1.本技术涉及光学元件领域，具体地，涉及一种虚拟现实装置。
背景技术：
2.随着虚拟现实技术的发展，越来越多的功能类型和性能边界被不断开拓和优化。虚拟现实装置在提供用户沉浸体验虚拟影像的基础上，也越发重视与现实环境的信息互补及个体交互，而不同种类及组合的光学镜头正是实现不同视觉功能的基本视窗，但复杂功能带来的相对大体积与低像质仍是光学镜头组的主要问题之一。因此，如何通过优化多个光学系统的架构、减小光学系统的体积、提升光学系统的性能，以提高虚拟现实装置的用户体验，已成为目前诸多光学系统设计者亟待解决的难题之一。
技术实现要素：
3.本技术第一方面提供了这样一种虚拟现实装置。该虚拟现实装置包括第一光学系统和第二光学系统。第一光学系统，沿着第一光轴由人眼侧至影像侧依序包括反射式偏光元件、四分之一波板、第一镜片和第二镜片，其中，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合具有正光焦度，第二镜片具有正光焦度或负光焦度；以及第二光学系统，沿着第二光轴由物侧至像侧依序包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度或负光焦度的第三透镜、具有正光焦度或负光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜和具有负光焦度的第六透镜；其中，第二光学系统所成的实像以电信号的形式传递至显示屏幕，第一光学系统用于投射显示屏幕上的虚像以及传递至显示屏幕上的实像，虚拟现实装置满足：6《(fa
×
tan(fova/2))/(fb
×
tan(fovb/2))《8，其中，fa是第一光学系统的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距，fova是第一光学系统的最大视场角，fovb是第二光学系统的最大视场角。
4.本技术第二方面提供了这样一种虚拟现实装置。该虚拟现实装置包括第一光学系统和第二光学系统。第一光学系统，沿着第一光轴由人眼侧至影像侧依序包括反射式偏光元件、四分之一波板、第一镜片和第二镜片，其中，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合具有正光焦度，第二镜片具有正光焦度或负光焦度；以及第二光学系统，沿着第二光轴由物侧至像侧依序包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度或负光焦度的第三透镜、具有正光焦度或负光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜和具有负光焦度的第六透镜；其中，第二光学系统所成的实像以电信号的形式传递至显示屏幕，第一光学系统用于投射显示屏幕上的虚像以及传递至显示屏幕上的实像，虚拟现实装置满足：-1.8《(fg1a/fa)
×
(f1b/fb)《-1.2，其中，fg1a是反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距，fa是第一光学系统的有效焦距，f1b是第一透镜的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距。
5.在一个实施方式中，第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面中的至少一个镜面是非球面镜面。
6.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：-15《r2a/(r1b r2b)《-3.5，其中，r2a是第一镜片的近影像侧面的曲率半径，r1b是第一透镜的物侧面的曲率半径，r2b是第一透镜的像侧面的曲率半径。
7.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：7.5《(ct1a ct2a)/∑ctb《8.5，其中，ct1a是第一镜片在第一光轴上的中心厚度，ct2a是第二镜片在第一光轴上的中心厚度，t12a是第一镜片和第二镜片在第一光轴上的空气间隔，∑ctb是第一透镜至第六透镜在第二光轴上的中心厚度之和。
8.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：2.5《(ct1a ctra ctqa)/tdb《3.5，其中，ct1a是第一镜片在第一光轴上的中心厚度，ctra是反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度，ctqa是四分之一波板在第一光轴上的中心厚度，tdb是第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在第二光轴上的距离。
9.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：3《fg1a/|f1b f2b f3b|《7，其中，fg1a是反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距，f1b是第一透镜的有效焦距，f2b是第二透镜的有效焦距，f3b是第三透镜的有效焦距。
10.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：30《|fg2a/(f4b f5b f6b)|《40.5，其中，fg2a是第二镜片的有效焦距，f4b是第四透镜的有效焦距，f5b是第五透镜的有效焦距，f6b是第六透镜的有效焦距。
11.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：-5.5《fa/(f1b f6b)《-4.5，其中，fa是第一光学系统的有效焦距，f1b是第一透镜的有效焦距，f6b是第六透镜的有效焦距。
12.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：42.5《|fg1a fg2a|/fb《72.5，其中，fg1a是反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距，fg2a是第二镜片的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距。
13.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：5.3《ct2a/(r11b r12b)《11.3，其中，ct2a是第二镜片在第一光轴上的中心厚度，r11b是第六透镜的物侧面的曲率半径，r12b是第六透镜的像侧面的曲率半径。
14.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：0.9《fa/(ctra ctqa tda)《1.3，其中，fa是第一光学系统的有效焦距，ctra是反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度，ctqa是四分之一波板在第一光轴上的中心厚度，tda是第一镜片的近人眼侧面至第二镜片的近影像侧面在第一光轴上的距离。
15.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：2.7mm《(t12b t56b)
×
tan(fovb/2)《3.7mm，其中，t12b是第一透镜与第二透镜在第二光轴上的空气间隔，t56b是第五透镜与第六透镜在第二光轴上的空气间隔，fovb是第二光学系统的最大视场角。
16.在一个实施方式中，虚拟现实装置满足：1.1《r10b/(r3b r4b)《1.6，其中，r10b是第五透镜的像侧面的曲率半径，r3b是第二透镜的物侧面的曲率半径，r4b是第二透镜的像侧面的曲率半径。
