虚拟现实装置的制作方法

本申请涉及光学器件领域，具体涉及一种虚拟现实装置。

背景技术：

1、随着虚拟现实技术的发展，虚拟现实装置由单一的放大投影工具逐渐过渡为联动交互设备。为了满足联动交互的需求，虚拟现实装置通常包括两种形式的镜头，例如目视镜头以及透视或定位等功能性镜头，功能性镜头获取环境信息，其与目视镜头搭配可以将现实世界与虚拟世界联系起来，实现现实世界与虚拟世界的交互。然而，这种由多镜头组合而成的虚拟现实装置具有较小的视场角，产品竞争力小。

技术实现思路

1、本申请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虚拟现实装置。

2、本申请的一方面提供了这样一种虚拟现实装置，其包括第一光学系统和第二光学系统；第一光学系统沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序包括具有正光焦度的第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板、具有光焦度的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜；第二光学系统沿着第二光轴从物侧至像侧依序包括具有负光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片、具有光焦度的第五镜片、具有负光焦度的第六镜片、具有正光焦度的第七镜片以及具有光焦度的第八镜片；其中，第二光学系统所成的实像以电信号的形式传递至第一光学系统的第二侧的显示屏幕，第一光学系统用于投射显示屏幕的虚像以及传递至显示屏幕的实像；第一光学系统的总有效焦距f'、第一透镜的第一侧面的曲率半径r1'、第二光学系统的总有效焦距f与第一镜片的物侧面的曲率半径r1满足：-0.2<(f'/r1')/(f/r1)<1.3。

3、根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜的有效焦距f1'、第一光学系统的入瞳直径epd'、第一镜片的有效焦距f1与第二光学系统的入瞳直径epd满足：-0.4<(epd'/f1')/(epd/f1)<-0.1。

4、根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜的第一侧面至第三透镜的第二侧面在第一光轴上的距离td'、第一透镜在第一光轴上的中心厚度ct1'、第一镜片的物侧面至第八镜片的像侧面在第二光轴上的距离td与第一镜片在第二光轴上的中心厚度ct1满足：0<(td'/ct1')/(td/ct1)<0.25。

5、根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜至第三透镜中的各透镜在第一光轴上的中心厚度的总和∑ct'、第一镜片至第八镜片中的各镜片在第二光轴上的中心厚度的总和∑ct、第一光学系统的总有效焦距f'与第二光学系统的总有效焦距f满足：0.1<(∑ct'/f')/(∑ct/f)<0.4。

6、根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜和第三透镜的组合焦距f23'与第一透镜的有效焦距f1'满足：0.2<f23'/f1'<1.3。

7、根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜的有效焦距f2'与第三透镜的有效焦距f3'满足：0<f3'/|f2'|<0.65。

8、根据本申请的一个示例性实施方式，第一透镜的第二侧面的曲率半径r2'与第一透镜的第一侧面的曲率半径r1'满足：-1.8<r2'/r1'<0.3。

9、根据本申请的一个示例性实施方式，第二透镜在第一光轴上的中心厚度ct2'与第三透镜在第一光轴上的中心厚度ct3'满足：4.7<ct3'/ct2'<9.3。

10、根据本申请的一个示例性实施方式，第二光学系统的总有效焦距f与第二光学系统的最大视场角fov满足：1.8mm<f*tan(fov/4)<2.2mm。

11、根据本申请的一个示例性实施方式，第一镜片、第二镜片和第三镜片的组合焦距f123与第五镜片、第六镜片和第七镜片的组合焦距f567满足：-1.7<f123/f567<-0.2。

12、根据本申请的一个示例性实施方式，第一镜片的像侧面和第二光轴的交点至第二镜片的像侧面的有效半口径顶点之间的轴上距离sag12与第一镜片和第二镜片在第二光轴上的空气间隔t12满足：0.9<sag12/t12<1.4。

13、根据本申请的一个示例性实施方式，第八镜片的有效焦距f8与第八镜片的物侧面和第二光轴的交点至第八镜片的物侧面的有效半口径顶点之间的轴上距离sag81满足：5.0<f8/sag81<5.9。

