虚拟现实系统的制作方法

本技术涉及光学器件领域，具体涉及一种虚拟现实系统。

背景技术：

1、对于虚拟现实系统而言，目视系统可以使得用户进入虚拟世界，定位系统捕捉用户的动作，其与目视系统搭配可以将现实世界与虚拟世界联系起来，以实现现实世界与虚拟世界的交互，从而给用户带来沉浸式体验。

2、目视系统和定位系统中的第一片透镜和最后一片透镜位于透镜组边缘，其相对较为敏感，并且对校正像差和场曲有着关键性的影响。然而，目视系统和定位系统中的这两片透镜的光焦度或面型容易设置的不合理，当上述透镜的光焦度或面型设置不合理时，会导致目视系统和定位系统具有较大的像差，并且导致虚拟现实系统的性能变差，从而会影响到用户的沉浸感。

技术实现思路

1、本技术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系统。

2、本技术的一方面提供了这样一种虚拟现实系统，其包括目视光学系统和定位光学系统，目视光学系统沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序包括第一元件组、第二元件组、第三元件组和第四元件组，第一元件组包括反射式偏光元件、第一四分之一波片和具有正光焦度的第一透镜，第二元件组包括第二四分之一波片和第二透镜，第三元件组包括第三透镜，第四元件组包括具有正光焦度的第四透镜；定位光学系统沿着第二光轴从物侧至像侧依序包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片，其中，第一镜片具有负光焦度，第五镜片具有正光焦度或负光焦度；目视光学系统的总有效焦距f'、第一透镜的第二侧面的曲率半径r2'与第四透镜的第二侧面的曲率半径r8'满足：1.0mm<f'/(r2'/r8')<5.0mm；以及定位光学系统的总有效焦距f、第一镜片的像侧面的曲率半径r2与第五镜片的像侧面的曲率半径r10满足：-6.0mm<f/(r2/r10)<-1.0mm。

3、根据本技术的一个示例性实施方式，目视光学系统的总有效焦距f'、目视光学系统的最大视场角fov'、定位光学系统的总有效焦距f与定位光学系统的最大视场角fov满足：0.5<(f'×tan(fov'/2))/(f×tan(fov/2))<2.5。

4、根据本技术的一个示例性实施方式，目视光学系统的入瞳直径epd'与定位光学系统的入瞳直径epd满足：6.5<epd'/epd<8.0。

5、根据本技术的一个示例性实施方式，第一透镜的第一侧面至第四透镜的第二侧面的轴上距离td'与第一镜片的物侧面至定位光学系统的成像面的轴上距离ttl满足：1.3<td'/ttl<1.8。

6、根据本技术的一个示例性实施方式，目视光学系统的总有效焦距f'与定位光学系统的总有效焦距f满足：9.0<f'/f<13.0。

7、根据本技术的一个示例性实施方式，第一透镜至第四透镜中的各透镜在第一光轴上的中心厚度之和∑ct'与第一镜片至第五镜片中的各镜片在第二光轴上的中心厚度之和∑ct满足：3.0<∑ct'/∑ct<5.0。

8、根据本技术的一个示例性实施方式，第三元件组的有效焦距f3'、第四元件组的有效焦距f4'、第三透镜的折射率n3'、第四透镜的折射率n4'、第三透镜在第一光轴上的中心厚度ct3'与第四透镜在第一光轴上的中心厚度ct4'满足：-2.0<(f3'+f4')×(n3'-n4')/(ct3'+ct4')<0。

9、根据本技术的一个示例性实施方式，第一元件组的有效焦距f1'、第一透镜的折射率n1'、反射式偏光元件的折射率nr与第一四分之一波片的折射率nq1满足：10.0mm<f1'/(nr+nq1)+f1'/n1'<15.0mm。

10、根据本技术的一个示例性实施方式，第三元件组的有效焦距f3'、第四元件组的有效焦距f4'、第三透镜的第二侧面的曲率半径r6'与第四透镜的第二侧面的曲率半径r8'满足：-1.0<f3'/r6'-f4'/r8'<0。

