【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学系统。
技术介绍
1、随着虚拟现实技术的不断发展，人们对vr眼镜等装置的成像效果的要求越来越高，与此同时大口径光学镜片的胶合技术也越来越趋于成熟。在经历了诸如非球面镜片、菲涅尔镜片等技术方案的发展迭代后，目前折返式结构方案因其可通过光路折转使系统尺寸大大压缩而在众多方案中备受青睐，逐渐成为这类光学系统的主流设计方案。
2、针对目前折返式结构方案以及vr/ar等装置的发展现状，降低系统总长、提高系统光学性能仍是主要发展趋势，同时，降低生产成本、降低生产难度、提高生产良率等也是当前本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、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可包括：具有正光焦度的第一透镜；反射式偏光元件；第一四分之一波片；具有正光焦度的第二透镜；具有负光焦度的第三透镜；部分反射元件；具有正光焦度或负光焦度的第四透镜；第二四分之一波片；以及偏振片。其中，反射式偏光元件置于第一透镜的第二侧面上，反射式偏光元件的第一侧面与第一透镜的第二侧面至少部分贴合；第一四分之一波片置于反射式偏光元件的第二侧面上，第一四分之一波片的第一侧面与反射式偏光元件的第二侧面至少部分贴合，第一四分之一波片的第二侧面与第二透镜的第一侧面至少部分贴合；第二透镜与第三透镜胶合；第三透镜与第四透镜胶合。光学系统满足：0.15<f2/f1<1.6和0.35<(ct1+ctr)/(ctq1+ct2)<1.05，其中，f2为第二
2、在一个实施方式中，光学系统还包括位于第一透镜的第一侧的光阑，光学系统的有效焦距f与光阑至第一透镜的第一侧面在光轴上的距离sr可满足：1.45<f/sr<1.8。
3、在一个实施方式中，第二透镜的有效焦距f2、第二透镜的折射率n2、第三透镜的有效焦距f3与第三透镜的折射率n3可满足：-0.7<(f2×n2)/(f3×n3)<-0.3。
4、在一个实施方式中，第二透镜在光轴上的中心厚度ct2、第三透镜在光轴上的中心厚度ct3与第二透镜的第二侧面的曲率半径r4可满足：-0.4<(ct2+ct3)/r4<-0.15。
5、在一个实施方式中，第三透镜在光轴上的中心厚度ct3、第三透镜的色散系数v3与第四透镜在光轴上的中心厚度ct4以及第四透镜的色散系数v4可满足：0.5<(ct3×v3)/(ct4×v4)<1.75。
6、在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面至第四透镜的第二侧面在光轴上的距离td、反射式偏光元件在光轴上的中心厚度ctr、第一四分之一波片在光轴上的中心厚度ctq1与第二透镜在光轴上的中心厚度ct2可满足：2.8<td/(ctr+ctq1+ct2)<3.2。
7、在一个实施方式中，第三透镜的第二侧面的曲率半径r6与第三透镜的第一侧面的曲率半径r5可满足：1.2<r6/r5<1.6。
8、在一个实施方式中，光学系统的有效焦距f、反射式偏光元件的折射率nr、第一四分之一波片的折射率nq1、第二四分之一波片的折射率nq2与偏振片的折射率nl可满足：3.7mm<f/(nr+nq1+nq2+nl)<4.4mm。
9、在一个实施方式中，第一透镜在光轴上的中心厚度ct1、第一透镜的色散系数v1与反射式偏光元件的色散系数vr可满足：2.5mm<ct1/(v1/vr)<6.5mm。
10、在一个实施方式中，第二透镜的有效焦距f2、第一四分之一波片的色散系数vq1与第二透镜的色散系数v2可满足：0.9mm<f2/(vq1+v2)<1.4mm。
11、在一个实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜在光轴上的中心厚度之和∑ct与光学系统的入瞳直径epd可满足：4.4<∑ct/epd<5.15。
12、在一个实施方式中，第四透镜的第一侧面的曲率半径r7、第三透镜的色散系数v3与第四透镜的色散系数v4可满足：-1.25mm<r7/(v3+v4)<-0.5mm。
13、在一个实施方式中，光学系统的有效焦距f与第二透镜在光轴上的中心厚度ct2可满足：3.7<f/ct2<4.2。
14、在一个实施方式中，第一透镜的第一侧面至第四透镜的第二侧面在光轴上的距离td、第一透镜的折射率n1与第四透镜的折射率n4可满足：5.5mm<td/(n1+n4)<6.8mm。
15、在一个实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的材质均可是塑料。
16、在一个实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜中各个透镜的第一侧面和第二侧面均可是球面。
17、本申请公开的光学系统沿光轴由第一侧至第二侧依序包括具有正光焦度的第一透镜、反射式偏光元件、第一四分之一波片、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、部分反射元件、具有正光焦度或负光焦度的第四透镜、第二四分之一波片以及偏振片，其中，反射式偏光元件置于第一透镜的第二侧面并与第一透镜的第二侧面至少部分贴合，第一四分之一波片置于反射式偏光元件的第二侧面并与反射式偏光元件的第二侧面至少部分贴合，第二透镜的第一侧面与第一四分之一波片的第二侧面至少部分贴合；第二透镜与第三透镜胶合；第三透镜与第四透镜胶合；并且，第二透镜的有效焦距f2与第一透镜的有效焦距f1满足条件式0.15<f2/f1<1.6，第一透镜、反射式偏光元件、第一四分之一波片以及第二透镜分别在光轴上的中心厚度ct1、ctr、ctq1和ct2满足条件式0.35<(ct1+ctr)/(ctq1+ct2)<1.05，该光学系统采用偏振折返光路和胶合透镜，通过对光学系统的上述设置，合理配置系统架构和贴膜方式，使光线先反射、再投射，实现光线折叠的要求，一方面控制了光学系统的屏幕尺寸，另一方面控制了光学系统的视场；在f2与f1满足条件式0.15<f2/f1<1.6的同时，控制系统满足条件式0.35<(ct1+ctr)/(ctq1+ct2)<1.05，有利于控制第一透镜与第二透镜的总体厚度，保证两片镜片的可加工性的同时，控制第二透镜厚度更大，使光线在第二透镜中折返的光程更长，提高光学系统性能的同时，降低光学系统总长。