14、根据本申请的一个示例性实施方式，第四镜片的像侧面的曲率半径r8、第五镜片的物侧面的曲率半径r9与第四镜片和第五镜片的组合焦距f45满足：0.8<(r8+r9)/f45<1.2。

15、根据本申请的一个示例性实施方式，第一镜片的物侧面的曲率半径r1与第一镜片的物侧面和第二光轴的交点至第一透镜的有效半口径顶点之间的轴上距离sag11满足：3.1<r1/sag11<4.7。

16、根据本申请的一个示例性实施方式，第七镜片的物侧面的曲率半径r13与第七透镜在第二光轴上的中心厚度ct7满足：0.9<r13/ct7<3.2。

17、本申请所提供的虚拟现实装置被配置为第一光学系统与第二光学系统组合的结构形式，其中，第一光学系统包括三片透镜和两种偏光元件，偏光元件可以改变光的偏振特性，不仅可以实现光路折反功能，还可以保留光效，提高入眼亮度。同时，通过控制第一光学系统的总有效焦距、第一透镜的第一侧面的曲率半径、第二光学系统的总有效焦距以及第一镜片的物侧面的曲率半径之间的相互关系，能够使得第一透镜的第一侧面具有较大的曲率半径，有利于控制第一透镜的第二侧面平面化，从而提高贴膜良率；还能够使得第一镜片的物侧面具有较小的曲率半径，有利于大视场光线会聚，从而增大第二光学系统的视场角。

技术特征：

1.虚拟现实装置，包括第一光学系统和第二光学系统，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1'、所述第一光学系统的入瞳直径epd'、所述第一镜片的有效焦距f1与所述第二光学系统的入瞳直径epd满足：-0.4<(epd'/f1')/(epd/f1)<-0.1。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第一透镜的第一侧面至所述第三透镜的第二侧面在所述第一光轴上的距离td'、所述第一透镜在所述第一光轴上的中心厚度ct1'、所述第一镜片的物侧面至所述第八镜片的像侧面在所述第二光轴上的距离td与所述第一镜片在所述第二光轴上的中心厚度ct1满足：0<(td'/ct1')/(td/ct1)<0.25。

4.根据权利要求1所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第一透镜至所述第三透镜中的各透镜在所述第一光轴上的中心厚度的总和∑ct'、所述第一镜片至所述第八镜片中的各镜片在所述第二光轴上的中心厚度的总和∑ct、所述第一光学系统的总有效焦距f'与所述第二光学系统的总有效焦距f满足：0.1<(∑ct'/f')/(∑ct/f)<0.4。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距f23'与所述第一透镜的有效焦距f1'满足：0.2<f23'/f1'<1.3。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2'与所述第三透镜的有效焦距f3'满足：0<f3'/|f2'|<0.65。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第一透镜的第二侧面的曲率半径r2'与所述第一透镜的第一侧面的曲率半径r1'满足：-1.8<r2'/r1'<0.3。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第二透镜在所述第一光轴上的中心厚度ct2'与所述第三透镜在所述第一光轴上的中心厚度ct3'满足：4.7<ct3'/ct2'<9.3。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第二光学系统的总有效焦距f与所述第二光学系统的最大视场角fov满足：1.8mm<f*tan(fov/4)<2.2mm。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的虚拟现实装置，其特征在于，所述第一镜片、所述第二镜片和所述第三镜片的组合焦距f123与所述第五镜片、所述第六镜片和所述第七镜片的组合焦距f567满足：-1.7<f123/f567<-0.2。

技术总结本申请公开一种虚拟现实装置，其包括第一光学系统和第二光学系统；第一光学系统沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序包括具有正光焦度的第一透镜、反射式偏光元件、四分之一波板、具有光焦度的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜；第二光学系统沿着第二光轴从物侧至像侧依序包括具有负光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片、具有光焦度的第五镜片、具有负光焦度的第六镜片、具有正光焦度的第七镜片和具有正或负光焦度的第八镜片；其中，第一光学系统的总有效焦距f'、第一透镜的第一侧面的曲率半径R1'、第二光学系统的总有效焦距f与第一镜片的物侧面的曲率半径R1满足：‑0.2<(f'/R1')/(f/R1)<1.3。技术研发人员：张晓彬,宋立通,金银芳,赵烈烽受保护的技术使用者：浙江舜宇光学有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29