頭戴式顯示裝置及其光學(xué)鏡頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型關(guān)于顯示裝置，尤其是關(guān)于一種頭戴式顯示裝置及其光學(xué)鏡頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技日新月異，人們對(duì)于信息的吸收，以及多媒體視訊的需求日漸增加，而其 通常藉由視覺或聽覺接收外界的信息，一般常見的多媒體播放裝置、網(wǎng)絡(luò)通訊裝置，及電腦 裝置等，都是搭配LCD或是LED等顯示器等使用，而得將其擷取的影像加以顯示，但是其所 能顯示的影像畫素及大小，受限于顯示器的尺寸大小及其效能，并且缺少視覺效果，長時(shí)間 使用也容易造成眼睛的疲勞。
[0003] 因此，市面上出現(xiàn)了頭戴顯示器（Head-MountedDisplay，以下簡(jiǎn)稱HMD)。頭戴顯 示器是一種立體視覺顯示的光學(xué)產(chǎn)品，其是將具有兩眼視差的三維效果的信號(hào)，依序透過 設(shè)置于雙眼前方的顯示器以及光學(xué)鏡頭而傳送至雙眼，進(jìn)而產(chǎn)生立體且大尺寸的影像。頭 戴式顯示器通常是應(yīng)用在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmentedreality，AR)系統(tǒng)或是虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR)系統(tǒng)，并可跟著使用者移動(dòng)并能當(dāng)作一種輸入設(shè)備來接收使用者的反應(yīng)，且透 過戴在使用者頭部的頭戴式顯示器，圖像和文字還可以加到使用者所觀看的影像上，進(jìn)而 達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)或是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。
[0004] 而為了優(yōu)化虛擬現(xiàn)實(shí)或是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果，頭戴式顯示器可供使用者觀賞到的 視野范圍極為重要，故如何使頭戴式顯示器中的光學(xué)鏡頭具有適當(dāng)?shù)囊晥?chǎng)角（Fieldof View，F(xiàn)0V)成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員所致力開發(fā)的方向。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種頭 戴式顯示裝置及其光學(xué)鏡頭，其藉由規(guī)范光學(xué)鏡頭的各透鏡的折射率以及阿貝數(shù)而具有適 當(dāng)?shù)囊晥?chǎng)角。
[0006] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種頭戴式顯示裝置，包括 用以呈現(xiàn)影像畫面的顯示元件、用以提供光束的發(fā)光單元、光學(xué)鏡頭以及棱鏡，該棱鏡設(shè)置 于該顯示元件、該發(fā)光單元以及該光學(xué)鏡頭之間，該發(fā)光單元所提供的該光束于經(jīng)過該棱 鏡后被傳送至該顯示元件并產(chǎn)生反射，且反射后的該光束于經(jīng)過該棱鏡后被傳送至該光學(xué) 鏡頭，而該光學(xué)鏡頭將所接收的該光束向外輸出，以使該影像畫面被呈現(xiàn)；其中，該光學(xué)鏡 頭沿其光軸方向依次包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡，且該光束是由該第 四透鏡進(jìn)入該光學(xué)鏡頭，并于通過該第一透鏡后向外輸出，而該第一透鏡、該第二透鏡、該 第三透鏡以及該第四透鏡中的至少二者具有相同的折射率以及相同的阿貝數(shù)。
[0007] 較佳地，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡中的該至少二者的 該折射率為I，并滿足下列條件：1. 5〈I〈1. 6。
[0008] 較佳地，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡中的該至少二者的 該阿貝數(shù)為V，并滿足下列條件：50〈V〈60。
[0009] 較佳地，該第一透鏡、第三透鏡以及該第四透鏡具有該相同的折射率以及該相同 的阿貝數(shù)。
[0010] 較佳地，該第一透鏡、第三透鏡以及該第四透鏡具有正屈折力，而該第二透鏡具有 負(fù)屈折力。
