[发明专利]光学系统及包括该光学系统的VR设备

说明书

本申请公开了一种光学系统，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组和第二元件组，其中，第一元件组具有正光焦度，包括反射式偏光元件、第一透镜和四分之一波板；第二元件组具有正光焦度或负光焦度，包括部分反射元件和第二透镜，第二透镜的第二侧面为非球面。第一元件组的有效焦距FG1与第二元件组的有效焦距FG2满足：0.5(FG2+FG1)/(FG2‑FG1)2.0。

技术领域

本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学系统和包括该光学系统的VR设备。

背景技术

随着线上办公需求的增加，对于线上交互的要求提出了越来越多样化的要求。为了实现交互，混合现实(MR)的发展受到了广泛关注。特别是发展较早的虚拟现实(VR)，由于其方案日趋成熟而应用较广。

目前，VR镜头主要包括非球面、菲涅尔、Pancake这三种形式。在Pancake结构中，通过镀膜和贴膜，能够实现光路的折转，从而缩短设备的总体长度。然而，当镀膜和贴膜的位置不同时，设备的总长会发生变化，光学性能也会发生变化。因此，如何优化设计，提升系统性能是需要解决的问题之一。

发明内容

本申请提供了一种光学系统，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括第一元件组和第二元件组，其中，所述第一元件组具有正光焦度，包括反射式偏光元件、第一透镜和四分之一波板；所述第二元件组具有正光焦度或负光焦度，包括部分反射元件和第二透镜，所述第二透镜的第二侧面为非球面；以及所述第一元件组的有效焦距FG1与所述第二元件组的有效焦距FG2可满足：0.5(FG2+FG1)/(FG2-FG1)2.0。

在一个实施方式中，所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2与所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4可满足：0.2|R2/R4|2.5。

在一个实施方式中，所述第一透镜的第一侧面至所述第二透镜的第二侧面在所述光轴上的距离TD与所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1可满足：1.4TD/CT13.7。

在一个实施方式中，所述光学系统的有效焦距f与所述光学系统的入瞳直径EPD可满足：5.5f/EPD6.0。

在一个实施方式中，所述光学系统的有效焦距f与所述第一透镜的折射率N1以及所述第二透镜的折射率N2可满足：28mmf×(N2/N1)29.1mm。

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：1.0(CT2+T12)/(CT2-T12)4.9。

在一个实施方式中，所述光学系统还包括光阑，所述光阑至所述第二透镜的第二侧面在所述光轴上的距离SD与所述光阑至所述第一透镜的第一侧面在所述光轴上的距离ER可满足：2SD/ER3。

在一个实施方式中，所述光学系统还包括设置在所述第二侧的影像面，所述光学系统的有效焦距f与所述第二透镜的第二侧面至所述影像面在所述光轴上的距离BFL可满足：4.3f/BFL9.8。

在一个实施方式中，所述光学系统还包括设置在所述第二侧的影像面，所述第二透镜的第二侧面至所述影像面在所述光轴上的距离BFL与所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度CTR以及所述四分之一波板在所述光轴上的中心厚度CTQ可满足：5.8BFL/(CTR+CTQ)16.2。

在一个实施方式中，所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2与所述第一透镜的阿贝数V1以及所述第二透镜的阿贝数V2可满足：0.4mm|R2|/(V1+V2)2.7mm。

在一个实施方式中，所述第一元件组的有效焦距FG1与所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1可满足：2.0FG1/CT15.2。

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与所述光学系统的入瞳直径EPD可满足：0.7CT2/EPD2.9。