[实用新型]一种短焦光学系统

说明书

本实用新型公开了一种短焦光学系统。短焦光学系统沿着光入射方向顺次包括：发光屏幕、第二透镜和第一透镜，第一透镜包括朝向人眼的第一有效面和朝向发光屏幕的第二有效面，第二透镜包括朝向人眼的第三有效面和朝向发光屏幕的第四有效面；第一有效面贴付第一四分之一波片，第一四分之一波片朝向人眼的表面贴付偏振反射膜，偏振反射膜的偏振化方向与第一四分之一波片的晶体光轴成45度夹角；第四有效面贴付半反半透膜；发光屏幕的有效发光面贴付第二四分之一波片。本实用新型采用折叠光路的方式减小整个系统的长度，让光线反复经过同一正光焦度的光学有效面，缩短光学系统的焦距，在保证成像质量的前提下达到小体积轻便化的目标。

技术领域

本实用新型涉及一种短焦光学系统。

背景技术

在虚拟现实(Virtual Reality，VR)的光学系统中，光学镜片具有提供大视场角的功能。在视场角的需求不变的情况下，光学系统的焦距越短，所用的屏幕尺寸就越小，同时设备的前后厚度也会变小，进而实现小体积轻便化的目标。

传统的单向共轴光学系统在焦距变短之后，存在成像清晰度变差的现象，如果保持成像清晰度不变，缩短焦距，则需要更多的镜片进行堆叠，造成整体重量变大，无法实现小体积轻便化的目标。

实用新型内容

本实用新型提供了一种短焦光学系统，以解决现有方案在保持成像清晰度的前提下缩短焦距导致整体重量变大，无法实现小体积轻便化的问题。

本实用新型的一方面提供了一种短焦光学系统，包括：沿着光入射方向顺次包括：发光屏幕、第二透镜和第一透镜，第一透镜包括朝向人眼的第一有效面和朝向发光屏幕的第二有效面，第二透镜包括朝向人眼的第三有效面和朝向发光屏幕的第四有效面；第一透镜的第一有效面贴付第一四分之一波片，第一四分之一波片朝向人眼的表面贴付偏振反射膜，偏振反射膜的偏振化方向与第一四分之一波片的晶体光轴成45度夹角；第二透镜的第四有效面贴付半反半透膜；发光屏幕的有效发光面贴付第二四分之一波片。

可选地，发光屏幕发出的线偏振光穿过第二四分之一波片后被转换为圆偏振光射出，射出的圆偏振光经过半反半透膜被分成穿透半反半透膜并射入第二透镜的透射光和反射向发光屏幕方向的反射光；透射光经过第二透镜汇聚后并依次穿透第二透镜、第一透镜和第一四分之一波片后被转换为线偏振光再经过偏振反射膜反射，被偏振反射膜反射的光线依次穿透第二四分之一波片、第一透镜和第二透镜后被所述半反半透膜再次分成透射光和反射光；被再次分成的反射光第三次穿透第二透镜、第一透镜和第二四分之一波片后，通过所述偏振反射膜并射出。

可选地，第一透镜的第一有效面为平面、球面或非球面，第一透镜的第二有效面为球面、非球面或菲涅尔面；第二透镜的第三有效面为平面、球面或非球面，第二透镜的第四有效面为球面、非球面或菲涅尔面。

可选地，第一透镜的第一有效面为平面，第一有效面的有效口径D1、面型半径R1和圆锥系数K1分别满足：30mm<D1<60mm，R1＝+∞，K1＝0；第一透镜的第二有效面为非球面，第二有效面的有效口径D2、面型半径R2和圆锥系数K2分别满足：30mm<D2<60mm，50mm<R2<200mm，-20<K2<20；第二透镜的第三有效面为平面，第三有效面的有效口径D3、面型半径R3和圆锥系数K3分别满足：30mm<D3<60mm，R3＝+∞，K3＝0；第二透镜的第四有效面为非球面，第四有效面的有效口径D4、面型半径R4和圆锥系数K4分别满足：30mm<D4<60mm，50mm<R4<200mm，-20<K4<20。