CN108474542A - 改进的光导件和光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于近眼显示装置的光导件(1)，其特征在于，其包括：第一引导元件(6)，具有光输入区域；第二引导元件(7)，具有输出区域，所述第一引导元件(6)叠置在所述第二引导元件(7)上；以及光学耦合系统，其在所述第一引导元件(6)和所述第二引导元件(7)之间，其特征在于，所述第一和第二引导元件(6、7)在它们长度的第一部分上具有相互间隔(9)，以界定在所述引导元件(6、7)的第一纵向端与光学耦合系统之间延伸的、所述引导元件(6、7)之间的薄空气层，所述光学耦合系统位于所述第一和第二引导元件(6、7)的第二纵向端处，与光学反射构件相关联以将来自输入区域的光束朝输出区域传播，其中所述第二纵向端包括所述引导元件(6、7)的一体式部分。

Description

改进的光导件和光学系统

技术领域

本发明涉及在虚拟或增强现实中使用的光学装置和/或系统的一般技术领域。本发明具体涉及医疗领域、教育和文化领域以及游戏领域。本发明特别适用于导航、安全、运输和工业原型系统。

根据本发明的光学系统在可见光域中对所有多色或单色光起作用。

本发明更具体地涉及在具有近眼显示器(NED)的设备、配件或其它仪器中使用的光导件，诸如头盔或特殊眼镜。

背景技术

已知的近眼显示装置，特别是在户外传播光线的装置具有不可忽略的缺点。事实上，在这些装置中，所使用的反射镜很大，因此有助于增加所述装置的体积。这些装置的重量也是一个缺点。在文献US 2012/0212400A1或FR 2,941,786A1中特别描述了这些装置。

文献FR 2,983,976也教导了具有叠加引导元件的光导件。片状引导元件通过它们的其中一个面相连，并且在其至少一部分长度上由半反射涂层隔开。半反射涂层的精确定位使得这种光导件的制造变得复杂且昂贵。此外，两个引导元件的连续组装必须没有尺寸不规则或气穴，以保证光导件完美地工作。

控制通过这种光导件传播的光信号所经受的损失也是困难的。

已知的光学系统，特别是包括这种光导件的光学系统，通常在至少一个方向上获得有限的视场，典型地为26°(水平方向)×20°(垂直方向)的视场。这在它们的使用领域中经常是主要的缺点。

发明内容

因此，本发明旨在弥补现有技术的缺点，并且提供一种新型光导件，从而能够大大拓宽视场。

本发明的另一个目的是提供一种更紧凑且更轻的新型光导件。

本发明的另一个目的是增加眼盒的尺寸。根据定义，被称为“眼盒”的区域是用户眼睛的移动区域，其中保证可接受的检测。称为“眼盒”的该区域的尺寸根据示例性实施例而变化。

本发明的指定目的是通过使用用于近眼显示装置的光导件来实现的，其包括：

-第一引导元件，其具有用于在其中注入光束的输入区域，

-第二引导元件，其具有用于从其中提取光束的输出区，第一引导元件叠置在所述第二引导元件上，以及

-光学耦合系统，其在第一引导元件和第二引导元件之间，

其特征在于：

-第一和第二引导元件在它们长度的第一部分上具有相互间隔，以便界定在引导元件的第一纵向端部与光学耦合系统之间延伸的所述引导元件之间的薄空气层，

-光学耦合系统位于第一和第二引导元件的第二纵向端处，与光学反射元件相关联以用于将来自输入区域的光束朝输出区域传播，其中所述第二纵向端包括所述引导元件的一体式部分。

根据本发明的光导件的一个优选示例性实施例，在引导元件之间的间隔具有位于0.1mm和0.2mm之间的厚度e。

根据本发明的光导件的一个示例性实施例，第一引导元件在呈倾斜面形式的其第一自由纵向末端处具有输入区域。

根据本发明的光导件的一个示例性实施例，输出区域设置有包括至少一个提取镜的光提取系统。

根据本发明的光导件的另一优选示例性实施例，输出区设置有光提取系统，该光提取系统包括构成提取引导件的一系列多个半反射提取镜。

根据本发明的光导件的一个优选示例性实施例，第二引导元件具有厚度e2，所述厚度e2通过关系e2＝e1×(tanβ/tanα)与第一引导元件的厚度e1相关联，其中α和β分别是注入到第一引导元件中的光束的最小和最大入射角。

