[发明专利]光学镜头及头戴式显示设备

说明书

本发明涉及一种光学镜头和包含光学镜头的头戴式显示设备。光学镜头包括从出光侧往入光侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜。入光侧设置影像产生器。光学镜头用于接收影像产生器所提供的影像光束。光栏形成于影像光束的出光侧。在光栏处，影像光束具有最小光束截面积。本发明的技术方案可缩短光学镜头整体的长度，使得显示器的外观体积减小。

技术领域

本发明涉及一种光学镜头，并且特别涉及一种具有该光学镜头的头戴式显示设备。

背景技术

具有波导(waveguide)的显示器(波导显示器)依其影像源的种类可区分为自发光面板架构、穿透式面板架构以及反射式面板架构。在自发光或穿透式面板架构的波导显示器中，面板提供的影像光束经过光学镜头，由耦合入口进入波导。接着，影像光束在波导中传递至耦合出口，再将影像光束投射至人眼的位置，形成影像。在反射式面板架构的波导显示器中，光源提供的照明光束经照明光学装置的传递后，通过照明棱镜将照明光束照射在反射式面板上，反射式面板将照明光束转换成影像光束，因此反射式面板将影像光束传递至光学镜头，影像光束经过光学镜头导入波导中。接着，影像光束在波导中传递至耦合出口，再将影像光束投射至人眼位置。光学镜头可将影像源(面板)产生的影像在一定距离处形成虚像，此虚像透过人眼成像在视网膜上。光学镜头应用在波导显示器中，光学镜头的尺寸大小重量是重要的考虑议题。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域普通技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域普通技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种光学镜头，其尺寸小、重量轻、视角大且分辨率高。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为实现上述的一个或部份或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提出一种光学镜头，该光学镜头由从出光侧往入光侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜组成，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜的屈光度依序为正、负、负、正及正。入光侧设置影像产生器。光学镜头用于接收影像产生器所提供的影像光束。光栏(stop)形成于影像光束的出光侧。在光栏处，影像光束具有最小光束截面积。

为实现上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的另一实施例提出一种头戴式显示设备，包括光学镜头、影像产生器、光栏及波导元件。光学镜头由从出光侧往入光侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜组成，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜的屈光度依序为正、负、负、正及正。影像产生器设置于入光侧。光学镜头用于接收影像产生器所提供的影像光束。光栏形成于出光侧。在光栏处，影像光束具有最小光束截面积。光栏形成在波导元件的耦合入口。影像光束通过光栏经由耦合入口进入波导元件，并且传递至波导元件的耦合出口，再投射到目标。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的示范实施例中，光学镜头的设计使得光学镜头具有较短的长度，进而缩小显示器的外观体积。此外，考虑光学镜头中镜片的材料，可减轻光学镜头的重量，进而减轻显示器的重量。因此，本发明的光学镜头具有尺寸小、重量轻、视角大且分辨率高的优点。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明一实施例之头戴式显示设备的概要示意图。

图2A是图1的头戴式显示设备的光学镜头的像散场曲图及畸变图。

图2B是图1的头戴式显示设备的光学镜头的横向色差图。

图2C是图1的头戴式显示设备的光学镜头的调制转换函数曲线图。