[0073] 在本实施例中，其中一种情况为图1的光学镜头110符合1<(A+C)/B<2.5，A为光栏ST到装设光学镜头110的镜筒(未示出)的边缘距离，即光栏ST到第五透镜119最靠近光栏ST的位置之间的光路径距离。B为光学镜头110的镜头总长，即第一透镜111朝向入光侧IS的表面S1至第五透镜119朝向出光侧ES的表面S10之间于光轴OA上的距离，C为第一透镜111朝向入光侧IS的表面S1与该影像产生器150在该光轴OA上的距离，即光学镜头110的第一透镜111朝向入光侧IS的表面S1与影像产生器150的主动表面AS在光轴OA上的距离。此外，另定义D为光学镜头110中的最大透镜的通光口径(Clear aperture)，于本实施例中，光学镜头
110的最大透镜的通光口径例如为第四透镜117的通光口径，且FOV为光学镜头110的视场角，E为光栏ST的直径，F为影像产生器150的主动表面AS的对角线长度。在本实施例中，上述参数A、B、C、D、E、F例如分别是10.2毫米(millimeters)、10.72毫米、12毫米、8.6毫米、4毫米、7.93毫米，(A+C)/B为2.07，。这些参数的数值不用以限定本发明。在本实施例中，光学镜头110的视场角为40度。

[0074] 图3绘示本发明另一实施例的波导显示器的概要示意图。请参照图3，本实施例的波导显示器100a大致上类似于图1的波导显示器100，其主要差异在于：波导显示器100a还包括转折棱镜160、抗反射元件170与反射元件180。转折棱镜160(第一棱镜)设置光学镜头110与光栏ST之间。波导元件130a具有彼此相对的上表面US及下表面DS，且其具有彼此相对的光耦合入口ET与光耦合出口OT。光耦合入口ET与光耦合出口OT分别例如是影像光束IM入射至波导元件130a的表面区域与影像光束IM离开波导元件130a的表面区域，其中光栏ST形成于光耦合入口ET。光耦合入口ET位于上表面US的一端且光耦合入口ET所在处设有抗反射元件170，其中抗反射元件170例如可以为一层涂布于光耦合入口ET的抗反射层，或是抗反射元件170可以是于光耦合入口ET进行表面处理而形成的抗反射结构。光耦合出口OT位于波导元件130a的上表面US的另一端且相对于光耦合出口OT的所在上表面US的下表面DS设有反射元件180，其中反射元件180例如可以为一层涂布于光耦合出口OT的反射膜层，或是反射元件180可以是于光耦合出口OT进行表面处理而形成的反射结构；其中抗反射元件170用以使影像光束IM更容易进入波导元件130a而降低被波导元件130a的表面反射的比例，反射元件180可反射在波导元件130a内传递的影像光束IM并使影像光束IM朝光耦合出口OT传递，用以使在波导元件130a内的影像光束IM更容易离开波导元件130a。

[0075] 在本实施例中，影像光束IM离开光学镜头110后，并被转折棱镜160反射后改变其传递方向，而会聚至光栏ST。影像光束IM在通过光栏ST之后发散并通过光耦合入口ET进入波导元件130a，影像光束IM在波导元件130a的上、下表面US、DS进行一至多次全反射后，并由光耦合出口OT离开波导元件130a，再投射至目标OB。此处的投射目标OB例如是人眼。

[0076] 此外，以下内容将举出应用于波导显示器100a的光学镜头110之一实施例，需注意的是，以下内容所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域普通技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明之范畴内。

[0077]

[0078] 表三

[0079] 此外，由于图3的光学镜头110的各透镜111、113、115、117、119的面形设计、参数皆与图1的光学镜头相同，因此于此不再赘述。

[0080] 在本实施例中，其中一种情况为图3的光学镜头110符合1<(A+C)/B<2.5。其他参数A、B、C、D、E、F的定义同上所述。在本实施例中，上述参数A、B、C、D、E、F例如分别是8.52毫米、10.72毫米、12毫米、8.6毫米、4毫米、7.93毫米，(A+C)/B为1.91。这些参数的数值不用以限定本发明。在本实施例中，光学镜头110的视场角为40度。

[0081] 图4绘示本发明又一实施例的波导显示器的概要示意图。请参照图4，本实施例的波导显示器100b类似于图3的波导显示器100a，惟两者之间主要的差异例如在于：光学镜头110、照明棱镜120、玻璃盖140与影像产生器150共同设置于光耦合入口ET的正上方，而光学镜头110与波导元件130a之间并未设有如同图3的转折棱镜160。