[0011] 較佳地，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡皆為非球面透鏡。
[0012] 較佳地，該顯示元件為反射式液晶（IXOS)元件或數(shù)字微型反射鏡（DMD)元件。
[0013] 較佳地，該棱鏡為偏光分離棱鏡（PBS)或全內(nèi)反射棱鏡（TIR)。
[0014] 本實(shí)用新型亦提供一種應(yīng)用于頭戴式顯示裝置的光學(xué)鏡頭，沿其光軸方向依次包 括具有正屈折力的第一透鏡、具有負(fù)屈折力的第二透鏡、具有正屈折力的第三透鏡以及具 有正屈折力的第四透鏡，其中，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡中的 至少二者具有相同的折射率以及相同的阿貝數(shù)。
[0015] 較佳地，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡中的該至少二者的 該折射率為I，并滿足下列條件：1. 5〈I〈1. 6。
[0016] 較佳地，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡中的該至少二者的 該阿貝數(shù)為V，并滿足下列條件：50〈V〈60。
[0017] 較佳地，該第一透鏡、第三透鏡以及該第四透鏡具有該相同的折射率以及該相同 的阿貝數(shù)。
[0018] 較佳地，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡皆為非球面透鏡。
[0019] 本實(shí)用新型頭戴式顯示裝置及其光學(xué)鏡頭，藉由規(guī)范光學(xué)鏡頭的各透鏡的折射率 以及阿貝數(shù)而使光學(xué)鏡頭和頭戴式顯示裝置具有適當(dāng)?shù)囊晥?chǎng)角。
【附圖說明】
[0020] 圖1 :為本實(shí)用新型頭戴式顯示裝置于一較佳實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2 :為圖1所示頭戴式顯示裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 請(qǐng)參閱圖1與圖2,圖1為本實(shí)用新型頭戴式顯示裝置于一較佳實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu) 示意圖，圖2為圖1所示頭戴式顯示裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。頭戴式顯示裝置1包括一框 架11以及設(shè)置于框架11內(nèi)的顯示元件12、發(fā)光單元13、光學(xué)鏡頭14與棱鏡15 ;其中，框架 11用于被佩帶于使用者的頭部，以供使用者的雙眼2進(jìn)行觀看，且發(fā)光單元13用以提供光 束L予用以呈現(xiàn)影像畫面的顯示元件12,而棱鏡15則設(shè)置于顯示元件12、發(fā)光單元13以 及光學(xué)鏡頭14之間，發(fā)光單元13所提供的光束L會(huì)于經(jīng)過棱鏡15后往顯示元件12的方 向行進(jìn)并產(chǎn)生反射，且反射后的光束L再經(jīng)過棱鏡15后往光學(xué)鏡頭14的方向行進(jìn)，最后， 光學(xué)鏡頭14將所接收的光束L向外輸出，使得影像畫面被放大呈現(xiàn)于使用者的雙眼2。
[0023] 較佳者，顯不元件12為一反射式液晶（LCOS)元件，且棱鏡15為一偏光分離棱鏡 (PBS)，但并不以上述為限，例如，顯示元件12亦可為一數(shù)字微型反射鏡（DMD)元件，且棱鏡 15亦可為一全內(nèi)反射棱鏡（TIR)。
[0024] 再者，光學(xué)鏡頭14沿其光軸149方向依次包括具有正屈折力的第一透鏡141、具 有負(fù)屈折力的第二透鏡142、具有正屈折力的第三透鏡143以及具有正屈折力的第四透鏡 144,且第一透鏡141、第二透鏡142、第三透鏡143以及第四透鏡144皆為非球面透鏡，而非 球面的曲線方程式表示如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種頭戴式顯示裝置，其特征在于，包括： 用以呈現(xiàn)影像畫面的顯示元件； 用以提供光束的發(fā)光單元； 光學(xué)鏡頭；以及 棱鏡，設(shè)置于該顯示元件、該發(fā)光單元以及該光學(xué)鏡頭之間，該發(fā)光單元所提供的該光 束于經(jīng)過該棱鏡后被傳送至該顯示元件并產(chǎn)生反射，且反射后的該光束于經(jīng)過該棱鏡后被 傳送至該光學(xué)鏡頭，而該光學(xué)鏡頭將所接收的該光束向外輸出，以使該影像畫面被呈現(xiàn)； 其中，該光學(xué)鏡頭沿其光軸方向依次包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透 鏡，且該光束是由該第四透鏡進(jìn)入該光學(xué)鏡頭，并于通過該第一透鏡后向外輸出，而該第一 透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡中的至少二者具有相同的折射率以及相同 的阿貝數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第 三透鏡以及該第四透鏡中的該至少二者的該折射率為I，并滿足下列條件：1. 5〈I〈1. 6。
