CN220650992U

CN220650992U - 虚拟现实模组

Info

Publication number: CN220650992U
Application number: CN202322097007.7U
Authority: CN
Inventors: 李开荣; 宋立通; 冯梦怡; 游金兴; 金银芳; 赵烈烽
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2023-08-04
Filing date: 2023-08-04
Publication date: 2024-03-22
Anticipated expiration: 2033-08-04

Abstract

本申请公开一种虚拟现实模组，其包括目视系统和定位系统，目视系统包括第一镜筒及置于第一镜筒内的沿第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜；定位系统包括第二镜筒及置于第二镜筒内的且沿第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片；第一透镜至第三透镜中的各透镜的有效焦距的总和F'、第一镜筒在第一光轴所在方向上的长度L'、第一透镜至第三透镜中的任意相邻两个透镜在第一光轴上的空气间隔的总和∑AT'、第一镜片至第五镜片中的各镜片的有效焦距的总和F、第二镜筒在第二光轴所在方向上的长度L、第一镜片至第五镜片中的任意相邻两个镜片在第二光轴上的空气间隔的总和∑AT满足：88<|F'|×(L'/∑AT')/(F×(L/∑AT))<3510。

Description

虚拟现实模组

技术领域

本申请涉及光学器件领域，具体涉及一种虚拟现实模组。

背景技术

虚拟现实模组通常包括两种形式的镜头，例如目视镜头和定位镜头。目视镜头将用户带入到虚拟世界，定位镜头获取周围环境的画面或者捕捉用户的位姿，定位镜头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，从而给用户带来沉浸式体验。然而，这种由多镜头组合而成的虚拟现实模组的整机体积偏大，重量较大，影响用户佩戴时的舒适性以及沉浸式体验。

实用新型内容

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模组。

本申请的一方面提供了这样一种虚拟现实模组，其包括目视系统和定位系统，目视系统包括第一镜筒和置于第一镜筒内的光学元件组，光学元件组沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，光学元件组还包括反射组件；定位系统包括第二镜筒以及置于第二镜筒内的五片式镜片组，五片式镜片组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；第一透镜至第三透镜中的各透镜的有效焦距的总和F'、第一镜筒在第一光轴所在方向上的长度L'、第一透镜至第三透镜中的任意相邻两个透镜在第一光轴上的空气间隔的总和∑AT'、第一镜片至第五镜片中的各镜片的有效焦距的总和F、第二镜筒在第二光轴所在方向上的长度L、第一镜片至第五镜片中的任意相邻两个镜片在第二光轴上的空气间隔的总和∑AT满足：88<|F'|×(L'/∑AT')/(F×(L/∑AT))<3510。

根据本申请的一个示例性实施方式，目视系统还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件，其中，第一透镜的第一侧面的曲率半径R1'、第一透镜的第二侧面的曲率半径R2'、第一间隔件的第一侧面的内径d1s'与第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01'满足：8.0<d1s′×(R1'/R2')/EP01'<17.0。

根据本申请的一个示例性实施方式，目视系统还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件，反射组件还包括反射式偏光元件和四分之一波板，其中，目视系统的总有效焦距f'、反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度drp、四分之一波板在第一光轴上的中心厚度dqwp、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'与第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01'满足：1.0<f'/(EP01'+drp+dqwp+∑CT')<1.5。

根据本申请的一个示例性实施方式，目视系统还包括置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件以及置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面接触的第二间隔件，其中，第一透镜的第二侧面的曲率半径R2'、第二透镜的第一侧面的曲率半径R3′、第一间隔件的第二侧面的内径d1m'与第二间隔件的第一侧面的内径d2s'满足：0<R2'/d1m'-R3'/d2s'<1.0。

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'、第三透镜的有效焦距f3'、第一镜筒的第一侧端面的外径D0s′与第一镜筒的第二侧端面的外径D0m'满足：5.0<|f1'+f3'|/(D0s'+D0m′)<128.0。

根据本申请的一个示例性实施方式，定位系统还包括置于第一镜片的像侧面且与第一镜片的像侧面接触的第一定位件，其中，第一镜片的有效焦距f1、第二镜片的有效焦距f2、第二镜筒的物侧端面的内径d0s与第一定位件的像侧面的内径d1m满足：-4.0<d0s/f1+d1m/f2<-2.5，其中，f1<0，f2<0。

根据本申请的一个示例性实施方式，定位系统还包括置于第一镜片的像侧面且与第一镜片的像侧面接触的第一定位件以及置于第二镜片的像侧面且与第二镜片的像侧面接触的第二定位件，其中，第一镜片的像侧面的曲率半径R2、第二镜片的像侧面的曲率半径R4、第一定位件的像侧面的内径d1m、第一定位件的像侧面的外径D1m、第二定位件的像侧面的内径d2m与第二定位件的像侧面的外径D2m满足：10.0mm²<R2×(D1m-d1m)+R4×(D2m-d2m)<14.0mm²。

根据本申请的一个示例性实施方式，定位系统还包括置于第二镜片的像侧面且与第二镜片的像侧面接触的第二定位件以及置于第三镜片的像侧面且与第三镜片的像侧面接触的第三定位件，其中，第二镜片的有效焦距f2、第三镜片的有效焦距f3、第二镜片在第二光轴上的中心厚度CT2、第三镜片在第二光轴上的中心厚度CT3、第二镜片和第三镜片在第二光轴上的空气间隔T23与第二定位件和第三定位件沿第二光轴的间隔EP23满足：0<f3×(T23/CT3)/|f2×(EP23/CT2)|<5.0。

根据本申请的一个示例性实施方式，定位系统还包括第一定位件、第二定位件和第三定位件，第一定位件置于第一镜片的像侧面且与第一镜片的像侧面接触，第二定位件置于第二镜片的像侧面且与第二镜片的像侧面接触，第三定位件置于第三镜片的像侧面且与第三镜片的像侧面接触，其中，第一镜片的有效焦距f1、第二镜片的有效焦距f2、第三镜片的有效焦距f3、第一定位件和第二定位件沿第二光轴的间隔EP12与第二定位件和第三定位件沿第二光轴的间隔EP23满足：0.5<(f1+f2+f3)/(EP12+EP23)<1.3。

根据本申请的一个示例性实施方式，定位系统还包括置于第三镜片的像侧面且与第三镜片的像侧面接触的第三定位件，其中，第四镜片的物侧面的曲率半径R7、第五镜片的像侧面的曲率半径R10、第三定位件的像侧面的内径d3m与第二镜筒的像侧端面的内径d0m满足：0<d3m×R7/|d0m×R10|<1.0。

本申请所提供的虚拟现实模组被配置为目视系统与定位系统组合的结构形式，通过控制目视系统中的所有透镜的焦距之和以及定位系统中的所有镜片的焦距之和，能够约束目视系统、定位系统的视场角，使得目视系统、定位系统满足大视场角的特点，以实现其功能性要求；同时搭配合理的第一镜筒的长度、第二镜筒的长度以及所有透镜和/或所有镜片在对应光轴上的空气间隔的总和，在保证加工性和光学性能的前提下，能够缩短目视系统和定位系统的长度，实现目视系统和定位系统的小型化，便于整机布局，减轻整机重量，提升用户佩戴时的舒适性以及沉浸式体验。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。在附图中：

