TWI865221B - 光學透鏡組及電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種光學透鏡組，包含：一反射式偏光元件；一相位延遲元件；以及由目側至像源側依序包含的一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一部分反射部分透射元件以及一第四透鏡。該反射式偏光元件位於該第一透鏡與該第二透鏡之間，該相位延遲元件位於該反射式偏光元件與該部分反射部分透射元件之間。當滿足特定條件時，可減輕重量及確保成像品質。

Description

光學透鏡組及電子裝置

本發明涉及一種光學透鏡組及電子裝置，尤其是一種可應用於電子裝置(例如但不限於頭戴式電子裝置)的光學透鏡組。

隨著半導體產業的發展，各項消費性電子產品的功能日益強大，再加上軟體應用端各式服務的出現，使得消費者有更多的選擇。當市場不再滿足於掌上型的電子產品，虛擬實境(Virtual Reality，VR)技術即應運而生。現今虛擬實境的應用為消費性電子產品的市場打開新的藍海，而虛擬實境應用場景中，率先實現商業化的項目為頭戴式顯示器。

然而，目前頭戴式顯示器有重量重及成像品質不佳的問題。

為此，本發明的目的是提供一種光學透鏡組及電子裝置，可透過將光路折疊來減少透鏡數量，進而減輕裝置的重量，並提供較佳的成像品質。

本發明根據一實施例所提供的一種光學透鏡組，包含：一反射式偏光元件；一相位延遲元件；以及由目側至像源側依序包含的一具有正屈折力的第一透鏡、一具有屈折力的第二透鏡、一具有屈折力且像源側表面為凸面的第三透鏡、一部分反射部分透射元件以及一具有屈折力的第四透鏡。該反射式偏光元件位於該第一透鏡與該第二透鏡之間，該相位延遲元件位於該反射式偏光元件與該部分反射部分透射元件之間。

在該光學透鏡組中，該光學透鏡組的整體焦距為f，該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，該第一透鏡的目側表面的最大有效半徑為CA1，該第二透鏡的像源側表面的最大有效半徑為CA4，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，該第一透鏡的目側表面的曲率半徑為R1，該第一透鏡的像源側表面的曲率半徑為R2，該第三透鏡的目側表面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像源側表面的曲率半徑為R6，該第四透鏡的目側表面的曲率半徑為R7，該第一透鏡的目側表面於光軸上的交點至該第一透鏡的目側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值為TDP1，該第二透鏡的目側表面於光軸上的交點至該第二透鏡的目側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值為TDP3，該第三透鏡的像源側表面於光軸上的交點至該第三透鏡的像源側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值為TDP6，並滿足下列至少其中一個條件：0.37<CT3/TDP6<5.39；4.42<CA1/TDP1<41.58；-1.92<f3/R6<8.96；2.61<f1/f<25.10；-106.00<f2/CT2<19.81；-120.81<(f3/CT3)+(f4/CT4)<158.75；7.80<f1/CT1<256.47；-7.72<(f2/CT1)+(f1/CT2)<100.65； -1.28<f1/f2<7.37；4.88<R5*R6/(f2*CT2)<40.13；5.29<R7/CT4<78.07；2.58<CA4/(TDP3+TDP6)<10.54；5.27<R1/CT1<139.95；10.14mm<(CT4*f1)/(CT2+CT3)<278.32mm；0.27<R1/f1<1.33；-5.69mm<(R1/R2)*CT1<1.16mm；及-1.07<R6/R5<2.24。

當滿足0.37<CT3/TDP6<5.39時，有助於讓成像品質、性能、調制轉換函數(Modulation Transfer Function，MTF)與第三透鏡的組裝穩定性達到最佳化。

