本发明专利技术提供了一种光学镜头，其用于接收来自成像元件的影像光束。光学镜头从入光侧至出光侧沿光轴依序包括具有屈光率的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，且第一透镜至第四透镜各自包括朝向入光侧且使影像光束通过的入光面及朝向出光侧且使影像光束通过的出光面。第一透镜具有正屈光率。第二透镜具有负屈光率。第三透镜具有正屈光率。第一透镜或第三透镜为玻璃材质。光学镜头接收来自入光侧的影像光束。影像光束在该出光侧形成光栏且影像光束于光栏的位置具有最小的光束截面积。本发明专利技术的光学镜头具有良好的光学品质与热稳定性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
光学镜头以及显示装置
[0001]本专利技术涉及一种光学镜头，并且特别涉及一种用于波导显示器的光学镜头。
技术介绍
[0002]随着立体显示(stereoscopic display)及虚拟实境(virtual reality)等多媒体影像应用的出现，为了提供令人惊艳的视觉效果，显示装置对于高解析度的需求逐渐增加。
[0003]具有波导(waveguide)的波导显示器依其影像源的种类可区分为自发光式面板架构、穿透式面板架构以及反射式面板架构。影像源(面板)产生的影像光束透过光学镜头形成一个虚像，此虚像进一步显示在使用者的眼睛前方的预设位置。当光学镜头应用在波导显示器中时，其在设计上的尺寸、重量、解析度以及热飘移的考量是重要的议题。
[0004]“
技术介绍
”段落只是用来帮助了解本
技术实现思路
，因此在“
技术介绍
”段落所公开的内容可能包含一些没有构成所属领域技术人员所知道的现有技术。在“
技术介绍
”段落所公开的内容不代表该内容或者本专利技术一个或多个实施例所要解决的问题在本专利技术申请前已被所属领域技术人员所知晓或认知。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种光学镜头，其具有良好的光学品质与热稳定性。
[0006]本专利技术的其他目的和优点可以从本专利技术所公开的技术特征中得到进一步的了解。
[0007]为实现上述目的之一或部分或全部目的或是其他目的，本专利技术提供一种光学镜头，其用于接收来自成像元件的影像光束。光学镜头从入光侧至出光侧沿光轴依序包括具有屈光率的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，且第一透镜至第四透镜各自包括朝向入光侧且使影像光束通过的入光面及朝向出光侧且使影像光束通过的出光面。第一透镜具有正屈光率。第二透镜具有负屈光率。第三透镜具有正屈光率。第一透镜或第三透镜为玻璃材质。光学镜头接收来自入光侧的影像光束。影像光束在该出光侧形成光栏且影像光束于光栏的位置具有最小的光束截面积。
[0008]为实现上述目的之一或部分或全部目的或是其他目的，本专利技术另提供一种光学镜头，其包括如上述的光学镜头、成像元件以及波导元件。成像元件设置于光学镜头的入光侧，以提供影像光束。波导元件设置于光学镜头的出光侧，且具有光耦合入口以及光耦合出口。来自成像元件的影像光束通过光学镜头后经由光耦合入口进入波导元件，并且波导元件引导影像光束，以使影像光束由光耦合出口离开波导元件。
[0009]基于上述内容，本专利技术的实施例至少具有以下优点或功效中的一个。在本专利技术的光学镜头以及显示装置中，光学镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜。其中，第一透镜具有正屈光率，第二透镜具有负屈光率，第三透镜具有正屈光率，且第一透镜或第三透镜为玻璃材质。相较于现有镜头，本专利技术的光学镜头设计配合使用了较小的0.13吋的成像元件使得整体光机体积可以缩小。光学镜头能解析125每毫米线对(lp/mm)空间解析度的影像，且热飘移量小，具有良好的光学表现。另外，光学镜头的镜片数由现有的5片减
少至4片可使得成像模块整体体积缩小。
[0010]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附视图作详细说明如下。
附图说明
[0011]图1A为本专利技术一实施例的显示装置的示意图。
[0012]图1B为本专利技术另一实施例的显示装置的示意图。
[0013]图2为本专利技术第一实施例的成像模块的示意图。
[0014]图3为图2中的光学镜头的横向色差图。
[0015]图4为图2中的光学镜头的像散场曲及畸变图。
[0016]图5为图2中的光学镜头的横向光束扇形图。
[0017]图6A至图6F为图2中的光学镜头在不同温度下的调制转换函数曲线图。
[0018]图7为本专利技术第二实施例的成像模块的示意图。
[0019]图8为图7中的光学镜头的横向色差图。
[0020]图9为图7中的光学镜头的像散场曲及畸变图。
[0021]图10为图7中的光学镜头的横向光束扇形图。
[0022]图11A至图11F为图7中的光学镜头在不同温度下的调制转换函数曲线图。
[0023]图12为本专利技术第三实施例的成像模块的示意图。
[0024]图13为图12中的光学镜头的横向色差图。
[0025]图14为图12中的光学镜头的像散场曲及畸变图。
[0026]图15为图12中的光学镜头的横向光束扇形图。
[0027]图16A至图16F为图12中的光学镜头在不同温度下的调制转换函数曲线图。
具体实施方式