图1示出了根据本申请的虚拟现实模组的结构示意图；

图2示出了根据本申请的目视系统的参数示意图；

图3示出了根据本申请的目视系统的结构示意图；

图4示出了根据本申请的定位系统的参数示意图；

图5示出了根据本申请的定位系统的结构示意图；

图6示出了根据本申请实施例一的目视系统的结构示意图；

图7示出了根据本申请实施例二的目视系统的结构示意图；

图8示出了根据本申请实施例三的目视系统的结构示意图；

图9A至图9C分别示出了根据本申请实施例一、二、三的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；

图10示出了根据本申请实施例四的目视系统的结构示意图；

图11示出了根据本申请实施例五的目视系统的结构示意图；

图12示出了根据本申请实施例六的目视系统的结构示意图；

图13A至图13C分别示出了根据本申请实施例四、五、六的目视系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；

图14示出了根据本申请实施例七的定位系统的结构示意图；

图15示出了根据本申请实施例八的定位系统的结构示意图；

图16示出了根据本申请实施例九的定位系统的结构示意图；

图17A至图17C分别示出了根据本申请实施例七、八、九的定位系统的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；

图18示出了根据本申请实施例十的定位系统的结构示意图；

图19示出了根据本申请实施例十一的定位系统的结构示意图；

图20示出了根据本申请实施例十二的定位系统的结构示意图；以及

图21A至图21C分别示出了根据本申请实施例十、十一、十二的定位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

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请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申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

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，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜和/或镜片的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示出的球面或非球面的形状通过实例的方式示出。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。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜和/或镜片表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜和/或镜片表面至少于近轴区域为凸面；若透镜和/或镜片表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜和/或镜片表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近第一侧(例如接收部侧)的表面称为该透镜的第一侧面，每个透镜最靠近第二侧(例如发射部侧)的表面称为该透镜的第二侧面。每个镜片最靠近被摄物体的表面称为该镜片的物侧面，每个镜片最靠近成像面的表面称为该镜片的像侧面。

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，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请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。

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)均具有与本申请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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

参考图1，本申请的第一方面提供了这样一种虚拟现实模组，其可包括目视系统和定位系统。定位系统用于捕捉周围环境中的画面或者使用者的位姿。目视系统根据从周围环境中的画面或者使用者的位姿所得到的定位结果对发射部的虚拟图像进行动态调整并且投射虚拟图像。目视系统的数量可为一个或者多个，定位系统的数量可为一个或者多个。在一示例中，虚拟现实模组可包括对称设置的两个目视系统。应当理解的是，本申请所提供的虚拟现实模组还可以包括除目视系统和定位系统之外的任意一种光学系统，例如第一光学系统。

本申请中的定位系统收集周围环境中的画面或者使用者的位姿，收集的周围环境中的画面或者使用者的位姿可通过定位系统的芯片传递至处理系统。处理系统对周围环境中的画面或者使用者的位姿进行分析，并根据分析结果确定出目视系统所需表现的信息，然后将目视系统所需表现的信息传递给目视系统。目视系统根据接收到的所需表现的信息动态调整发射部的虚拟图像，并且最终将虚拟图像投射至接收部，例如使用者的眼睛，以使使用者产生身临其境的感觉。本申请所提供的虚拟现实模组将目视系统的虚拟沉浸感与定位系统的定位功能相结合，突破了虚拟现实装置的空间限制，实现了虚拟现实装置的现实世界与虚拟世界的交互。

在示例性实施方式中，参考图2和图3，目视系统可以包括第一镜筒和置于第一镜筒内的光学元件组，光学元件组包括沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜。第一透镜至第三透镜中的相邻两个透镜之间可具有空气间隔。

在示例性实施方式中，参考图2，目视系统可以包括置于第一镜筒内的间隔件组，间隔件组可以包括第一间隔件和/或第二间隔件。其中，第一间隔件可置于第一透镜的第二侧面且与第一透镜的第二侧面至少部分接触；第二间隔件可置于第二透镜的第二侧面且与第二透镜的第二侧面至少部分接触。合理使用间隔件能够有效规避杂光风险，减少对像质的干扰，进而提升目视系统的成像质量。

在示例性实施方式中，光学元件组还可以包括反射组件。反射组件可以包括反射式偏光元件和四分之一波板。在其他示例中，反射组件还可以包括贴附于第三透镜的第一侧面或第二侧面的部分反射层，其中，部分反射层对光线具有半透射半反射作用。通过在第三透镜的第一侧面或第二侧面设置部分反射层，并结合反射式偏光元件和四分之一波板，能够使得光线多次折反，有效降低目视系统的本体长度。

在示例性实施方式中，反射式偏光元件可贴附于第一透镜的第一侧面上，四分之一波板可贴附于第二透镜的第二侧面上。

在示例性实施方式中，第二透镜的第二侧面被配置为平面，并且反射式偏光元件与四分之一波板贴合以形成一张膜层，贴合后的膜层贴附在第二透镜的第二侧面，其中，反射式偏光元件相较于四分之一波板更靠近第二透镜。通过将反射式偏光元件和四分之一波板复合在一起以形成一张膜层，能够减少膜层的贴附面数，提高膜层的贴附良率。并且复合后的膜层贴附在平面上，有利于提升膜层贴附后的稳定性，进而提升目视系统的性能。

在示例性实施方式中，第一侧可为接收部侧，第二侧可为发射部侧。相应地，各元件(第一透镜、第二透镜、第三透镜)的第一侧面可被称作近接收部侧面，第二侧面可被称作近发射部侧面。

在示例性实施方式中，目视系统还可以包括光阑，光阑可例如设置于第一侧与第一透镜之间。发射部的图像光经过第三透镜、四分之一波板、第二透镜、第一透镜、反射式偏光元件等多次折射和反射后最终投射至接收部。

在示例性实施方式中，来自发射部的图像光可依序穿过第三透镜、四分之一波板、第二透镜、第一透镜，到达反射式偏光元件，然后在反射式偏光元件处反射形成第一次反射图像光。第一次反射图像光穿过第一透镜、第二透镜、四分之一波板并到达部分反射层，然后在部分反射层处反射形成第二次反射图像光。第二次反射图像光依次穿过四分之一波板、第二透镜、第一透镜、反射式偏光元件至光阑并最终投射至接收部。在其他示例中，来自发射部的图像光可依序穿过第三透镜、四分之一波板，到达反射式偏光元件，然后在反射式偏光元件处反射形成第一次反射图像光。第一次反射图像光穿过四分之一波板、第三透镜并到达部分反射层，然后在部分反射层处反射形成第二次反射图像光。第二次反射图像光依次穿过第三透镜、四分之一波板、反射式偏光元件、第二透镜、第一透镜至光阑并最终投射至接收部。本申请所提供的目视系统通过光反射和折射组合的方式在不影响投影品质的前提下将所需光程折叠，有效缩短了目视系统的本体长度。