根据本发明的光导件的一个优选示例性实施例，第一引导元件和第二引导元件具有位于40mm和50mm之间的长度，所述引导元件的宽度相同并且位于35mm和45mm之间。

根据本发明的一个示例性实施例，光导件具有位于4mm和7mm之间的总厚度e3。

根据本发明的光导件的一个示例性实施例，引导元件由PMMA类型的相同成分材料制成。

根据本发明的光导件的一个示例性实施例，光反射构件由在该部分的自由端处布置有圆柱形轮廓的微反射器构成。

根据本发明的光导件的一个优选示例性实施例，微反射器呈金属化锯齿形，其形成在该部分的圆柱形自由端中。

根据本发明的光导件的另一个示例性实施例，光学反射构件是覆盖该部分的圆柱形端面的柱面镜。

本发明的目的还使用包括上述光导件和以将光注入到所述光导件中的光注入系统的光学近眼显示系统来实现，所述注入系统包括微型显示器以提供点光源，所述注入系统使得可以在所述光导件中获得平行于给定方向y并且在与所述方向y正交的平面xz中会聚的光束。

根据本发明的光学系统的一个示例性实施例，注入系统包括优化的构件，该优化的构件用于在与平面yx正交的平面zx中将每个光束聚焦在大致位于与柱面镜相距焦距处的弯曲焦面上。

根据另一示例性实施例，光注入系统包括具有三个自由形式光学表面和平面镜的两个透镜。

根据另一示例性实施例，光注入系统包括两个自由形式的镜子和具有至少一个自由形式光学表面一个透镜和球面透镜。

根据另一个示例性实施例，光注入系统包括：具有四个自由形式光学表面的一体式自由形式棱镜，其中两个光学表面起到透射作用，而另外两个光学表面起到反射作用；以及具有自由形式光学表面的透镜。

本发明的目的还使用包括上述光导件的光学近眼显示系统和光注入系统来实现，该光注入系统包括：微型显示器，其用于提供点光源；三个非球面透镜，其被布置为具有六个非球形面光学表面；和一个球面透镜，所述注入系统使得可以在光导件中获得平行光束。

根据一个示例性实施例，具有旋转对称性的非球面透镜中的至少一个使用与其它透镜的成分材料不同的成分材料制成。

根据另一个示例性实施例，光注入系统包括用以提供点光源的微型显示器和八个球面透镜，使得可以在光导件中获得平行光束。

具有旋转对称性的球面透镜有利地由光学玻璃或光学玻璃与塑料/聚合物的组合制成。

在这最后两个实施例中，根据本发明的光学系统具有对第一和第二引导元件中的平面波起作用的优点。光注入系统因此可以具有旋转对称性。此外，平面波在光导件中的注入使得可以简化光学系统并且降低其成本。

有利地将根据本发明的光学系统集成到虚拟或增强现实耳机中。

根据本发明的光导装置还具有非常紧凑和轻便的巨大优点。为了与已知的光导相似的紧凑性，视场显著增强。

根据本发明的光导件的一个显著优点在于获得扩大的视场。事实上，在空气中表示的所获得的最大视场在水平方向上至少为20°并且高达45°，在垂直方向上高达至少40°并且高达60°，因此实质上并且不可预料地增加了视场，特别是在垂直方向上。

根据本发明的光学系统还可以增加使用者眼睛的移动区域并且因此保证可接受的检测。根据本发明的示例性实施例，称为“眼盒”的该区域使用光提取引导件从15mm(H：水平)×4mm(V：垂直)变化到15mm(H)×12mm(V)。

