[发明专利]光学镜头与虚像显示模块

说明书

技术领域

本发明是有关于一种光学模块与显示模块，且特别是有关于一种光学镜头与虚像显示模块。

背景技术

随着显示技术的进步及人们对于高科技的渴望，虚拟实境(virtualreality)与扩充实境(augmentedreality)的技术已渐趋成熟，其中头戴式显示器(headmounteddisplay，HMD)则是用以实现此技术的显示器。头戴式显示器的发展历史可以追溯到1970年代的美国军方，其利用一个光学投影系统，将显示器元件上的影像或文字讯息投影到使用者的眼中。近年来，随着微型显示器中的解析度越来越高，尺寸功耗越来越小，头戴式显示器也发展成为一种携带式(portable)显示装置。除了在军事领域外，其它诸如工业生产、模拟训练、立体显示、医疗、运动、导航和电子游戏等相关领域，头戴式显示器的显示技术也都有所成长而占据了重要的地位。

一般而言，头戴式显示器通常会使用近眼显示光学系统(NearEyeDisplay，NED)来产生影像。由于近眼显示光学系统仅离人眼几公分的距离，且由于头戴式显示器需穿戴在头上，因此如何于头戴式显示器中设置重量轻、厚度薄、尺寸短的光学系统变成进行设计上的必要考量。但与此同时，为达到显示器的高解析度、高色彩表现，光学系统通常会利用增加镜片数目来消除像差并提升影像品质。如此一来，头戴式显示器的体积以及重量都易造成使用者的不适感。此外，光学元件数目的增加也会导致了机构定位上的难度。因此，如何兼顾头戴式显示器的影像品质与轻薄短小的体积需求，并同时考虑系统的制造难度，已成为相关领域技术发展的重要课题之一。

美国专利文献第6011653号、第7884985号以及第8184350号都揭露一种头戴式显示器。美国专利文献第7630142号揭露一光路转折变焦镜头组。

背景技术段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在背景技术段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。在背景技术段落所揭露的内容，不代表所述内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种光学镜头与虚像显示模块，其具有小体积、良好成像品质及高制造良率的优点。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种光学镜头，让影像显示单元所产生的影像光束传递至使用者的至少一眼睛。光学镜头包括反射单元、L形透镜以及绕射光学元件。反射单元位于影像光束的传递路径上。L形透镜位于影像光束的传递路径上，具有第一透镜部以及与第一透镜部一体成型的第二透镜部。第一透镜部位于影像显示单元与反射单元之间，且第二透镜部位于反射单元与眼睛之间。绕射光学元件位于影像光束的传递路径上，其中影像光束经由第一透镜部、反射单元、第二透镜部以及绕射光学元件传递至眼睛，以显示一虚像。

为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种虚像显示模块，配置于使用者的至少一眼睛的前方。虚像显示模块包括影像显示单元以及上述的光学镜头。影像显示单元提供影像光束。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜部具有第一光轴，第二透镜部具有第二光轴，第一光轴与第二光轴之间具有一夹角，且夹角的角度范围落在70度至110度之间。

在本发明的一实施例中，上述的L形透镜具有至少一侧壁，且至少一侧壁连接第一透镜部与第二透镜部。

在本发明的一实施例中，上述的L形透镜还具有至少一定位部，用以安装反射单元。

在本发明的一实施例中，上述的至少一定位部的数量为多个，且这些定位部用以安装反射单元与绕射光学元件。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜部与第二透镜部之间具有一夹角，且夹角的角度范围落在70度至110度之间。

在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于影像显示单元与第一透镜部之间。

在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于L形透镜内，且邻近第一透镜部。

在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于L形透镜内，且邻近第二透镜部。

在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于第二透镜部与眼睛之间。

在本发明的一实施例中，上述的光学镜头相对于影像显示单元移动，以调整虚像的成像位置及成像画面尺寸。