在示例性实施方式中，参考图4和图5，定位系统可以包括第二镜筒以及置于第二镜筒内的五片式镜片组，五片式镜片组包括沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片。第一镜片至第五镜片中的相邻两个镜片之间可具有空气间隔。在一示例中，第一镜片和第二镜片均具有负光焦度，第三镜片、第四镜片和第五镜片均具有正光焦度。

在示例性实施方式中，参考图4，定位系统可以包括置于第二镜筒内的定位件组，定位件组可以包括第一定位件、第二定位件和第三定位件中的一个或多个。其中，第一定位件可置于第一镜片的像侧面且与第一镜片的像侧面至少部分接触，第二定位件可置于第二镜片的像侧面且与第二镜片的像侧面至少部分接触，第三定位件可置于第三镜片的像侧面且与第三镜片的像侧面至少部分接触。合理使用定位件能够有效规避杂光风险，减少对像质的干扰，进而提升定位系统的成像质量。

在示例性实施方式中，第一透镜至第三透镜中的各透镜的有效焦距的总和F'、第一镜筒在第一光轴所在方向上的长度L'、第一透镜至第三透镜中的任意相邻两个透镜在第一光轴上的空气间隔的总和∑AT'、第一镜片至第五镜片中的各镜片的有效焦距的总和F、第二镜筒在第二光轴所在方向上的长度L、第一镜片至第五镜片中的任意相邻两个镜片在第二光轴上的空气间隔的总和∑AT可以满足：88<|F'|×(L'/∑AT')/(F×(L/∑AT))<3510。作为示例，2850<|F'|×(L'/∑AT')/(F×(L/∑AT))<3510。通过控制目视系统中的所有透镜的焦距之和以及定位系统中的所有镜片的焦距之和，能够约束目视系统、定位系统的视场角，使得目视系统、定位系统满足大视场角的特点，以实现其功能性要求；同时搭配合理的第一镜筒的长度、第二镜筒的长度以及所有透镜和/或所有镜片在对应光轴上的空气间隔的总和，在保证加工性和光学性能的前提下，能够缩短目视系统和定位系统的长度，实现目视系统和定位系统的小型化，便于整机布局，减轻整机重量，提升用户佩戴时的舒适性以及沉浸式体验。

在示例性实施方式中，第一透镜的第一侧面的曲率半径R1'、第一透镜的第二侧面的曲率半径R2'、第一间隔件的第一侧面的内径d1s'与第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01'可以满足：8.0<d1s'×(R1'/R2')/EP01'<17.0。通过控制第一透镜的第一侧面和第二侧面的曲率半径，能够约束第一透镜的光焦度，有利于校正成像像差；同时搭配合理的第一间隔件的第一侧面的内径以及第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔，在保证第一间隔件对第一透镜的支撑性的前提下，能够使得第一镜筒的前端厚度与第一透镜的非有效径部分的厚度合适，从而满足其成型加工和组装要求。

在示例性实施方式中，目视系统的总有效焦距f'、反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度drp、四分之一波板在第一光轴上的中心厚度dqwp、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'与第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01'可以满足：1.0<f'/(EP01'+drp+dqwp+∑CT')<1.5。通过控制目视系统的总有效焦距，能够约束目视系统的视场角，使得目视系统满足大视场角的特点；同时搭配合理的第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔、反射式偏光元件在第一光轴上的中心厚度、四分之一波板在第一光轴上的中心厚度以及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，能够减小目视系统的本体长度，有利于目视系统实现小型化。

在示例性实施方式中，第一透镜的第二侧面的曲率半径R2'、第二透镜的第一侧面的曲率半径R3′、第一间隔件的第二侧面的内径d1m'与第二间隔件的第一侧面的内径d2s′可以满足：0<R2'/d1m'-R3'/d2s'<1.0。通过控制第一透镜的第二侧面和第二透镜的第一侧面的曲率半径，能够约束第一透镜和第二透镜的光焦度；同时搭配合理的第一间隔件的第二侧面的内径和第二间隔件的第一侧面的内径，在保证这两个间隔件对第一透镜和第二透镜的支撑性的前提下，能够阻挡多余光线，并改善目视系统的杂光问题。

在示例性实施方式中，第一透镜的有效焦距f1'、第三透镜的有效焦距f3'、第一镜筒的第一侧端面的外径D0s'与第一镜筒的第二侧端面的外径D0m'可以满足：5.0<|f1'+f3'|/(D0s'+D0m')<128.0。作为示例，120.0<|f1'+f3'|/(D0s'+D0m')<128.0。通过控制第一透镜和第三透镜的有效焦距，有利于约束光线进入和出射对应透镜时的走向；同时搭配合理的第一镜筒的第一侧端面和第二侧端面的外径，在保证第一镜筒的整体壁厚均匀以及可成型性的前提下，能够使得透镜之间的承靠面具有合理的段差，有利于提升目视系统的组立稳定性。

在示例性实施方式中，第一镜片的有效焦距f1、第二镜片的有效焦距f2、第二镜筒的物侧端面的内径d0s与第一定位件的像侧面的内径d1m可以满足：-4.0<d0s/f1+d1m/f2<-2.5，其中，f1<0，f2<0。通过控制第一镜片和第二透镜的有效焦距为负值，有利于增大定位系统的视场角；同时搭配合理的第二镜筒的物侧端面的内径和第一定位件的像侧面的内径，在保证定位系统的大视场角的前提下，能够减小第二镜筒的口径，并确保第一定位件对第一镜片和第二镜片的支撑性。

在示例性实施方式中，第一镜片的像侧面的曲率半径R2、第二镜片的像侧面的曲率半径R4、第一定位件的像侧面的内径d1m、第一定位件的像侧面的外径D1m、第二定位件的像侧面的内径d2m与第二定位件的像侧面的外径D2m可以满足：10.0mm²<R2×(D1m-d1m)+R4×(D2m-d2m)<14.0mm²。通过控制第一镜片和第二镜片的像侧面的曲率半径，能够约束第一镜片和第二镜片的像侧面的面型，有利于保证这两个镜片的均匀性和可加工性；同时搭配合理的第一定位件、第二定位件的像侧面的内外径，在保证这两个定位件对第一镜片和第二镜片的支撑性的前提下，能够阻挡多余光线，并改善定位系统的杂光问题。

在示例性实施方式中，第二镜片的有效焦距f2、第三镜片的有效焦距f3、第二镜片在第二光轴上的中心厚度CT2、第三镜片在第二光轴上的中心厚度CT3、第二镜片和第三镜片在第二光轴上的空气间隔T23与第二定位件和第三定位件沿第二光轴的间隔EP23可以满足：0<f3×(T23/CT3)/|f2×(EP23/CT2)|<5.0。通过控制上述条件式，能够合理分配第二镜片和第三透镜的光焦度，有利于约束光线的走向；同时还能够对第二镜片、第三镜片的厚薄比进行限制，有利于第二镜片、第三镜片的成型。

