本申請(qǐng)涉及光學(xué)器件領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著元宇宙概念的提出，人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的光學(xué)成像系統(tǒng)提出了更高的要求。光學(xué)成像系統(tǒng)主要分為采用非球面透鏡的光學(xué)系統(tǒng)、采用菲涅爾透鏡的光學(xué)系統(tǒng)、折反式光學(xué)系統(tǒng)三種，其中，折反式光學(xué)系統(tǒng)是光學(xué)成像系統(tǒng)自身的重大創(chuàng)新，并且為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的整機(jī)設(shè)計(jì)預(yù)留空間，已經(jīng)成為研發(fā)的主流趨勢(shì)。

2、折反式光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)光路折轉(zhuǎn)來(lái)縮短光學(xué)成像系統(tǒng)的本體長(zhǎng)度，從而使得虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的重心后移，提升用戶的體驗(yàn)感。然而，現(xiàn)有的折反式光學(xué)系統(tǒng)通常采用兩片透鏡，這會(huì)導(dǎo)致折反式光學(xué)系統(tǒng)具有較為嚴(yán)重的鬼像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)一方面提供了這樣一種光學(xué)成像系統(tǒng)，其包括鏡筒以及置于鏡筒內(nèi)的成像組和第二間隔元件。成像組沿著光軸從第一側(cè)至第二側(cè)依序包括線偏振膜、反射式偏光元件、四分之一波片、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和部分反射層；其中，第一透鏡和第二透鏡膠合，第三透鏡和第四透鏡膠合。第二間隔元件置于第二透鏡的第二側(cè)面且與第二透鏡的第二側(cè)面接觸。其中，光學(xué)成像系統(tǒng)具有光焦度的透鏡的數(shù)量為四。鏡筒的第二側(cè)端面的外徑d0m與第二間隔元件的第二側(cè)面的外徑d2m滿足：4.51mm≤d0m-d2m≤5.8mm；第二間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d2m、第二間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d2s與第二透鏡的第二側(cè)面至第三透鏡的第一側(cè)面的軸上距離t23滿足：0.97≤(d2m-d2s)/t23≤2.79。

2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第二透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r4、第二間隔元件的第一側(cè)面的外徑d2s與第二透鏡的折射率n2滿足：-2.78≤r4/(d2s×n2)≤-1.8。

3、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第二間隔元件的最大厚度cp2、鏡筒的第一側(cè)端面和第二間隔元件沿光軸的距離ep02與第二透鏡的第二側(cè)面至第三透鏡的第一側(cè)面的軸上距離t23滿足：4.46≤(cp2+ep02)/t23≤7.72。

4、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第三透鏡在光軸上的中心厚度ct3、第四透鏡在光軸上的中心厚度ct4、鏡筒的第一側(cè)端面和鏡筒的第二側(cè)端面沿光軸的距離l與鏡筒的第一側(cè)端面和第二間隔元件沿光軸的距離ep02滿足：0.72≤(ct3+ct4)/(l-ep02)≤1.4。

5、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第三透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r5與第二間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d2m滿足：4.45≤r5/d2m≤5.45。

6、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第二透鏡的有效焦距f2與鏡筒的第一側(cè)端面和第二間隔元件沿光軸的距離ep02滿足：-25.74≤f2/ep02≤-15.8。

7、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第一透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r2與第二間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d2s滿足：-2.00≤r2/d2s≤-1.15。

8、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第三透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r6與鏡筒的第二側(cè)端面的內(nèi)徑d0m滿足：0.88≤r6/d0m≤1.27。

9、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，鏡筒的第一側(cè)端面和鏡筒的第二側(cè)端面沿光軸的距離l、第一透鏡在光軸上的中心厚度ct1與第二透鏡在光軸上的中心厚度ct2滿足：2.53≤l/(ct1+ct2)≤3.89。

10、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第三透鏡和第四透鏡的組合焦距f34與鏡筒的第二側(cè)端面的外徑d0m滿足：1.57≤f34/d0m≤2.69。

