[發明專利]波導的制作方法以及具有波導的頭戴式顯示裝置

在審

• 申請號: 202010886749.6
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN114114519A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 施智維;簡宏達
• 申請（專利權）人: 中強光電股份有限公司
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;G02B27/01
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉佳斐

本發明提供一種頭戴式顯示裝置。頭戴式顯示裝置用于配置在使用者的至少一眼睛前方，包括一顯示單元、第一波導以及第二波導。顯示單元用于提供一影像光束。第一波導位于顯示單元與第二波導之間，第一波導用以傳遞影像光束至第二波導，并調整影像光束的光形，以保持視場角，并在單一維度上擴大光瞳。第二波導用以傳遞影像光束至所述使用者的至少一眼睛，且能夠延長光的傳遞路徑，并提供均勻的影像光束。如此，頭戴式顯示裝置能夠具有大視角，并保持使用者的觀賞品質。

技術領域

本發明關于一種光學結構的制作方法以及具有光學結構的光學裝置，且特別是關于一種波導的制作方法以及具有波導的頭戴式顯示裝置。

背景技術

隨著顯示技術的進步及人們對于高科技的渴望，虛擬實境(virtual reality)與擴充實境(augmented reality)的技術已漸趨成熟，其中頭戴式顯示器(head mounteddisplay,HMD)則是用以實現此技術的顯示器。頭戴式顯示器的發展歷史可以追溯到1970年代的美國軍方，其利用一個光學投影系統，將顯示器元件上的影像或文字信息投影到使用者的眼中。近年來，隨著微型顯示器中的解析度越來越高，尺寸功耗越來越小，頭戴式顯示器亦發展成為一種攜帶式(portable)顯示裝置。除了在軍事領域外，其他諸如工業生產、模擬訓練、立體顯示、醫療、運動、導航和電子游戲等相關領域，頭戴式顯示器的顯示技術亦皆有所成長而占據了重要的地位。

然而，在頭戴式顯示器的光機設計中，為了達到大視角且小體積的目標，在設計上，會遇到許多困難。例如，由于光展量(etendue)守恒的原因，當視場角越大時，光圈值(f-number)提高，光瞳(Pupil aperture)將會越小，以提升鏡頭所需要的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function,MTF)的目標值。因此若在有限的長度下希望達到大角度的視場角輸出，光瞳縮小是需要考慮的因素，然而因為光瞳縮小的關系，影像光束在波導中的擴張也會變得更加的困難，這會使得影像光束的亮度無法降低。由于人眼的瞳孔在光量的亮度為1000至2000尼特(nit)的照射情況下，其尺寸僅有約2.5毫米左右，因此在小光瞳的情況下，要讓影像光束中所有角度的影像光皆能夠順利的進入人眼，就會變得更加的困難。

另一方面，在現有的幾何式波導設計中，頭戴式顯示器的光機的光瞳需要伸進波導內，使得光瞳縮束的最小位置能夠在進入主波導的位置使最多的光線能耦合進入波導內，以提高效率，并有效地將不容易進入波導的大角度光線順利傳遞進入主波導內。然而，這樣的設計下，光瞳的長度以及其通過的波導需要在一定的長度以上。如此一來，當頭戴式顯示器中容置空間不足以容納一定長度的波導時，就容易形成大角度的影像畫面的缺失與效率的降低。

“背景技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“背景技術”段落所公開的內容可能包含一些沒有構成本領域技術人員所知道的現有技術。在“背景技術”段落所公開的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被本領域技術人員所知曉或認知。

發明內容

為達到上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提供一種頭戴式顯示裝置，具有大視角，且縮短頭戴式顯示裝置的體積，縮短波導元件的長度，可更貼近人臉的輪廓。在單一維度上擴大光瞳并提供均勻的影像光束。

本發明還提供一種波導的制作方法，能夠簡易地制作具有用以擴大光瞳或延長光傳遞路徑的波導。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所公開的技術特征中得到進一步的了解。