[發明專利]光學鏡頭及頭戴式顯示設備

有效

• 申請號: 202010122430.6
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN112147782B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 郭道宏;莊福明
• 申請（專利權）人: 中強光電股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 夏青

本發明涉及一種光學鏡頭和包含光學鏡頭的頭戴式顯示設備。光學鏡頭包括從出光側往入光側依序排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡。入光側設置影像產生器。光學鏡頭用于接收影像產生器所提供的影像光束。光欄形成于影像光束的出光側。在光欄處，影像光束具有最小光束截面積。本發明的技術方案可縮短光學鏡頭整體的長度，使得顯示器的外觀體積減小。

技術領域

本發明涉及一種光學鏡頭，并且特別涉及一種具有該光學鏡頭的頭戴式顯示設備。

背景技術

具有波導(waveguide)的顯示器(波導顯示器)依其影像源的種類可區分為自發光面板架構、穿透式面板架構以及反射式面板架構。在自發光或穿透式面板架構的波導顯示器中，面板提供的影像光束經過光學鏡頭，由耦合入口進入波導。接著，影像光束在波導中傳遞至耦合出口，再將影像光束投射至人眼的位置，形成影像。在反射式面板架構的波導顯示器中，光源提供的照明光束經照明光學裝置的傳遞后，通過照明棱鏡將照明光束照射在反射式面板上，反射式面板將照明光束轉換成影像光束，因此反射式面板將影像光束傳遞至光學鏡頭，影像光束經過光學鏡頭導入波導中。接著，影像光束在波導中傳遞至耦合出口，再將影像光束投射至人眼位置。光學鏡頭可將影像源(面板)產生的影像在一定距離處形成虛像，此虛像透過人眼成像在視網膜上。光學鏡頭應用在波導顯示器中，光學鏡頭的尺寸大小重量是重要的考慮議題。

“背景技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“背景技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域普通技術人員所知道的現有技術。在“背景技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域普通技術人員所知曉或認知。

發明內容

本發明提供一種光學鏡頭，其尺寸小、重量輕、視角大且分辨率高。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特征中得到進一步的了解。為實現上述的一個或部份或全部目的或是其他目的，本發明的實施例提出一種光學鏡頭，該光學鏡頭由從出光側往入光側依序排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡組成，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡的屈光度依序為正、負、負、正及正。入光側設置影像產生器。光學鏡頭用于接收影像產生器所提供的影像光束。光欄(stop)形成于影像光束的出光側。在光欄處，影像光束具有最小光束截面積。

為實現上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的另一實施例提出一種頭戴式顯示設備，包括光學鏡頭、影像產生器、光欄及波導元件。光學鏡頭由從出光側往入光側依序排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡組成，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡的屈光度依序為正、負、負、正及正。影像產生器設置于入光側。光學鏡頭用于接收影像產生器所提供的影像光束。光欄形成于出光側。在光欄處，影像光束具有最小光束截面積。光欄形成在波導元件的耦合入口。影像光束通過光欄經由耦合入口進入波導元件，并且傳遞至波導元件的耦合出口，再投射到目標。

基于上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的示范實施例中，光學鏡頭的設計使得光學鏡頭具有較短的長度，進而縮小顯示器的外觀體積。此外，考慮光學鏡頭中鏡片的材料，可減輕光學鏡頭的重量，進而減輕顯示器的重量。因此，本發明的光學鏡頭具有尺寸小、重量輕、視角大且分辨率高的優點。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1繪示本發明一實施例之頭戴式顯示設備的概要示意圖。

圖2A是圖1的頭戴式顯示設備的光學鏡頭的像散場曲圖及畸變圖。

圖2B是圖1的頭戴式顯示設備的光學鏡頭的橫向色差圖。

圖2C是圖1的頭戴式顯示設備的光學鏡頭的調制轉換函數曲線圖。