[发明专利]光学系统及包括该光学系统的光学设备

说明书

本申请公开了一种光学系统，该光学系统沿光轴由第一侧至第二侧依序包括：第一透镜组、第二透镜以及第三透镜，其中，第一透镜组由第一侧至第二侧依序包括：反射式偏光元件、四分之一波片和第一透镜，且反射式偏光元件的第二侧面与四分之一波片的第一侧面相贴合，四分之一波片的第二侧面和第一透镜的第一侧面相贴合；第一透镜的第二侧面、第二透镜的第一侧面和第二侧面中至少一个面上设有部分反射层；第一透镜的第一侧面为凹面，第二侧面为凸面；第二透镜的第二侧面为凸面；以及第一透镜的第一侧面的曲率半径R1与第二透镜的第二侧面的曲率半径R4满足：0R1/R42。

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光学设备。

背景技术

2022年是AR/VR装置快速发展的一年，在这一年中，多家公司入局AR/VR领域，多地区布局AR/VR产业链；在AR/VR领域，竞争会越来越激烈，尤其是在VR领域。

目前，VR架构日趋成熟，采用一片式和两片式的折反式光学系统架构的装置越来越多，逐渐产品化。为了维持竞争力，很多企业已在布局三片式的折反式光学系统架构。但是从用户体验来看，折反式光学系统的本体较长，使用时，重心靠前，体验感不佳，急需改善。另外，折反式光学系统的成像质量也有待提升，存在外视场画面比较模糊等问题，影响使用者的体验效果。

发明内容

本申请提供了一种光学系统，该光学系统沿光轴由第一侧至第二侧依序包括：第一透镜组、第二透镜以及第三透镜，其中，第一透镜组由第一侧至第二侧依序包括：反射式偏光元件、四分之一波片和第一透镜，且反射式偏光元件的第二侧面与四分之一波片的第一侧面相贴合，四分之一波片的第二侧面和第一透镜的第一侧面相贴合；第一透镜的第二侧面、第二透镜的第一侧面和第二侧面中至少一个面上设有部分反射层；第一透镜的第一侧面为凹面，第二侧面为凸面；第二透镜的第二侧面为凸面；以及第一透镜的第一侧面的曲率半径R1与第二透镜的第二侧面的曲率半径R4满足：0R1/R42。

在一个实施方式中，第一透镜在光轴上的中心厚度CT1、第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在光轴上的距离TD满足：0CT1/TD0.6。

在一个实施方式中，第一透镜的色散系数V1、第二透镜的色散系数V2、第三透镜的色散系数V3、反射式偏光元件的色散系数VRP与四分之一波片的色散系数VQWP满足：30(V1+V2+V3)/3VRP以及30(V1+V2+V3)/3VQWP。

在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面至部分反射层所在透镜的表面在光轴上的距离Tr1rBS与第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在光轴上的距离TD满足：0.3Tr1rBS/TD0.7。

在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面的曲率半径R1、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度CTRP与四分之一波片在光轴上的中心厚度CTQWP满足：-310R1/(CTRP+CTQWP)-40。

在一个实施方式中，光学系统的有效焦距f、第一透镜组与第二透镜在光轴上的间隔距离和第二透镜与第三透镜在光轴上的间隔距离的总和∑AT满足：8f/∑AT150。

在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面的有效半径DT11、第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在光轴上的距离TD满足：0.6DT11/TD1.8。

在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面的曲率半径R1、部分反射层所在透镜的表面的曲率半径RBS与光学系统的有效焦距f满足：-7.0(R1+RBS)/f-1.5。

在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面的曲率半径R1与光学系统的有效焦距f满足：-5R1/f-0.7。

在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面在光轴上的交点到第一透镜的第一侧面的最大有效半径顶点在光轴上的距离SAG11、第一透镜在光轴上的中心厚度CT1与光学系统的光圈数Fno满足：-8SAG11/CT1×Fno-4。