[发明专利]一种虚像投影物镜和一种超广角物镜

说明书

技术领域

本发明涉及投影技术领域，特别涉及一种用于虚像投影物镜和一种超广角物镜。

背景技术

传统的实像投影物镜，可以将被照明的图像源，如LCD（Liquid CrystalDisplay，液晶显示器）、LCoS（Liquid Crystal on Silicon，即硅基液晶）或胶片等，投影成像到具体的接收屏上，如平整的墙面、幕布、背投电视屏幕等。实像投影物镜所成的像是由真实的光线会聚而成。人眼或相机对实像投影物镜成的实像进行再一次成像，从而获得图像信息。因此，从图像源产生图像到图像被人眼或相机接收的整个过程共成二次实像，第一次成像需要屏幕作为转介。

而虚像投影物镜是将被照明的图像源产生的图像投影到虚像空间，所成的像不是由真实的光线会聚而成，而是出射光线反向延长线会聚所表征的虚像，不是真实存在的，因此所成的虚像无法用具体的屏幕接收，但可以采用虚像投影物镜与人眼或相机进行光阑匹配的方式，把虚像投影物镜所成的虚像转换成实像，被人眼或相机接收，获得图像信息。从图像源产生图像到图像被人眼或相机接收，整个过程只成一次实像，不需要屏幕对成像过程中的虚像进行转介，因此无需较大的投影空间放置屏幕，投影系统结构小巧，适合较大场景，特别是超广角场景的模拟显示。

虚像投影系统可用于构建虚拟的测试环境，满足待测试光学系统的使用需求。对于超广角光学系统，如果采用实像投影物镜系统，由于其在投影平面上的视场大小与工作距离符合视场角正切关系，为了满足较大工作距离的要求，必须具有超大的投影面积，以±80°视场角为例，为了满足2米的工作距离，则需要对角线长约11.4米的投影屏幕，而对于更大的工作距离要求，投影屏幕也需成倍率的增大，因此，采用实像投影物镜系统对于超广角光学系统的测试困难较大，而虚像投影物镜不需要投影屏幕做二次成像转介，更适合超广角光学系统对于虚拟测试环境的各种要求。

现有技术中，虚像投影物镜的超广视场角度最大可达到120°，但是，还是难以达到某些超广角光学系统对虚拟测试环境中虚像投影物镜的超广视场角度的更高要求。

因此，在虚拟测试环境中，如何令虚像投影物镜获取更大的的超广视场角度，以满足超广角光学系统的成像模拟需要，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种虚像投影物镜和一种超广角物镜，具有高达170°的超广视场角，满足超广角光学系统的成像模拟需要。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种虚像投影物镜，包括依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，所述第一透镜的第一光焦度Φ₁、所述第二透镜的第二光焦度Φ₂、所述第三透镜的第三光焦度Φ₃和所述虚像投影物镜的总光焦度Φ之间存在以下关系式：

-6≤Φ₁/Φ≤-4；

-7≤Φ₂/Φ≤-5；

-29≤Φ₃/Φ≤-24。

优选地，在上述虚像投影物镜中，所述第二透镜的第一表面为非球面，所述第一表面与所述第三透镜相对。

优选地，在上述虚像投影物镜中，还包括依次排列的第四透镜、第五透镜和第六透镜，其中，所述第一透镜和所述第二透镜位于所述第三透镜的一侧，所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜位于所述第三透镜的另一侧，且所述第四透镜的第四光焦度Φ₄、所述第五透镜的第五光焦度Φ₅、所述第六透镜的第六光焦度Φ₆和所述总光焦度Φ之间存在以下关系式：

-5≤Φ₄/Φ≤-3；

9≤Φ₅/Φ≤11；

-6≤Φ₆/Φ≤-3。

优选地，在上述虚像投影物镜中，所述第四透镜的第二表面为非球面，所述第二表面与所述第三透镜相对。

优选地，在上述虚像投影物镜中，所述虚像投影物镜存在虚拟的孔径光阑和视场光阑。

优选地，在上述虚像投影物镜中，所述中间实像面位于所述第三透镜和所述第四透镜之间存在中间实像面。

一种超广角物镜，包括上述的虚像投影物镜，其中，所述虚像投影物镜的入瞳存在光阑球差。

优选地，在上述超广角物镜中，所述虚像投影物镜的入瞳直径大于所述超广角物镜的出瞳直径。