光学系统的制作方法

本技术涉及光学器件领域，具体涉及一种折反式光学系统。

背景技术：

1、虚拟现实技术是一项全新的实用技术，其从理论走向了现实，并且在教育、军事、艺术与娱乐、医疗和汽车等领域得到广泛的应用。

2、现有的虚拟现实设备通常被配置为具有两片透镜的折反式结构，为了满足更大的视场角，虚拟现实设备中的透镜和屏幕的尺寸均较大，并且容易忽略其杂光的性能。因此如何平衡虚拟现实设备的视场角以及杂光性能，以提高用户的使用体验感是本领域需要解决的问题之一。

技术实现思路

1、本技术提供了可至少解决或部分解决现有技术中存在的至少一个问题或者其它问题的光学系统。

2、本技术的一方面提供了这样一种光学系统，其包括镜筒以及置于镜筒内的光学元件组和间隔件组，光学元件组沿着光轴从第一侧至第二侧依序包括第一元件组、第二元件组、第三元件组和第四元件组，第一元件组包括反射式偏光元件、第一四分之一波片和第一透镜，第二元件组包括第二四分之一波片和第二透镜，第三元件组包括第三透镜，第四元件组包括第四透镜；间隔件组包括第三间隔件，第三间隔件置于第三透镜的第二侧面且与第三透镜的第二侧面接触；其中，镜筒在光轴所在方向的长度l与光学系统的总有效焦距f满足：l/f<1.5，以及第三元件组的有效焦距f3、第四元件组的有效焦距f4、第三间隔件的第一侧面的内径d3s与第三间隔件的第二侧面的内径d3m满足：0<f3/d3s+f4/d3m<5.0。

3、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件，其中，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2、第一间隔件的第一侧面的内径d1s与第一间隔件的第一侧面的外径d1s满足：-30.0<r2/(d1s-d1s)<-10.0。

4、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件，其中，第一元件组的有效焦距f1、第一透镜的折射率n1、反射式偏光元件的折射率nr、第一四分之一波片的折射率nq1、第一元件组和第二元件组在光轴上的空气间隔t12与第一间隔件的最大厚度cp1满足：10.0<f1×(n1+nr+nq1)/(cp1+t12)<30.0。

5、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件，其中，镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿光轴的间隔ep01、第一透镜在光轴上的中心厚度ct1、第一透镜的色散系数v1、反射式偏光元件的色散系数vr、第一四分之一波片的色散系数vq1与第一透镜的第二侧面的曲率半径r2满足：-32.0<(ep01+ct1)×(v1+vr+vq1)/r2<-22.0。

6、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件以及置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔件，其中，第二元件组的有效焦距f2、第二透镜在光轴上的中心厚度ct2、第二四分之一波片在光轴上的中心厚度ctq2、第二透镜的色散系数v2与第一间隔件和第二间隔件沿光轴的间隔ep12满足：-5.0<f2/((ep12+ct2+ctq2)×v2)<100.0。

7、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔件，其中，第三元件组的有效焦距f3、第二透镜的色散系数v2、第三透镜的色散系数v3、第二元件组和第三元件组在光轴上的空气间隔t23与第二间隔件的最大厚度cp2满足：0<(v3-v2)×(cp2+t23)/f3<5.0。

8、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔件，其中，第三元件组的有效焦距f3、第二透镜的折射率n2、第三透镜的折射率n3、第二间隔件的第二侧面的内径d2m与第三间隔件的第二侧面的内径d3m满足：1.0<(n2+n3)×(d2m+d3m)/f3<5.0。

9、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔件，其中，第三透镜的第二侧面的曲率半径r6、第四透镜的第二侧面的曲率半径r8、第三元件组和第四元件组在光轴上的空气间隔t34、第二间隔件和第三间隔件沿光轴的间隔ep23与第三间隔件的最大厚度cp3满足：-25.0<(r6+r8)/(t34+ep23+cp3)<-5.0。

10、根据本技术的一个示例性实施方式，间隔件组还包括置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔件，其中，第二元件组的有效焦距f2、第二透镜的第二侧面的曲率半径r4、第三透镜的第一侧面的曲率半径r5、第二间隔件的第二侧面的外径d2m与第三间隔件的第二侧面的外径d3m满足：f2/(r4+r5)-f2/(d2m+d3m)<5.0。

11、根据本技术的一个示例性实施方式，第三元件组的有效焦距f3、第三透镜的第二侧面的曲率半径r6、第三间隔件的第一侧面的内径d3s与第三间隔件的第一侧面的外径d3s满足：-3.0<(f3/r6)×(d3s/d3s)<0。

12、根据本技术的一个示例性实施方式，第四元件组的有效焦距f4、第四透镜的第二侧面的曲率半径r8、镜筒的第二侧端面的内径d0m与镜筒的第二侧端面的外径d0m满足：-7.0mm<(d0m-d0m)/(f4/r8)<-2.0mm。

13、根据本技术的一个示例性实施方式，镜筒的第一侧端面的内径d0s、镜筒的最小内径d0min与光学系统的总有效焦距f满足：3.0<(d0s+d0min)/f<6.0。

14、根据本技术的一个示例性实施方式，第四透镜的第二侧面的曲率半径r8、第四透镜在光轴上的中心厚度ct4与第三间隔件和镜筒的第二侧端面沿光轴的间隔ep30满足：-5.0<r8/(ep30+ct4)<-2.0。

15、根据本技术的一个示例性实施方式，第一透镜、第二透镜的第一侧面和第二侧面中的至少两个侧面被配置为平面。

16、本技术所提供的光学系统被配置成折反式光学系统，其通过对镜筒在光轴所在方向的长度与光学系统的总有效焦距的比值进行约束，在光学系统满足成像焦距的情况下，能够使得光学系统的本体长度处在合理水平内，有利于实现光学系统的小型化；同时通过控制第三元件组的有效焦距与第三间隔件的第一侧面的内径的比值以及第四元件组的有效焦距与第三间隔件的第二侧面的内径的比值，来间接控制第一元件组、第二元件组的有效焦距与光学系统的总有效焦距的比值，便于合理分配光学系统中各透镜的光焦度，以及合理选择光学系统的架构，此外，本技术还可通过控制第三间隔件的第一侧面、第二侧面的内径来约束光束，进而在光学系统获得满足设计需求视场角的情况下，降低杂光的影响。