[go: up one dir, main page]

TWI799344B - 光學變焦模組及頭戴式電子裝置 - Google Patents

光學變焦模組及頭戴式電子裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI799344B
TWI799344B TW111132469A TW111132469A TWI799344B TW I799344 B TWI799344 B TW I799344B TW 111132469 A TW111132469 A TW 111132469A TW 111132469 A TW111132469 A TW 111132469A TW I799344 B TWI799344 B TW I799344B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical
lens barrel
gear
zoom module
image source
Prior art date
Application number
TW111132469A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202409627A (zh
Inventor
黃名煌
Original Assignee
新鉅科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 新鉅科技股份有限公司 filed Critical 新鉅科技股份有限公司
Priority to TW111132469A priority Critical patent/TWI799344B/zh
Priority to CN202211258848.5A priority patent/CN117666066A/zh
Priority to US17/982,044 priority patent/US20240069303A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI799344B publication Critical patent/TWI799344B/zh
Publication of TW202409627A publication Critical patent/TW202409627A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00—Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/001—Eyepieces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/163—Wearable computers, e.g. on a belt

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

一種光學變焦模組包括：一操作環；一第一鏡筒，設置於該操作環內，並包括三個溝槽；一第二鏡筒，設置於該第一鏡筒內，並包括一第一凸塊及兩個第二凸塊，其中：該第一凸塊包括一通孔，該第一凸塊及該兩個第二凸塊分別設置於該三溝槽內，用以平行該中心軸移動；第一及第二光學透鏡組，分別設置於該第一及第二鏡筒內；一齒輪，設置於該操作環內，並嚙合於該操作環之該內表面；以及一螺桿，設置於該通孔中，並與該齒輪及該操作環連動，藉此該操作環經由該齒輪及該螺桿而驅動該第二鏡筒，將該第二光學透鏡組移動至一預定位置。