11、根据本技术的一个示例性实施方式，第二元件组的有效焦距f2'、第三元件组的有效焦距f3'与目视光学系统的总有效焦距f'满足：-15.0<(f2'+f3')/f'<-8.0。

12、根据本技术的一个示例性实施方式，第二元件组和第三元件组在第一光轴上的空气间隔t23'、第三元件组和第四元件组在第一光轴上的空气间隔t34'、第二透镜的色散系数v2'、第二四分之一波片的色散系数vq2、第三透镜的色散系数v3'与第四透镜的色散系数v4'满足：1.0mm<t23'×(v2'+vq2)-t34'×(v3'+v4')<2.0mm。

13、根据本技术的一个示例性实施方式，影像面上设置有第五元件组，目视光学系统的总有效焦距f'、第四透镜在第一光轴上的中心厚度ct4'与第四元件组和第五元件组在第一光轴上的空气间隔t4q满足：-3.0<f'/(ct4'+t4q)<7.0。

14、根据本技术的一个示例性实施方式，定位光学系统的总有效焦距f与第一镜片的有效焦距f1满足：-0.5<f/f1<0。

15、根据本技术的一个示例性实施方式，定位光学系统的总有效焦距f、第一镜片的物侧面的曲率半径r1与第一镜片的像侧面的曲率半径r2满足：0<f/(r1-r2)<0.5。

16、根据本技术的一个示例性实施方式，第三镜片的有效焦距大于零，并且第三镜片的有效焦距f3、第四镜片和第五镜片的组合焦距f45、第三镜片和第四镜片在第二光轴上的空气间隔t34、第三镜片的色散系数v3、第四镜片的色散系数v4与第五镜片的色散系数v5满足：0<(f3+f45)/(t34×(v3+v4+v5))<4.0。

17、根据本技术的一个示例性实施方式，第二镜片的有效焦距小于零，并且第二镜片在第二光轴上的中心厚度ct2、第二镜片和第三镜片在第二光轴上的空气间隔t23、第二镜片的有效焦距f2、第二镜片的物侧面的曲率半径r3与第二镜片的像侧面的曲率半径r4满足：-3.0mm<(ct2+t23)×f2/|(r3+r4)|<0mm。

18、根据本技术的一个示例性实施方式，第四镜片在第二光轴上的中心厚度ct4、第四镜片的有效焦距f4、第四镜片的折射率n4、第五镜片在第二光轴上的中心厚度ct5、第五镜片的有效焦距f5、第五镜片的折射率n5与第四镜片和第五镜片的组合焦距f45满足：(ct4+ct5)/|(f4+f5)×n4+f45×n5|<1.5。

19、根据本技术的一个示例性实施方式，第三镜片在第二光轴上的中心厚度ct3、第三镜片的物侧面的曲率半径r5与第三镜片的像侧面的曲率半径r6满足：ct3/|r5-r6|<1.0。

20、根据本技术的一个示例性实施方式，定位光学系统的最大视场角fov满足：fov>165.0°。

21、根据本技术的一个示例性实施方式，定位光学系统的总有效焦距f、第二镜片的有效焦距f2与第三镜片的有效焦距f3满足：-0.5<f/f2+f/f3<0.5。

22、本技术所提供的虚拟现实系统被配置为目视光学系统与定位光学系统组合的结构形式，通过对目视光学系统中的相对最靠近第一侧、第二侧的透镜的焦距和对应相关的曲率半径，以及对定位光学系统中的相对最靠近物侧、像侧的镜片的焦距和对应相关的曲率半径进行约束，有利于改善目视光学系统和定位光学系统的像差和场曲，并提高虚拟现实系统的性能，与此同时，目视光学系统的虚拟沉浸感与定位光学系统的定位功能相结合，突破了虚拟现实系统的空间限制，实现了虚拟光学系统的现实世界与虚拟世界的交互。