光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置的制作方法

本发明涉及一种光学模块及显示装置，且特别涉及一种光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置。

背景技术：

1、近眼显示器(near eye display,ned)以及头戴式显示器(head-mounteddisplay,hmd)皆是目前极具发展潜力的产品。在近眼显示技术的相关应用上，目前可分为扩增实境(augmented reality,ar)技术以及虚拟实境(virtual reality,vr)技术。对扩增实境技术而言，开发人员目前致力于如何在装置轻薄化的前提下提供最佳的影像品质。

2、然而，在目前应用于近眼显示器或头戴式显示器的光学引擎中，其光学镜头的视场角不超过35度，如果光学设计要增加视场角，势必会增加装置的体积。若同时要提升几何效率以及增加亮度，在光学设计上就必须加大光圈，但带来的就是增加装置的体积。因此，如何研发出大视场角、体积小且同时具有大光圈的光学引擎，是本领域需致力于行的目标之一。

3、“背景技术”段落只是用来帮助了解本技术实现要素：，因此在“背景技术”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有技术。在“背景技术”段落所公开的内容不代表该内容或者本发明的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领域技术人员所知晓或认知。

技术实现思路

1、本发明提供一种光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置，其具体积小、有效光学径小、大光圈、大视场角以及良好的光学效果。

2、本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。

3、为实现上述目的之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提供一种光学镜头模块，用以接收来自影像源侧的至少一影像光束。光学镜头模块包括从物侧至影像源侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜，且第一透镜至第九透镜各自包括朝向物侧的物侧表面及朝向影像源侧的像侧表面。光学镜头模块于物侧具有光圈。其中，光学镜头模块为二次成像光学系统，第一透镜至第九透镜的屈光率依序分别为正、负、正、负、正、负、正、负、正，且至少一影像光束于光学镜头模块传递并于光圈与影像源侧之间形成中间像。

4、为实现上述目的之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明另提供一种光机模块，其包括至少一显示元件以及光学镜头模块。至少一显示元件用以提供至少一影像光束。光学镜头模块配置于至少一影像光束的传递路径上。光学镜头模块包括从物侧至影像源侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜。至少一显示元件设置于光学镜头模块的影像源侧，且第一透镜至第九透镜各自包括朝向物侧的物侧表面及朝向影像源侧的像侧表面。光学镜头模块于物侧具有光圈。光学镜头模块为二次成像光学系统。第一透镜至第九透镜的屈光率依序分别为正、负、正、负、正、负、正、负、正，且至少一影像光束于光学镜头模块传递并于光圈与至少一显示元件之间形成中间像。

5、为实现上述目的之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明另提供一种头戴式显示装置，其包括波导、耦入元件、耦出元件以及光机模块。波导具有相反的第一侧及第二侧。耦入元件及耦出元件配置于波导。耦入元件位于第一侧或第二侧。光机模块配置于波导的第一侧且对应耦入元件。光机模块包括至少一显示元件以及光学镜头模块。至少一显示元件用以提供至少一影像光束。光学镜头模块配置于至少一影像光束的传递路径上。光学镜头模块从物侧至影像源侧沿光轴依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜。至少一显示元件设置于光学镜头模块的影像源侧，且第一透镜至第九透镜各自包括朝向物侧的物侧表面及朝向影像源侧的像侧表面。光学镜头模块于物侧具有光圈。其中，光学镜头模块为二次成像光学系统。第一透镜至第九透镜的屈光率依序分别为正、负、正、负、正、负、正、负、正，且至少一影像光束于光学镜头模块传递并于光圈与至少一显示元件之间形成中间像。光学镜头模块传递至少一影像光束至波导。至少一影像光束透过耦入元件而于波导内传递。至少一影像光束透过耦出元件离开波导。

6、基于上述，本发明的实施例至少具有以下优点或功效中的一个。在本发明的光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置中，光学镜头模块包括从物侧至影像源侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜，且第一透镜至第九透镜的屈光率依序分别为正、负、正、负、正、负、正、负、正。因此，由显示元件提供的影像光束于光学镜头模块传递并于光圈与至少一显示元件之间形成中间像。如此一来，可缩小光学透镜模块的体积，并且同时具有大视场角及大光圈。

7、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，并配合所附视图作详细说明如下。

技术特征：

1.一种光学镜头模块，用以接收来自影像源侧的至少一影像光束，其特征在于，所述光学镜头模块包括从物侧至所述影像源侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜，且所述第一透镜至所述第九透镜各自包括朝向所述物侧的物侧表面及朝向所述影像源侧的像侧表面，所述光学镜头模块于所述物侧具有光圈；

2.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述光学镜头模块的视场角大于65度。

3.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述中间像的成像位置位于所述第三透镜与所述第四透镜的范围内。

4.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述第一透镜至所述第九透镜中的至少一者为非球面镜片。

5.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述第一透镜至所述第九透镜皆为塑胶镜片，或者所述第一透镜至所述第九透镜为塑胶镜片和玻璃镜片的组合。

6.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述光学镜头模块的等效焦距为负值。

7.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述光学镜头模块的光圈值为负值。

8.一种光机模块，其特征在于，所述光机模块包括至少一显示元件以及光学镜头模块，其中：

9.根据权利要求8所述的光机模块，其特征在于，所述光机模块还包括合光元件，所述合光元件配置于所述光学镜头模块与所述至少一显示元件之间，所述至少一显示元件的数量为多个。

10.根据权利要求8所述的光机模块，其特征在于，所述光机模块还包括透光棱镜，所述透光棱镜配置于所述光学镜头模块与所述至少一显示元件之间，所述至少一显示元件的数量为一个。

11.根据权利要求8所述的光机模块，其特征在于，所述至少一显示元件为微发光二极管显示元件、微有机发光二极管显示元件、有机发光二极管显示元件、液晶显示元件、硅基液晶显示元件、数字微镜显示元件或激光束扫描仪。

12.一种头戴式显示装置，其特征在于，所述头戴式显示装置包括波导、耦入元件、耦出元件以及光机模块，其中

13.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述光学镜头模块的视场角大于65度。

14.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述光学镜头模块的所述光圈位于所述耦入元件上。

15.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一透镜至所述第九透镜中的至少一者为非球面镜片。

16.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一透镜至所述第九透镜皆为塑胶镜片，或者所述第一透镜至所述第九透镜为塑胶镜片和玻璃镜片的组合。

17.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述光学镜头模块的等效焦距为负值。

18.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述光学镜头模块的光圈值为负值。

19.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述中间像的成像位置位于所述第三透镜与所述第四透镜的范围内。

技术总结本发明提供了一种光学镜头模块，用以接收来自影像源侧的至少一影像光束。光学镜头模块包括从物侧至影像源侧沿光轴依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜，且第一透镜至第九透镜各自包括朝向物侧的物侧表面及朝向影像源侧的像侧表面。光学镜头模块于物侧具有光圈。其中，光学镜头模块为二次成像光学系统，第一透镜至第九透镜的屈光率依序分别为正、负、正、负、正、负、正、负、正，且至少一影像光束于光学镜头模块传递并于光圈与影像源侧之间形成中间像。本发明的光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置具体积小、有效光学径小、大光圈、大视场角的效果。技术研发人员：钟孟峰受保护的技术使用者：中强光电股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29