[發(fā)明專利]一種大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)及頭戴顯示裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011621808.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112630975A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹鴻鵬;郭健飛;彭華軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳納德光學(xué)有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/01
• 分類號(hào): G02B27/01;G02B25/00;G02B3/08;G02B3/02
• 代理公司: 深圳市多智匯新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44472
• 代理人: 魯華

1.一種大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括從人眼觀察側(cè)到微型顯示器側(cè)沿光軸方向共軸依次排列的第一透鏡組、第二透鏡組和第三透鏡組，且所述第一透鏡組、所述第二透鏡組以及所述第三透鏡組的光學(xué)焦距為正、負(fù)、正組合；所述第一透鏡組由兩片光學(xué)透鏡構(gòu)成，分別是靠近人眼側(cè)的第一透鏡和遠(yuǎn)離人眼側(cè)的第二透鏡；所述第一透鏡組包括至少兩個(gè)菲涅耳光學(xué)面；所述第一透鏡包括至少一個(gè)所述菲涅耳光學(xué)面；

所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)焦距設(shè)為F，第一透鏡組的光學(xué)焦距設(shè)為f₁，則F與f₁滿足下列關(guān)系式(1)：

0.50≤f₁/F≤1.33 (1)；

所述第二透鏡組由兩片光學(xué)透鏡構(gòu)成；其中所述第二透鏡組包括與所述第一透鏡組相鄰且沿光軸依次排列的第三透鏡和第四透鏡；所述第三透鏡與所述第四透鏡均為負(fù)透鏡；

所述第三透鏡組由一片光學(xué)透鏡構(gòu)成；其中所述第三透鏡組包括與所述第二透鏡組相鄰的第五透鏡；所述第五透鏡為正透鏡；

所述第一透鏡和第二透鏡的材料特性滿足以下關(guān)系式(2)、(3)：

1.49Nd₁₁1.70 (2)；

1.49Nd₁₂1.70 (3)；

其中，Nd₁₁、Nd₁₂分別為第一透鏡和第二透鏡在d線的折射率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的光學(xué)焦距f₁₁和第一透鏡組的光學(xué)焦距f₁滿足如下關(guān)系式(4)：

1.50≤f₁₁/f₁≤4.48 (4)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡與所述第二透鏡中分別包含一個(gè)所述菲涅耳光學(xué)面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)菲涅耳光學(xué)面呈相鄰設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)焦距為F；所述第二透鏡組的光焦度設(shè)為f₂，F(xiàn)、f₂滿足下列關(guān)系式(5)：

-0.98≤f₂/F≤-0.35 (5)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡組的光學(xué)焦距為f₁，所述第三透鏡組的光焦度設(shè)為f₃，則f₁、f₃滿足下列關(guān)系式(6)：

0.02≤f₁/f₃≤2.15 (6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)菲涅耳光學(xué)面的基底面為平面或非球面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡與所述第二透鏡中均包含至少一個(gè)偶次非球面光學(xué)面；所述第三透鏡和所述第四透鏡的光學(xué)面均為偶次非球面。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡為雙凹透鏡。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡、所述第四透鏡和所述第五透鏡的材料均為光學(xué)玻璃或光學(xué)樹脂。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第五透鏡為雙凸透鏡。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場(chǎng)角的目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第四透鏡遠(yuǎn)離人眼側(cè)的光學(xué)膜凸向人眼方向。