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1.光学系统，其特征在于，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括位于所述第一透镜的第一侧的光阑，所述光学系统的有效焦距f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SR满足：
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述第二透镜的折射率N2、所述第三透镜的有效焦距f3与所述第三透镜的折射率N3满足：
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2、所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3与所述第二透镜的第二侧面的曲率半径R4满足：
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3、所述第三透镜的色散系数V3与所述第四透镜在所述光轴上的中心厚度CT4以及所述第四透镜的色散系数V4满足：
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的第一侧面至所述第四透镜的第二侧面在所述光轴上的距离TD、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度CTR
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜的第二侧面的曲率半径R6与所述第三透镜的第一侧面的曲率半径R5满足：
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的有效焦距f、所述反射式偏光元件的折射率NR、所述第一四分之一波片的折射率NQ1、所述第二四分之一波片的折射率NQ2与所述偏振片的折射率NL满足：
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1、所述第一透镜的色散系数V1与所述反射式偏光元件的色散系数VR满足：
10.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述第一四分之一波片的色散系数VQ1与所述第二透镜的色散系数V2满足：
11.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜在所述光轴上的中心厚度之和∑CT与所述光学系统的入瞳直径EPD满足：
12.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的第一侧面的曲率半径R7、所述第三透镜的色散系数V3与所述第四透镜的色散系数V4满足：
13.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的有效焦距f与所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度CT2满足：
14.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的第一侧面至所述第四透镜的第二侧面在所述光轴上的距离TD、所述第一透镜的折射率N1与所述第四透镜的折射率N4满足：
15.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜的材质均是塑料。
16.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜中各个透镜的第一侧面和第二侧面均是球面。
...【技术特征摘要】
1.光学系统，其特征在于，沿光轴由第一侧至第二侧依序包括：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括位于所述第一透镜的第一侧的光阑，所述光学系统的有效焦距f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sr满足：
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述第二透镜的折射率n2、所述第三透镜的有效焦距f3与所述第三透镜的折射率n3满足：
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2、所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度ct3与所述第二透镜的第二侧面的曲率半径r4满足：
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度ct3、所述第三透镜的色散系数v3与所述第四透镜在所述光轴上的中心厚度ct4以及所述第四透镜的色散系数v4满足：
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的第一侧面至所述第四透镜的第二侧面在所述光轴上的距离td、所述反射式偏光元件在所述光轴上的中心厚度ctr、所述第一四分之一波片在所述光轴上的中心厚度ctq1与所述第二透镜在所述光轴上的中心厚度ct2满足：
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜的第二侧面的曲率半径r6与所述第三透镜的第一侧面的曲率半径r5满足：
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的有效焦距f、所述反射式偏光元件的折射率nr、所述第一四分之一波片的折射率nq1、所述第二四分之一波片的折射率...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈必然，张晓彬，黄林，
申请(专利权)人：浙江舜宇光学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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