本公開涉及光學成像，尤其涉及一種光學系統(tǒng)及頭戴顯示設備。
背景技術：
1、目前，頭戴顯示設備的應用越來越廣泛。頭戴顯示設備可以用于內(nèi)容顯示。例如，頭戴顯示設備可以用于顯示電影畫面、游戲畫面、網(wǎng)頁等。光學系統(tǒng)是頭戴顯示設備的重要組成部分。
技術實現(xiàn)思路
1、本公開的實施例提供了一種光學系統(tǒng)及頭戴顯示設備。
2、根據(jù)本公開實施例的一個方面，提供了一種光學系統(tǒng)，包括：像源；第一棱鏡，第一棱鏡具有第一表面、第二表面和第三表面，第一棱鏡的第一表面靠近像源設置，第一棱鏡的第二表面靠近光學系統(tǒng)的眼盒設置；第二棱鏡，第二棱鏡具有第一表面和第二表面，第二棱鏡的第一表面靠近光學系統(tǒng)的眼盒設置，第二棱鏡的第二表面靠近第一棱鏡的第二表面設置；第一透鏡，第一透鏡靠近第一棱鏡的第三表面設置；半透半反膜，半透半反膜設置在第一透鏡遠離第一棱鏡的第三表面的一側(cè)；第一透鏡遠離第一棱鏡的表面具有曲率半徑r1，第二棱鏡的第一表面具有曲率半徑rl2，光學系統(tǒng)滿足：(r1/rl2)×(nl2/n1)大于等于0.9且小于等于1.1，nl2表示第二棱鏡的折射率，n1表示第一透鏡的折射率。
3、例如，像源發(fā)出的光線自第一棱鏡的第一表面入射，在第一棱鏡內(nèi)發(fā)生至少一次全反射后，由第一棱鏡的第三表面出射至第一透鏡，經(jīng)半透半反膜反射后的光線依次經(jīng)過第一透鏡、第一棱鏡和第二棱鏡，并由第二棱鏡的第一表面出射至光學系統(tǒng)的眼盒；透過半透半反膜的環(huán)境光線依次經(jīng)過第一透鏡、第一棱鏡和第二棱鏡，并由第二棱鏡的第一表面出射至光學系統(tǒng)的眼盒。
4、根據(jù)本公開實施例的另一個方面，提供了一種頭戴顯示設備，包括：框架結(jié)構(gòu)；上述光學系統(tǒng)，光學系統(tǒng)安裝于框架結(jié)構(gòu)。
1.一種光學系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述像源發(fā)出的光線中沿著所述光學系統(tǒng)的光軸傳播的光線在第一次經(jīng)過所述第一棱鏡時在所述第一棱鏡內(nèi)經(jīng)過預設光程長度d，所述光學系統(tǒng)滿足：所述光學系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距f與所述預設光程長度d的比值f/d大于等于0.4且小于等于0.5。
3.根據(jù)權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述像源發(fā)出的光線中沿著所述光學系統(tǒng)的光軸傳播的光線在第一次經(jīng)過所述第一棱鏡時在所述第一棱鏡內(nèi)經(jīng)過預設光程長度d，所述第一棱鏡的第一表面為曲面，所述第一棱鏡的第一表面具有面形矢高sagl，所述光學系統(tǒng)滿足：所述第一棱鏡的第一表面的面形矢高sagl與所述預設光程長度d對應的實際長度l的比值sagl/l大于等于0.05且小于等于0.1。
4.根據(jù)權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述光學系統(tǒng)滿足：所述第一棱鏡的第一表面的焦距fl1與所述光學系統(tǒng)的系統(tǒng)焦距f的比值fl1/f大于等于1.8。
5.根據(jù)權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，還包括：
6.根據(jù)權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述像源發(fā)出的光線中沿著所述光學系統(tǒng)的光軸傳播的光線在第一次經(jīng)過所述第一棱鏡時在所述第一棱鏡內(nèi)經(jīng)過預設光程長度d，所述第二透鏡滿足：t×n2/d大于等于0.1且小于等于0.2，t表示所述第二透鏡的厚度，n2表示所述第二透鏡的折射率。
7.根據(jù)權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡的焦距f2大于等于10毫米且小于等于30毫米。
8.根據(jù)權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡的折射率n2大于等于1.4且小于等于2。
9.根據(jù)權利要求5所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡的阿貝數(shù)ab2大于等于15且小于等于90。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一棱鏡的第一表面的焦距fl1大于等于25毫米。
11.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一棱鏡的折射率nl1大于等于1.5且小于等于1.8。
12.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一棱鏡的阿貝數(shù)abl1大于等于15且小于等于60。
13.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一棱鏡的第二表面與所述第一棱鏡的第三表面之間的夾角a大于等于20度且小于等于30度。
14.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第二棱鏡的折射率nl2大于等于1.5且小于等于1.8。
15.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第二棱鏡的阿貝數(shù)abl2大于等于15且小于等于60。
16.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的焦距f1大于等于10毫米且小于等于20毫米。
17.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的折射率n1大于等于1.45且小于等于1.75。
18.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的阿貝數(shù)ab1大于等于40且小于等于80。
19.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述光學系統(tǒng)的視場角fov大于等于40度且小于等于80度。
20.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述光學系統(tǒng)的體積v小于等于10立方厘米。
21.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述眼盒在預設的適眼距處的尺寸滿足如下兩項中的至少一項：
22.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一棱鏡的第二表面與所述第二棱鏡的第二表面之間設置有偏振分光膜，所述第一透鏡與所述第一棱鏡的第三表面之間設置有1/4波片。
23.一種頭戴顯示設備，其特征在于，包括：框架結(jié)構(gòu)和如權利要求1-22中任一所述的光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)安裝于所述框架結(jié)構(gòu)。