17.在一个实施方式中，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面。
18.在本技术的示例性实施方式中，通过合理设置第一光学系统和第二光学系统的架构，并设置各镜片和透镜的光焦度以及光学技术参数6《(fa
×
tan(fova/2))/(fb
×
tan
(fovb/2))《8，可以合理调整第一光学系统的屏幕尺寸和第二光学系统的芯片尺寸之间的关系，有利于在保证两个光学系统之间的图像转换基础上，进一步提升第一光学系统的视场角而加强沉浸感，以及使第二光学系统在满足设计指标情况下，整体尺寸较小，有利于整机排布。本技术通过将第一光学系统和第二光学系统相结合，可以把现实世界中肢体的位置和动作带入虚拟世界中，以实现虚拟世界和现实世界的交互。
附图说明
19.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
20.图1是根据本技术示例性实施方式的虚拟现实装置的结构示意图；
21.图2a和图2b分别是根据本技术示例性实施方式的第一视角和第二视角的虚拟现实装置的结构示意图；
22.图3是实施例1中的第一光学系统的结构示意图；
23.图4a至图4c分别示出了实施例1的第一光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；
24.图5是实施例2中的第一光学系统的结构示意图；
25.图6a至图6c分别示出了实施例2的第一光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；
26.图7是实施例3中的第一光学系统的结构示意图；
27.图8a至图8c分别示出了实施例3的第一光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；
28.图9是实施例4中的第二光学系统的结构示意图；
29.图10a至图10c分别示出了实施例4的第二光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；
30.图11是实施例5中的第二光学系统的结构示意图；
31.图12a至图12c分别示出了实施例5的第二光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；
32.图13是实施例6中的第二光学系统的结构示意图；
33.图14a至图14c分别示出了实施例6的第二光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；
34.图15是实施例7中的第二光学系统的结构示意图；以及
35.图16a至图16c分别示出了实施例7的第二光学系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线。
具体实施方式
36.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
37.应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本技术的教导的情况下，下文中讨论的第一镜片也可被称作第二镜片，第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
38.在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了镜片的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
39.在本文中，近轴区域是指第一光轴或第二光轴附近的区域。若镜片和/或透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该镜片和/或透镜表面至少于近轴区域为凸面；若镜片和/或透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该镜片和/或透镜表面至少于近轴区域为凹面。人眼侧是指例如靠近使用者眼睛的一侧，影像侧是指例如靠近显示屏幕的一侧，其中显示屏幕上可具有影像面。每个镜片最靠近人眼侧的表面称为该镜片的近人眼侧面，每个镜片最靠近影像侧的表面称为该镜片的近影像侧面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。
40.还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
41.除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过于形式化意义解释，除非本文中明确如此限定。
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围，例如，本技术的各实施例中的第一光学系统和第二光学系统之间可以任意组合。具体地，实施例1至实施例3中的任意第一光学系统可以与实施例4至实施例7中的任意第二光学系统相组合。换言之，本技术提供的虚拟现实装置可包括实施例1至实施例3中的任意第一光学系统以及实施例4至实施例7中的任意第二光学系统。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
43.以下对本技术的特征、原理和其他方面进行详细描述。
44.如图1至图2b所示，根据本技术示例性实施方式的虚拟现实装置100可包括第一光学系统110和第二光学系统120。示例性地，虚拟现实装置100可包括两个第一光学系统110和一个第二光学系统120，其中两个第一光学系统110可分别与使用者的左眼和右眼相对应。示例性地，如图1所示，虚拟现实装置100还可包括其它光学系统，如可包括用于与现实交互的光学系统130。应理解，本技术仅示例性列举了虚拟现实装置100中的光学系统的个数，并未具体限定虚拟现实装置100中的光学系统的个数。
45.第二光学系统120可捕捉用户的肢体位置和动作以在成像面上形成实像，其中第二光学系统120所成的实像以电信号的形式传递至显示屏幕上。第一光学系统110的影像面可位于显示屏幕上。第一光学系统110可用于投射显示屏幕上的虚像以及传递至显示屏幕上的实像。具体地，第一个光学系统110可以将显示屏幕上的虚拟影像投射出去，如投射至使用者眼中，提高使用者的沉浸感。第二光学系统120所成的实像可通过显示屏幕穿过第一光学系统110并投射出去，如投射至使用者眼中，最终实现使用者看到虚实结合的画面。本技术提供的虚拟现实装置100，通过将第一光学系统和第二光学系统结合，可以把现实世界中肢体的位置和动作带入虚拟世界中，以实现虚拟世界和现实世界的交互。
46.在示例性实施方式中，第一光学系统沿着第一光轴由人眼侧至影像侧依序包括反射式偏光元件、四分之一波板、第一镜片和第二镜片。反射式偏光元件可贴附于四分之一波板的近人眼侧面。四分之一波板可贴附于第一镜片的近人眼侧面。在本技术中，光线经过反射式偏光元件时，反射式偏光元件可以反射某种方向的光，并可透射与反射的光正交的光。四分之一波板可用于在圆偏振光和线偏振光之间转换，以实现光路的折反，有利于缩短第一光学系统的长度。
47.在示例性实施方式中，第一光学系统还包括部分反射元件，部分反射元件可贴附于第一镜片的近影像侧面、第二镜片的近人眼侧面或第二镜片的近影像侧面。部分反射元件例如但不限于是半透半反射膜层，其可以被配置为在光线经过时让一部分光线透射并且另一部分光线被反射。
