[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

摘要

本发明涉及大视场角高像质的目镜光学系统及头戴显示装置，其中大视场角高像质的目镜光学系统包括从人眼到像源沿光轴方向共轴依次排列的第一透镜组和第二透镜组，且满足一定的焦距关系。由靠近人眼的第一透镜和远离人眼的第二透镜构成,由一片或两片透镜构成。第一透镜为双凸形状，第二透靠近人眼的光学表面凹向人眼方向，且为非球面面型。第一透镜和第二透镜之间的间隔、第二透镜组内镜片的焦距关系、各镜片的材料特性满足一定关系，第二透镜组还包含分开设置的第四透镜和第五透镜。本发明的目镜光学系统具有大孔径、大视场、高分辨率、低畸变、小尺寸等优点，适用于头戴显示器及类似装置。

主权项

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。