[0082] 以下内容将举出应用于波导显示器100b的光学镜头110之一实施例。需注意的是，以下内容所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域普通技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明之范畴内。

[0083]

[0084]

[0085] 表四

[0086] 在本实施例中，影像光束IM离开光学镜头110后，是直接经由光耦合入口ET进入波导元件130a，影像光束IM在波导元件130a的上、下表面US、DS进行一至多次全反射后，并由光耦合出口OT离开波导元件130a，再投射至目标OB。

[0087] 在本实施例中，其中一种情况为图4的光学镜头110符合1<(A+C)/B<2.5。其他参数A、B、C、D、E、F的定义同上所述。在本实施例中，上述参数A、B、C、D、E、F例如分别是5.74毫米、10.72毫米、12毫米、8.6毫米、4毫米、7.93毫米，(A+C)/B为1.655。这些参数的数值不用以限定本发明。在本实施例中，光学镜头110的视场角为40度。

[0088] 值得一提的是，上述图1至图4的光学镜头110共五片透镜，但不以此为限。光栏ST的直径约为4mm，接近一般人眼瞳孔的大小(约为3mm～6mm)。影像产生器150例如是使用0.3英吋的720P DMD装置，其对角线例如为7.93mm，且影像产生器150的对角线代表光学镜头110的成像圈(image circle)。在此光学镜头110的设计下，人眼可以看到相当于2公尺(M)外的57.3英吋(inch)大小的虚像，此时的放大倍率实质上约为184倍。

[0089] 此外，上述图1至图4的本实施例中的光学镜头110具有焦距与像高的关系式如下：像高＝焦距x tan(半视场角)，其中像高例如为3.965mm，设计视场角为40度，则视场半角为
20度，使得光学镜头110的有效焦距大致为10.89mm。另外，图1至图4的本实施例中的光学镜头110符合1<│f5/f4│<15，以及V5-V4<25，其中f4为光学镜头110的第四透镜117的焦距，f5为光学镜头110的第五透镜119的焦距，V4为第四透镜117的阿贝数，V5为第五透镜119的阿贝数。在本实施例中，上述参数f4、f5、V4、V5例如分别是13.52毫米(millimeters)、100.01毫米、44、56，f5/f4为7.4，V5-V4为12。这些参数的数值不用以限定本发明。

[0090] 图5绘示本发明另一实施例的波导显示器的概要示意图。请参考图5，本实施例的波导显示器100c大致上类似于图1的波导显示器100，其主要差异在于：光学镜头110c的屈光率组合及对应具有的各光学参数与光学镜头110的屈光率组合及对应具有的各光学参数略有不同。详细来说，光学镜头110c亦包括由从入光侧IS往出光侧ES依序排列的第一透镜111c、第二透镜113c、第三透镜115c、第四透镜117c及第五透镜119c，且其屈光度依序为正、负、正、正及负。在本实施例中，第一、第二、第三及第五透镜111c、113c、115c、119c为塑料非球面透镜，第四透镜117c为玻璃球面透镜。

[0091] 此外，透镜面形的设计亦略有不同，图5中的第一、第二、第四、第五透镜111c、113c、117c、119c的面形设计与图1中的第一、第二、第四、第五透镜111、113、115、119的面形设计相似，其主要差异在于：图5中的第三透镜115c为双凸透镜。

[0092] 以下内容将举出应用于波导显示器100c的光学镜头110c之一实施例。需注意的是，以下内容所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域普通技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明之范畴内。

[0093]

[0094] 表五

[0095] 在本实施例中，第一、第二、第三及第五透镜111c、113c、115c、119c皆为非球面透镜，以下表六所列出的是上述透镜非球面的参数值。

[0096]

[0097] 表六

[0098] 图6A是图5的光学镜头横向色差(Lateral Color)图。图6B是图5的光学镜头的像散场曲(field curvature)及畸变(Distortion)图。图6C是图5的光学镜头横向光束扇形图(transverse ray fan plot)，其是以波长465纳米(nm)、525纳米、620纳米的光所作出的仿真数据图。图6D是图5的光学镜头调制转换函数曲线图，其中横坐标为焦点偏移量(Focus shift)，纵坐标为光学转移函数的模数(modulus of the OTF)。图6E是图5的光学镜头在不同像高下的波前光程差异(Optical Path Difference,OPD)仿真数据图。图6F至图6J是图5的光学镜头在不同温度下的光学镜头调制转换函数曲线图。

[0099] 由图6A至图6E可看出，其所显示的图形均在标准的范围内，由此可验证本实施例的光学镜头110c能够达到良好的成像效果。值得一提的是，由图6E可知，在影像产生器150的主动表面上，影像光束IM具有的OPD范围是：-1.5λ