48.在示例性实施方式中，根据本技术的第一光学系统还包括设置在人眼侧的光阑。使用者的眼睛可在光阑的位置处观看由影像面投射出的影像，即影像面上的图像光经过第二镜片、第一镜片、四分之一波板以及反射偏光元件等多次折射和反射后最终投射至使用者的眼睛。本技术通过合理设置反射式偏光元件、四分之一波板、部分反射元件以及多个镜片如第一镜片和第二镜片，可利用光反射和/或折射的方式，在不影响投影品质的前提下压缩第一光学系统投影所需的镜片组长度。
49.在示例性实施方式中，第二光学系统包括六片具有光焦度的透镜，分别是第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。这六片透镜沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列。第一透镜至第六透镜中的任意相邻两透镜之间均可具有间隔距离。
50.在示例性实施方式中，第一镜片可具有正光焦度或负光焦度；第二镜片可具有正光焦度或负光焦度；示例性地，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合具有正光焦度。第一透镜可具有负光焦度；第二透镜可具有正光焦度；第三透镜可具有正光焦度或负光焦度；第四透镜可具有正光焦度或负光焦度；第五透镜可具有正光焦度；第六透镜可具有负光焦度。
51.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足6《(fa
×
tan(fova/2))/(fb
×
tan(fovb/2))《8，其中，fa是第一光学系统的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距，fova是第一光学系统的最大视场角，fovb是第二光学系统的最大视场角。
52.在本技术的示例性实施方式中，虚拟现实装置包括第一光学系统和第二光学系统。第一光学系统，沿着第一光轴由人眼侧至影像侧依序包括反射式偏光元件、四分之一波板、第一镜片和第二镜片，其中，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合具有正光焦度，第二镜片具有正光焦度或负光焦度；以及第二光学系统，沿着第二光轴由物侧至像
侧依序包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度或负光焦度的第三透镜、具有正光焦度或负光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜和具有负光焦度的第六透镜；其中，第二光学系统所成的实像以电信号的形式传递至显示屏幕，第一光学系统用于投射显示屏幕上的虚像以及传递至显示屏幕上的实像，虚拟现实装置满足：6《(fa
×
tan(fova/2))/(fb
×
tan(fovb/2))《8，其中，fa是第一光学系统的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距，fova是第一光学系统的最大视场角，fovb是第二光学系统的最大视场角。通过合理设置第一光学系统和第二光学系统的架构，并设置各镜片和透镜的光焦度以及光学技术参数6《(fa
×
tan(fova/2))/(fb
×
tan(fovb/2))《8，可以合理调整第一光学系统的屏幕尺寸和第二光学系统的芯片尺寸之间的关系，有利于在保证两个光学系统之间的图像转换基础上，进一步提升第一光学系统的视场角而加强沉浸感，以及使第二光学系统在满足设计指标情况下，整体尺寸较小，有利于整机排布。本技术通过将第一光学系统和第二光学系统相结合，可以把现实世界中肢体的位置和动作带入虚拟世界中，以实现虚拟世界和现实世界的交互。
53.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：-1.8《(fg1a/fa)
×
(f1b/fb)《-1.2，其中，其中，fg1a是反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距，fa是第一光学系统的有效焦距，f1b是第一透镜的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距。
54.在本技术的示例性实施方式中，虚拟现实装置包括第一光学系统和第二光学系统。第一光学系统，沿着第一光轴由人眼侧至影像侧依序包括反射式偏光元件、四分之一波板、第一镜片和第二镜片，其中，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合具有正光焦度，第二镜片具有正光焦度或负光焦度；以及第二光学系统，沿着第二光轴由物侧至像侧依序包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度或负光焦度的第三透镜、具有正光焦度或负光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜和具有负光焦度的第六透镜；其中，第二光学系统所成的实像以电信号的形式传递至显示屏幕，第一光学系统用于投射显示屏幕上的虚像以及传递至显示屏幕上的实像，虚拟现实装置满足：-1.8《(fg1a/fa)
×
(f1b/fb)《-1.2，其中，fg1a是反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距，fa是第一光学系统的有效焦距，f1b是第一透镜的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距。通过合理设置第一光学系统和第二光学系统的架构，并设置各镜片和透镜的光焦度以及光学技术参数-1.8《(fg1a/fa)
×
(f1b/fb)《-1.2，有利于控制第一光学系统和第二光学系统中的镜片和透镜的光焦度分配，以便灵活进行像差补偿，并有利于在保证系统大视场基础上限制光线高度，间接控制屏幕及芯片尺寸，利于设备整体小型化设计。
55.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：-15《r2a/(r1b r2b)《-3.5，其中，r2a是第一镜片的近影像侧面的曲率半径，r1b是第一透镜的物侧面的曲率半径，r2b是第一透镜的像侧面的曲率半径。满足-15《r2a/(r1b r2b)《-3.5，一方面有利于扩大视场；另一方面可以控制边缘视场的光线，减小边缘视场的渐晕，有利于增大边缘视场的光强。
56.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：7.5《(ct1a ct2a)/∑ctb《8.5，其中，ct1a是第一镜片在第一光轴上的中心厚度，ct2a是第二镜片在第一光轴上的中心厚度，t12a是第一镜片和第二镜片在第一光轴上的空气间隔，∑ctb是第一透镜至第
六透镜在第二光轴上的中心厚度之和。满足7.5《(ct1a ct2a)/∑ctb《8.5，通过控制第一光学系统中第一镜片、第二镜片在第一光轴上的中心厚度及第二光学系统中第一透镜至第六透镜在第二光轴上的中心厚度之和，有利于在保证透镜的成型基础上使光学系统紧凑，进而控制光学系统的长度，满足虚拟设备轻薄化的要求。
57.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：2.5《(ct1a ctra ctqa)/tdb《3.5，其中，ct1a是第一镜片在第一光轴上的中心厚度，ctra是反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度，ctqa是四分之一波板在第一光轴上的中心厚度，tdb是第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在第二光轴上的距离。满足2.5《(ct1a ctra ctqa)/tdb《3.5，间接控制第一光学系统和第二光学系统的光学总长的基础上，进一步压缩虚拟现实装置的高度，有利于虚拟现实装置的小型化。