在示例性实施方式中，第一镜片的有效焦距f1、第二镜片的有效焦距f2、第三镜片的有效焦距f3、第一定位件和第二定位件沿第二光轴的间隔EP12与第二定位件和第三定位件沿第二光轴的间隔EP23可以满足：0.5<(f1+f2+f3)/(EP12+EP23)<1.3。通过合理分配第一镜片、第二镜片和第三镜片的有效焦距，有利于对光线自第三镜片的出射角进行限制；同时搭配合理的第一定位件和第二定位件沿第二光轴的间隔以及第二定位件和第三定位件沿第二光轴的间隔，间接约束第二镜片、第三镜片的非有效径部分的厚度，从而提升第二镜片、第三镜片的可加工性和组立稳定性。

在示例性实施方式中，第四镜片的物侧面的曲率半径R7、第五镜片的像侧面的曲率半径R10、第三定位件的像侧面的内径d3m与第二镜筒的像侧端面的内径d0m可以满足：0<d3m×R7/|d0m×R10|<1.0。通过控制第四镜片的物侧面和第五镜片的像侧面的曲率半径，有利于提升定位系统最终的成像质量；同时搭配合理的第三定位件的像侧面的内径和第二镜筒的像侧端面的内径，遮挡前端产生的多余光线，提升定位系统的成像质量。

根据本申请的上述实施方式的虚拟现实模组由目视系统和定位系统组成，其中，目视系统可采用多片透镜，例如上文所述的三片透镜，定位系统可采用多片镜片，例如上文所述的五片镜片。通过合理配置目视系统和定位系统的参数，能够提高虚拟现实模组的成像质量以及视觉沉浸感。并且通过上述配置的虚拟现实模组具有小型化以及良好的成像质量等特点，能够很好地满足各类便携式电子产品在投影场景下的使用需求。

在本申请的实施方式中，第一透镜至第三透镜中各透镜的表面中的至少一个为非球面表面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面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。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，进而改善成像质量。类似地，第一镜片至第五镜片中各镜片的表面中的至少一个为非球面表面。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成透镜和/或镜片的数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的目视系统的具体实施例。

实施例一

以下参照图6描述根据本申请实施例一的目视系统。

如图6所示，目视系统100包括第一镜筒P0'以及置于第一镜筒P0'内的光学元件组和间隔件组。光学元件组包括沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜E1'、第二透镜E2'和第三透镜E3'。光学元件组还包括反射组件，反射组件包括反射式偏光元件RP、四分之一波板QWP和部分反射层BS。间隔件组包括第一间隔件P1'和第二间隔件P2'。在本实施例中，第一侧指的是接收部侧，第二侧指的是发射部侧。各元件(例如第一透镜E1'、第二透镜E2'、第三透镜E3')的第一侧面均被称作近接收部侧面，第二侧面均被称作近发射部侧面。

第一透镜E1'具有正光焦度，其近接收部侧面S1为凹面，近发射部侧面S2为凸面。第二透镜E2'具有负光焦度，其近接收部侧面S3为凹面，近发射部侧面S4为凸面。第三透镜E3'具有正光焦度，其近接收部侧面S5为凹面，近发射部侧面S6为凸面。反射式偏光元件RP贴附于第一透镜E1'的近接收部侧面S1。四分之一波板QWP贴附于第二透镜E2'的近发射部侧面S4。部分反射层BS可贴附于第三透镜E3'的近接收部侧面S5。

在本示例中，来自发射部的图像光依序穿过第三透镜E3′、四分之一波板QWP、第二透镜E2'、第一透镜E1'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第一透镜E1'、第二透镜E2'、四分之一波板QWP并到达部分反射层BS后，在部分反射层BS处发生第二次反射。经第二次反射的光依次穿过四分之一波板QWP、第二透镜E2'、第一透镜E1'、反射式偏光元件RP并最终投射接收部。例如，该目视系统100经两次反射后的光线最终投射至接收部。

表1示出了实施例一的目视系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。来自发射部的图像光按照序号19至序号1的顺序经过各元件并最终投射至接收部中。

表1

在本实施例中，目视系统的总有效焦距f'的取值为27.33mm，目视系统的最大视场角的一半Semi-FOV'的取值为53.0°，第一透镜E1'的有效焦距f1'的取值为17586.47mm，第二透镜E2'的有效焦距f2'的取值为243.09mm，第三透镜E3'的有效焦距f3'的取值为1186.53mm，第一透镜至第三透镜中的各透镜的有效焦距的总和F'的取值为19016.09mm。

在本实施例中，第一透镜E1'的近接收部侧面S1和近发射部侧面S2、第二透镜E2'的近接收部侧面S3和近发射部侧面S4、第三透镜E3'的近接收部侧面S5和近发射部侧面S6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：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为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。表2给出了可用于实施例一中各非球面表面S1-S6的圆锥系数k以及高次项系数A₄、A₆、A₈和A₁₀。

面号	k	A4	A6	A8	A10
						S1	0.0000	-4.24E-01	1.07E-01	7.32E-03	-2.71E-04
S2	0.0000	1.02E+00	-9.26E-02	-1.94E-02	1.24E-03
						S3	0.0000	1.01E+00	-1.96E-01	1.09E-02	-3.39E-03
S4	0.0000	-7.90E-01	2.88E-02	3.44E-02	8.89E-03
						S5	0.0000	9.22E-03	5.56E-02	8.50E-03	-2.08E-03
S6	0.0000	9.64E-01	-2.74E-01	6.23E-02	5.81E-03

表2

实施例二

以下参照图7描述根据本申请实施例二的目视系统。

如图7所示，目视系统100包括第一镜筒P0′以及置于第一镜筒P0'内的光学元件组和间隔件组。光学元件组包括沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜E1'、第二透镜E2'和第三透镜E3′。光学元件组还包括反射组件，反射组件包括反射式偏光元件RP、四分之一波板QWP和部分反射层BS。间隔件组包括第一间隔件P1′和第二间隔件P2'。

本实施例的光学元件组的结构与实施例一的光学元件组的结构相同，即，本实施例的目视系统的基本参数表与表1相同，非球面系数表与表2相同。本实施例与实施例一的区别在于：第一镜筒P0′、第一间隔件P1'、第二间隔件P2'的结构尺寸不同。例如，第一镜筒在第一光轴所在方向上的长度L'、第一间隔件的第一侧面的内径d1s'、第一间隔件的第二侧面的内径d1m'、第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01'、第二间隔件的第一侧面的内径d2s'、第一镜筒的第一侧端面的外径D0s'、第一镜筒的第二侧端面的外径D0m′等参数不同。

实施例三

以下参照图8描述根据本申请实施例三的目视系统。

如图8所示，目视系统100包括第一镜筒P0'以及置于第一镜筒P0'内的光学元件组和间隔件组。光学元件组包括沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜E1'、第二透镜E2'和第三透镜E3'。光学元件组还包括反射组件，反射组件包括反射式偏光元件RP、四分之一波板QWP和部分反射层BS。间隔件组包括第一间隔件P1'和第二间隔件P2'。