附图说明

本发明的其它特征和优点将在参考作为说明性和非限制性示例提供的附图阅读以下描述时出现，其中：

-图1是本发明涉及的已知光导件系列的一般示意性简化图，

-图1a和图1b示意性地示出了根据本发明的光导件和光注入系统之间的两个示例布置，

-图2a示出了根据本发明的光导件的示例性实施例的在纵向视图中的示例性实施例，

-图2b是图2a的光导件的顶视图，

-图3是图2a或2b的光导件的透视图，

-图4a、图4b和图4c分别示意性地示出了根据本发明的光导件的第一示例性实施例中的光束在平面yx、zx和zy中的传播示例，

-图5a、图5b和图5c示意性地示出了在平面zx中根据本发明的光导件中来自不同点源的光束传播的示例，

-图6以图2a的放大图示意性地示出了在根据本发明的光导件中传播的光束的最小和最大入射角，

-图7、图8和图9示意性地示出了根据本发明的光学系统的三个实施例，每个光学系统都包括特定光注入系统的示例性实施例，

-图10是根据本发明的光导件的另一示例性实施例的局部图示，

-图11示出了图10的放大细节，

-图12和图13示意性地示出了根据本发明的光学系统的两个其它实施例，每个实施例都包括图10的光注入系统和光导件的另一示例性实施例，

-图14a、图14b和图14c示意性地示出了在平面zx中光束在根据本发明并且在图10中所示的光导件中传播的示例，以及

-图15是布置在根据本发明的光导中的示例光提取系统或引导件的放大图。

具体实施方式

图1非常示意性地示出了其中研发了根据本发明的光导件1的光导件系列的一般原理。

这些系统因此包括将光束朝用户的眼睛2传输的光导件1。

光学系统还包括光注入系统3，使得能够经由输入区域1a将光束3a注入到光导件1中。

注入系统3包括微型显示器4，在该微型显示器上设置有产生光束的点光源以及准直构件5，使得能够在光导件1中注入几束平行的光束3a。

在图1a所示的示例性实施例中，输入区域1a是光导件1的倾斜区域。通过为该倾斜面的倾斜选择适当的角度来完成由注入系统3注入光。

在图1b所示的示例性实施例中，注入系统3垂直于光导件1的纵向延伸部。光导件中的输入耦合经由耦合镜1获得，耦合镜由光导件1的倾斜的金属化面制成。作为示例，对于PMMA类型的材料，倾斜角度α1和α2分别等于45°和24°。注入到光导件1中的光束通过全内反射传播。

光学耦合的效率对于图1a和图1b的两个示例性实施例都是相同的。只有体积约束(bulk constraints)才会导致使用这些技术解决方案中的一个或另一个。

图2a示出了根据本发明的光导件1的纵向剖面图的示例性实施例。图2a是空间xyz的平面xy中的视图，并且图2b是所述光导件1在平面zx中的顶视图。

光导件1包括布置在第二引导元件7上方的第一引导元件6。引导元件6和7有利地具有一体式薄片形式，并且它们各自的彼此相对的面在其一部分长度上不是连续的。引导元件6和7之间的窄空间9因此可以产生具有薄空气层的界面。

引导元件6和7通过材料连续性在它们长度L的互补部分1b上彼此连接，以便形成光导件1的一体式或整体式形式。

光导件1还包括在其纵向端部之一处的光学反射构件。光学反射构件例如是柱面镜10a。

因此，圆柱形构件10a与互补部分L一起在第一引导元件6和第二引导元件7之间产生光学耦合。因此，光束首先在第一引导元件6中传播，然后以相反的方向在第二引导元件7中传播。然而，在任何情况下，部分光线不会在两个引导元件6和7中并且同时在相同的传播方向上传播。因此横穿互补部分1b并且在柱面镜10a的内表面上反射的光束保持限制在引导元件6和7的成分材料中，并且不会横穿任何界面或材料不连续部。

引导元件6在其与包括柱面镜10的纵向端相反的纵向端处包括输入区域1a。输入区域例如由与平面xy正交延伸的单个倾斜面构成。

引导元件7也被集成到例如包括提取镜11的提取区域中。根据图2b中所示的示例性实施例，提取区域包括三个半反射提取镜11的串联，使得光束能够朝向眼睛2取向。

延伸到对应于引导元件6和7的材料连续区域的内边缘9a的边界的空间9有利地具有足够的厚度e，以避免所述引导元件6和7之间的直接光学耦合。因此光传播在每个引导元件6和7中独立地发生。然而，空间9的厚度e足以防止反射的光束穿过所述空间9，并因此避免信号损失。