58.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：3《fg1a/|f1b f2b f3b|《7，其中，fg1a是反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距，f1b是第一透镜的有效焦距，f2b是第二透镜的有效焦距，f3b是第三透镜的有效焦距。满足3《fg1a/|f1b f2b f3b|《7，通过控制第一光学系统中反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距与第二光学系统中第一透镜、第二透镜、第三透镜的有效焦距之和的比值，合理的平衡了第一光学系统和第二光学系统的屈光能力和第二光学系统的光焦度，有利于控制两个光学系统之间的图像转换与视场衔接。
59.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：30《|fg2a/(f4b f5b f6b)|《40.5，其中，fg2a是第二镜片的有效焦距，f4b是第四透镜的有效焦距，f5b是第五透镜的有效焦距，f6b是第六透镜的有效焦距。满足30《|fg2a/(f4b f5b f6b)|《40.5，通过控制第一光学系统中第二镜片的有效焦距与第二光学系统中第四透镜、第五透镜、第六透镜的有效焦距之和的比值，一方面有利于第一光学系统中第二镜片压缩光线高度，减小屏幕尺寸，另一方面有利于第二光学系统的焦距分配，减小芯片尺寸。
60.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：-5.5《fa/(f1b f6b)《-4.5，其中，fa为第一光学系统的有效焦距，f1b是第一透镜的有效焦距，f6b是第六透镜的有效焦距。满足-5.5《fa/(f1b f6b)《-4.5，通过控制第一光学系统的有效焦距与第二光学系统中第一透镜、第六透镜的有效焦距之和的比值，合理的平衡了第二光学系统的屈光能力和光焦度。
61.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：42.5《|fg1a fg2a|/fb《72.5，其中，fg1a是反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距，fg2a是第二镜片的有效焦距，fb是第二光学系统的有效焦距。满足42.5《|fg1a fg2a|/fb《72.5，可以间接控制第二光学系统的f数，使第二光学系统的光通量更大，保证了第二光学系统在暗环境下的空间定位功能。
62.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：5.3《ct2a/(r11b r12b)《11.3，其中，ct2a是第二镜片在第一光轴上的中心厚度，r11b是第六透镜的物侧面的曲率半径，r12b是第六透镜的像侧面的曲率半径。满足5.3《ct2a/(r11b r12b)《11.3，一方面有利于两个光学系统中镜片的成型，另一方面可以有效的控制光束的折射角度，从而满足两个光学系统的cra要求。
63.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：0.9《fa/(ctra ctqa
tda)《1.3，其中，fa是第一光学系统的有效焦距，ctra是反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度，ctqa是四分之一波板在第一光轴上的中心厚度，tda是第一镜片的近人眼侧面至第二镜片的近影像侧面在第一光轴上的距离。满足0.9《fa/(ctra ctqa tda)《1.3，通过控制第一光学系统的有效焦距与反射式偏光元件、四分之一波板的中心厚度及第一镜片的近人眼侧面至第二镜片的近影像侧面在第一光轴上的距离之和的比，有利于满足第一光学系统的短焦广角的设计需求，并保证偏振元件的厚度，利于实际加工与膜层贴附。
64.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：2.7mm《(t12b t56b)
×
tan(fovb/2)《3.7mm，其中，t12b是第一透镜与第二透镜在第二光轴上的空气间隔，t56b是第五透镜与第六透镜在第二光轴上的空气间隔，fovb是第二光学系统的最大视场角。满足2.7mm《(t12b t56b)
×
tan(fovb/2)《3.7mm，通过控制第二光学系统中第一透镜、第二透镜的空气间隔及第五透镜、第六透镜的空气间隔与第二光学系统的最大半视场角的乘积，使得第二光学系统在避免组立干涉基础上获得较大的视场。
65.在示例性实施方式中，根据本技术的虚拟现实装置可满足：1.1《r10b/(r3b r4b)《1.6，其中，r10b是第五透镜的像侧面的曲率半径，r3b是第二透镜的物侧面的曲率半径，r4b是第二透镜的像侧面的曲率半径。满足1.1《r10b/(r3b r4b)《1.6，通过控制第二光学系统中第五透镜的像侧面的曲率半径与第二透镜的物侧面、像侧面的曲率半径之和的比，有利于控制边缘视场光线，减小边缘视场的渐晕，有利于增大边缘视场的光强。
66.在示例性实施方式中，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面。本技术通过控制第一透镜的形状，使第一透镜的物侧面是凸面，像侧面是凹面，且其光焦度为负，有利于增大视场角；第二透镜的物侧面、像侧面均为凸面，使其光焦度为正，能有效汇聚光线，减少了虚拟现实装置的边界效应，同时控制第六透镜两侧为凹，进一步增加视野范围。
67.在示例性实施方式中，根据本技术的第二光学系统还可包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于影像侧的感光元件的保护玻璃。根据本技术的上述实施方式的第二光学系统可采用多片透镜，例如上文的六片。通过合理分配各透镜的结构以及各透镜之间的轴上间距等，可有效地缩小第二光学系统的体积并提高第二光学系统的可加工性，使得第二光学系统更有利于生产加工并可适用于便携式电子产品。
68.在本技术的实施方式中，各镜片和/或透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面，即，第一镜片的近人眼侧面至第二镜片的近影像侧面中的至少一个镜面为非球面镜面，第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面中的至少一个镜面为非球面镜面。非球面镜片和/或透镜的特点是：从镜片和/或透镜中心到镜片和/或透镜周边，曲率是连续变化的。与从镜片和/或透镜中心到镜片和/或透镜周边具有恒定曲率的球面镜片和/或透镜不同，非球面镜片和/或透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面镜片和/或透镜后，能够尽可能地消除在成像或投影的时候出现的像差，进而改善成像或投影质量。可选地，第一镜片和第二镜片的近人眼侧面和近影像侧面中的至少一个镜面为非球面镜面，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜中的每个透镜的物侧面和像侧面均为非球面镜面。
69.然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本技术要求保护的技术方案的情况下，可改变构成第一光学系统的镜片数量以及构成第二光学系统的透镜数量，来获得本说
