光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置的制作方法

本发明是有关于一种光学模块及显示装置，且特别是有关于一种光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置。

背景技术：

1、头戴式显示装置(head-mounted display,hmd)是目前极具发展潜力的产品。具有扩增实境(augmented reality,ar)技术以及虚拟实境(virtual reality,vr)技术的头戴式显示装置，其借由光机模块将影像光束投射到波导，以提供使用者虚拟实境的影像体验。

2、然而，目前存在的头戴式显示装置的光学透镜模块，其视场角不超过35度。若要提升视场角，势必会增加光学透镜模块的体积。此外，若要提升光学效率以增加亮度，在光学设计上需加大光学透镜模块的光圈，则也会造成光学透镜模块的体积增加。因此，如何研发出具有大视场角、体积小且同时具有大光圈的光学透镜模块，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”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。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中的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，其体积小、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揭露的技术特征中得到进一步的了解。

3、为达上述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。光学镜头模块包括多个透镜。多个透镜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、第四透镜以及第五透镜，且多个透镜具有半反射层、相位延迟层以及偏振反射层，分别形成于多个透镜的表面。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，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、为达上述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，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，光学镜头模块包括多个透镜，透镜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、第四透镜以及第五透镜，且透镜具有半反射层、相位延迟层以及偏振反射层，分别形成于透镜的表面，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，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、为达上述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，包括波导、耦入元件、耦出元件以及光机模块，波导具有相对的第一侧及第二侧。耦入元件配置于第一侧或第二侧。耦出元件配置于第一侧。光机模块配置于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，光学镜头模块包括多个透镜，光学镜头模块具有半反射层、相位延迟层以及偏振反射层，分别形成于透镜的表面。其中，至少一影像光束由光机模块依序传递至耦入元件以及耦出元件。光机模块为二次成像光学系统，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。

6、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。在本发明的光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置中，多个透镜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、第四透镜以及第五透镜，且多个透镜具有半反射层、相位延迟层以及偏振反射层，分别形成于多个透镜的表面。因此，由显示元件提供的影像光束借由半反射层、相位延迟层以及偏振反射层而可达到折叠光路径的效果。如此一来，光学透镜模块的体积可缩小，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，并配合附图作详细说明如下。

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多个透镜，其中：

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，所述第一透镜至所述第五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，所述偏振反射层设置于所述第一透镜的所述像侧表面，所述半反射层设置于所述第二透镜的所述像侧表面，且所述相位延迟层设置于所述第二透镜的所述物侧表面。

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五透镜的屈光率依序分别为负、负、正、负、正。

5.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，传递至所述多个透镜的所述至少一影像光束为圆偏振光。

6.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述相位延迟层为四分之一波长相位延迟片。

7.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，所述多个透镜的至少其中一者为非球面镜片。

8.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。

9.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。

10.根据权利要求1所述的光学镜头模块，其特征在于，来自所述影像源侧的所述至少一影像光束依序传递至所述半反射层、所述相位延迟层、所述偏振反射层、所述相位延迟层、所述半反射层、所述相位延迟层以及所述偏振反射层。

11.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一透镜以及所述第二透镜的范围。

12.一种光机模块，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：

13.根据权利要求12所述的光机模块，其特征在于，还包括：

14.根据权利要求12所述的光机模块，其特征在于，还包括：

15.一种头戴式显示装置，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：

16.根据权利要求15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。

17.根据权利要求15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五透镜各自包括朝向所述物侧的物侧表面及朝向所述像侧的像侧表面，其中所述偏振反射层设置于所述第一透镜的所述像侧表面，所述半反射层设置于所述第二透镜的所述像侧表面，且所述相位延迟层设置于所述第二透镜的所述物侧表面。

18.根据权利要求15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五透镜的屈光率依序分别为负、负、正、负、正。

19.根据权利要求18所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述光圈位于所述耦入元件上。

20.根据权利要求15所述的头戴式显示装置，其特征在于，传递至所述多个透镜的所述至少一影像光束为圆偏振光。

21.根据权利要求15所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述相位延迟层为四分之一波长相位延迟片。

22.根据权利要求15所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述多个透镜的至少其中一者为非球面镜片。

23.根据权利要求15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。

24.根据权利要求15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。

25.根据权利要求15所述的头戴式显示装置，其特征在于，来自所述至少一显示元件的所述至少一影像光束依序传递至所述半反射层、所述相位延迟层、所述偏振反射层、所述相位延迟层、所述半反射层、所述相位延迟层、所述偏振反射层。

技术总结
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。光学镜头模块包括多个透镜。多个透镜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、第四透镜以及第五透镜，且多个透镜具有半反射层、相位延迟层以及偏振反射层，分别形成于多个透镜的表面。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，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。本发明提供一种光学镜头模块、光机模块以及头戴式显示装置，其体积小、大光圈、大视场角以及良好的光学效果。

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：2024/5/19