Description

光學變焦模組及頭戴式電子裝置
本發明是有關於一種光學變焦模組，且特別是有關於一種具有光學變焦模組之頭戴式電子裝置。
虛擬實境技術(Virtual Reality，簡稱VR)是一種可以創建和體驗虛擬世界的電腦模擬系統，它可以利用電腦生成一種多源資訊融合的互動式類比環境，使用戶沉浸到該環境中。隨著技術的不斷發展，VR也被越來越多的應用於包括醫學、娛樂、工業模擬、航空航太、教育等在內的行業和領域中。
作為實現VR技術的重要組成設備之一，頭戴式電子裝置(Head Mounted Device， 簡稱HMD)也在生活中被逐漸普及。HMD可以擴展科學三維視覺化程度，增進使用者-電腦的交互性能，隨著VR技術在多領域的應用，HMD也受到了人們越來越多的重視。
目前頭戴式電子裝置使用時，可分為配帶眼鏡使用及裸視使用，因此該頭戴式電子裝置設計上會考量預留眼鏡容納空間。然而，若近視的使用者配帶眼鏡後，再使用該頭戴式電子裝置，仍可能壓迫使用者之眼鏡而造成不適，或損壞眼鏡。若近視的使用者選擇不配帶眼鏡而直接使用該頭戴式電子裝置，使用者會因無法看清楚影像，或因焦距問題引起的不適感，反而令使用者抗拒該頭戴式電子裝置。
因此，便有需要提供一種光學變焦模組及頭戴式電子裝置能夠解決前述的問題。
本發明之一目的是提供一種光學變焦模組，實現調整成像位置之近視調整效果。
依據上述之目的，本發明提供一種光學變焦模組，具有一中心軸，並包括：一操作環，包括一內表面；一第一鏡筒，設置於該操作環內，並包括三個溝槽，該三個溝槽皆平行於該中心軸；一第一光學透鏡組，設置於該第一鏡筒內；一第二鏡筒，設置於該第一鏡筒內，並包括一第一凸塊及兩個第二凸塊，其中：該第一凸塊包括一通孔，該通孔具有一內螺紋結構，該第一凸塊設置於該三溝槽的其中之一者內，用以平行該中心軸移動；以及該兩個第二凸塊分別設置於該三溝槽之其他另二者內，用以平行該中心軸移動；一第二光學透鏡組，設置於該第二鏡筒內；一齒輪，設置於該操作環內，並嚙合於該操作環之該內表面；以及一螺桿，設置於該通孔中，並包括一螺紋部，其中該螺紋部與該內螺紋結構相互連接，且該螺桿與該齒輪及該操作環連動。
根據本發明之光學變焦模組，藉由該第二鏡筒之第一凸塊的通孔與該螺桿相互作動，僅需轉動該操作環帶動該螺桿運動即可調整該第二光學透鏡組與影像源之距離，實現調整成像位置之近視調整效果。
為讓本發明之上述目的、特徵和特點能更明顯易懂，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。
圖1為本發明之一實施例之光學變焦模組之組合立體示意圖。圖2為本發明之一實施例之光學變焦模組之分解立體示意圖。圖3為本發明之一實施例之光學變焦模組之組合剖面示意圖之一，其顯示設置於第二鏡筒內之第二光學透鏡組由一第一預定位置移動至一第二預定位置。請參考圖3及圖2，該光學變焦模組1具有一中心軸C1、一目側E0及一像源側I0，並包括：一操作環10、一第一鏡筒11、一第一光學透鏡組16、一第二鏡筒12、一第二光學透鏡組13、一齒輪14及一螺桿15。該操作環10包括一內表面101。該第一鏡筒11設置於該操作環10內，並包括三個溝槽111、112、113，該三個溝槽111、112、113皆平行於該中心軸C1。該第二鏡筒12設置於該第一鏡筒11內，並包括一第一凸塊121及兩個第二凸塊122。該第一凸塊121包括一通孔1210，該通孔1210具有一內螺紋結構1211。該第一凸塊121設置於該三溝槽111、122、123的其中之一者(例如該溝槽111)內，用以平行該中心軸C1移動。該兩個第二凸塊122分別設置於該三溝槽111、112、113之其他另二者(例如該兩個溝槽112、113)內，也用以平行該中心軸C1移動。該操作環10、該第一鏡筒11及該第二鏡筒12可為塑膠材料所製。
圖4為本發明之一實施例之光學變焦模組之第一鏡筒、第二鏡筒、第二光學透鏡組之組合剖面示意圖。該兩個第二凸塊122之兩側面123、124皆設置一凸點125，且該些凸點125與所對應的該溝槽112、113之內壁114接觸。該些凸點125以點接觸方式與所對應的該溝槽112、113之該內壁114接觸，如此以減少該兩個第二凸塊122移動時對該溝槽112、113產生的摩擦力。
請再參考圖3，該第一光學透鏡組16與該第二光學透鏡組13各包括至少一光學透鏡。在本實施例中，該第一光學透鏡組16，設置於該第一鏡筒11內，並包括一第一光學透鏡P1。該第二光學透鏡組13設置於該第二鏡筒12內，並包括一第二光學透鏡P2。該第一光學透鏡P1及該第二光學透鏡P2可為塑膠或玻璃材料所製。
請再參考圖3，該螺桿15設置於該第一凸塊121之通孔1210中，並包括一螺紋部151，該螺紋部151與該通孔121之內螺紋結構1211相互連接(亦即螺紋連接)。該螺桿15可為塑膠或金屬材料所製。該螺桿15的螺紋部151具有一直徑M與一螺紋間距P，並滿足下列條件: 1.5＜M/P＜10。舉例，該螺桿15的頭端152樞接於該第一鏡筒11之對應溝槽111內的一凹槽1111，該螺桿15的尾端153樞接於一固定塊17的一凹槽171，該齒輪14固定設置於該螺桿15上(例如該齒輪14與該螺桿15一體成型而製造，但不限於此)，且該齒輪14嚙合於該操作環10之內表面101，藉此該螺桿15可與該齒輪14及該操作環10連動。換言之，轉動該操作環10後，該操作環10可經由該齒輪14及該螺桿之螺紋部151而驅動該第二鏡筒之第一凸塊121之通孔1210的內螺紋結構1211，進而將設置於該第二鏡筒12內之第二光學透鏡組13的第二光學透鏡P2移動至一預定位置。