明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以第一光学系统包括两个镜片以及第二光学系统包括六个透镜为例进行了描述，但是该第一光学系统不限于包括两个镜片以及第二光学系统不限于包括六个透镜。如果需要，该第一光学系统和/或第二光学系统还可包括其它数量的镜片或透镜。
70.下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的第一光学系统或第二光学系统的具体实施例。
71.实施例1
72.以下参照图3至图4c描述根据本技术实施例1的虚拟现实装置中的第一光学系统。应理解，该虚拟现实装置中的第二光学系统可以是下文实施例4至实施例7中提供的任一第二光学系统。图3是实施例1中的第一光学系统的结构示意图。
73.如图3所示，第一光学系统由人眼侧至影像侧依序包括：光阑sto、反射式偏光元件rp、四分之一波板qwp、第一镜片l1、部分反射元件bs、第二镜片l2、影像面img。
74.第一镜片l1的近人眼侧面为平面，近影像侧面为凸面。第二镜片l2的近人眼侧面为凸面，近影像侧面为凹面。反射式偏光元件rp贴附于四分之一波板qwp的近人眼侧面。四分之一波板qwp贴附于第一镜片l1的近人眼侧面。部分反射元件bs贴附于第一镜片l1的近影像侧面。
75.在本示例中，来自影像面img的图像光依序穿过第二镜片l2、第一镜片l1、四分之一波板qwp并到达反射式偏光元件rp后，在反射式偏光元件rp处发生第一次反射。经第一次反射的光穿过四分之一波板qwp、第一镜片l1并到达第一镜片l1的近影像侧面上的部分反射元件bs后，在部分反射元件bs处发生第二次反射。经第二次反射的光依次穿过第一镜片l1、四分之一波板qwp、反射式偏光元件rp和光阑sto并最终投射至空间中的目标物体(未示出)上。例如，当该虚拟现实装置搭载于如vr等电子设备时，经两次反射后的光线最终投射至体验者眼中。
76.表1示出了实施例1的第一光学系统的基本参数表，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。来自影像面img的图像光按照序号14至序号1的顺序经过各部件并最终投射至空间的目标物体如人眼中。
[0077][0078]
[0079]
表1
[0080]
在本示例中，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距fg1a为26.96mm；第二镜片的有效焦距fg2a为122.26mm；第一光学系统的有效焦距fa为25.20mm；第一光学系统的最大视场角fova为106.00
°
；第一镜片的近人眼侧面至第二镜片的近影像侧面在第一光轴上的距离tda为22.00mm；反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度ctra为0.18mm，四分之一波板在第一光轴上的中心厚度ctqa为0.18mm。
[0081]
在实施例1中，第一镜片l1的近影像侧面、第二镜片的近人眼侧面和近影像侧面为非球面，非球面镜片的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0082][0083]
其中，x为非球面沿第一光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数；ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面的高次项系数a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
、a
16
、a
18
和a
20
。
[0084][0085][0086]
表2
[0087]
图4a示出了实施例1的第一光学系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由第一光学系统后的会聚焦点偏离。图4b示出了实施例1的第一光学系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4c示出了实施例1的第一光学系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图4a至图4c可知，实施例1所给出的第一光学系统能够实现良好的投影品质。
[0088]
实施例2
[0089]
以下参照图5至图6c描述根据本技术实施例2的虚拟现实装置中的第一光学系统。应理解，该虚拟现实装置中的第二光学系统可以是下文实施例4至实施例7中提供的任一第二光学系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图5是实施例2中的第一光学系统的结构示意图。
[0090]
如图5所示，第一光学系统由人眼侧至影像侧依序包括：光阑sto、反射式偏光元件rp、四分之一波板qwp、第一镜片l1、部分反射元件bs、第二镜片l2、影像面img。
[0091]
第一镜片l1的近人眼侧面为凹面，近影像侧面为凸面。第二镜片l2的近人眼侧面为凸面，近影像侧面为凸面。反射式偏光元件rp贴附于四分之一波板qwp的近人眼侧面。四分之一波板qwp贴附于第一镜片l1的近人眼侧面。部分反射元件bs贴附于第一镜片l1的近影像侧面。
[0092]
在本示例中，来自影像面img的图像光依序穿过第二镜片l2、第一镜片l1、四分之一波板qwp并到达反射式偏光元件rp后，在反射式偏光元件rp处发生第一次反射。经第一次反射的光穿过四分之一波板qwp、第一镜片l1并到达第一镜片l1的近影像侧面上的部分反射元件bs后，在部分反射元件bs处发生第二次反射。经第二次反射的光依次穿过第一镜片l1、四分之一波板qwp、反射式偏光元件rp和光阑sto并最终投射至空间中的目标物体(未示出)上。例如，当该虚拟现实装置搭载于如vr等电子设备时，经两次反射后的光线最终投射至体验者眼中。
[0093]
在本示例中，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距fg1a为26.96mm；第二镜片的有效焦距fg2a为-115.49mm；第一光学系统的有效焦距fa为25.34mm；第一光学系统的最大视场角fova为100.00
°
；第一镜片的近人眼侧面至第二镜片的近影像侧面在第一光轴上的距离tda为22.88mm；反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度ctra为0.18mm，四分之一波板在第一光轴上的中心厚度ctqa为0.18mm。
[0094]
表3示出了实施例2的第一光学系统的基本参数表，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。来自影像面img的图像光按照序号14至序号1的顺序经过各部件并最终投射至空间的目标物体如人眼中。表4给出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数。
[0095][0096]
表3
[0097][0098]
表4
[0099]
图6a示出了实施例2的第一光学系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由第一光学系统后的会聚焦点偏离。图6b示出了实施例2的第一光学系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6c示出了实施例2的第一光学系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图6a至图6c可知，实施例2所给出的第一光学系统能够实现良好的投影品质。
[0100]
实施例3
[0101]
以下参照图7至图8c描述根据本技术实施例3的虚拟现实装置中的第一光学系统。应理解，该虚拟现实装置中的第二光学系统可以是下文实施例4至实施例7中提供的任一第二光学系统。图7是实施例3中的第一光学系统的结构示意图。