當滿足4.42<CA1/TDP1<41.58時，有助於達到大視角的目標並優化第一透鏡的成形性。

當滿足-1.92<f3/R6<8.96時，有助於有利於透過調整第三透鏡的像源側表面的曲率半徑，有效修正像源側的像差。

當滿足2.61<f1/f<25.10時，有助於加強光學透鏡組的廣角特性，提供較大的視角，並維持光學透鏡組的照度。

當滿足-106.00<f2/CT2<19.81時，有助於在第二透鏡的屈折力與厚度間取得適當的平衡。

當滿足-120.81<(f3/CT3)+(f4/CT4)<158.75時，有助於加強光學透鏡組的廣角特性，提供較大的視角，並維持光學透鏡組的照度。

當滿足7.80<f1/CT1<256.47時，有助於讓光學透鏡組的屈折力分配較為合適，從而減少像差。

當滿足-7.72<(f2/CT1)+(f1/CT2)<100.65時，有助於讓第一透鏡及第二透鏡的厚度與屈折力搭配取得適當的平衡。

當滿足-1.28<f1/f2<7.37時，有助於讓光學透鏡組的屈折力分配較為合適，從而減少像差。

當滿足4.88<R5*R6/(f2*CT2)<40.13時，藉由兩曲率半徑相互制約，有助於防止曲率半徑過小，及降低組裝公差和敏感度。

當滿足5.29<R7/CT4<78.07時，有助於讓第四透鏡的成形性和成像品質取得適當的平衡。

當滿足2.58<CA4/(TDP3+TDP6)<10.54時，有助於讓第二透鏡及第三透鏡的透鏡成形性和成像品質取得適當的平衡。

當滿足5.27<R1/CT1<139.95時，有助於在第一透鏡的曲率半徑與厚度間取得適當的平衡。

當滿足10.14mm<(CT4*f1)/(CT2+CT3)<278.32mm時，有助於在滿足成像品質的前提下，保證鏡頭厚度滿足鏡頭製造工藝的加工要求。

當滿足0.27<R1/f1<1.33時，有助於有效改善光學透鏡組的畸變，並在減少像差的同時進一步縮小透鏡尺寸。

當滿足-5.69mm<(R1/R2)*CT1<1.16mm時，藉由兩曲率半徑相互制約，有助於防止曲率半徑過小，及降低組裝公差和敏感度。

當滿足-1.07<R6/R5<2.24時，藉由兩曲率半徑相互制約，有助於防止曲率半徑過小，及降低組裝公差和敏感度。

可選擇地，該光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數為四片。

可選擇地，該第一透鏡的目側表面與像源面之間於光軸上的距離為TL，並滿足下列條件：14.50mm<TL<27.70mm。

可選擇地，顯示器的有效發光區域的最大內切圓之半徑為IMH，並滿足下列條件：10.64mm<IMH<20.21mm。

可選擇地，該光學透鏡組的整體焦距為f，並滿足下列條件：14.03mm<f<28.07mm。

可選擇地，該光學透鏡組的最大視角為FOV，並滿足下列條件：85.53°<FOV<107.85°。

此外，本發明還根據一實施例提供一種電子裝置，包含：一外殼；上述的光學透鏡組，設置於該外殼內；一影像源，設置於該外殼內且配置於該光學透鏡組的像源面；及一控制器，設置於該外殼內且電性連接該影像源。

100,200,300,400,500,600,700,800:光欄

110,210,310,410,510,610,710,810:第一透鏡

111,211,311,411,511,611,711,811:目側表面

112,212,312,412,512,612,712,812:像源側表面

120,220,320,420,520,620,720,820:第二透鏡

121,221,321,421,521,621,721,821:目側表面

122,222,322,422,522,622,722,822:像源側表面

130,230,330,430,530,630,730,830:第三透鏡

131,231,331,431,531,631,731,831:目側表面

132,232,332,432,532,632,732,832:像源側表面

140,240,340,440,540,640,740,840:第四透鏡

141,241,341,441,541,641,741,841:目側表面

142,242,342,442,542,642,742,842:像源側表面

150,250,350,450,550,650,750,850:光學元件組

151:第一吸收式偏光元件

152:反射式偏光元件

153:第一相位延遲元件

160,260,360,460,560,660,760,860:部分反射部分透射元件

171,271,371,471,571,671,771,871:第二相位延遲元件

172,272,372,472,572,672,772,872:第二吸收式偏光元件

180,280,380,480,580,680,780,880:像源面

183,283,383,483,583,683,783,883:影像源

190,290,390,490,590,690,790,890:光軸

9:頭戴式電子裝置

910:外殼

920:光機模組

930:影像源

940:控制器

CA1:第一透鏡的目側表面的最大有效半徑

CA4:第二透鏡的像源側表面的最大有效半徑

L:光路

TDP1:第一透鏡的目側表面於光軸上的交點至該第一透鏡的目側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值

TDP6:第三透鏡的像源側表面於光軸上的交點至第三透鏡的像源側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值

