【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种光学系统与头戴装置，特别是一种适用于头戴装置的光学系统。
技术介绍
1、随着半导体工艺技术更加精进，各种电子元件皆已微小化，使得微型电子元件效能相较于以往大幅提升，感光元件像素可达到更微小的尺寸，可携式装置的发展也更加蓬勃，并带动镜头元件的快速进步，使过去只存在于科幻电影的头戴式装置也开始兴起。同时，高效能微型处理器与微型显示器的普及，使得智能头戴装置的相关科技于近年来快速提升。而随着人工智能的崛起，配备光学镜头的电子装置的应用范围更加广泛，其中对于电脑视觉的需求大幅成长，对于光学镜头的要求也是更加多样化。
2、现今的头戴装置除了较过去大幅轻量化之外，也开始具备多种智能功能，如虚拟现实(virtual reality，vr)、增强现实(augmented reality，ar)与混合现实(mixedreality，mr)等领域的应用快速成长。其中，虚拟现实被广泛利用于医疗照护、工程、房地产、教育、电玩游戏及影音娱乐等。然而，目前的头戴式装置仍在发展中阶段，仍有许多须大幅改进的地方，例如头戴式装置的重量及体积、影像的成像品质。早期的虚拟现实头戴装置大多使用传统光学透镜或菲涅尔透镜，其中传统光学透镜虽可提供优良成像品质，却无法有效压缩体积，而菲涅尔透镜虽可达到压缩体积的效果，但成像品质往往不佳，故而现今的研究或开发者皆在寻找兼具小体积与优良成像方式的镜片组合。
技术实现思路
1、鉴于以上提到的问题，本申请揭露一种光学系统与头戴装置，可兼具较小的重量及体积以及较
2、本申请提供一种光学系统，其包含一光圈、一影像面、一反射式偏光元件、一部分反射元件、一第一四分之一波板、一第二四分之一波板、一第一光学透镜、一第二光学透镜以及一第三光学透镜。光圈位于光学系统的前侧。影像面位于光学系统的后侧。反射式偏光元件位于光圈与影像面之间。部分反射元件位于反射式偏光元件与影像面之间。第一四分之一波板位于反射式偏光元件与部分反射元件之间。第二四分之一波板位于部分反射元件与影像面之间。第一光学透镜位于光圈与影像面之间。第二光学透镜位于第一光学透镜与影像面之间。第三光学透镜位于第二光学透镜与影像面之间。其中，第一光学透镜具有负屈折力，第三光学透镜具有正屈折力，且第二光学透镜前侧表面为平面。第三光学透镜前侧表面的曲率半径为r5，第三光学透镜后侧表面的曲率半径为r6，其满足下列条件：
3、0.13<r6/r5。
4、本申请另提供一种光学系统，其包含一光圈、一影像面、一反射式偏光元件、一部分反射元件、一第一四分之一波板、一第二四分之一波板、一第一光学透镜、一第二光学透镜以及一第三光学透镜。光圈位于光学系统的前侧。影像面位于光学系统的后侧。反射式偏光元件位于光圈与影像面之间。部分反射元件位于反射式偏光元件与影像面之间。第一四分之一波板位于反射式偏光元件与部分反射元件之间。第二四分之一波板位于部分反射元件与影像面之间。第一光学透镜位于光圈与影像面之间。第二光学透镜位于第一光学透镜与影像面之间。第三光学透镜位于第二光学透镜与影像面之间。其中，第一光学透镜具有负屈折力，且第二光学透镜前侧表面为平面。第一光学透镜前侧表面的曲率半径为r1，第一光学透镜后侧表面的曲率半径为r2，其满足下列条件：
5、|r2/r1|<1000。
6、本申请提供一种头戴装置，其包含前述的光学系统。
7、根据本申请所揭露的光学系统与头戴装置，通过波板、反射式偏光元件、部分反射元件以及透镜的组合配置，将成像光进行偏振态的转换，使成像光可在各元件之间进行反射，形成折反射式的光学系统，借以可压缩光程并减少杂散光的产生，以此达到头戴装置体积的压缩与重量的减轻。此外，折反射式的光学系统，其第一光学透镜具有负屈折力，且第二光学透镜前侧表面为平面，可提供优良的成像品质。
8、当第二光学透镜前侧表面为平面时，有助于光学元件的设置。
9、当第一光学透镜具有负屈折力、第三光学透镜具有正屈折力且r6/r5满足上述条件时，有助于调整成像品质。
10、当第一光学透镜具有负屈折力且|r2/r1|满足上述条件时，有助于调整成像品质。
11、以上的关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本申请的精神与原理，并且提供本申请的权利要求更进一步的解释。
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1.一种光学系统，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三光学透镜前侧表面的曲率半径为R5，所述第三光学透镜后侧表面的曲率半径为R6，其满足下列条件：
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统中至少一片光学透镜具有一反曲点。
4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜后侧表面具有至少一反曲点。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜的阿贝数为V1，所述第二光学透镜的阿贝数为V2，所述第三光学透镜的阿贝数为V3，第i光学透镜的阿贝数为Vi，所述第一光学透镜的折射率为N1，所述第二光学透镜的折射率为N2，所述第三光学透镜的折射率为N3，第i光学透镜的折射率为Ni，且所述光学系统中至少一片光学透镜满足下列条件：
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的焦距为f，所述影像面所呈现的像高为ImgH，其满足下列条件：
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，所
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，所述光学系统的焦距为f，其满足下列条件：
9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述第一光学透镜前侧表面在光轴上的距离为ER，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，其满足下列条件：
10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜前侧表面至所述第三光学透镜后侧表面在光轴上的距离为TD，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，其满足下列条件：
11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜于光轴上的中心厚度为CT1，所述第二光学透镜于光轴上的中心厚度为CT2，所述第三光学透镜于光轴上的中心厚度为CT3，所述第一光学透镜后侧表面至所述第二光学透镜前侧表面在光轴上的距离为T12，所述第二光学透镜后侧表面至所述第三光学透镜前侧表面在光轴上的距离为T23，其满足下列条件：