11、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式，第一透鏡具有正光焦度或負(fù)光焦度，其第一側(cè)面為凹面或平面，第二側(cè)面為凸面。第二透鏡具有負(fù)光焦度，其第二側(cè)面為凸面。第三透鏡具有負(fù)光焦度，其第一側(cè)面為凸面，第二側(cè)面為凹面。第四透鏡具有正光焦度，其第一側(cè)面為凸面，第二側(cè)面為凸面。

12、本申請(qǐng)所提供的光學(xué)成像系統(tǒng)采用四片透鏡，并且通過(guò)控制鏡筒的第二側(cè)端面的外徑與第二間隔元件的第二側(cè)面的外徑的差值范圍，可以減少光學(xué)成像系統(tǒng)的鬼像，然而，該情況下，第二透鏡的中心厚度會(huì)被限制，從而導(dǎo)致第二透鏡的組立穩(wěn)定性變差，光學(xué)成像系統(tǒng)的場(chǎng)曲變差，影響光學(xué)成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量。因此，合理配置第二間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑、第二間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑與第二透鏡的第二側(cè)面至第三透鏡的第一側(cè)面的軸上距離之間的關(guān)系，能夠提高第二透鏡的組立穩(wěn)定性，減小第二透鏡的組立變形量，減小光學(xué)成像系統(tǒng)的場(chǎng)曲，提高光學(xué)成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r4、所述第二間隔元件的第一側(cè)面的外徑d2s與所述第二透鏡的折射率n2滿足：-2.78≤r4/(d2s×n2)≤-1.8。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第二間隔元件的最大厚度cp2、所述鏡筒的第一側(cè)端面和所述第二間隔元件沿所述光軸的距離ep02與所述第二透鏡的第二側(cè)面至所述第三透鏡的第一側(cè)面的軸上距離t23滿足：4.46≤(cp2+ep02)/t23≤7.72。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡在所述光軸上的中心厚度ct3、所述第四透鏡在所述光軸上的中心厚度ct4、所述鏡筒的第一側(cè)端面和所述鏡筒的第二側(cè)端面沿所述光軸的距離l與所述鏡筒的第一側(cè)端面和所述第二間隔元件沿所述光軸的距離ep02滿足：0.72≤(ct3+ct4)/(l-ep02)≤1.4。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r5與所述第二間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d2m滿足：4.45≤r5/d2m≤5.45。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡的有效焦距f2與所述鏡筒的第一側(cè)端面和所述第二間隔元件沿所述光軸的距離ep02滿足：-25.74≤f2/ep02≤-15.8。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r2與所述第二間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d2s滿足：-2.00≤r2/d2s≤-1.15。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r6與所述鏡筒的第二側(cè)端面的內(nèi)徑d0m滿足：0.88≤r6/d0m≤1.27。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述鏡筒的第一側(cè)端面和所述鏡筒的第二側(cè)端面沿所述光軸的距離l、所述第一透鏡在所述光軸上的中心厚度ct1與所述第二透鏡在所述光軸上的中心厚度ct2滿足：2.53≤l/(ct1+ct2)≤3.89。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡和所述第四透鏡的組合焦距f34與所述鏡筒的第二側(cè)端面的外徑d0m滿足：1.57≤f34/d0m≤2.69。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種光學(xué)成像系統(tǒng)，包括鏡筒以及置于鏡筒內(nèi)的成像組和第二間隔元件。成像組沿著光軸從第一側(cè)至第二側(cè)依序包括線偏振膜、反射式偏光元件、四分之一波片、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和部分反射層；其中，第一透鏡和第二透鏡膠合，第三透鏡和第四透鏡膠合。第二間隔元件置于第二透鏡的第二側(cè)面且與第二透鏡的第二側(cè)面接觸。其中，鏡筒的第二側(cè)端面的外徑D0m與第二間隔元件的第二側(cè)面的外徑D2m滿足：4.51mm≤D0m?D2m≤5.8mm；第二間隔元件的第二側(cè)面的內(nèi)徑d2m、第二間隔元件的第一側(cè)面的內(nèi)徑d2s與第二透鏡的第二側(cè)面至第三透鏡的第一側(cè)面的軸上距離T23滿足：0.97≤(d2m?d2s)/T23≤2.79。

技術(shù)研發(fā)人員：吳強(qiáng),武林蔚,游金興,張曉彬,金銀芳,趙烈烽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江舜宇光學(xué)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26