在結合以下附圖研究了詳細描述之後，將發現本發明的其他方面及其優點：圖1A為本發明第一實施例的光學透鏡組的示意圖；圖1B為主光線在圖1A的光學透鏡組中的光路的示意圖；圖2為本發明第二實施例的光學透鏡組的示意圖；圖3為本發明第三實施例的光學透鏡組的示意圖；圖4為本發明第四實施例的光學透鏡組的示意圖；圖5為本發明第五實施例的光學透鏡組的示意圖；圖6為本發明第六實施例的光學透鏡組的示意圖； 圖7為本發明第七實施例的光學透鏡組的示意圖；圖8為本發明第八實施例的光學透鏡組的示意圖；及圖9是本發明一實施例的頭戴式電子裝置的示意圖。

<第一實施例>

請參考圖1A至圖1B所示，第一實施例的光學透鏡組沿光軸190由目側至像源側依序包含光欄100、一第一透鏡110、一第一吸收式偏光元件151、一反射式偏光元件152、一第一相位延遲元件153、一第二透鏡120、一第三透鏡130、一部分反射部分透射元件160、一第四透鏡140、一第二相位延遲元件171、一第二吸收式偏光元件172及一像源面180。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件151、反射式偏光元件152和第一相位延遲元件153組成一光學元件組150。

光欄100的位置可為使用者眼睛觀看影像的位置。

第一透鏡110具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面111於近光軸處為凸面，其像源側表面112於近光軸處為凸面，且第一透鏡110的目側表面111和像源側表面112皆為球面。

第二透鏡120具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面121於近光軸處為平面，其像源側表面122於近光軸處為凸面，第二透鏡120的目側表面121為球面，第二透鏡120的像源側表面122為非球面。

第三透鏡130具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面131於近光軸處為凹面，其像源側表面132於近光軸處為凸面，且第三透鏡130的目側表面131和像源側表面132皆為非球面。第二透鏡120和第三透鏡130相膠合。

第四透鏡140具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面141於近光軸處為凸面，其像源側表面142於近光軸處為凸面，且第四透鏡140的目側表面141和像源側表面142皆為非球面。

第一吸收式偏光元件151設置在反射式偏光元件152的目側表面上，反射式偏光元件152設置在第一相位延遲元件153的目側表面上，第一相位延遲元件153則設置在第二透鏡120的目側表面121上。第一相位延遲元件153例如但不限於是四分之一波片。

部分反射部分透射元件160設置在第三透鏡130的像源側表面132上，且在可見光範圍內具有至少30%的平均光反射率，較佳為50%的平均光反射率。這裡的平均光反射率是指部分反射部分透射元件160對於不同波長光線的反射率的平均值。

第二相位延遲元件171設置在第二吸收式偏光元件172的目側表面上，第二吸收式偏光元件172設置在像源面180上。第二相位延遲元件171例如但不限於是四分之一波片。

光學透鏡組可搭配一影像源183使用，影像源183可設置在像源面180上。在本實施例中，影像源183的種類例如但不限於是OLED顯示器、LED顯示器、液晶顯示器或其他顯示器。

上述各透鏡的非球面的曲線方程式表示如下：

其中z為沿光軸190方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；c為透鏡表面於近光軸處的曲率，並為曲率半徑(R)的倒數(c=1/R)，R為透鏡表面於 近光軸處的曲率半徑；h為透鏡表面距離光軸190的垂直距離；k為圓錐係數(conic constant)；Ai為第i階非球面係數。

在第一實施例中，光學透鏡組可藉由吸收式偏光元件、反射式偏光元件、相位延遲元件、部分反射部分透射元件和透鏡的組合配置，在不影響影像的品質的前提下，利用光的穿透與反射，將光路折疊，以壓縮形成影像所需的鏡組長度。請參考圖1B所示的光路L，影像源183發出之線偏振光在穿過第二吸收式偏光元件172和第二相位延遲元件171後會形成圓偏振光，此圓偏振光在穿過第四透鏡140之後有一部分會作為圓偏振態的透射光穿過部分反射部分透射元件160並接續穿過第三透鏡130、第二透鏡120和第一相位延遲元件153而形成線偏振態的透射光；接著，此線偏振態的透射光被反射式偏光元件152反射並穿過第一相位延遲元件153而形成圓偏振態的透射光，此圓偏振態的透射光穿過第二透鏡120和第三透鏡130之後會有一部分作為圓偏振態的反射光被部分反射部分透射元件160反射，然後穿過第三透鏡130、第二透鏡120和第一相位延遲元件153而形成線偏振態的反射光；最後，此線偏振態的反射光穿透反射式偏光元件152、第一吸收式偏光元件151和第一透鏡110，以進入使用者的眼睛而形成影像。