[0028]有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考视图的优选实施例作出的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语(例如：上、下、左、右、前或后等)仅是参考附加视图的方向。因此，使用的方向用语用来说明并非用来限制本专利技术。
[0029]图1A为本专利技术一实施例的显示装置的示意图。请参考图1A。本实施例提供一种显示装置100，其包括光学镜头110、波导元件130以及成像元件150。在本实施例中，显示装置100例如是头戴式显示装置，但本专利技术并不限于此。其中光学镜头110用于接收来自成像元件150的影像光束IM。光学镜头110由不同光学条件的多个光学透镜所组合，其将由后续段落详细说明。成像元件150设置于光学镜头110的入光侧IS，提供影像光束IM。波导元件130设置于光学镜头110的出光侧ES，且波导元件130具有彼此相对的上表面及下表面(未标号)且具有光耦合入口ET以及光耦合出口OT。光耦合入口ET与光耦合出口OT分别例如是来自光学镜头110的影像光束IM入射至波导元件130的表面区域与影像光束IM离开波导元件130的表面区域。在本实施例中，光耦合入口ET与光耦合出口OT皆位于波导元件130的上表面。来自成像元件150的影像光束IM通过光学镜头110后经由光耦合入口ET进入波导元件130，并且影像光束IM在波导元件130内传递，最后影像光束IM由光耦合出口OT离开波导元件130，
进而投射到目标F(例如是头戴式显示装置的使用者的眼睛)。其中，影像光束IM在光学镜头110的出光侧ES形成光栏ST，且影像光束IM于光栏ST的位置具有最小的光束截面积。举例而言，在本实施例中，此最小光束截面积的直径为3.7毫米。因此，影像光束IM在经过光学镜头110之后缩束至光栏ST的位置，并且在通过光栏ST之后发散。具体而言，在本实施例中，光栏ST形成于波导元件130的光耦合入口ET的一位置或接近光耦合入口ET的一位置。位于X轴与Y轴形成的参考平面上，光栏ST的形状例如大致上为圆形，并且在X轴方向上与在Y轴方向上的直径尺寸大致上相同。
[0030]具体而言，在本实施例中，显示装置100还包括棱镜120、玻璃盖140、抗反射元件160与反射元件170，其中光学镜头110、棱镜120、玻璃盖140及成像元件150可合称为成像模块105。棱镜120设置于影像光束IM的路径上，且设置于成像元件150与光学镜头本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学镜头，其特征在于，所述光学镜头用于接收来自成像元件的影像光束，所述光学镜头从入光侧至出光侧沿光轴依序包括具有屈光率的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，且所述第一透镜至所述第四透镜各自包括朝向所述入光侧且使所述影像光束通过的入光面及朝向所述出光侧且使所述影像光束通过的出光面；所述第一透镜具有正屈光率；所述第二透镜具有负屈光率；所述第三透镜具有正屈光率；以及所述第一透镜或所述第三透镜为玻璃材质，所述光学镜头接收来自所述入光侧的所述影像光束，所述影像光束在所述出光侧形成光栏且所述影像光束于所述光栏的位置具有最小的光束截面积。2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜中的三者为塑胶非球面透镜，另一者为玻璃非球面透镜。3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的材质依序为塑胶、塑胶、玻璃、塑胶。4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的材质依序为玻璃、塑胶、塑胶、塑胶。5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜具有正屈光率。6.根据权利要求3所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜具有负屈光率。7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的全视场角介于25度至35度之间。8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的入光面为朝向所述成像元件的凸面。9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的出光面为朝向所述光栏的凸面。10.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的入光面为朝向所述成像元件凸出的凸面，且所述第四透镜的出光面为朝向所述光栏的凹面。11.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的入光面、所述第二透镜的入光面、所述第二透镜的出光面、所述第四透镜的入光面以及所述第四透镜的出...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭道宏，
申请(专利权)人：中强光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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