[發明專利]光學鏡頭及頭戴式顯示裝置

有效

• 申請號: 202010155853.8
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN112147758B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 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: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B13/06;G02B13/18;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及頭戴式顯示裝置。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、第三透鏡及第四透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的屈光度依序為正、負、正及正。影像產生器設置于入光側。且光學鏡頭用于接收影像產生器所提供的影像光束。影像光束在出光側形成光欄。光欄具有影像光束的光束縮束的最小截面積。因此本發明的光學鏡頭以及頭戴式顯示裝置具有尺寸小、重量輕、視角大且分辨率高的優點。

技術領域

本發明涉及一種光學鏡頭，并且特別涉及一種頭戴式顯示裝置所具有的光學鏡頭。

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具有是自發光面板架構、穿透式面板架構以及反射式面板架構。具有自發光或穿透式面板架構的波導顯示器，上述各種形式的面板所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，其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。光學鏡頭會將影像源(面板)產生的影像在一定距離外形成一個虛像，此虛像透過人眼再成像在視網膜上。光學鏡頭應用在波導顯示器中，光學鏡頭在設計上尺寸大小與重量的考慮是重要的議題。

“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中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中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。為實現上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種光學鏡頭，其包括從出光側往入光側依序排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的屈光度依序分別為正、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。影像光束在出光側形成光欄。光欄具有影像光束的光束縮束的最小截面積。

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裝置，其包括光學鏡頭及波導元件。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、第三透鏡及第四透鏡。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的屈光度依序分別為正、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。影像光束在出光側形成光欄。光欄具有影像光束的光束縮束的最小截面積。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，光學鏡頭的設計符合預先設定的規范，使得光學鏡頭縮短光學鏡頭整體的長度，使得顯示器的外觀體積變小，以及考慮光學鏡頭中所有鏡片的材料，使得光學鏡頭的重量變輕，進而讓頭戴式顯示器的重量變輕。此外，避免波導的視場角(FOV)變大時，則光學鏡頭的設計也會隨著變為復雜，進而導致顯示器的體積與重量也跟著變大與變重的問題。因此本發明光學鏡頭具有尺寸小、重量輕、視角大且分辨率高的優點。更值得一提的是，當使用頭戴式顯示器時，會產生熱量而造成光學鏡頭的變形，進而影響影像質量，但利用本發明的光學鏡頭設計，可以有效解決熱漂移(thermal?drift)的問題，以提升影像質量。

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繪示本發明第一實施例的頭戴式顯示裝置的概要示意圖。