12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜于光轴上的中心厚度为CT1，所述第二光学透镜于光轴上的中心厚度为CT2，所述第三光学透镜于光轴上的中心厚度为CT3，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，其满足下列条件：
13.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述影像面发出一成像光，且所述成像光依序经过所述第二四分之一波板、所述部分反射元件、所述第一四分之一波板及所述反射式偏光元件。
14.一种头戴装置，其特征在于，包含：
15.一种光学系统，其特征在于，包含：
16.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜前侧表面的曲率半径为R1，所述第一光学透镜后侧表面的曲率半径为R2，其满足下列条件：
17.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统中至少一片光学透镜具有一反曲点。
18.根据权利要求17所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜后侧表面具有至少一反曲点。
19.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜的阿贝数为V1，所述第二光学透镜的阿贝数为V2，所述第三光学透镜的阿贝数为V3，第i光学透镜的阿贝数为Vi，所述第一光学透镜的折射率为N1，所述第二光学透镜的折射率为N2，所述第三光学透镜的折射率为N3，第i光学透镜的折射率为Ni，且所述光学系统中至少一片光学透镜满足下列条件：
20.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的焦距为f，所述影像面所呈现的像高为ImgH，其满足下列条件：
21.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，所述影像面所呈现的像高为ImgH，其满足下列条件：
22.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，所述光学系统的焦距为f，其满足下列条件：
23.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述第一光学透镜前侧表面在光轴上的距离为ER，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，其满足下列条件：
24.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜前侧表面至所述第三光学透镜后侧表面在光轴上的距离为TD，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为SL，其满足下列...
【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三光学透镜前侧表面的曲率半径为r5，所述第三光学透镜后侧表面的曲率半径为r6，其满足下列条件：
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统中至少一片光学透镜具有一反曲点。
4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜后侧表面具有至少一反曲点。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜的阿贝数为v1，所述第二光学透镜的阿贝数为v2，所述第三光学透镜的阿贝数为v3，第i光学透镜的阿贝数为vi，所述第一光学透镜的折射率为n1，所述第二光学透镜的折射率为n2，所述第三光学透镜的折射率为n3，第i光学透镜的折射率为ni，且所述光学系统中至少一片光学透镜满足下列条件：
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的焦距为f，所述影像面所呈现的像高为imgh，其满足下列条件：
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为sl，所述影像面所呈现的像高为imgh，其满足下列条件：
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为sl，所述光学系统的焦距为f，其满足下列条件：
9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光圈至所述第一光学透镜前侧表面在光轴上的距离为er，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为sl，其满足下列条件：
10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜前侧表面至所述第三光学透镜后侧表面在光轴上的距离为td，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为sl，其满足下列条件：
11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜于光轴上的中心厚度为ct1，所述第二光学透镜于光轴上的中心厚度为ct2，所述第三光学透镜于光轴上的中心厚度为ct3，所述第一光学透镜后侧表面至所述第二光学透镜前侧表面在光轴上的距离为t12，所述第二光学透镜后侧表面至所述第三光学透镜前侧表面在光轴上的距离为t23，其满足下列条件：
12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜于光轴上的中心厚度为ct1，所述第二光学透镜于光轴上的中心厚度为ct2，所述第三光学透镜于光轴上的中心厚度为ct3，所述光圈至所述影像面在光轴上的距离为sl，其满足下列条件：
13.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述影像面发出一成像光，且所述成像光依序经过所述第二四分之一波板、所述部分反射元件、所述第一四分之一波板及所述反射式偏光元件。
14.一种头戴装置，其特征在于，包含：
15.一种光学...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄日忠，洪于杰，
申请(专利权)人：大根光学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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