【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学器件领域，具体涉及一种折反式光学系统。
技术介绍
1、近年来，随着科学技术的发展，虚拟现实技术在医疗、航空、教育和消费电子等领域得到广泛的应用，产业生态日益繁荣。并且，虚拟现实设备中的光学系统需满足小型化的要求。
2、现有虚拟现实设备中的光学系统通常设计为折反式光学系统，其中，反射式偏光元件或四分之一波板贴附在透镜的具有一定曲率的曲面上，但是曲面贴膜工艺较为复杂，反射式偏光元件或四分之一波板贴附在曲面后的品质会变差，从而导致光学系统的性能变差。此外，受限于人眼瞳距，折反式光学系统中的透镜为整圆镜片，这会导致光学系统的视场角减小，结构空间利用率低。
技术实现思路
1、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。
2、本申请的一方面提供了这样一种光学系统，其沿着光轴从第一侧至第二侧依序包括第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板和第二透镜，第二透镜的第二侧面为凸面；其中，第一透镜的第一侧面和第二侧面均为平面，反射式偏光元件和四分之一波板贴合，并贴附于第一透镜的第二侧面；第一透镜的第一侧面至第二透镜的第二侧面的轴上距离td与光学系统的总有效焦距f满足：0.3<td/f<0.7；第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第二透镜的有效焦距f2、第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径t2c2与第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a2满足：-1.3<(r4/f2)
3、根据本申请的一个示例性实施方式，四分之一波板和第二透镜在光轴上的空气间隔t12、第一透镜在光轴上的中心厚度ct1、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度ctr与四分之一波板在光轴上的中心厚度ctq满足：4.1<t12/(ct1+ctr+ctq)<5.9。
4、根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜在光轴上的中心厚度ct2、第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a1与第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径t2d1满足：0.05<ct2/(t2a1+t2d1)<0.25。
5、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光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a1与第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径t2d1满足：0.7<t2a1/t2d1<1.2。
6、根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜的有效焦距f2、光学系统的总有效焦距f、第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径t2b1与第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径t2b2满足：4<(f2/f)×(t2b1/t2b2)<8.3。
7、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光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a1、第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径t2c1、第二透镜的阿贝数v2与第二透镜的折射率n2满足：0.9mm<(t2a1+t2c1)/(v2/n2)<1.6mm。
8、根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径t2b2与第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径t2d2满足：-2.9<r4/(t2b2+t2d2)<-1.9。
9、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与第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径t2d2满足：0.9<f/t2d2<1.5。
10、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光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径t2c1与光学系统的入瞳直径epd满足：4.3<t2c1/epd<7.0。
11、根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a2、第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径t2c2、光学系统的总有效焦距f与光学系统的最大半视场角semi-fov满足：1.2<(t2a2+t2c2)/(f×tan(semi-fov))<1.7。
12、根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜的第一侧面至第二透镜的第二侧面的轴上距离td、第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a2与第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径t2c2满足：0.2<td/(t2a2+t2c2)<0.4。
13、本申请所提供的光学系统被配置为折反式光学系统，其使得反射式偏光元件和四分之一波板复合在一起并贴附在第一透镜的第二侧平面上，可以减少一道贴膜工艺，降低贴附工艺难度，提高贴附质量，进而提高光学系统的外视场性能。本申请通过约束第一透镜的第一侧面至第二透镜的第二侧面的轴上距离与光学系统的总有效焦距的比值，尽可能地保证光学系统具有合理的焦距以及较小尺寸，实现光学系统的小型化；同时通过控制(r4/f2)×(t2c2/t2a2)处于合理范围内，在提高光学系统的视场角、约束光学系统的第二侧的屏幕尺寸的情况下，能够将第二透镜设计为非整圆结构，使得光学系统更符合人体工程学，提高佩戴舒适性。
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1.光学系统，其特征在于，沿着光轴从第一侧至第二侧依序包括第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板和具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的第二侧面为凸面；
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述四分之一波板和所述第二透镜在所述光轴上的空气间隔T12、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度CTR与所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度CTQ满足：4.1<T12/(CT1+CTR+CTQ)<5.9。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2、所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径T2a1与所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径T2d1满足：0.05<CT2/(T2a1+T2d1)<0.25。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径T2a1与所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径T2d1满
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述光学系统的总有效焦距f、所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径T2b1与所述第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径T2b2满足：4<(f2/f)×(T2b1/T2b2)<8.3。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径T2a1、所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径T2c1、所述第二透镜的阿贝数V2与所述第二透镜的折射率N2满足：0.9mm<(T2a1+T2c1)/(V2/N2)<1.6mm。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4、所述第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径T2b2与所述第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径T2d2满足：-2.9<R4/(T2b2+T2d2)<-1.9。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的总有效焦距f与所述第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径T2d2满足：0.9<f/T2d2<1.5。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径T2c1与所述光学系统的入瞳直径EPD满足：4.3<T2c1/EPD<7.0。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径T2a2、所述第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓下边缘的有效半口径T2c2、所述光学系统的总有效焦距f与所述光学系统的最大半视场角Semi-FOV满足：1.2<(T2a2+T2c2)/(f×tan(Semi-FOV))<1.7。
...【技术特征摘要】
1.光学系统，其特征在于，沿着光轴从第一侧至第二侧依序包括第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板和具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的第二侧面为凸面；
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述四分之一波板和所述第二透镜在所述光轴上的空气间隔t12、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度ct1、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度ctr与所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度ctq满足：4.1<t12/(ct1+ctr+ctq)<5.9。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2、所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a1与所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径t2d1满足：0.05<ct2/(t2a1+t2d1)<0.25。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓上边缘的有效半口径t2a1与所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓右边缘的有效半口径t2d1满足：0.7<t2a1/t2d1<1.2。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述光学系统的总有效焦距f、所述第二透镜的第一侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径t2b1与所述第二透镜的第二侧面的光学中心至有效径轮廓左边缘的有效半口径t2b2满足：4<(f2/f)×(t2b1/t2b2)<8.3。
6.根据权利要求1所述的光学系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张步康，张晓彬，游金兴，金银芳，戴付建，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：
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