請參考表1至表4，表1為第一實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表2為第一實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表3為第一實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，且表1和表3的參數的數值滿足表4的條件式。第一透鏡110的目側表面111的最大有效半徑為CA1，第二透鏡120的像源側表面122的最大有效半徑為CA4，第一透鏡110於光軸190上的厚度為CT1，第二透鏡120於光軸190上的厚度為CT2，第三透鏡130於光軸190上的厚度為CT3，第四透鏡140於光軸190上的厚度為CT4，第一透鏡110的目側表面111於光軸190上的交點 至第一透鏡110的目側表面111的最大有效半徑位置平行於光軸190的位移量的絕對值為TDP1，第二透鏡120的目側表面121於光軸190上的交點至第二透鏡120的目側表面121的最大有效半徑位置平行於光軸190的位移量的絕對值為TDP3，第三透鏡130的像源側表面132於光軸190上的交點至第三透鏡130的像源側表面132的最大有效半徑位置平行於光軸190的位移量的絕對值為TDP6。

在表1中，曲率半徑、厚度、間隙及焦距的單位為mm，表面21~0分別表示光線沿光路L從像源面180至光欄100所依序經過的表面，其中：表面0對應光欄100(或使用者眼睛)與第一透鏡110在光軸190上的間隙；表面1對應第一透鏡110在光軸190上的厚度；表面2對應第一透鏡110與第一吸收式偏光元件151在光軸190上的間隙；表面3對應第一吸收式偏光元件151在光軸190上的厚度；表面4、11和12對應反射式偏光元件152在光軸190上的厚度；表面5、10和13對應第一相位延遲元件153在光軸190上的厚度；表面6、9和14對應第二透鏡120在光軸190上的厚度；表面7和15對應第三透鏡130在光軸190上的厚度；表面8對應第三透鏡130的像源側表面132與第二透鏡120的像源側表面122在光軸190上的間隙，此間隙相當於第三透鏡130在光軸190上的厚度；表面16對應第四透鏡140的目側表面與第三透鏡130的像源側表面132在光軸190上的間隙；表面17對應第四透鏡140在光軸190上的厚度；表面18對應第四透鏡140與第二相位延遲元件171在光軸190上的間隙；表面19對應第二相位延遲元件171在光軸190上的厚度；及表面20對應第二吸收式偏光元件172在光軸190上的厚度。表1中以正值表示的各間隙和厚度是對應光線方向朝向光欄100的數值，而以負值表示的各間隙和厚度是對應光線方向朝向像源面180的數值。

表2中，k為非球面曲線方程式中的錐面係數，A2、A4、A6、A8、 A10、A12、A14、A16、A18和A20為高階非球面係數。

此外，以下各實施例表格乃對應各實施例的示意圖，表格中數據的定義皆與第一實施例的表1~表4的定義相同，惟表1中各表面編號的定義在各實施例中將隨光學元件的位置改變，而各實施例的相關說明可參考表1的各表面編號的定義方式，將不再贅述。

<第二實施例>

請參考圖2所示，第二實施例的光學透鏡組沿光軸290由目側至像源側依序包含光欄200、一第一透鏡210、一第一吸收式偏光元件、一反射式偏光元件、一第一相位延遲元件、一第二透鏡220、一第三透鏡230、一部分反射部分透射元件260、一第四透鏡240、一第二相位延遲元件271、一第二吸收式偏光元件272及一像源面280。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件、反射式偏光元件和第一相位延遲元件組成一光學元件組250。

第一透鏡210具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面211於近光軸處為凸面，其像源側表面212於近光軸處為平面，且第一透鏡210的目側表面211為球面。

第二透鏡220具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面221於近光軸處為凸面，其像源側表面222於近光軸處為凸面，且第二透鏡220的目側表面221和像源側表面222皆為非球面。

第三透鏡230具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面231於近光軸處為凹面，其像源側表面232於近光軸處為凸面，且第三透鏡230的目側表面231和像源側表面232皆為非球面。第二透鏡220和第三透鏡230相膠合。

第四透鏡240具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面241於近光軸處為凸面，其像源側表面242於近光軸處為凸面，且第四透鏡240的目側表面241和像源側表面242皆為非球面。

第一吸收式偏光元件設置在第一透鏡210的像源側表面212上，反射式偏光元件設置在第一吸收式偏光元件的像源側表面上，第一相位延遲元件則設置在反射式偏光元件的像源側表面上。第一相位延遲元件例如但不限於是四分之一波片。

光學透鏡組可搭配一影像源283使用，影像源283可設置在像源面280上。

光欄200、部分反射部分透射元件260、第二相位延遲元件271和第二吸收式偏光元件272的配置及影像源283的種類可參考第一實施例的光欄100、部分反射部分透射元件160、第二相位延遲元件171、第二吸收式偏光元件172和影像源183，於此不再贅述。