本实施例的光学元件组的结构与实施例一的光学元件组的结构相同，即，本实施例的目视系统的基本参数表与表1相同，非球面系数表与表2相同。本实施例与实施例一的区别在于：第一镜筒P0'、第一间隔件P1'、第二间隔件P2'的结构尺寸不同。例如，第一镜筒在第一光轴所在方向上的长度L'、第一间隔件的第一侧面的内径d1s'、第一间隔件的第二侧面的内径d1m'、第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01′、第二间隔件的第一侧面的内径d2s'、第一镜筒的第一侧端面的外径D0s'、第一镜筒的第二侧端面的外径D0m'等参数不同。

表3给出了实施例一至三的第一镜筒P0'、第一间隔件P1'、第二间隔件P2'的一些基本参数，如L'、d1s'、d1m'、EP01′、d2s'、D0s'和D0m'等，表3所列出的部分基本参数按照图2所示的标注方法来测量得到，并且表3所列出的基本参数的单位均为毫米(mm)。

实施例/参数	L'	d1s'	d1m'	EP01'	d2s'	D0s'	D0m'
								一	17.867	56.487	56.487	6.529	63.261	73.632	76.994
二	17.647	60.460	61.092	6.529	61.425	72.154	75.397
								三	17.628	55.253	55.253	6.578	61.251	75.707	72.997

表3

图9A示出了实施例一、二、三的目视系统100的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由目视系统100后的会聚焦点偏离。图9B示出了实施例一、二、三的目视系统100的象散曲线，其表示不同半视场角对应的子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图9C示出了实施例一、二、三的目视系统100的畸变曲线，其表示不同半视场角对应的畸变大小值。根据图9A至图9C可知，实施例一、二、三所给出的目视系统100能够实现良好的成像质量。

实施例四

以下参照图10描述根据本申请实施例四的目视系统。

如图10所示，目视系统100包括第一镜筒P0'以及置于第一镜筒P0'内的光学元件组和间隔件组。光学元件组包括沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜E1'、第二透镜E2′和第三透镜E3′。光学元件组还包括反射组件，反射组件包括反射式偏光元件RP、四分之一波板QWP和部分反射层BS。间隔件组包括第一间隔件P1'和第二间隔件P2'。在本实施例中，第一侧指的是接收部侧，第二侧指的是发射部侧。各元件(例如第一透镜E1'、第二透镜E2'、第三透镜E3')的第一侧面均被称作近接收部侧面，第二侧面均被称作近发射部侧面。

第一透镜E1'具有负光焦度，其近接收部侧面S1为凸面，近发射部侧面S2为凹面。第二透镜E2'具有正光焦度，其近接收部侧面S3为凸面，近发射部侧面S4为平面。第三透镜E3'具有正光焦度，其近接收部侧面S5为凸面，近发射部侧面S6为凸面。反射式偏光元件RP与四分之一波板QWP贴合以形成一张膜层，贴合后的膜层贴附在第二透镜E2'的近发射部侧面S4，其中，反射式偏光元件RP相对于四分之一波板QWP更靠近第二透镜E2'。部分反射层BS可贴附于第三透镜E3'的近发射部侧面S6。

在本示例中，来自发射部的图像光穿过第三透镜E3'、四分之一波板QWP，并到达后反射式偏光元件RP，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、第三透镜E3'并到达部分反射层BS后，在部分反射层BS处发生第二次反射。经第二次反射的光依次穿过第三透镜E3'、四分之一波板QWP、反射式偏光元件RP、第二透镜E2'、第一透镜E1'并最终投射接收部。例如，该目视系统100经两次反射后的光线最终投射至接收部。

表4示出了实施例四的目视系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。来自发射部的图像光按照序号15至序号1的顺序经过各元件并最终投射至接收部中。

表4

在本实施例中，目视系统的总有效焦距f'的取值为30.62mm，目视系统的最大视场角的一半Semi-FOV′的取值为53.0°，第一透镜E1'的有效焦距f1′的取值为-1077.83mm，第二透镜E2'的有效焦距f2'的取值为229.74mm，第三透镜E3'的有效焦距f3'的取值为147.17mm，第一透镜至第三透镜中的各透镜的有效焦距的总和F'的取值为-700.92mm。

在本实施例中，第一透镜E1'的近接收部侧面S1和近发射部侧面S2、第二透镜E2'的近接收部侧面S3、第三透镜E3'的近接收部侧面S5和近发射部侧面S6均为非球面。表5给出了可用于实施例四中各非球面表面S1-S3、S5-S6的圆锥系数k以及高次项系数A₄、A₆、A₈和A₁₀。

面号	k	A4	A6	A8	A10
						S1	0.0000	1.51E+00	-3.26E-01	5.47E-02	1.99E-04
S2	0.0000	2.40E+00	-6.22E-01	1.38E-01	-1.31E-02
						S3	0.0000	1.21E+00	-4.10E-01	1.06E-01	-1.04E-02
S5	0.0000	-1.01E+00	5.38E-02	5.68E-02	-6.83E-03
						S6	0.0000	1.07E-01	-1.14E-02	1.10E-02	7.21E-04

表5

实施例五

以下参照图11描述根据本申请实施例五的目视系统。

如图11所示，目视系统100包括第一镜筒P0′以及置于第一镜筒P0′内的光学元件组和间隔件组。光学元件组包括沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜E1′、第二透镜E2′和第三透镜E3′。光学元件组还包括反射组件，反射组件包括反射式偏光元件RP、四分之一波板QWP和部分反射层BS。间隔件组包括第一间隔件P1′。

本实施例的光学元件组的结构与实施例四的光学元件组的结构相同，即，本实施例的目视系统的基本参数表与表4相同，非球面系数表与表5相同。本实施例与实施例四的区别在于：第一镜筒P0′、第一间隔件P1′的结构尺寸不同。例如，第一镜筒在第一光轴所在方向上的长度L′、第一间隔件的第一侧面的内径d1s′、第一间隔件的第二侧面的内径d1m′、第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01′、第一镜筒的第一侧端面的外径D0s′、第一镜筒的第二侧端面的外径D0m′等参数不同。

实施例六

以下参照图12描述根据本申请实施例六的目视系统。

如图12所示，目视系统100包括第一镜筒P0′以及置于第一镜筒P0′内的光学元件组和间隔件组。光学元件组包括沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序排列的第一透镜E1′、第二透镜E2′和第三透镜E3′。光学元件组还包括反射组件，反射组件包括反射式偏光元件RP、四分之一波板QWP和部分反射层BS。间隔件组包括第一间隔件P1'和第二间隔件P2'。