厚度e因此必须尽可能小，同时避免在引导元件6和7之间出现光学耦合。厚度有利地在0.1mm和0.2mm之间。

例如在图2b中所示的光导件1的这个端部示出了柱面镜10a的布置，其内表面与引导元件6和7的共同的纵向端部相接触。

图3是图2a或图2b的光导件的透视图。

引导元件6和7有利地具有薄片形状，具有基本上相同的长度和相同的宽度。

根据一个优选的示例性实施例，第二引导元件7的厚度e2基本上等于第一引导元件6的厚度e1的两倍。

图4a、图4b和图4c分别示意性地示出了根据本发明的光导件1中的光束在平面yx、zx和zy中传播的示例。

图5a、图5b和图5c示意性地示出了在平面zx中来自位于与倾斜平面镜4a相关联的微显示器4上的不同点源的光束在根据本发明的光导件1中传播的示例。图5a示出了基本上沿着中心轴线x延伸的光束。图5b示出了沿中间方向延伸的光束，并且图5c示出沿极端方向延伸的光束。

光导件1有利地集成到虚拟或增强现实耳机或眼镜类型的光学近眼显示系统中。

除了上述的光导件1之外，根据本发明的这种光学近眼显示系统还包括用于将光注入所述光导件1的光注入系统3。注入系统3包括用于提供点源的微型显示器4。注入系统3使得能够在光导件1中获得在给定方向y上平行并且在平面zx中会聚的光束。

为此目的，注入系统3包括优化的构件，特别是透镜类型的优化构件，以用于在垂直于平面yx的平面zx中将每束光束聚焦在弯曲的近似球形焦面上。该焦面对于中心光束而言位于距圆柱形构件10的焦距处，或对于其它光束而言位于该焦距附近。该优化例如通过透镜的布置和自由形式光学表面类型的特定形状的加工而获得。这使得能够确保离开引导元件7的光束以平面波的形式完全平行。

轴线z因此对应于根据本发明的视场基本上被放大的垂直方向。

图6用图2a的放大图示意性地示出了根据本发明在光导件1中传播的光束的最小α和最大β入射角。因此能够分别确定引导元件6和7的共享端部1b的长度L，特别是基于引导元件6和7的厚度e1和e2。因此能够计算长度L的最小值以及从第一引导元件6的厚度e1开始计算的第二引导元件7的厚度e2。

以下给出的计算元件假设引导元件6和7的组成材料以及因此除了柱面镜10a之外的整个光导件1的组成材料是相同的。对于给定的材料，在内边缘9a和反射镜10之间延伸的部分的长度L的值由下式给出：

L＝e1/tanα

长度L的值因此取决于最小入射角α。以下关系也被使用：

e2＝L×tanβ

该条件将第二引导元件7的厚度e2确定为长度L和最大入射角β的函数。结果是：

e2＝(tanβ/tanα)×e1

由此获得作为第一引导元件6的厚度e1的函数的第二引导元件7的厚度e2。

因此，例如，在e1＝1.5mm，最小入射角α等于28°，并且入射角β等于48°的情况下，获得e2＝2.08×e1的第二引导元件7的厚度，因此大约为3mm，并且长度L等于2.82mm，例如对PMMA材料而言。

根据本发明的光导件1的一个示例性实施例，第一引导元件6和第二引导元件7具有位于40mm和50mm之间的长度，所述引导元件6和7的宽度是相同的并且位于35mm和45mm之间。这些尺寸例如特别指出用于整合到眼镜中。

根据本发明的一个优选示例性实施例，光导件具有位于4mm和7mm之间的厚度e3。

图7示意性地示出了其中光注入系统3包括两个透镜5a、5b的光学系统的实施例。两个透镜有利地具有与倾斜平面镜4a相关联的三个自由形式光学表面S1、S2、S3。

图8示意性地示出了光学系统的一个实施例，其中光注入系统3包括一体式自由形式棱镜3b。一体式自由形式棱镜3b一方面具有四个自由形式光学表面S5、S6、S7、S8，其中两个光学表面S5、S8起到透射的作用，而另外两个光学表面S7、S6起到反射的作用；和具有自由形式光学表面S4的透镜5c。