請再參考圖3，該光學變焦模組1更包括一像源座18及一影像源181(例如液晶顯示器，LCD，但不限於此) ，該影像源181設置於該像源座18中，位於該像源座18中的該影像源181設置於該第二鏡筒13之該像源側I0，其中該操作環10經由該齒輪14及該螺桿15而驅動該第二鏡筒12，將設置於該第二鏡筒12內之該第二光學透鏡組13的第二光學透鏡P2沿該中心軸C1之方向由第一預定位置L1移動至第二預定位置L2，進而調節該第二光學透鏡組13的第二光學透鏡P2與該影像源181之距離，亦即調節該光學變焦模組之成像距離。根據本發明之光學變焦模組1，藉由該第二鏡筒12之第一凸塊121的通孔1210與該螺桿15相互作動，僅需轉動該操作環10帶動該螺桿15運動即可調整該第二光學透鏡組13的第二光學透鏡P2與該影像源181之距離，實現調整成像位置之近視調整效果。
圖5為本發明之一實施例之光學變焦模組之組合剖面示意圖之二。請參考圖5，該齒輪14設置於該操作環10內，並嚙合於該操作環10之該內表面101。該齒輪14可為塑膠或金屬材料所製。在本實施例中，該操作環10更包括一內齒輪102，該內齒輪102設置於該操作環10之內表面101，其中該齒輪14之直徑為D1，該齒輪14之齒數為n1，該內齒輪102之直徑為D2，該內齒輪102之齒數為n2，該第一光學透鏡組16之該第一光學透鏡P1(亦即最靠近該目側E0的光學透鏡)的物側表面161至該影像源181之像源面1811於該中心軸C1上的距離為TTL，並滿足下列條件：3.1＜((D2/D1)*(n2/n1))/TTL＜5.3。
圖6為本發明之一實施例之光學變焦模組之指標蓋之平面示意圖。請參考圖6及圖3，該光學變焦模組1更包括一指標蓋19，設置於該第一鏡筒11外，並顯示可補償近視的操作刻度，例如為0、1、2、3、4及5，其分別代表不同之成像距離，亦即該第二光學透鏡組13的第二光學透鏡P2的六個預定位置(例如圖3已顯示該第二光學透鏡組13的第二光學透鏡P2的第一預定位置L1及第二預定位置L2)，但不限於此，如此可使近視使用者快速操作使用。本發明可補償近視度數至少有兩個以上之成像距離，用以補償近視度數。
圖7為本發明之一實施例之頭戴式電子裝置之立體示意圖。該頭戴式電子裝置2包括一外殼20、所述之光學變焦模組1及一控制器30。所述之光學變焦模組1設置於該外殼20內。該控制器設置於該外殼內，並電性連接於所述之光學變焦模組1。該控制器30可為通用處理器、微處理器(Micro Control Unit，MCU)、應用處理器(Application Processor，AP)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)、或全像處理器(Holographic Processing Unit，HPU)、或上述處理器之任意組合，其可包括各式電路邏輯，用以：提供數據與影像之處理及運算之功能、傳送幀(frame)資料(如：代表文字訊息、圖形、或影像之資料)至所述之光學變焦模組1的影像源(例如液晶顯示器)。該頭戴式電子裝置2包括兩個該光學變焦模組1，其分別對應左眼E1及右眼E2，如此可獨立調整該影像源181對左眼E1或右眼E2之成像距離，亦即對左眼E1或右眼E2可獨立補償的合適的近視度數。
綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
1:光學變焦模組 10:操作環 101:內表面 11:第一鏡筒 111:溝槽 1111:凹槽 112:溝槽 113:溝槽 114:內壁 12:第二鏡筒 121:第一凸塊 1210:通孔 1211:內螺紋結構 122:第二凸塊 123:側面 124:側面 125:凸點 13:第二光學透鏡組 14:齒輪 15:螺桿 151:螺紋部 152:頭端 153:尾端 16:第一光學透鏡組 161:物側表面 17:固定塊 171:凹槽 18:像源座 181:影像源 1811:像源面 19:指標蓋 2:頭戴式電子裝置 20:外殼 30:控制器 C1:中心軸 D1:直徑 D2:直徑 E0:目側 E1:左眼 E2:右眼 I0:像源側 L1:第一預定位置 L2:第二預定位置 TTL:間隔距離 P1:第一光學透鏡 P2:第二光學透鏡
圖1為本發明之一實施例之光學變焦模組之組合立體示意圖。 圖2為本發明之一實施例之光學變焦模組之分解立體示意圖。 圖3為本發明之一實施例之光學變焦模組之組合剖面示意圖之一，其顯示設置於第二鏡筒內之第二光學透鏡組由一第一預定位置移動至一第二預定位置。 圖4為本發明之一實施例之光學變焦模組之第一鏡筒、第二鏡筒、第二光學透鏡組之組合剖面示意圖。 圖5為本發明之一實施例之光學變焦模組之組合剖面示意圖之二。 圖6為本發明之一實施例之光學變焦模組之指標蓋之平面示意圖。 圖7為本發明之一實施例之頭戴式電子裝置之立體示意圖。
1:光學變焦模組
10:操作環
101:內表面
11:第一鏡筒
111:溝槽
1111:凹槽
112:溝槽
12:第二鏡筒
121:第一凸塊
1210:通孔
1211:內螺紋結構
122:第二凸塊
13:第二光學透鏡組
14:齒輪
15:螺桿
151:螺紋部
152:頭端
153:尾端
16:第一光學透鏡組
17:固定塊
171:凹槽
18:像源座
181:影像源
1811:像源面
19:指標蓋
E0:目側
I0:像源側
L1:第一預定位置
L2:第二預定位置
P1:第一光學透鏡
P2:第二光學透鏡

