[发明专利]一种大视场角的目镜光学系统及头戴显示装置

权利要求书

1.一种大视场角的目镜光学系统，其特征在于：包括从人眼观察侧到微型图像显示器侧沿光轴方向共轴依次排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，且所述第一透镜组、所述第二透镜组以及所述第三透镜组的有效焦距为正、负、正组合；所述第一透镜组由两片光学透镜构成，分别是靠近人眼侧的第一透镜和远离人眼侧的第二透镜；所述第一透镜组包括至少两个菲涅耳光学面；所述第一透镜包括至少一个所述菲涅耳光学面；

所述光学系统的有效焦距设为F，第一透镜组的有效焦距设为f₁，则F与f₁满足下列关系式(1)：

0.50≤f₁/F≤1.33 (1)；

所述第二透镜组由一片光学透镜构成；其中所述第二透镜组包括与所述第一透镜组相邻的第三透镜；所述第三透镜为负透镜；

所述第三透镜组由一片光学透镜构成；其中所述第三透镜组包括与所述第二透镜组相邻的第四透镜；所述第四透镜为正透镜；

所述第一透镜和第二透镜的材料特性满足以下关系式(2)、(3)：

1.49Nd₁₁1.65 (2)；

1.49Nd₁₂1.65 (3)；

其中，Nd₁₁、Nd₁₂分别为第一透镜和第二透镜在d线的折射率。

2.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f₁₁和第一透镜组的有效焦距f₁满足如下关系式(4)：

1.50≤f₁₁/f₁≤4.48 (4)。

3.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述光学系统的有效焦距为F；所述第二透镜组的有效焦距设为f₂，则F、f₂满足下列关系式(5)：

-0.98≤f₂/F≤-0.35 (5)。

4.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜组的有效焦距为f₁，所述第三透镜组的有效焦距设为f₃，则f₁、f₃满足下列关系式(6)：

0.02≤f₁/f₃≤2.15 (6)。

5.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜中分别包含一个所述菲涅耳光学面。

6.根据权利要求5所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述两个菲涅耳光学面为相邻设置。

7.根据权利要求5所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述两个菲涅耳光学面均为平面基底菲涅耳光学面。

8.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜中的一个或多个光学面为偶次非球面；所述第三透镜的光学面均为偶次非球面。

9.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜为双凹透镜；所述第四透镜的光学面均凹向人眼方向。

10.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜为双凹透镜；所述第四透镜为双凸透镜。

11.根据权利要求1所述的大视场角的目镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜以及所述第四透镜的材料为光学玻璃或光学塑胶。