[实用新型]一种大视场角的目镜光学系统及设备

说明书

本实用新型涉及一种大视场的目镜光学系统及设备，该光学系统包括从人眼到像源侧沿光轴方向共轴依次排列的第一透镜、第二透镜以及第三透镜；其中，第一透镜、第二透镜及第三透镜的材料折射率为Nd，阿贝数为Vd，第三透镜靠近微型显示屏的一面与微型显示屏之间的距离为fd，光学系统的总焦距为F；其中，第一透镜、第二透镜、第三透镜采用加工性能更加优越的光学塑胶、光学树脂材质，在保证目镜光学系统结构紧凑、小尺寸、大视场、高光学分辨率等光学性能优点的同时，进一步降低制造成本和产品重量，实现系统像差的大幅消除。

技术领域

本实用新型涉及头戴显示设备光学系统，更具体地说，涉及一种大视场角的目镜光学系统及设备。

背景技术

随着对光学部件的加工容易程度，成本的要求不断提高，在光学塑胶、光学树脂透镜的工艺精度不断地提高的情况下，传统地玻璃材质在其特性上(如密度，加工性等)对光学系统性能上造成了很大的短板，然而光学塑胶、光学树脂部件的优势不断地被挖掘出来，可塑性强，量产稳定且成本低，易加工，相同体积地材质比玻璃材质的重量轻上两、三倍，因此本实用新型提供了一组全为光学塑胶、树脂材质的光学系统，同时又进一步提高各项光学性能，易加工，成本低，重量轻，实用性能更强的光学目镜结构。

具有正焦距、负焦距和正焦距三片透镜共轴组合构成常见的目镜光学系统。专利文献1(中国专利公开号CN105278109A)、专利文献2(中国专利公开号CN104603669A)分别提供采用共轴正负正三片透镜形态构成的目镜光学系统，实现了低畸变(3％)、高像质的效果。但上述目镜系统的材质上都不可避免地采用了高折射率的玻璃材质，在生产上带来了很大的加工难度和材料成本。

专利文献1(中国专利公开号CN105278109A)提供了一种用于头戴显示的目镜系统，由正透镜、负透镜和正透镜构成，整体上可看作正负正的光学结构，该目镜系统能够实现大视场角的效果(60°)，但该目镜的第一、第三透镜由于采用的是高折射率的玻璃材质的原因大大地增加了该光学结构部件的加工的难度，也提高了生产成本和光学结构的重量，大大的降低该光学产品的用户的体验。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于现有的目镜光学结构在满足高的光学性能方面光学部件的材质上不可避免地采用了高折射率的玻璃材质，从而增加了整个光学系统的加工性及生产成本，针对现有技术上的缺陷，本实用新型提供一种大视场角的目镜光学系统及设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种大视场角的目镜光学系统，包括从人眼到像源侧沿光轴方向共轴依次排列的第一透镜、第二透镜以及第三透镜；

其中，所述第一透镜、第二透镜及第三透镜的材料折射率为Nd，阿贝数为Vd，且Nd及Vd满足下列关系式(1)、(2)：

1.48≤Nd≤1.66 (1)；

21≤Vd≤58 (2)；

所述第三透镜靠近微型显示屏的一面与微型显示屏之间的距离为fd，光学系统的总焦距为F，且fd与F满足下列关系式(3)：

0.17fd/F0.80 (3)。

作为本实用新型的进一步方案，所述光学系统的半视场角为ω，且ω满足下列关系式(4)：

60°2ω80° (4)。

作为本实用新型的进一步方案，所述第二透镜靠近所述第一透镜的一面的曲率半径为R3，所述第二透镜靠近所述第三透镜的一面的曲率半径为R4，且R3与R4满足下列关系式(5)：

-0.65≤(R3-R4)/(R3+R4)≤-0.32 (5)。

作为本实用新型的进一步方案，所述第二透镜的焦距为f2，光学系统的总焦距为F，且f2与F满足下列关系式(6)：