本实施例的光学元件组的结构与实施例四的光学元件组的结构相同，即，本实施例的目视系统的基本参数表与表4相同，非球面系数表与表5相同。本实施例与实施例四的区别在于：第一镜筒P0′、第一间隔件P1′、第二间隔件P2′的结构尺寸不同。例如，第一镜筒在第一光轴所在方向上的长度L′、第一间隔件的第一侧面的内径d1s'、第一间隔件的第二侧面的内径d1m'、第一镜筒的第一侧端面和第一间隔件沿第一光轴的间隔EP01′、第二间隔件的第一侧面的内径d2s′、第一镜筒的第一侧端面的外径D0s′、第一镜筒的第二侧端面的外径D0m′等参数不同。

表6给出了实施例四至六的第一镜筒P0′、第一间隔件P1′、第二间隔件P2′的一些基本参数，如L′、d1s′、d1m′、EP01'、d2s'、D0s'和D0m'等，表6所列出的部分基本参数按照图2所示的标注方法来测量得到，并且表6所列出的基本参数的单位均为毫米(mm)。

实施例/参数	L'	d1s'	d1m'	EP01'	d2s'	D0s'	D0m'
								四	25.321	67.487	67.487	8.047	76.730	89.598	89.598
五	21.048	71.514	71.514	5.543	/	86.169	86.169
								六	25.047	67.487	67.487	7.748	76.920	90.557	90.557

表6

图13A示出了实施例四、五、六的目视系统100的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由目视系统100后的会聚焦点偏离。图13B示出了实施例四、五、六的目视系统100的象散曲线，其表示不同半视场角对应的子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图13C示出了实施例四、五、六的目视系统100的畸变曲线，其表示不同半视场角对应的畸变大小值。根据图13A至图13C可知，实施例四、五、六所给出的目视系统100能够实现良好的成像质量。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的定位系统的具体实施例。

实施例七

以下参照图14描述根据本申请实施例七的定位系统。

如图14所示，定位系统200包括第二镜筒P0以及置于第二镜筒P0内的五片式镜片组和定位件组。五片式镜片组包括沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片E1、第二镜片E2、第三镜片E3、第四镜片E4和第五镜片E5。光阑STO可设置于第三镜片E3与第四镜片E4之间。定位件组包括第一定位件P1、第二定位件P2和第三定位件P3。

第一镜片E1具有负光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。第二镜片E2具有负光焦度，其物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。第三镜片E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凹面。第四镜片E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。第五镜片E5具有正光焦度，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面。滤光片E6具有物侧面S11和像侧面S12。来自物体的光依序穿过各表面S1至S12并最终成像在成像面S13上。其中，第四镜片和第五镜片胶合以形成胶合镜片。

表7出了实施例七的定位系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表7

在本实施例中，定位系统的总有效焦距f的取值为0.93mm，定位系统的最大视场角的一半Semi-FOV的取值为83.3°，第一镜片至第五镜片中的各镜片的有效焦距的总和F的取值为13.97mm。

在本实施例中，第二镜片E2至第五镜片E5中的任意一个镜片的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面镜片的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为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。表8出了可用于实施例七中各非球面表面S3-S10的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄和A₁₆。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S3

8.3850E-03

-1.8189E-03

1.8292E-04

0.0000E+00

S4

6.4754E-02

1.5443E-02

2.8613E-02

0.0000E+00

S5

1.5799E-01

-2.1779E-01

1.0136E+00

-2.5985E+00

3.8274E+00

-2.8592E+00

8.7003E-01

S6

-1.3903E-01

7.9999E-01

-1.7845E+00

2.5359E+00

-2.1304E+00

1.2393E+00

-3.5206E-01

S7

-3.6888E-01

1.1014E+00

-3.1194E+00

5.4328E+00

-5.9024E+00

3.5712E+00

-9.4638E-01

S8/S9

-1.4862E+00

3.3366E+00

-2.9140E+00

2.7583E+00

-1.8770E+00

-4.6366E-01

1.1539E+00

S10

-1.1496E-01

5.8524E-01

-7.5596E-01

1.6325E+00

-2.8366E+00

2.8009E+00

-1.0621E+00

表8

实施例八

以下参照图15描述根据本申请实施例八的定位系统。

如图15所示，定位系统200包括第二镜筒P0以及置于第二镜筒P0内的五片式镜片组和定位件组。五片式镜片组包括沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片E1、第二镜片E2、第三镜片E3、第四镜片E4和第五镜片E5。光阑STO可设置于第三镜片E3与第四镜片E4之间。定位件组包括第一定位件P1、第二定位件P2和第三定位件P3。

本实施例的五片式镜片组的结构与实施例七的五片式镜片组的结构相同，即，本实施例的定位系统的基本参数表与表7相同，非球面系数表与表8相同。本实施例与实施例七的区别在于：第二镜筒P0、第一定位件P1、第二定位件P2、第三定位件P3的结构尺寸不同。例如，第二镜筒在第二光轴所在方向上的长度L、第一定位件的物侧面的内径d1s、第一定位件的像侧面的内径d1m、第一定位件的像侧面的外径D1m、第二定位件的像侧面的内径d2m、第二定位件的像侧面的外径D2m、第三定位件的像侧面的内径d3m、第二镜筒的物侧端面的内径d0s、第二镜筒的像侧端面的内径d0m、第一定位件和第二定位件沿第二光轴的间隔EP12、第二定位件和第三定位件沿第二光轴的间隔EP23等参数不同。

实施例九

以下参照图16描述根据本申请实施例九的定位系统。

如图16所示，定位系统200包括第二镜筒P0以及置于第二镜筒P0内的五片式镜片组和定位件组。五片式镜片组包括沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片E1、第二镜片E2、第三镜片E3、第四镜片E4和第五镜片E5。光阑STO可设置于第三镜片E3与第四镜片E4之间。定位件组包括第一定位件P1、第二定位件P2和第三定位件P3。

表9给出了实施例七至九的第二镜筒P0、第一定位件P1、第二定位件P2、第三定位件P3的一些基本参数，如L、d1m、D1m、d2m、D2m、d3m、d0s、d0m、EP12、EP23等，表9所列出的部分基本参数按照图4所示的标注方法来测量得到，并且表9所列出的基本参数的单位均为毫米(mm)。

实施例/参数	L	d1m	D1m	d2m	D2m	d3m	d0s	d0m	EP12	EP23
											七	5.941	3.452	6.600	1.934	5.155	1.546	7.089	2.305	1.241	1.396
八	5.965	3.568	6.800	1.923	5.591	1.547	7.289	2.182	1.372	1.316
											九	5.987	4.022	6.700	1.909	5.672	1.544	7.189	2.182	1.341	1.242

表9

图17A示出了实施例七、八、九的定位系统200的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由定位系统200后的会聚焦点偏离。图17B示出了实施例七、八、九的定位系统200的象散曲线，其表示不同半视场角对应的子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图17C示出了实施例七、八、九的定位系统200的畸变曲线，其表示不同半视场角对应的畸变大小值。根据图17A至图17C可知，实施例七、八、九所给出的定位系统200能够实现良好的成像质量。