請參照下列表5至表8，表5為第二實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表6為第二實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表7為第二實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，表5和表7中各參數的數值符合表8中的各條件式。第二實施例的非球面的曲線方程式與第一實施例的非球面的曲線方程式相同，表5中各表面的定義方式可參考表1的相關說明，於此不再贅述。

<第三實施例>

請參考圖3所示，第三實施例的光學透鏡組沿光軸390由目側至像 源側依序包含光欄300、一第一透鏡310、一第一吸收式偏光元件、一反射式偏光元件、一第一相位延遲元件、一第二透鏡320、一第三透鏡330、一部分反射部分透射元件360、一第四透鏡340、一第二相位延遲元件371、一第二吸收式偏光元件372及一像源面380。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件、反射式偏光元件和第一相位延遲元件組成一光學元件組350。

第一透鏡310具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面311於近光軸處為凸面，其像源側表面312於近光軸處為凸面，且第一透鏡310的目側表面311和像源側表面312皆為球面。

第二透鏡320具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面321於近光軸處為凹面，其像源側表面322於近光軸處為凹面，且第二透鏡320的目側表面321和像源側表面322皆為非球面。

第三透鏡330具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面331於近光軸處為凸面，其像源側表面332於近光軸處為凸面，且第三透鏡330的目側表面331和像源側表面332皆為非球面。

第四透鏡340具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面341於近光軸處為凸面，其像源側表面342於近光軸處為平面，且第四透鏡340的目側表面341為非球面。

光學透鏡組可搭配一影像源383使用，影像源383可設置在像源面380上。

光欄300、部分反射部分透射元件360、第二相位延遲元件371和第二吸收式偏光元件372的配置及影像源383的種類可參考第一實施例的光欄100、 部分反射部分透射元件160、第二相位延遲元件171、第二吸收式偏光元件172和影像源183，且光學元件組350的配置可參考第二實施例的光學元件組250，於此不再贅述。

請參照下列表9至表12，表9為第三實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表10為第三實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表11為第三實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，表9和表11中各參數的數值符合表12中的各條件式。第三實施例的非球面的曲線方程式與第一實施例的非球面的曲線方程式相同，表9中各表面的定義方式可參考表1的相關說明，於此不再贅述。

<第四實施例>

請參考圖4所示，第四實施例的光學透鏡組沿光軸490由目側至像源側依序包含光欄400、一第一透鏡410、一第一吸收式偏光元件、一反射式偏光元件、一第一相位延遲元件、一第二透鏡420、一第三透鏡430、一部分反射部分透射元件460、一第四透鏡440、一第二相位延遲元件471、一第二吸收式偏光元件472及一像源面480。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件、反射式偏光元件和第一相位延遲元件組成一光學元件組450。

第一透鏡410具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面411於近光軸處為凸面，其像源側表面412於近光軸處為凸面，且第一透鏡410的目側表面411 和像源側表面412皆為非球面。

第二透鏡420具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面421於近光軸處為平面，其像源側表面422於近光軸處為凹面，且第二透鏡420的像源側表面422為非球面。

第三透鏡430具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面431於近光軸處為凸面，其像源側表面432於近光軸處為凸面，且第三透鏡430的目側表面431和像源側表面432皆為非球面。

第四透鏡440具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面441於近光軸處為凸面，其像源側表面442於近光軸處為凹面，且第四透鏡440的目側表面441為非球面，第四透鏡440的像源側表面442為球面。

光學透鏡組可搭配一影像源483使用，影像源483可設置在像源面480上。

光欄400、光學元件組450、部分反射部分透射元件460、第二相位延遲元件471和第二吸收式偏光元件472的配置及影像源483的種類可參考第一實施例的光欄100、光學元件組150、部分反射部分透射元件160、第二相位延遲元件171、第二吸收式偏光元件172和影像源183，於此不再贅述。

請參照下列表13至表16，表13為第四實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表14為第四實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表15為第四實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，表13和表15中各參數的數值符合表16中的各條件式。第四實施例的非球面的曲線方程式與第一實施例的非球面的曲線方程式相同，表13中各表面的定義方式可參考表1的相關說明，於此不再贅述。

