[發明專利]光學系統及頭戴式設備

有效

• 申請號: 202211185936.7
• 申請日: 2022-09-28
• 公開（公告）號: CN115268009B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 游興海
• 申請（專利權）人: 南昌歐菲光電技術有限公司
• 主分類號: G02B7/10
• 分類號: G02B7/10;G02B15/14;G02B27/01
• 代理公司: 廣州德科知識產權代理有限公司 44381
• 代理人: 林玉旋;萬振雄

本申請公開了一種光學系統及頭戴式設備，所述光學系統沿著光軸由人眼側至像源側依序包括第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡，第三透鏡具有正屈折力且沿所述光軸方向上可移動，第三透鏡的像側面于近光軸處為凸面；光學系統滿足關系式：2＜OTmax/(CT3?BFmin)＜4.5，其中，OTmax為第一透鏡的物側面至第三透鏡的物側面于光軸上的最大距離，CT3為第三透鏡在所述光軸上的厚度，BFmin為第三透鏡的像側面至光學系統的像源面于所述光軸上的最小距離。本申請的光學系統及頭戴式設備，能夠適配不同用戶的近視程度，從而有利于提高用戶的使用體驗。

技術領域

本申請涉及光學成像技術領域，尤其涉及一種光學系統及頭戴式設備。

背景技術

隨著技術的進步和社會經濟發展的需要，虛擬現實技術發展迅速，運用虛擬現實技術的頭戴式設備（例如VR眼鏡）應運而生。常規的頭戴式設備中的光學系統由于受到放大倍率的限制，通常具有較長的尺寸，不利于光學系統自身的小型化設計，從而不適于小型化的頭戴式設備。另一方面，由于不同用戶的近視程度不同，大部分的頭戴式設備中的光學系統并不具備根據用戶的近視程度的調整功能，影響用戶的使用體驗性。

發明內容

本申請實施例公開了一種光學系統及頭戴式設備，能夠在實現小型化設計的基礎上，適配不同用戶的近視程度，有效提高用戶使用體驗。

為了實現上述目的，第一方面，本申請公開了一種光學系統，所述光學系統沿著光軸沿人眼側至像源側依序包括：

第一透鏡，具有屈折力；

第二透鏡，具有屈折力；

第三透鏡，具有正屈折力，所述第三透鏡沿所述光軸方向上可移動，所述第三透鏡的像側面于近光軸處為凸面；

所述光學系統滿足關系式：

2＜OTmax/(CT3-BFmin)＜4.5，其中，OTmax為所述第一透鏡的物側面至所述第三透鏡的物側面于光軸上的最大距離，CT3為所述第三透鏡在所述光軸上的厚度，BFmin為所述第三透鏡的像側面至所述光學系統的像源面于所述光軸上的最小距離；

其中，所述第一透鏡的物側面為朝向所述人眼側的一面，所述第三透鏡的物側面為朝向該所述人眼側的一面，所述第三透鏡的像側面為朝向所述像源側的一面。

通過設置三枚具有屈折力的透鏡，可以在有限的透鏡數量下，實現光路的壓縮和折疊，從而實現光學系統的薄型化設計；而具有正屈折力的第三透鏡，且第三透鏡的像側面于近光軸處為凸面，能夠更好地聚焦大視角范圍內的光線，有利于匹配大尺寸的像源面，進而擴大視野范圍。

進一步地，本申請的光學系統還通過設置第三透鏡沿光軸方向上可移動，使得該光學系統能夠根據不同用戶的近視程度，調整第三透鏡沿光軸方向上的移動，進而實現調焦，從而適配不同用戶的近視程度，提高用戶使用體驗。同時，配合光學系統滿足關系式為2＜OTmax/(CT3-BFmin)＜4.5的設計，可控制第三透鏡在光軸方向上的移動量，不僅可以有效利用透鏡間的排布空間，從而保證光學系統的輕薄小型化，同時，還可實現光學系統焦距的合理調節，使得該光學系統能夠適配在0-500度的近視焦距范圍，適配0-500度近視人群，而且在第三透鏡移動調焦過程中，使得該光學系統能夠維持中心以及邊緣視角90°以內的影像的品質，確保該光學系統的成像清晰度。超過關系式范圍，將導致第三透鏡在光軸方向上的移動量過大或過小，一方面，造成光學元件之間干涉或不能有效利用透鏡間的排布空間，不利于光學系統的輕薄小型化；另一方面，不能有效控制光學系統的焦距調節，影響光學系統的成像清晰度，降低影像品質。

作為一種可選地實施方式，所述光學系統還包括偏光結構，所述偏光結構位于所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡中的任意兩個相鄰的透鏡之間；和/或，

所述光學系統還包括半透半反膜，所述半透半反膜位于所述第三透鏡的物側或像側。