[发明专利]大视场角高像质的目镜光学系统及头戴显示装置

权利要求书

1.一种大视场角高像质的目镜光学系统，包括从人眼观察侧到微型图像显示器件侧沿光轴方向共轴依次排列的第一透镜组和第二透镜组，且所述第一透镜组的有效焦距为f₁，所述第二透镜组的有效焦距为f₂，所述目镜光学系统的有效焦距为f_w，满足以下关系式(1)和(2)：

|f₁/f_w|>0.85 (1)；

0.4<f₂/f_w<1.6 (2)；

其特征在于：所述第一透镜组由两片透镜构成，分别是靠近人眼侧的第一透镜和远离人眼侧的第二透镜，且所述第一透镜是双凸形状的正透镜，所述第二透镜是负透镜；所述第二透镜靠近人眼侧的光学表面凹向人眼侧，曲率半径为负值；

所述第二透镜组由一片或多片透镜构成，其中所述第二透镜组至少包括与所述第一透镜组近邻的第三透镜，所述第三透镜为正透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜材料特性满足以下关系式(11)、(12)和(13)：

1.50<Nd₁₁<1.82 (11)；

1.55<Nd₁₂<1.75 (12)；

1.50<Nd₂₃<1.78 (13)；

其中，上述Nd₁₁、Nd₁₂、Nd₂₃分别为所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜在d线的折射率；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜材料特性还满足以下关系式(21)、(22)和(23)：

35<Vd₁₁<60 (21)；

21<Vd₁₂<35 (22)；

35<Vd₂₃<60 (23)；

其中，上述Vd₁₁、Vd₁₂、Vd₂₃分别为所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜在d线的阿贝数；

所述第二透镜组还包括第四透镜和第五透镜，第三透镜、第四透镜和第五透镜按从人眼侧到微型显示器侧依次排列；所述第四透镜和所述第五透镜分开设置，且所述第三透镜的有效焦距f₂₃与第二透镜组的有效焦距f₂满足下面关系式(8)：

0.85≤f₂₃/f₂≤1.55 (8)；

所述第二透镜的曲率半径满足以下关系式(3a)：

-1.6<(R₂₁+R₂₂)/(R₂₁-R₂₂)<-1.1 (3a)；

其中，R₂₁为所述第二透镜靠近人眼侧表面曲率半径，R₂₂为所述第二透镜靠近像源侧表面曲率半径。

2.根据权利要求1所述的目镜光学系统，其特征在于，所述第二透镜组的有效焦距f₂，第三透镜的有效焦距f₂₃，满足以下关系式(5)：

1.12≤f₂₃/f₂≤1.37 (5)。

3.根据权利要求1所述的目镜光学系统，其特征在于，所述第二透镜靠近人眼侧的光学表面为非球面，且所述第二透镜的两个光学面的曲率半径满足以下关系式(3)：

-2.6<(R₂₁+R₂₂)/(R₂₁-R₂₂)<-0.5 (3)；

其中，R₂₁为所述第二透镜靠近人眼侧表面曲率半径，R₂₂为所述第二透镜靠近像源侧表面曲率半径。