<第五實施例>

請參考圖5所示，第五實施例的光學透鏡組沿光軸590由目側至像源側依序包含光欄500、一第一透鏡510、一第一吸收式偏光元件、一反射式偏光元件、一第一相位延遲元件、一第二透鏡520、一第三透鏡530、一部分反射部分透射元件560、一第四透鏡540、一第二相位延遲元件571、一第二吸收式偏光元件572及一像源面580。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件、反射式偏光元件和第一相位延遲元件組成一光學元件組550。

第一透鏡510具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面511於近光軸處為凸面，其像源側表面512於近光軸處為凹面，且第一透鏡510的目側表面511和像源側表面512皆為非球面。

第二透鏡520具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面521於近光軸處為平面，其像源側表面522於近光軸處為凸面，且第二透鏡520的像源側表面522為非球面。

第三透鏡530具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面531於近光軸處為凹面，其像源側表面532於近光軸處為凸面，且第三透鏡230的目側表面531和像源側表面532皆為非球面。

第四透鏡540具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面541於近光軸處為凸面，其像源側表面542於近光軸處為平面，且第四透鏡540的目側表面541為球面。

光學透鏡組可搭配一影像源583使用，影像源583可設置在像源面 580上。

光欄500、光學元件組550、部分反射部分透射元件560、第二相位延遲元件571和第二吸收式偏光元件572的配置及影像源583的種類可參考第一實施例的光欄100、光學元件組150、部分反射部分透射元件160、第二相位延遲元件171、第二吸收式偏光元件172和影像源183，於此不再贅述。

請參照下列表17至表20，表17為第五實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表18為第五實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表19為第五實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，表17和表19中各參數的數值符合表20中的各條件式。第五實施例的非球面的曲線方程式與第一實施例的非球面的曲線方程式相同，表17中各表面的定義方式可參考表1的相關說明，於此不再贅述。

<第六實施例>

請參考圖6所示，第六實施例的光學透鏡組沿光軸690由目側至像源側依序包含光欄600、一第一透鏡610、一第一吸收式偏光元件、一反射式偏光元件、一第一相位延遲元件、一第二透鏡620、一第三透鏡630、一部分反射部分透射元件660、一第四透鏡640、一第二相位延遲元件671、一第二吸收式偏光元件672及一像源面680。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件、反射式偏光元件和第一相位延遲元件組成一光學元件組650。

第一透鏡610具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面611於近光 軸處為凸面，其像源側表面612於近光軸處為凸面，且第一透鏡610的目側表面611和像源側表面612皆為非球面。

第二透鏡620具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面621於近光軸處為凸面，其像源側表面622於近光軸處為凹面，第二透鏡620的目側表面621為球面，第二透鏡620的像源側表面622為非球面。

第三透鏡630具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面631於近光軸處為凸面，其像源側表面632於近光軸處為凸面，且第三透鏡630的目側表面631和像源側表面632皆為非球面。第二透鏡620與第三透鏡630相膠合。

第四透鏡640具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面641於近光軸處為凸面，其像源側表面642於近光軸處為凹面，且第四透鏡640的目側表面641和像源側表面642皆為非球面。

光學透鏡組可搭配一影像源683使用，影像源683可設置在像源面680上。

光欄600、光學元件組650、部分反射部分透射元件660、第二相位延遲元件671和第二吸收式偏光元件672的配置及影像源683的種類可參考第一實施例的光欄100、光學元件組150、部分反射部分透射元件160、第二相位延遲元件171、第二吸收式偏光元件172和影像源183，於此不再贅述。

請參照下列表21至表24，表21為第六實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表22為第六實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表23為第六實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，表21和表23中各參數的數值符合表24中的各條件式。第六實施例的非球面的曲線方程式與第一實施例的非球面的曲線方程式相同，表21中各表面的定義方式可參考表1的相關說明，於此不 再贅述。

<第七實施例>

請參考圖7所示，第七實施例的光學透鏡組沿光軸790由目側至像源側依序包含光欄700、一第一透鏡710、一第一吸收式偏光元件、一反射式偏光元件、一第一相位延遲元件、一第二透鏡720、一第三透鏡730、一部分反射部分透射元件760、一第四透鏡740、一第二相位延遲元件771、一第二吸收式偏光元件772及一像源面780。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件、反射式偏光元件和第一相位延遲元件組成一光學元件組750。

第一透鏡710具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面711於近光軸處為凸面，其像源側表面712於近光軸處為凸面，且第一透鏡710的目側表面711和像源側表面712皆為非球面。

第二透鏡720具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面721於近光軸處為平面，其像源側表面722於近光軸處為凹面，第二透鏡720的像源側表面722為非球面。