[0100] 在本实施例中，其中一种情况为图5的光学镜头110c符合1<(A+C)/B<2.5，其他参数A、B、C、D、E、F的定义同上所述。在本实施例中，上述参数A、B、C、D、E、F例如分别是6.2毫米、11.01毫米、12毫米、8.6毫米、3.2毫米、7.93毫米，(A+C)/B为1.653。这些参数的数值不用以限定本发明。在本实施例中，光学镜头110c的视场角为50度。

[0101] 图7绘示本发明另一实施例的波导显示器的概要示意图。请参照图7，本实施例的波导显示器100d大致上类似于图3的波导显示器100a，其主要差异在于：波导显示器100d所采用的是如同图5的光学镜头110c的设计。

[0102] 以下内容将举出应用于波导显示器100d的光学镜头110c之一实施例。需注意的是，以下内容所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域普通技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明之范畴内。

[0103]

[0104]

[0105] 表七

[0106] 此外，由于图7的光学镜头110c的各透镜111c、113c、115c、117c、119c的面形设计、参数皆与图5的光学镜头110c相同，因此于此不再赘述。

[0107] 在本实施例中，其中一种情况为图7的光学镜头110c符合1<(A+C)/B<2.5，其他参数A、B、C、D、E、F的定义同上所述。在本实施例中，上述参数A、B、C、D、E、F例如分别是5.82毫米、11.01毫米、12毫米、8.6毫米、3.2毫米、7.93毫米，(A+C)/B为1.62。这些参数的数值不用以限定本发明。在本实施例中，光学镜头110c的视场角为50度。

[0108] 图8绘示本发明另一实施例的波导显示器的概要示意图。请参照图8，本实施例的波导显示器100e大致上类似于图4的波导显示器100b，其主要差异在于：波导显示器100e所采用的是如同图5的光学镜头110c的设计。

[0109] 以下内容将举出应用于波导显示器100e的光学镜头110c的一实施例。需注意的是，以下内容所列的数据资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域普通技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，惟其仍应属于本发明之范畴内。

[0110]

[0111] 表七

[0112] 此外，由于图8的光学镜头110c的各透镜111c、113c、115c、117c、119c的面形设计、参数皆与图5的光学镜头110c相同，因此于此不再赘述。

[0113] 在本实施例中，其中一种情况为图8的光学镜头110c符合1<(A+C)/B<2.5，其他参数A、B、C、D、E、F的定义同上所述。在本实施例中，上述参数A、B、C、D、E、F例如分别是3.3毫米、11.01毫米、12毫米、8.6毫米、3.2毫米、7.93度，(A+C)/B为1.39。这些参数的数值不用以限定本发明。在本实施例中，光学镜头110c的视场角为50度。

[0114] 值得一提的是，上述图5、7、8的光学镜头110c共五片透镜，但不以此为限。光栏ST的直径约为3.2mm，接近一般人眼瞳孔的大小(约为3mm～6mm)。影像产生器150例如是使用0.3英吋的720P DMD装置，其对角线例如为7.93mm，且影像产生器150的对角线代表光学镜头110c的成像圈(image circle)。在此光学镜头110c的设计下，人眼可以看到相当于2公尺(M)外的73.7英吋(inch)大小的虚像，此时的放大倍率实质上约为236倍。

[0115] 此外，本实施例中的光学镜头110c具有焦距与像高的关系式如下：像高＝焦距x tan(半视场角)，其中像高例如为3.965mm，设计视场角为50度，则视场半角为25度，使得光学镜头110c的有效焦距大致为8.5mm。另外，图5至图8的本实施例中的光学镜头110c符合1<│f5/f4│<15，以及V5-V4<25，其中f4为光学镜头110c的第四透镜117c的焦距，f5为光学镜头110c的第五透镜119c的焦距，V4为第四透镜117c的阿贝数，V5为第五透镜119c的阿贝数。在本实施例中，上述参数f4、f5、V4、V5例如分别是13.99毫米(millimeters)、-35.2毫米、43、
56，f5/f4为-2.52，V5-V4为13。这些参数的数值不用以限定本发明。

[0116] 继如上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的示范实施例中，光学镜头的设计符合预先设定的规范，因此光学镜头的尺寸小、重量轻、视角大且分辨率高。并且，光学镜头内的第四透镜的材质为玻璃，而可使光学镜头几乎无热飘移现象，而具有良好的热稳定性。

[0117] 惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明的权利要求书及说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求的方案不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。