【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学成像系统和包括该光学成像系统的vr设备。
技术介绍
1、随着科技的发展，虚拟现实(vr)设备大致经历了非球面镜片、菲涅尔面镜片以及折返结构三种光学方案的发展阶段，其中非球面镜片和菲涅尔镜片方案的光学系统总长过长，导致设备体积大重量重，而折返结构可以实现光路的折反，大大缩短了系统的总长，是虚拟现实设备发展的主要方向。
2、然而，目前的折返结构仍普遍存在视场角较小、重量较大、以及较严重的色差等问题，影响着系统的成像质量，影响着用户的沉浸式体验。因此，针对当前应用较广泛的三片式折返结构，本领域技术人员期望可以通过对系统中所包含的透镜进行更合理化地设计，通过例如合理控制透镜的曲率半径、透镜的形状和有效焦距、以及通过合理选择透镜的材料、控制透镜的折射率等参数，从而能够在保证系统小型化的同时，还可以更有效地校正色差、增大系统视场角、进一步减小尺寸，并使系统性能和成像质量同步得以提升，以更好地提升用户的沉浸式体验。
技术实现思路
1、本申请提供了一种光学成像系统，沿光轴由第一侧至第二侧依序可包括第一透镜、反射式偏光元件、第二透镜、四分之一波板和第三透镜，其中，所述第三透镜的第二侧面具有部分反射层。所述光学成像系统可满足n2>n1或n2>n3，以及可满足-4.0＜f1×n1/r2＜-2.0，其中，n2为所述第二透镜的折射率，n1为所述第一透镜的折射率，n3为所述第三透镜的折射率，f1为所述第一透镜的有效焦距，r2为所述第一透镜的
2、在一个实施方式中，所述光学成像系统还包括位于所述第二侧的发射部，所述发射部上有效像素区域对角线长的一半imgh、所述光学成像系统的最大视场角的一半semi-fov分别可满足：imgh＜13.0mm和semi-fov>50°。
3、在一个实施方式中，所述第二透镜的第一侧面为平面，所述反射式偏光元件贴附于所述第二透镜的第一侧面；以及所述反射式偏光元件的折射率nrp与所述第二透镜的折射率n2可满足：nrp<n2。
4、在一个实施方式中，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度ct3、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度ct1和所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2可满足：ct3>ct1>ct2。
5、在一个实施方式中，所述部分反射层的折射率nbs与所述第三透镜的折射率n3可满足：nbs＝n3。
6、在一个实施方式中，所述第二透镜的第二侧面为凹面，所述四分之一波板贴附于所述第二透镜的第二侧面；以及所述四分之一波板的折射率nqwp与所述第二透镜的折射率n2可满足：nqwp<n2。
7、在一个实施方式中，所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2与所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的空气间隔t12可满足：1.5<ct2/t12<7.6。
8、在一个实施方式中，所述光学成像系统的有效焦距f与所述第一透镜的第一侧面的曲率半径r1可满足：-0.2<f/r1<0.2。
9、在一个实施方式中，所述第三透镜的有效焦距f3与所述第三透镜的第一侧面的曲率半径r5和所述第三透镜的第二侧面的曲率半径r6可满足：-5.0<f3/(r5+r6)<15.0。
10、在一个实施方式中，所述第二透镜的有效焦距f2、所述第二透镜的折射率n2和所述第二透镜的第二侧面的曲率半径r4可满足：-3.0<f2×n2/r4<1.5。
11、在一个实施方式中，所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的空气间隔t23与为所述光学成像系统中任意相邻的两个具有光焦度的透镜在所述光轴上的空气间隔的总和∑at可满足：0.5＜t23/∑at＜1.0。
12、在一个实施方式中，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第一透镜的折射率n1、所述第一透镜的第一侧面的曲率半径r1和所述第一透镜的第二侧面的曲率半径r2可满足：-1.5＜f1×n1/(r1-r2)＜0.5。
13、在一个实施方式中，所述第三透镜的第二侧面的最大有效半径dt32与所述第一透镜的第一侧面的最大有效半径dt11可满足：1.0＜dt32/dt11＜1.6。
14、另一方面，本申请还提供了一种vr设备，该vr设备可包括上述各个实施方式中的任意一个实施方式所提供的光学成像系统，其中，所述第一侧为接收部侧，所述第二侧为发射部侧。
15、本申请公开的光学成像系统沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一透镜、反射式偏光元件、第二透镜、四分之一波板和第三透镜，其中，第三透镜的第二侧面具有部分反射层。第一透镜、第二透镜和第三透镜的折射率n1、n2和n3满足条件式n2>n1或n2>n3；第一透镜的有效焦距f1与第一透镜的折射率n1和第一透镜第二侧面的曲率半径r2满足条件式-4.0＜f1×n1/r2＜-2.0。通过在第二透镜的第一侧和第二侧分别设置反射式偏光元件和四分之一波板，其中，反射式偏光元件可以透射某一偏振方向的光，反射与该偏振方向正交的偏振光；四分之一波板可以将线偏振光和圆偏振光之间转换；结合第三透镜的部分反射层，可以实现光路的折反，缩短光学系统的长度，有利于虚拟现实设备小型化。通过控制第一透镜、第二透镜、第三透镜的折射率，让第二透镜的折射率大于第一透镜的折射率或者第二透镜的折射率大于第三透镜的折射率，可以控制透镜的形状，有利于边缘光线的汇聚，校正系统的色差。通过控制第一透镜的有效焦距、折射率和第一透镜第二侧面的曲率半径，有利于增加系统的视场角，使边缘视场在像面汇聚的高度减小，有利于减小屏幕的尺寸。
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1.光学成像系统，其特征在于，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一透镜、反射式偏光元件、第二透镜、四分之一波板和第三透镜，其中，
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括位于所述第二侧的发射部，所述发射部上有效像素区域的对角线长的一半ImgH和所述光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV分别满足：
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜的第一侧面为平面，所述反射式偏光元件贴附于所述第二透镜的第一侧面；以及
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1和所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2满足：
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述部分反射层的折射率NBS与所述第三透镜的折射率N3满足：
6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜的第二侧面为凹面，所述四分之一波板贴附于所述第二透镜的第二侧面；以及
7.根据权利要求1所述的光
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的有效焦距f与所述第一透镜的第一侧面的曲率半径R1满足：
9.根据权利要求1至7中任一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜的有效焦距f3与所述第三透镜的第一侧面的曲率半径R5和所述第三透镜的第二侧面的曲率半径R6满足：
10.一种VR设备，包括如权利要求1至9中的任一项所述的光学成像系统，其中，所述第一侧为接收部侧，所述第二侧为发射部侧。
...【技术特征摘要】
1.光学成像系统，其特征在于，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一透镜、反射式偏光元件、第二透镜、四分之一波板和第三透镜，其中，
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括位于所述第二侧的发射部，所述发射部上有效像素区域的对角线长的一半imgh和所述光学成像系统的最大视场角的一半semi-fov分别满足：
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜的第一侧面为平面，所述反射式偏光元件贴附于所述第二透镜的第一侧面；以及
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度ct3、所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度ct1和所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2满足：
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述部分反射层的折射率nbs与所述第三透镜的...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯梦怡，张晓彬，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：
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