第三透鏡730具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面731於近光軸處為凸面，其像源側表面732於近光軸處為凸面，且第三透鏡730的目側表面731和像源側表面732皆為非球面。第二透鏡720與第三透鏡730相膠合。

第四透鏡740具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面741於近光軸處為凸面，其像源側表面742於近光軸處為凹面，且第四透鏡740的目側表面741和像源側表面742皆為非球面。

光學透鏡組可搭配一影像源783使用，影像源783可設置在像源面780上。

光欄700、光學元件組750、部分反射部分透射元件760、第二相位延遲元件771和第二吸收式偏光元件772的配置及影像源783的種類可參考第一實施例的光欄100、光學元件組150、部分反射部分透射元件160、第二相位延遲元件171、第二吸收式偏光元件172和影像源183，於此不再贅述。

請參照下列表25至表28，表25為第七實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表26為第七實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表27為第七實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，表25和表27中各參數的數值符合表28中的各條件式。第七實施例的非球面的曲線方程式與第一實施例的非球面的曲線方程式相同，表25中各表面的定義方式可參考表1的相關說明，於此不再贅述。

<第八實施例>

請參考圖8所示，第八實施例的光學透鏡組沿光軸890由目側至像源側依序包含光欄800、一第一透鏡810、一第一吸收式偏光元件、一反射式偏光元件、一第一相位延遲元件、一第二透鏡820、一第三透鏡830、一部分反射部分透射元件860、一第四透鏡840、一第二相位延遲元件871、一第二吸收式偏光元件872及一像源面880。光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數例如但不限於是4片。第一吸收式偏光元件、反射式偏光元件和第一相位延遲元件組成一光學元件組850。

第一透鏡810具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面811於近光軸處為凸面，其像源側表面812於近光軸處為凸面，且第一透鏡810的目側表面811和像源側表面812皆為非球面。

第二透鏡820具有負屈折力且為塑膠材質，其目側表面821於近光軸處為平面，其像源側表面822於近光軸處為凹面，第二透鏡820的像源側表面822 為非球面。

第三透鏡830具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面831於近光軸處為凸面，其像源側表面832於近光軸處為凸面，且第三透鏡830的目側表面831和像源側表面832皆為非球面。第二透鏡820與第三透鏡830相膠合。

第四透鏡840具有正屈折力且為塑膠材質，其目側表面841於近光軸處為凸面，其像源側表面842於近光軸處為凸面，且第四透鏡840的目側表面841和像源側表面842皆為非球面。

光學透鏡組可搭配一影像源883使用，影像源883可設置在像源面880上。

光欄800、光學元件組850、部分反射部分透射元件860、第二相位延遲元件871和第二吸收式偏光元件872的配置及影像源883的種類可參考第一實施例的光欄100、光學元件組150、部分反射部分透射元件160、第二相位延遲元件171、第二吸收式偏光元件172和影像源183，於此不再贅述。

請參照下列表29至表32，表29為第八實施例的光學透鏡組中各元件的詳細光學資料，表30為第八實施例的光學透鏡組的元件的非球面係數，表31為第八實施例的光學透鏡組的其餘參數及其數值，表29和表31中各參數的數值符合表32中的各條件式。第八實施例的非球面的曲線方程式與第一實施例的非球面的曲線方程式相同，表29中各表面的定義方式可參考表1的相關說明，於此不再贅述。

在本發明提供的光學透鏡組中，透鏡的材質可為塑膠或玻璃。當透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本；當透鏡的材質為玻璃，則可以增加光學透鏡組的屈折力配置的自由度。

在本發明提供的光學透鏡組中，非球面的透鏡表面可製作成球面以外的形狀，以獲得較多的控制變數，並用以消減像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低本發明光學透鏡組的總長度。

本發明提供的光學透鏡組中，就以具有屈折力的透鏡而言，若透鏡的表面為凸面且未界定該凸面的位置時，則表示該透鏡的表面於近光軸處為凸面；若透鏡的表面為凹面且未界定該凹面的位置時，則表示該透鏡的表面於近光軸處為凹面。

本發明提供的光學透鏡組中，透鏡表面的最大有效半徑通常是指該透鏡表面的有效光學區域(也就是透鏡未經過表面處理、艷消處理或是未施以遮光層的區域，但不限於此)的半徑。

此外，本發明提供的光學透鏡組可應用於一電子裝置，例如但不限於是頭戴式電子裝置。請參考圖9所示之根據本發明一實施例的頭戴式電子裝置的示意圖。此頭戴式電子裝置9例如但不限於是應用虛擬實境技術、擴增實境(Augmented Reality，AR)技術和混合實境(Mixed Reality，MR)技術的頭戴式顯示器，包含一外殼910以及設置於外殼910內的一光機模組920、一影像源930和一控制器940。