[0102]
如图7所示，第一光学系统由人眼侧至影像侧依序包括：光阑sto、反射式偏光元件rp、四分之一波板qwp、第一镜片l1、部分反射元件bs、第二镜片l2、影像面img。
[0103]
第一镜片l1的近人眼侧面为凹面，近影像侧面为凸面。第二镜片l2的近人眼侧面为凹面，近影像侧面为凸面。反射式偏光元件rp贴附于四分之一波板qwp的近人眼侧面。四分之一波板qwp贴附于第一镜片l1的近人眼侧面。部分反射元件bs贴附于第一镜片l1的近影像侧面。
[0104]
在本示例中，来自影像面img的图像光依序穿过第二镜片l2、第一镜片l1、四分之一波板qwp并到达反射式偏光元件rp后，在反射式偏光元件rp处发生第一次反射。经第一次反射的光穿过四分之一波板qwp、第一镜片l1并到达第一镜片l1的近影像侧面上的部分反射元件bs后，在部分反射元件bs处发生第二次反射。经第二次反射的光依次穿过第一镜片l1、四分之一波板qwp、反射式偏光元件rp和光阑sto并最终投射至空间中的目标物体(未示出)上。例如，当该虚拟现实装置搭载于如vr等电子设备时，经两次反射后的光线最终投射至体验者眼中。
[0105]
在本示例中，反射式偏光元件、四分之一波板和第一镜片的组合焦距fg1a为26.50mm；第二镜片的有效焦距fg2a为-121.17mm；第一光学系统的有效焦距fa为25.33mm；第一光学系统的最大视场角fova为100.00
°
；第一镜片的近人眼侧面至第二镜片的近影像
侧面在第一光轴上的距离tda为22.30mm；反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度ctra为0.18mm，四分之一波板在第一光轴上的中心厚度ctqa为0.18mm。
[0106]
表5示出了实施例3的第一光学系统的基本参数表，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。来自影像面img的图像光按照序号14至序号1的顺序经过各部件并最终投射至空间的目标物体如人眼中。表6给出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数。
[0107][0108][0109]
表5
[0110][0111]
表6
[0112]
图8a示出了实施例3的第一光学系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由第一光学系统后的会聚焦点偏离。图8b示出了实施例3的第一光学系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图8c示出了实施例3的第一光学系统的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图8a至图8c可知，实施例3所给出的第一光学系统能够实现良好的投影品质。
[0113]
实施例4
[0114]
以下参照图9至图10c描述根据本技术实施例4的虚拟现实装置中的第二光学系统。应理解，该虚拟现实装置中的第一光学系统可以是上文实施例1至实施例3中提供的任一第一光学系统。图9示出了根据本技术实施例4的第二光学系统的结构示意图。
[0115]
如图9所示，第二光学系统由物侧至像侧依序包括：第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4、第五透镜e5、第六透镜e6、滤光片e7和成像面s15。
[0116]
第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凸面，像侧面s2为凹面。第二透镜e2具有正光焦度，其物侧面s3为凸面，像侧面s4为凸面。第三透镜e3具有负光焦度，其物侧面s5为凸面，像侧面s6为凹面。第四透镜e4具有正光焦度，其物侧面s7为凸面，像侧面s8为凹面。第五透镜e5具有正光焦度，其物侧面s9为凸面，像侧面s10为凸面。第六透镜e6具有负光焦度，其物侧面s11为凹面，像侧面s12为凹面。滤光片e7具有物侧面s13和像侧面s14。来自物体的光依序穿过各表面s1至s14并最终成像在成像面s15上。
[0117]
表1示出了实施例1的第二光学系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
[0118][0119]
表7
[0120]
在本示例中，第二光学系统的有效焦距fb为2.08mm，第二光学系统的最大视场角fovb为130.04
°
，第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在第二光轴上的距离tdb为4.58mm，第一透镜至第六透镜在第二光轴上的中心厚度之和∑ctb为2.70mm。
[0121]
在实施例4中，第一透镜e1至第六透镜e6中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0122][0123]
其中，x为非球面沿第二光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数；ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表8给出了可用于实施例4中各非球面镜面s1-s12的高
次项系数a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
和a
16
。
[0124][0125][0126]
表8
[0127]
图10a示出了实施例4的第二光学系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由第二光学系统后的会聚焦点偏离。图10b示出了实施例4的第二光学系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图10c示出了实施例4的第二光学系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。根据图10a至图10c可知，实施例4所给出的第二光学系统能够实现良好的成像品质。
[0128]
实施例5
[0129]
以下参照图11至图12c描述根据本技术实施例5的虚拟现实装置中的第二光学系统。应理解，该虚拟现实装置中的第一光学系统可以是上文实施例1至实施例3中提供的任一第一光学系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例4相似的描述。图11示出了根据本技术实施例5的第二光学系统的结构示意图。
[0130]
如图11所示，第二光学系统由物侧至像侧依序包括：第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4、第五透镜e5、第六透镜e6、滤光片e7和成像面s15。
[0131]
第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凸面，像侧面s2为凹面。第二透镜e2具有正光焦度，其物侧面s3为凸面，像侧面s4为凸面。第三透镜e3具有负光焦度，其物侧面s5为凸面，像侧面s6为凹面。第四透镜e4具有正光焦度，其物侧面s7为凸面，像侧面s8为凹面。第五透镜e5具有正光焦度，其物侧面s9为凸面，像侧面s10为凸面。第六透镜e6具有负光焦度，其物侧面s11为凹面，像侧面s12为凹面。滤光片e7具有物侧面s13和像侧面s14。来自物体的光依序穿过各表面s1至s14并最终成像在成像面s15上。
[0132]
在本示例中，第二光学系统的有效焦距fb为2.08mm，第二光学系统的最大视场角fovb为130.03
