[实用新型]光学系统

说明书

本申请公开了一种光学系统，包括透镜组、多个间隔元件以及用于容纳透镜组和多个间隔元件的镜筒。透镜组沿着光轴由成像侧至像源侧依序包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，第一透镜的近像源侧面设置有反射式偏光元件，第二透镜的近成像侧面设置有四分之一波片，第二透镜和第三透镜均具有正光焦度，第一透镜、第二透镜和第三透镜中的至少一个透镜为弯月形透镜。多个间隔元件包括：位于第一透镜的近像源侧且与第一透镜的近像源侧面部分接触的第一间隔元件；以及位于第二透镜的近像源侧且与第二透镜的近像源侧面部分接触的第二间隔元件。光学系统满足25＜f3/(D2s‑d2s)+f2/(D2s+d2s)＜58。

技术领域

本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种目视光学系统。

背景技术

虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)是一种利用计算机生成的、可交互的、具有沉浸感的视觉虚拟环境，可以按照需要生成多种虚拟环境，广泛应用于城市规划，驾驶培训，室内设计等领域。

自从“元宇宙”的概念被提出，VR迎来了第二次发展的契机。光学系统作为如VR设备中人机交互的入口，发挥着重要作用。与此同时，用户对VR显示装置的用户体验感提出了更严格的要求。因此，如何实现显示装置变薄的目标，以及如何提高光学系统的外视场画面清晰度，已成为目前诸多光学系统设计者亟待解决的难题之一。

实用新型内容

本申请提供了这样一种光学系统。该光学系统包括：透镜组、多个间隔元件以及用于容纳透镜组和多个间隔元件的镜筒。透镜组沿着光轴由成像侧至像源侧依序包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，第一透镜的近像源侧面设置有反射式偏光元件，第二透镜的近成像侧面设置有四分之一波片，第二透镜和第三透镜具有正光焦度，第一透镜、第二透镜和第三透镜中的至少一个透镜为弯月形透镜。多个间隔元件包括：位于第一透镜的近像源侧且与第一透镜的近像源侧面部分接触的第一间隔元件；以及位于第二透镜的近像源侧且与第二透镜的近像源侧面部分接触的第二间隔元件。光学系统可满足：25＜f3/(D2s-d2s)+f2/(D2s+d2s)＜58，其中d2s是第二间隔元件的近成像侧面的内径，D2s是第二间隔元件的近成像侧面的外径，f2是第二透镜的有效焦距，f3是第三透镜的有效焦距。

在一个实施方式中，第一透镜的近成像侧面至第三透镜的近像源侧面中的至少一个镜面是非球面镜面。

在一个实施方式中，光学系统可满足：100mm＜(D0m+d0s)/L×f＜127mm，其中，D0m是镜筒的近像源侧端的外径，d0s是镜筒的近成像侧端的内径，L是镜筒的最大高度，f是光学系统的总有效焦距。

在一个实施方式中，反射式偏光元件的近成像侧面与第一透镜的近像源侧面至少部分接触。光学系统可满足：-360＜(d1s/dr)×R2/D1s＜-318，其中，d1s是第一间隔元件的近成像侧面的内径，D1s是第一间隔元件的近成像侧面的外径，dr是反射式偏光元件在光轴上的中心厚度，R2是第一透镜的近像源侧面的曲率半径。

在一个实施方式中，四分之一波片的近像源侧面与第二透镜的近成像侧面至少部分接触。光学系统可满足：-290＜(d1m/dp)×D1m/R3＜-250，其中，d1m是第一间隔元件的近像源侧面的内径，D1m是第一间隔元件的近像源侧面的外径，dp是四分之一波片在光轴上的中心厚度，R3是第二透镜的近成像侧面的曲率半径。

在一个实施方式中，光学系统可满足：9＜(Vr×dr+Vp×dp)/(dr+Trp+dp)＜10，其中，Vr是反射式偏光元件的色散系数，Vp是四分之一波片的色散系数，dr是反射式偏光元件在光轴上的中心厚度，dp是四分之一波片在光轴上的中心厚度，Trp是反射式偏光元件的近像源侧面至四分之一波片的近成像侧面在光轴上的间隔距离。