光機模組920分別對應使用者的左眼和右眼。光機模組920包含一光學透鏡組，且此光學透鏡組可為第一實施例至第八實施例中的任一者的光學透鏡組。

影像源930可為第一實施例至第八實施例的任一者的影像源。影像源930可對應左眼和右眼，影像源930的種類例如但不限於是OLED顯示器、LED顯示器、液晶顯示器或其他顯示器。

控制器940電性連接影像源930，以控制影像源930顯示影像，藉此頭戴式電子裝置9便可投射影像至使用者的眼睛。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然而這些實施例並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動、潤飾與各實施態樣的組合，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

100:光欄

110:第一透鏡

111:目側表面

112:像源側表面

120:第二透鏡

121:目側表面

122:像源側表面

130:第三透鏡

131:目側表面

132:像源側表面

140:第四透鏡

141:目側表面

142:像源側表面

150:光學元件組

160:部分反射部分透射元件

171:第二相位延遲元件

172:第二吸收式偏光元件

180:像源面

183:影像源

190:光軸

Claims (15)

1. 一種光學透鏡組，包含： 一反射式偏光元件； 一相位延遲元件；以及 由目側至像源側依序包含的一具有正屈折力的第一透鏡、一具有屈折力的第二透鏡、一具有屈折力且像源側表面為凸面的第三透鏡、一部分反射部分透射元件以及一具有屈折力的第四透鏡； 其中，該光學透鏡組中具屈折力的透鏡總數為四片，該反射式偏光元件位於該第一透鏡與該第二透鏡之間，該相位延遲元件位於該反射式偏光元件與該部分反射部分透射元件之間，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第三透鏡的像源側表面於光軸上的交點至該第三透鏡的像源側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值為TDP6，並滿足下列條件：0.37＜CT3/TDP6＜5.39。
2. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第一透鏡的目側表面的最大有效半徑為CA1，該第一透鏡的目側表面於光軸上的交點至該第一透鏡的目側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值為TDP1，並滿足下列條件：4.42＜CA1/TDP1＜41.58。
3. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第三透鏡的焦距為f3，該第三透鏡的像源側表面的曲率半徑為R6，並滿足下列條件：-1.92＜f3/R6＜8.96。
4. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該光學透鏡組的整體焦距為f，並滿足下列條件：2.61＜f1/f＜25.10。
5. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，並滿足下列條件：-106.00＜f2/CT2＜19.81。
6. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第三透鏡的焦距為f3，該第四透鏡的焦距為f4，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，並滿足下列條件：-120.81＜(f3/CT3)+(f4/CT4)＜158.75。
7. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，並滿足下列條件：7.80＜f1/CT1＜256.47。
8. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，並滿足下列條件：-7.72＜(f2/CT1)+(f1/CT2)＜100.65。
9. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，並滿足下列條件：-1.28＜f1/f2＜7.37。
10. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第三透鏡的目側表面的曲率半徑為R5，該第三透鏡的像源側表面的曲率半徑為R6，該第二透鏡的焦距為f2，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，並滿足下列條件：4.88＜R5*R6/(f2*CT2)＜40.13。
11. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第四透鏡的目側表面的曲率半徑為R7，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，並滿足下列條件：5.29＜R7/CT4＜78.07。
12. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第二透鏡的像源側表面的最大有效半徑為CA4，該第二透鏡的目側表面於光軸上的交點至該第二透鏡的目側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值為TDP3，該第三透鏡的像源側表面於光軸上的交點至該第三透鏡的像源側表面的最大有效半徑位置平行於光軸的位移量的絕對值為TDP6，並滿足下列條件：2.58＜CA4/(TDP3+TDP6)＜10.54。
13. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第一透鏡的目側表面的曲率半徑為R1，該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，並滿足下列條件：5.27＜R1/CT1＜139.95。
14. 根據請求項1所述的光學透鏡組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，該第四透鏡於光軸上的厚度為CT4，並滿足下列條件：10.14 mm＜(CT4*f1)/(CT2+CT3)＜278.32 mm。
15. 一種電子裝置，包含： 一外殼； 如請求項1至14的任一項所述的光學透鏡組，設置於該外殼內； 一影像源，設置於該外殼內且配置於該光學透鏡組的像源面；及 一控制器，設置於該外殼內且電性連接該影像源。