°
，第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在第二光轴上的距离tdb为4.58mm，第一透镜至第六透镜在第二光轴上的中心厚度之和∑ctb为2.83mm。
[0133]
表9示出了实施例5的第二光学系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表10给出了可用于实施例5中各非球面镜面s1-s12的高次项系数。
[0134][0135][0136]
表9
[0137]
面号a4a6a8a10a12a14a16s11.9148e-02-2.7769e-027.8505e-036.4953e-03-6.1509e-031.9591e-03-2.2629e-04s28.9940e-031.1417e-01-1.0871e-01-4.0774e-011.7844e 00-2.2748e 001.0847e 00s3-2.7367e-029.6631e-02-8.3434e-012.6383e 00-4.6587e 004.2075e 00-1.5837e 00s4-1.3157e-015.1854e-02-4.4191e-011.4787e 00-2.0125e 001.2534e 00-3.0177e-01s5-2.9236e-018.1080e-01-3.1915e 006.6097e 00-7.3968e 004.3036e 00-1.0232e 00s6-2.6548e-011.5373e 00-4.2813e 006.7295e 00-6.0756e 002.9684e 00-6.0777e-01s7-1.6551e-015.1091e-01-7.9355e-015.5945e-01-1.4156e-011.7841e-02-9.6757e-03s8-1.1761e-01-2.4183e-014.8083e-01-3.2036e-01-5.2476e-021.6609e-01-5.0943e-02s91.2184e-01-4.6127e-015.5739e-01-2.6243e-01-3.3659e-028.3198e-02-2.4343e-02s10-4.7643e-021.3275e-01-4.1622e-016.9424e-01-5.6626e-012.2478e-01-3.5021e-02s11-1.4284e-01-9.2956e-022.9412e-01-2.1082e-014.2042e-021.4448e-02-5.0986e-03s12-2.6446e-011.4930e-01-5.7894e-021.4272e-02-5.3630e-032.3216e-03-4.1956e-04
[0138]
表10
[0139]
图12a示出了实施例5的第二光学系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由第二光学系统后的会聚焦点偏离。图12b示出了实施例5的第二光学系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图12c示出了实施例5的第二光学系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。根据图12a至图12c可知，实施例5所给出的第二光学系统能够实现良好的成像品质。
[0140]
实施例6
[0141]
以下参照图13至图14c描述根据本技术实施例6的虚拟现实装置中的第二光学系统。应理解，该虚拟现实装置中的第一光学系统可以是上文实施例1至实施例3中提供的任一第一光学系统。图13示出了根据本技术实施例6的第二光学系统的结构示意图。
[0142]
如图13所示，第二光学系统由物侧至像侧依序包括：第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4、第五透镜e5、第六透镜e6、滤光片e7和成像面s15。
[0143]
第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凸面，像侧面s2为凹面。第二透镜e2具有
正光焦度，其物侧面s3为凸面，像侧面s4为凸面。第三透镜e3具有正光焦度，其物侧面s5为凹面，像侧面s6为凸面。第四透镜e4具有负光焦度，其物侧面s7为凹面，像侧面s8为凹面。第五透镜e5具有正光焦度，其物侧面s9为凸面，像侧面s10为凸面。第六透镜e6具有负光焦度，其物侧面s11为凹面，像侧面s12为凹面。滤光片e7具有物侧面s13和像侧面s14。来自物体的光依序穿过各表面s1至s14并最终成像在成像面s15上。
[0144]
在本示例中，第二光学系统的有效焦距fb为2.08mm，第二光学系统的最大视场角fovb为130.08
°
，第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在第二光轴上的距离tdb为4.52mm，第一透镜至第六透镜在第二光轴上的中心厚度之和∑ctb为2.85mm。
[0145]
表11示出了实施例6的第二光学系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表12给出了可用于实施例6中各非球面镜面s1-s12的高次项系数。
[0146][0147]
表11
[0148][0149][0150]
表12
[0151]
图14a示出了实施例6的第二光学系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经
由第二光学系统后的会聚焦点偏离。图14b示出了实施例6的第二光学系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图14c示出了实施例6的第二光学系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。根据图14a至图14c可知，实施例6所给出的第二光学系统能够实现良好的成像品质。
[0152]
实施例7
[0153]
以下参照图15至图16c描述根据本技术实施例7的虚拟现实装置中的第二光学系统。应理解，该虚拟现实装置中的第一光学系统可以是上文实施例1至实施例3中提供的任一第一光学系统。图15示出了根据本技术实施例7的第二光学系统的结构示意图。
[0154]
如图15所示，第二光学系统由物侧至像侧依序包括：第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4、第五透镜e5、第六透镜e6、滤光片e7和成像面s15。
[0155]
第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凸面，像侧面s2为凹面。第二透镜e2具有正光焦度，其物侧面s3为凸面，像侧面s4为凸面。第三透镜e3具有负光焦度，其物侧面s5为凸面，像侧面s6为凹面。第四透镜e4具有正光焦度，其物侧面s7为凸面，像侧面s8为凸面。第五透镜e5具有正光焦度，其物侧面s9为凹面，像侧面s10为凸面。第六透镜e6具有负光焦度，其物侧面s11为凹面，像侧面s12为凹面。滤光片e7具有物侧面s13和像侧面s14。来自物体的光依序穿过各表面s1至s14并最终成像在成像面s15上。
[0156]
在本示例中，第二光学系统的有效焦距fb为2.08mm，第二光学系统的最大视场角fovb为130.01
°
，第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在第二光轴上的距离tdb为4.59mm，第一透镜至第六透镜在第二光轴上的中心厚度之和∑ctb为2.72mm。
[0157]