3. 如權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第 三透鏡以及該第四透鏡中的該至少二者的該阿貝數(shù)為V，并滿足下列條件：50〈V〈60。
4. 如權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，該第一透鏡、第三透鏡以及該第 四透鏡具有該相同的折射率以及該相同的阿貝數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，該第一透鏡、第三透鏡以及該第 四透鏡具有正屈折力，而該第二透鏡具有負(fù)屈折力。
6. 如權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第 三透鏡以及該第四透鏡皆為非球面透鏡。
7. 如權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，該顯示元件為反射式液晶元件 或數(shù)字微型反射鏡元件。
8. 如權(quán)利要求1所述的頭戴式顯示裝置，其特征在于，該棱鏡為偏光分離棱鏡或全內(nèi) 反射棱鏡。
9. 一種應(yīng)用于頭戴式顯示裝置的光學(xué)鏡頭，其特征在于，沿其光軸方向依次包括： 第一透鏡，具有正屈折力； 第二透鏡，具有負(fù)屈折力； 第三透鏡，具有正屈折力；以及 第四透鏡，具有正屈折力； 其中，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡中的至少二者具有相同的 折射率以及相同的阿貝數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡 以及該第四透鏡中的該至少二者的該折射率為I，并滿足下列條件：1. 5〈I〈1. 6。
11. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡 以及該第四透鏡中的該至少二者的該阿貝數(shù)為V，并滿足下列條件：50〈V〈60。
12. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第一透鏡、第三透鏡以及該第四透 鏡具有該相同的折射率以及該相同的阿貝數(shù)。
13. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡 以及該第四透鏡皆為非球面透鏡。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種頭戴式顯示裝置及其光學(xué)鏡頭。該頭戴式顯示裝置包括用以提供光束的發(fā)光單元、用以呈現(xiàn)影像畫面的顯示元件、棱鏡以及光學(xué)鏡頭，該棱鏡設(shè)置于顯示元件、發(fā)光單元以及光學(xué)鏡頭之間，該發(fā)光單元所提供的光束于經(jīng)過棱鏡后被傳送至顯示元件并產(chǎn)生反射，且反射后的該光束于經(jīng)過棱鏡后被傳送至光學(xué)鏡頭，而該光學(xué)鏡頭將所接收的該光束向外輸出，以使影像畫面被呈現(xiàn)。該光學(xué)鏡頭沿其光軸方向依次包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡，且第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡以及第四透鏡中的至少二者具有相同的折射率以及相同的阿貝數(shù)。本實(shí)用新型藉由規(guī)范光學(xué)鏡頭的各透鏡的折射率以及阿貝數(shù)而具有適當(dāng)?shù)囊晥?chǎng)角。
【IPC分類】G02B27-01, G02B13-00, G02B13-18
【公開號(hào)】CN204515252
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520215385
【發(fā)明人】陳紀(jì)暐, 蔡明憲, 陳心怡, 趙金生, 李易升, 楊正賢, 陳泳良, 朱麒翰
【申請(qǐng)人】銘異科技股份有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日