一种高像素、大广角、小口径光学系统及头戴式设备的制作方法

本申请涉及光学成像领域，尤其是一种用于头戴式光学系统中的高像素、大广角、小口径光学系统及其应用的头戴式设备。

背景技术：

1、随着技术的进步和社会经济发展的需要，虚拟现实技术发展迅速，运用虚拟现实技术的头戴式设备(例如vr眼镜)应运而生。常规的头戴式设备中，除了可追踪用户头部、眼部、面部表情、手部的光学系统外，还有see through功能的光学系统，它可以用来增强用户对周围环境的感知及头戴式设备的可持续性。目前所应用的see through光学系统，其像素较低，视场角较小，如何在实现高像素的同时，增大光学系统的视场角，增加用户可看到的范围对用户的安全极为重要，能够使产品在市场中将具有更大的竞争力。

技术实现思路

1、为克服现有应用于头戴式设备的光学系统，普遍存在像素较低，视场角较小的问题，本申请一方面提供了一种高像素、大广角、小口径光学系统，具有高像素，大广角及小口径的优势。

2、一种高像素、大广角、小口径光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜构成；

3、所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面，其光焦度为负；

4、所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面，其光焦度为正；

5、所述第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

6、所述第五透镜的像侧面为凸面，其光焦度为正；

7、所述第六透镜的光焦度为负；

8、该光学系统满足如下条件：1.8<f*tan(hfov)/dt11<2.2；

9、其中，f为光学系统的有效焦距,hfov为光学系统的最大视场角的一半，dt11为第一透镜物侧面的最大的有效半径。

10、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述光学系统满足以下关系：0.5<|f1+f2|/|f1-f2|<2.6；

11、0.9<|f3-f4|/|f3+f4|<4.0；

12、其中，f1为第一透镜的有效焦距,f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距,f4为第四透镜的有效焦距。

13、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述光学系统设备满足以下关系：0.3<f/f4+f/f3<1.3；

14、-2.1<f6/f<-0.7；

15、1.9<(f-f12)/f<3.1；

16、其中，f3为第三透镜的有效焦距,f4为第四透镜的有效焦距，f6为第四透镜的有效焦距，f为光学系统的有效焦距，f12为第一透镜和第二透镜有效组合焦距。

17、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述光学系统满足以下关系：0.9<|f12/f23|<2.4；

18、0.4<f123/f234<1.1；

19、其中，f12为第一透镜和第二透镜有效组合焦距，f23为第二透镜和第三透镜有效组合焦距，f123为第一透镜、第二透镜和第三透镜有效组合焦距，f234为第二透镜、第三透镜和第四透镜有效组合焦距。

20、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述光学系统满足以下关系：3.8<(r1+r2)/r2<6.3；

21、1.6<(r5-r6)/r5<2.7；

22、其中，r1为第一透镜物侧面的曲率半径，r2为第一透镜像侧面的曲率半径，r5为第三透镜物侧面的曲率半径，r6为第三透镜像侧面的曲率半径。

23、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述光学系统满足以下关系：1.0<r9/r12+r10/r11<2.4；

24、其中，r9为第五透镜物侧面的曲率半径，r10为第五透镜像侧面的曲率半径，r11为第六透镜物侧面的曲率半径，r12为第六透镜像侧面的曲率半径。

25、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述第一透镜物侧面的最大的有效半径dt11≤2.1；和/或

26、所述光学系统的f数为2.2。

27、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述光学系统的全视场角fov、光学总长ttl满足：105°≤fov≤112°，ttl≤8.9mm。

28、如上所述的高像素、大广角、小口径光学系统，所述第一透镜为球面透镜；

29、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第五透镜，第六透镜为非球面透镜。

30、另一方面，本申请实施例还提供一种头戴式设备。

31、一种头戴式设备，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述的高像素、大广角、小口径光学系统。

32、与现有技术相比，本申请的有益效果如下：

33、本发明实施例之光学系统和头戴式设备，主要由6枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，通过合理分配透镜的有效焦距和光焦度，提升光学系统的成像质量，具有高像素，大广角的优势，同时，大光圈的配置可增加光学系统的进光量及更高的成像质量，使得头戴式光学系统在头戴式设备市场具有更大的竞争力。

技术特征：

1.一种高像素、大广角、小口径光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜构成，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下关系：

3.根据权利要求1所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述光学系统设备满足以下关系：

4.根据权利要求1所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下关系：

5.根据权利要求1-4任一项所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下关系：

6.根据权利要求1-4任一项所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述光学系统满足以下关系：

7.根据权利要求1-4任一项所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜物侧面的最大的有效半径dt11≤2.1；和/或

8.根据权利要求1-4任一项所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述光学系统的全视场角fov、光学总长ttl满足：105°≤fov≤112°，ttl≤8.9mm。

9.根据权利要求1-4任一项所述的高像素、大广角、小口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜为球面透镜；

10.一种头戴式设备，至少包括光学镜头，其特征在于，光学镜头内安装有权利要求1-9任一项所述的高像素、大广角、小口径光学系统。

技术总结
本发明公开一种高像素、大广角、小口径光学系统及头戴式设备，主要由6枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，通过合理分配透镜的有效焦距和光焦度，提升光学系统的成像质量，具有高像素，大广角的优势，同时，大光圈的配置可增加光学系统的进光量及更高的成像质量，使得头戴式光学系统在头戴式设备市场具有更大的竞争力。

技术研发人员：游兴海,潘正江,熊光泽,赵卫平
受保护的技术使用者：弘景光电（仙桃）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13