Claims (10)

  1. 一種光學變焦模組，具有一中心軸、一目側及一像源側，並包括： 一操作環，包括一內表面； 一第一鏡筒，設置於該操作環內，並包括三個溝槽，該三個溝槽皆平行於該中心軸； 一第一光學透鏡組，設置於該第一鏡筒內； 一第二鏡筒，設置於該第一鏡筒內，並包括一第一凸塊及兩個第二凸塊，其中： 該第一凸塊包括一通孔，該通孔具有一內螺紋結構，該第一凸塊設置於該三溝槽的其中之一者內，用以平行該中心軸移動；以及 該兩個第二凸塊分別設置於該三溝槽之其他另二者內，用以平行該中心軸移動； 一第二光學透鏡組，設置於該第二鏡筒內； 一齒輪，設置於該操作環內，並嚙合於該操作環之該內表面；以及 一螺桿，設置於該通孔中，並包括一螺紋部，其中該螺紋部與該內螺紋結構相互連接，且該螺桿與該齒輪及該操作環連動。
  2. 如請求項1所述之光學變焦模組，其中該兩個第二凸塊之兩側面皆設置一凸點，且該些凸點與所對應的該溝槽之一內壁接觸。
  3. 如請求項2所述之光學變焦模組，其中該些凸點以點接觸方式與所對應的該溝槽之該內壁接觸。
  4. 如請求項2所述之光學變焦模組，其中該些凸點以點接觸方式與所對應的該溝槽之該內壁接觸。
  5. 如請求項1所述之光學變焦模組，其中該第一光學透鏡組與該第二光學透鏡組各包括至少一光學透鏡。
  6. 如請求項1所述之光學變焦模組，更包括一影像源，設置於該第二鏡筒之該像源側，其中該操作環更包括一內齒輪，該內齒輪設置於該操作環之該內表面，其中該齒輪之直徑為D1，該齒輪之齒數為n1，該內齒輪之直徑為D2，該內齒輪之齒數為n2，該第一光學透鏡組中最靠近該目側的一光學透鏡的一物側表面至該影像源之一像源面於該中心軸上的距離為TTL，並滿足下列條件：3.1＜((D2/D1)*(n2/n1))/TTL＜5.3。
  7. 如請求項1所述之光學變焦模組，其中該螺桿之該螺紋部具有一直徑M與一間距P，並滿足下列條件: 1.5＜M/P＜10。
  8. 如請求項1所述之光學變焦模組，更包括一影像源，設置於該第二鏡筒之該像源側，其中該操作環經由該齒輪及該螺桿而驅動該第二鏡筒，將設置於該第二鏡筒內之該第二光學透鏡組沿該中心軸之方向由一第一預定位置移動至一第二預定位置，進而調節該第二光學透鏡組與該影像源之距離。
  9. 一種頭戴式電子裝置，包括 一外殼； 如請求項1至8任一項所述之光學變焦模組，設置於該外殼內；以及 一控制器，設置於該外殼內。
  10. 如請求項9所述之頭戴式電子裝置，包括兩個該光學變焦模組，其分別對應左眼及右眼。
TW111132469A 2022-08-29 2022-08-29 光學變焦模組及頭戴式電子裝置 TWI799344B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111132469A TWI799344B (zh) 2022-08-29 2022-08-29 光學變焦模組及頭戴式電子裝置
CN202211258848.5A CN117666066A (zh) 2022-08-29 2022-10-14 光学变焦模组及头戴式电子装置
US17/982,044 US20240069303A1 (en) 2022-08-29 2022-11-07 Optical focus adjustment module and head mounted electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111132469A TWI799344B (zh) 2022-08-29 2022-08-29 光學變焦模組及頭戴式電子裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI799344B true TWI799344B (zh) 2023-04-11
TW202409627A TW202409627A (zh) 2024-03-01