实施例十

以下参照图18描述根据本申请实施例十的定位系统。

如图18所示，定位系统200包括第二镜筒P0以及置于第二镜筒P0内的五片式镜片组和定位件组。五片式镜片组包括沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片E1、第二镜片E2、第三镜片E3、第四镜片E4和第五镜片E5。光阑STO可设置于第三镜片E3与第四镜片E4之间。定位件组包括第一定位件P1、第二定位件P2和第三定位件P3。

第一镜片E1具有负光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。第二镜片E2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三镜片E3具有正光焦度，其物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面。第四镜片E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五镜片E5具有正光焦度，其物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。滤光片E6具有物侧面S11和像侧面S12。来自物体的光依序穿过各表面S1至S12并最终成像在成像面S13上。其中，第四镜片和第五镜片胶合以形成胶合镜片。

表10出了实施例十的定位系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表10

在本实施例中，定位系统的总有效焦距f的取值为1.09mm，定位系统的最大视场角的一半Semi-FOV的取值为75.0°，第一镜片至第五镜片中的各镜片的有效焦距的总和F的取值为15.38mm。

在本实施例中，第二镜片E2至第五镜片E5中的任意一个镜片的物侧面和像侧面均为非球面。表11出了可用于实施例十中各非球面表面S3-S10的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄和A₁₆。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S3

-1.7850E-01

-4.6370E-01

6.4421E-01

-5.3757E-01

4.3546E-01

-2.7162E-01

6.6334E-02

S4

-2.7775E-01

-4.6998E-01

-2.2883E+00

1.5198E+01

-3.8166E+01

4.6316E+01

-2.2184E+01

S5

5.0505E-02

-1.8609E-01

2.2441E-01

-1.6746E-02

1.5094E-01

-2.4771E-01

1.5694E-01

S6

-9.4530E-02

-3.8530E-02

1.0578E-01

-1.0994E-01

1.5292E-13

-1.2845E-17

3.1087E-19

S7

-8.1366E-02

4.0552E-02

-1.2593E-01

1.2249E-01

-3.9384E-15

-1.6120E-17

-7.2098E-20

S8/S9

4.9887E-01

-1.1483E+00

1.7300E+00

-2.1385E+00

-4.9420E-01

3.6846E+00

-2.7167E+00

S10

-1.0012E-02

6.3384E-02

-2.7212E-01

8.8171E-01

-1.6207E+00

1.5868E+00

-6.0835E-01

表11

实施例十一

以下参照图19描述根据本申请实施例十一的定位系统。

如图19所示，定位系统200包括第二镜筒P0以及置于第二镜筒P0内的五片式镜片组和定位件组。五片式镜片组包括沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片E1、第二镜片E2、第三镜片E3、第四镜片E4和第五镜片E5。光阑STO可设置于第三镜片E3与第四镜片E4之间。定位件组包括第一定位件P1、第二定位件P2和第三定位件P3。

本实施例的五片式镜片组的结构与实施例十的五片式镜片组的结构相同，即，本实施例的定位系统的基本参数表与表10相同，非球面系数表与表11相同。本实施例与实施例十的区别在于：第二镜筒P0、第一定位件P1、第二定位件P2、第三定位件P3的结构尺寸不同。例如，第二镜筒在第二光轴所在方向上的长度L、第一定位件的物侧面的内径d1s、第一定位件的像侧面的内径d1m、第一定位件的像侧面的外径D1m、第二定位件的像侧面的内径d2m、第二定位件的像侧面的外径D2m、第三定位件的像侧面的内径d3m、第二镜筒的物侧端面的内径d0s、第二镜筒的像侧端面的内径d0m、第一定位件和第二定位件沿第二光轴的间隔EP12、第二定位件和第三定位件沿第二光轴的间隔EP23等参数不同。

实施例十二

以下参照图20描述根据本申请实施例十二的定位系统。

如图20所示，定位系统200包括第二镜筒P0以及置于第二镜筒P0内的五片式镜片组和定位件组。五片式镜片组包括沿着第二光轴从物侧至像侧依序排列的第一镜片E1、第二镜片E2、第三镜片E3、第四镜片E4和第五镜片E5。光阑STO可设置于第三镜片E3与第四镜片E4之间。定位件组包括第一定位件P1、第二定位件P2和第三定位件P3。

表12给出了实施例十至十二的第二镜筒P0、第一定位件P1、第二定位件P2、第三定位件P3的一些基本参数，如L、d1m、D1m、d2m、D2m、d3m、d0s、d0m、EP12、EP23等，表12所列出的部分基本参数按照图4所示的标注方法来测量得到，并且表12所列出的基本参数的单位均为毫米(mm)。

表12

图21A示出了实施例十、十一、十二的定位系统200的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由定位系统200后的会聚焦点偏离。图21B示出了实施例十、十一、十二的定位系统200的象散曲线，其表示不同半视场角对应的子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图21C示出了实施例十、十一、十二的定位系统200的畸变曲线，其表示不同半视场角对应的畸变大小值。根据图21A至图21C可知，实施例十、十一、十二所给出的定位系统200能够实现良好的成像质量。

参考图1，本申请所提供的虚拟现实模组10可以包括上述任意一个实施例中的目视系统100和上述任意一个实施例中的定位系统200，目视系统与定位系统两两组合可以形成36个虚拟现实模组，即虚拟现实模组具有36个示例。其中，