在图9所示的一个示例性实施例中，光注入系统3包括两个自由形式镜S9和S10以及具有自由形式光学表面的一个透镜5d和球面透镜5e。球面透镜有一个或两个球形面。有利地，球面透镜5e具有平面，使得其相对于光导件1更容易定位。

透镜5d和5e使用不同的材料制造。其中一种材料例如是光学玻璃，另一种材料例如是塑料或聚合物。由此得到两个起到反射作用的自由形式的表面，起到透射作用的至少一个自由形式的表面，和起到透射作用的一个球形面。

在根据本发明的一个示例性实施例中，透镜5d具有自由形式的表面和与球面透镜5e的球形面相连的球形面。球面透镜因此具有第二平坦面。

在根据本发明的另一个示例性实施例中，透镜5d和5e不是相连的。透镜5d因此具有自由形状的表面，球面透镜5e具有球形面和平坦面。

图10是在根据本发明的另一光学系统中使用的光导件1的另一示例性实施例的局部图示。该光学系统包括光注入系统3，其中圆柱形反射镜10a被呈锯齿形式的微反射器10b代替。在图11中更详细地示出的呈锯齿形式的微反射器有利地具有位于0.2mm和1mm之间的高度h并且以半径为42.8mm的圆柱形布置分布。形成这种锯齿的两个连续面有利地具有位于89.8°和90.2°之间、并且优选地等于90°的共同角度。

因此，光学反射构件由在部分1b的自由端处以圆柱形轮廓布置的微反射器10b构成。锯齿形式的微反射器10b有利地被金属化并且在部分1b的圆柱形自由端中通过模制或机加工制成。

利用图10和图11中所示的光学反射构件的这种构造，根据本发明的光学系统包括例如图12或13所示的光注入系统3。

在图12所示的示例性实施例中，光注入系统3包括用于提供点光源的微型显示器4，还包括被布置为具有六个非球形光学表面的三个非球面透镜5f、5g、5i；和具有至少一个球形表面的球面透镜5h。

非球面透镜5f、5g、5i和球面透镜5h具有旋转对称性，并且对于它们中的至少一个用与其它球面透镜的成分材料不同的成分材料制成。

在图13所示的示例性实施例中，光注入系统3包括用于提供点光源的微型显示器4，还包括八个球面透镜5j、5k、5l、5m、5n、5o、5p、5q。

球面透镜5j、5k、5l、5m、5n、5o、5p、5q因此具有旋转对称性，并且有利地由光学玻璃或光学玻璃与塑料/聚合物的组合制成，从而产生组件，其中至少一个透镜由与其它透镜的成分材料不同的成分材料制成。

图14a、图14b和图14c示意性地示出了在平面zx中根据本发明并且具体在图10、图12和图13中示出的光导件1中的平面波形式的光束传播的示例。

图15是根据本发明的布置在光导件1中的光提取系统或引导件的放大图。提取引导件有利地由一系列半反射镜11构成。

本发明当然不限于先前在各个附图中描述和说明的优选实施例，在不超出由权利要求所限定的本发明的范围或框架的情况下，本领域技术人员能够对其做出任何修改并且构思其它替代方案。

Claims (22)

1.一种用于近眼显示装置的光导件(1)，包括：

-第一引导元件(6)，其具有用于在其中注入光束的输入区域；

-第二引导元件(7)，其具有用于从其中提取所述光束的输出区域，所述第一引导元件(6)叠置在所述第二引导元件(7)上，以及

-光学耦合系统，其在所述第一引导元件(6)和所述第二引导元件(7)之间，

其特征在于：

-所述第一和第二引导元件(6、7)在它们长度的第一部分上具有相互间隔(9)，以界定在所述引导元件(6、7)的第一纵向端部与所述光学耦合系统之间延伸的、所述引导元件(6、7)之间的薄空气层；

-所述光学耦合系统位于所述第一和第二引导元件(6、7)的第二纵向端处，与光学反射构件(10)相关联以用于将来自所述输入区域的所述光束朝所述输出区域传播，其中所述第二纵向端包括所述引导元件(6、7)的一体式部分(1b)。

