；
2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述第一透镜沿所述第一光轴到所述第四透镜远离所述光阑的一侧表面的长度T14之间满足：3.00<f1/T14<6.10。
3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述投影系统的系统焦距f之间满足：3.10<f1/f<6.60。
4.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述第四透镜的中心厚度T4之间满足：3.50<f1/T4<7.70。
5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第
6.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第五透镜的焦距f5与所述投影系统的系统焦距f之间满足：1.40<f5/f<2.10。
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，所述第二透镜的物侧面的口径SD21与所述第四透镜的中心厚度T4之间满足：1.050<SD21/T4<1.064。
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，所述第一透镜和所述第四透镜间的轴上距离SP14、所述第二透镜和所述第四透镜间的轴上距离SP23、所述第三透镜和所述第四透镜间的轴上距离SP34、所述第四透镜和第五透镜间的轴上距离SP45与沿所述第二光轴由所述第二透镜的物侧面到像面的光学总长TTL之间满足：0.05<(SP14+SP23+SP34+SP45)/TTL<0.12。
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，所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距f23与所述第五透镜的焦距f5之间满足：1.00<f23/f5<1.60。
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，所述投影系统包括光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和成像模组，所述投影系统具有相互垂直的第一光轴和第二光轴，所述光阑、所述第一透镜和所述第四透镜沿所述第一光轴依序设置，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述成像模组沿所述第二光轴依序设置，所述第四透镜为偏振分光棱镜，所述第一光轴和所述第二光轴在所述偏振分光棱镜中相交；
2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述第一透镜沿所述第一光轴到所述第四透镜远离所述光阑的一侧表面的长度t14之间满足：3.00<f1/t14<6.10。
3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述投影系统的系统焦距f之间满足：3.10<f1/f<6.60。
4.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述第四透镜的中心厚度t4之间满足：3.50<f1/t4<7.70。
5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一透镜沿所述第一光轴到所述第四透镜远离所述光阑的一侧表面的长度t14与沿所述第二光轴由所述第二透镜的物侧面到像面的光学总长ttl之间...
【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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