示例1：虚拟现实模组包括实施例一的目视系统的实施例七的定位系统；

示例2：虚拟现实模组包括实施例一的目视系统和实施例八的定位系统；

示例3：虚拟现实模组包括实施例一的目视系统和实施例九的定位系统；

示例4：虚拟现实模组包括实施例一的目视系统和实施例十的定位系统；

示例5：虚拟现实模组包括实施例一的目视系统和实施例十一的定位系统；

示例6：虚拟现实模组包括实施例一的目视系统和实施例十二的定位系统；

示例7：虚拟现实模组包括实施例二的目视系统和实施例七的定位系统；

示例8：虚拟现实模组包括实施例二的目视系统和实施例八的定位系统；

示例9：虚拟现实模组包括实施例二的目视系统和实施例九的定位系统；

示例10：虚拟现实模组包括实施例二的目视系统和实施例十的定位系统；

示例11：虚拟现实模组包括实施例二的目视系统和实施例十一的定位系统；

示例12：虚拟现实模组包括实施例二的目视系统和实施例十二的定位系统；

示例13：虚拟现实模组包括实施例三的目视系统和实施例七的定位系统；

示例14：虚拟现实模组包括实施例三的目视系统和实施例八的定位系统；

示例15：虚拟现实模组包括实施例三的目视系统和实施例九的定位系统；

示例16：虚拟现实模组包括实施例三的目视系统和实施例十的定位系统；

示例17：虚拟现实模组包括实施例三的目视系统和实施例十一的定位系统；

示例18：虚拟现实模组包括实施例三的目视系统和实施例十二的定位系统；

示例19：虚拟现实模组包括实施例四的目视系统和实施例七的定位系统；

示例20：虚拟现实模组包括实施例四的目视系统和实施例八的定位系统；

示例21：虚拟现实模组包括实施例四的目视系统和实施例九的定位系统；

示例22：虚拟现实模组包括实施例四的目视系统和实施例十的定位系统；

示例23：虚拟现实模组包括实施例四的目视系统和实施例十一的定位系统；

示例24：虚拟现实模组包括实施例四的目视系统和实施例十二的定位系统；

示例25：虚拟现实模组包括实施例五的目视系统和实施例七的定位系统；

示例26：虚拟现实模组包括实施例五的目视系统和实施例八的定位系统；

示例27：虚拟现实模组包括实施例五的目视系统和实施例九的定位系统；

示例28：虚拟现实模组包括实施例五的目视系统和实施例十的定位系统；

示例29：虚拟现实模组包括实施例五的目视系统和实施例十一的定位系统；

示例30：虚拟现实模组包括实施例五的目视系统和实施例十二的定位系统；

示例31：虚拟现实模组包括实施例六的目视系统和实施例七的定位系统；

示例32：虚拟现实模组包括实施例六的目视系统和实施例八的定位系统；

示例33：虚拟现实模组包括实施例六的目视系统和实施例九的定位系统；

示例34：虚拟现实模组包括实施例六的目视系统和实施例十的定位系统；

示例35：虚拟现实模组包括实施例六的目视系统和实施例十一的定位系统；及

示例36：虚拟现实模组包括实施例六的目视系统和实施例十二的定位系统。

综上，表13示出了示例1至36中的各示例的条件式的值。

表13

以上描述仅为本申请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，本申请中所涉及的实用新型范围，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。例如上述特征与本申请中公开的(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。

Claims

1.虚拟现实模组，包括目视系统和定位系统，其特征在于，

所述目视系统包括第一镜筒和置于所述第一镜筒内的光学元件组，所述光学元件组沿着第一光轴从第一侧至第二侧依序包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述光学元件组还包括反射组件；

所述定位系统包括第二镜筒以及置于所述第二镜筒内的五片式镜片组，所述五片式镜片组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；以及

所述第一透镜至所述第三透镜中的各透镜的有效焦距的总和F'、所述第一镜筒在所述第一光轴所在方向上的长度L'、所述第一透镜至所述第三透镜中的任意相邻两个透镜在所述第一光轴上的空气间隔的总和∑AT'、所述第一镜片至所述第五镜片中的各镜片的有效焦距的总和F、所述第二镜筒在所述第二光轴所在方向上的长度L、所述第一镜片至所述第五镜片中的任意相邻两个镜片在所述第二光轴上的空气间隔的总和∑AT满足：88<|F'|×(L'/∑AT')/(F×(L/∑AT))<3510。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述目视系统还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件，

其中，所述第一透镜的第一侧面的曲率半径R1'、所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2'、所述第一间隔件的第一侧面的内径d1s'与所述第一镜筒的第一侧端面和所述第一间隔件沿所述第一光轴的间隔EP01'满足：8.0<d1s'×(R1'/R2')/EP01'<17.0。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述目视系统还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件，所述反射组件还包括反射式偏光元件和四分之一波板，

其中，所述目视系统的总有效焦距f'、所述反射式偏光元件在所述第一光轴上的中心厚度drp、所述四分之一波板在所述第一光轴上的中心厚度dqwp、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'与所述第一镜筒的第一侧端面和所述第一间隔件沿所述第一光轴的间隔EP01'满足：1.0<f'/(EP01'+drp+dqwp+∑CT')<1.5。

4.根据权利要求1所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述目视系统还包括置于所述第一透镜的第二侧面且与所述第一透镜的第二侧面接触的第一间隔件以及置于所述第二透镜的第二侧面且与所述第二透镜的第二侧面接触的第二间隔件，

其中，所述第一透镜的第二侧面的曲率半径R2'、所述第二透镜的第一侧面的曲率半径R3'、所述第一间隔件的第二侧面的内径d1m'与所述第二间隔件的第一侧面的内径d2s'满足：0<R2'/d1m'-R3'/d2s'<1.0。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1'、所述第三透镜的有效焦距f3'、所述第一镜筒的第一侧端面的外径D0s'与所述第一镜筒的第二侧端面的外径D0m'满足：5.0<|f1'+f3'|/(D0s'+D0m')<128.0。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述定位系统还包括置于所述第一镜片的像侧面且与所述第一镜片的像侧面接触的第一定位件，

其中，所述第一镜片的有效焦距f1、所述第二镜片的有效焦距f2、所述第二镜筒的物侧端面的内径d0s与所述第一定位件的像侧面的内径d1m满足：-4.0<d0s/f1+d1m/f2<-2.5，其中，f1<0，f2<0。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述定位系统还包括置于所述第一镜片的像侧面且与所述第一镜片的像侧面接触的第一定位件以及置于所述第二镜片的像侧面且与所述第二镜片的像侧面接触的第二定位件，

其中，所述第一镜片的像侧面的曲率半径R2、所述第二镜片的像侧面的曲率半径R4、所述第一定位件的像侧面的内径d1m、所述第一定位件的像侧面的外径D1m、所述第二定位件的像侧面的内径d2m与所述第二定位件的像侧面的外径D2m满足：10.0mm²<R2×(D1m-d1m)+R4×(D2m-d2m)<14.0mm²。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述定位系统还包括置于所述第二镜片的像侧面且与所述第二镜片的像侧面接触的第二定位件以及置于所述第三镜片的像侧面且与所述第三镜片的像侧面接触的第三定位件，

其中，所述第二镜片的有效焦距f2、所述第三镜片的有效焦距f3、所述第二镜片在所述第二光轴上的中心厚度CT2、所述第三镜片在所述第二光轴上的中心厚度CT3、所述第二镜片和所述第三镜片在所述第二光轴上的空气间隔T23与所述第二定位件和所述第三定位件沿所述第二光轴的间隔EP23满足：0<f3×(T23/CT3)/|f2×(EP23/CT2)|<5.0。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述定位系统还包括第一定位件、第二定位件和第三定位件，所述第一定位件置于所述第一镜片的像侧面且与所述第一镜片的像侧面接触，所述第二定位件置于所述第二镜片的像侧面且与所述第二镜片的像侧面接触，所述第三定位件置于所述第三镜片的像侧面且与所述第三镜片的像侧面接触，

其中，所述第一镜片的有效焦距f1、所述第二镜片的有效焦距f2、所述第三镜片的有效焦距f3、所述第一定位件和所述第二定位件沿所述第二光轴的间隔EP12与所述第二定位件和所述第三定位件沿所述第二光轴的间隔EP23满足：0.5<(f1+f2+f3)/(EP12+EP23)<1.3。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的虚拟现实模组，其特征在于，所述定位系统还包括置于所述第三镜片的像侧面且与所述第三镜片的像侧面接触的第三定位件，

其中，所述第四镜片的物侧面的曲率半径R7、所述第五镜片的像侧面的曲率半径R10、所述第三定位件的像侧面的内径d3m与所述第二镜筒的像侧端面的内径d0m满足：0<d3m×R7/|d0m×R10|<1.0。