表13示出了实施例7的第二光学系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表14给出了可用于实施例7中各非球面镜面s1-s12的高次项系数。
[0158][0159][0160]
表13
[0161]
面号a4a6a8a10a12a14a16s17.5887e-03-1.7130e-027.4595e-033.8535e-03-5.3059e-032.0347e-03-2.7219e-04
s27.8517e-02-1.2575e-017.7041e-01-2.3239e 004.0801e 00-3.6416e 001.3468e 00s3-2.4704e-022.7609e-02-3.7068e-011.0432e 00-1.7148e 001.4439e 00-5.2895e-01s4-8.0427e-02-1.0804e-01-1.9391e-011.1513e 00-1.6314e 009.8870e-01-2.2806e-01s5-2.9455e-017.9995e-01-3.0975e 006.0917e 00-6.3764e 003.4653e 00-7.7278e-01s6-1.9388e-011.1210e 00-3.1683e 004.8531e 00-4.1726e 001.9367e 00-3.7969e-01s7-7.7450e-029.9294e-026.1611e-02-6.0148e-018.8645e-01-4.9832e-019.9316e-02s86.1741e-02-7.8135e-011.2150e 00-8.6289e-012.7553e-01-1.0065e-02-6.4964e-03s91.6078e-01-6.5052e-014.5306e-015.2481e-01-9.0612e-014.7171e-01-8.7235e-02s10-2.9990e-024.0891e-02-3.0933e-015.8714e-01-4.4380e-011.4261e-01-1.4748e-02s11-1.7737e-01-1.5765e-032.1500e-01-2.0450e-017.6347e-02-6.6406e-03-1.2598e-03s12-2.9377e-012.1673e-01-1.2184e-014.9745e-02-1.5595e-023.4638e-03-4.0341e-04
[0162]
表14
[0163]
图16a示出了实施例7的第二光学系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由第二光学系统后的会聚焦点偏离。图16b示出了实施例7的第二光学系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图16c示出了实施例7的第二光学系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。根据图16a至图16c可知，实施例7所给出的第二光学系统能够实现良好的成像品质。
[0164]
综上，在本技术一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例1中的第一光学系统和实施例4的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例1中的第一光学系统和实施例5的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例1中的第一光学系统和实施例6的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例1中的第一光学系统和实施例7的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例2中的第一光学系统和实施例4的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例2中的第一光学系统和实施例5的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例2中的第一光学系统和实施例6的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例2中的第一光学系统和实施例7的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例3中的第一光学系统和实施例4的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例3中的第一光学系统和实施例5的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例3中的第一光学系统和实施例6的第二光学系统。在本技术另一实施方式中，虚拟现实装置可包括实施例3中的第一光学系统和实施例7的第二光学系统。
[0165]
以上12种虚拟现实装置分别满足表15-1、表15-2和表15-3中所示的关系。
[0166]
条件式/实施例组合1 41 51 61 7(fa
×
tan(fova/2))/(fb
×
tan(fovb/2))7.497.497.527.50(fg1a/fa)
×
(f1b/fb)-1.65-1.60-1.62-1.59r2a/(r1b r2b)-11.83-14.91-6.33-4.53(ct1a ct2a)/∑ctb8.117.757.678.06(ct1a ctra ctqa)/tdb3.353.353.393.34fg1a/|f1b f2b f3b|6.946.773.326.70|fg2a/(f4b f5b f6b)|39.3439.9931.9834.81fa/(f1b f6b)-4.99-5.06-5.31-5.08
|fg1a fg2a|/fb71.7471.7472.0971.74ct2a/(r11b r12b)5.476.007.916.03fa/(ctra ctqa tda)1.131.131.131.13(t12b t56b)
×
tan(fovb/2)(mm)3.363.122.933.45r10b/(r3b r4b)1.521.561.181.39
[0167]
表15-1
[0168]
条件式/实施例组合2 42 52 62 7(fa
×
tan(fova/2))/(fb
×
tan(fovb/2))6.766.766.796.77(fg1a/fa)
×
(f1b/fb)-1.62-1.57-1.59-1.57r2a/(r1b r2b)-11.78-14.86-6.30-4.51(ct1a ct2a)/∑ctb8.438.067.988.38(ct1a ctra ctqa)/tdb2.992.993.022.98fg1a/|f1b f2b f3b|6.876.713.296.64|fg2a/(f4b f5b f6b)|37.1637.7730.2132.88fa/(f1b f6b)-5.02-5.09-5.34-5.11|fg1a fg2a|/fb42.6942.6942.9042.69ct2a/(r11b r12b)7.478.2010.818.23fa/(ctra ctqa tda)1.091.091.091.09(t12b t56b)
×
tan(fovb/2)(mm)3.363.122.933.45r10b/(r3b r4b)1.521.561.181.39
[0169]
表15-2
[0170][0171][0172]
表15-3
[0173]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。