Family

ID=86948760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111132469A TWI799344B (zh) 2022-08-29 2022-08-29 光學變焦模組及頭戴式電子裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240069303A1 (zh)
CN (1) CN117666066A (zh)
TW (1) TWI799344B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240393582A1 (en) * 2023-05-24 2024-11-28 Tencent America LLC Vision correction for near eye display

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104570355A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 青岛歌尔声学科技有限公司 可调式头戴显示器
CN113366374A (zh) * 2019-11-29 2021-09-07 松下知识产权经营株式会社 显示装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4495911B2 (ja) * 2003-01-08 2010-07-07 フジノン株式会社 レンズ鏡筒
JP4208811B2 (ja) * 2004-10-06 2009-01-14 株式会社タムロン ロック機構付きレンズ鏡筒
WO2017061677A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Lg Electronics Inc. Head mount display device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104570355A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 青岛歌尔声学科技有限公司 可调式头戴显示器
CN113366374A (zh) * 2019-11-29 2021-09-07 松下知识产权经营株式会社 显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202409627A (zh) 2024-03-01
US20240069303A1 (en) 2024-02-29
CN117666066A (zh) 2024-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130314793A1 (en) Waveguide optics focus elements
CN110376738B (zh) 一种大视场轻型自由曲面波导型目视光学成像装置及其近眼显示系统
CN113219671A (zh) 光学装置和显示设备
CN107209390A (zh) 组合高分辨率窄场显示和中分辨率宽场显示
CN111399228A (zh) 一种近眼显示光学系统
US20230152592A1 (en) Augmented reality display device
CN107728319B (zh) 视觉显示系统及方法，以及头戴显示装置
TWI799344B (zh) 光學變焦模組及頭戴式電子裝置
US20250306383A1 (en) Zonal lenses for a head-mounted display (hmd) device
US12339454B2 (en) Display systems with waveguide configuration to mitigate rainbow effect
US20190137775A1 (en) Vision system and film viewing device
CN211263953U (zh) 一种光学显示系统及可穿戴设备
WO2023133192A1 (en) Display systems with gratings oriented to reduce appearances of ghost images
WO2023158654A1 (en) Hybrid waveguide to maximize coverage in field of view (fov)
CN113448098B (zh) 一种轻型全彩自由曲面-体全息型目视光学成像装置及其近眼显示系统
TWI888907B (zh) 光學變焦模組及頭戴式電子裝置
US20240004190A1 (en) Eye Imaging System
TWI856819B (zh) 光學變焦模組及頭戴式電子裝置
CN207516640U (zh) 视觉显示系统以及头戴显示装置
US12504636B2 (en) Interpupillary distance adjustment module and head mounted electronic device
EP4540649A1 (en) Systems and methods for display binocular deformation compensation
US20250004281A1 (en) Interpupillary distance adjustment module and head mounted electronic device
CN116413911A (zh) 一种超薄型镜片、使用其的虚像成像装置和近眼显示器
US20230236415A1 (en) Image generation and delivery in a display system utilizing a two-dimensional (2d) field of view expander
TWI810557B (zh) 一種人眼瞳孔延伸裝置