2.根据权利要求1所述的光导件(1)，其特征在于，在所述引导元件(6、7)之间的所述间隔(9)具有位于0.1mm与0.2mm之间的厚度e。

3.根据权利要求1至2所述的光导件(1)，其特征在于，所述第一引导元件(6)在呈倾斜面(1a)形式的其第一自由纵向端处具有所述输入区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，所述输出区域设置有包括至少一个提取镜(11)的光提取系统。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，所述输出区域设置有光提取系统，所述光提取系统包括构成提取引导件的一系列数个半反射提取镜(11)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，所述第二引导元件(7)具有厚度e2，所述厚度e2通过关系e2＝e1×(tanβ/tanα)与所述第一引导元件(6)的厚度e1相关联，其中α和β分别为注入所述第一引导元件(6)中的所述光束的最小和最大入射角。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，所述第一引导元件(6)和所述第二引导元件(7)具有位于40mm至50mm之间的长度，所述引导元件(6、7)的宽度是相同的并且位于35mm和45mm之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，其具有位于4mm和7mm之间的厚度e3。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，所述引导元件(6、7)由PMMA类型的相同成分材料制成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，所述光反射构件(10)由微反射器(10b)构成，所述微反射器(10b)在所述部分(1b)的自由端处布置有圆柱形轮廓。

11.根据权利要求10所述的光导件(1)，其特征在于，所述微反射器(10b)为金属化锯齿形式(10b)，所述微反射器形成在所述部分(1b)的圆柱形自由端中。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的光导件(1)，其特征在于，所述光学反射构件(10)是覆盖所述部分(1b)的所述圆柱形端面的柱面镜(10a)。

13.一种光学近眼显示系统，包括根据权利要求12所述的光导件(1)和用于将光注入所述光导件(1)的光注入系统(3)，所述注入系统(3)包括微型显示器(4)以提供点光源，所述注入系统(3)使得能够在所述光导件(1)中获得平行于给定方向y且在与所述方向y正交的平面xz中会聚的光束。

14.根据权利要求13所述的光学近眼显示系统，其特征在于，所述注入系统(3)包括优化的构件，所述优化的构件用于在与平面yx正交的平面zx中将每束光束聚焦在大致位于与所述柱面镜(10a)相距焦距处的弯曲焦面上。

15.根据权利要求14所述的光学系统，其特征在于，所述光注入系统(3)包括具有三个自由形式光学表面(S1、S2、S3)的两个透镜(5a、5b)和平面镜(4a)。

16.根据权利要求14所述的光学系统，其特征在于，所述光注入系统(3)包括两个自由形式镜(S9、S10)和具有自由形式光学表面的一个透镜(5d)和球面透镜(5e)。

17.根据权利要求14所述的光学系统，其特征在于，所述光注入系统(3)包括：一体式自由形式棱镜(3b)，其具有四个自由形式光学表面(S5、S6、S7、S8)，其中两个自由形式光学表面(S5、S8)起到透射作用，而另两个自由形式光学表面(S7、S6)起到反射作用；以及透镜(5c)，其具有自由形式光学表面(S4)。

18.一种光学近眼显示系统，包括根据权利要求1至11中任一项所述的光导件和光注入系统(3)，所述光注入系统包括：用以提供点光源的微型显示器(4)，所述注入系统(3)使得能够在所述光导件(1)中获得平行光束；三个非球面透镜(5f、5g、5i)，其被布置为具有六个非球形光学表面；和一个球面透镜(5h)。

19.根据权利要求18所述的光学系统，其特征在于，具有旋转对称性的所述非球面透镜关于其中的至少一个由与其它透镜的成分材料不同的成分材料制成。

20.一种光学近眼显示系统，包括根据权利要求1至11中任一项所述的光导件和光注入系统(3)，所述光注入系统包括：用以提供点光源的微型显示器(4)，所述注入系统(3)使得能够在所述光导件(1)中获得平行光束；和八个球面透镜(5j、5k、5l、5m、5n、5o、5p、5q)。

21.根据权利要求20所述的光学系统，其特征在于，具有旋转对称性的所述球面透镜由光学玻璃或光学玻璃与塑料/聚合物的组合制成。

22.一种虚拟或增强现实耳机或眼镜，其特征在于，它或它们包括根据权利要求13至21中任一项所述的光学系统。