[发明专利]光波导元件以及具有此光波导元件的头戴式显示装置

说明书

本发明公开了一种光波导元件以及具有此光波导元件的头戴式显示装置，其中，光波导元件用以传递影像光束。光波导元件包括入光面、第一侧面、第二侧面、多个分光片以及至少一个平面反射结构。影像光束由入光面进入光波导元件。第一侧面与第二侧面平行。这些分光片配置于第一侧面与第二侧面之间，且这些分光片相互平行且呈间隔排列。至少一个平面反射结构配置于这些分光片与入光面之间。平面反射结构与第一侧面平行。平面反射结构与入光面之间具有距离。本发明的光波导元件具有平面反射结构，使得使用者不易在头戴式显示器的显示画面中看到暗纹，因此具有本发明光波导元件的头戴式显示装置具有良好的显示品质。

技术领域

本发明涉及一种头戴式显示装置，且特别涉及一种光波导元件以及应用此光波导元件的头戴式显示装置。

背景技术

近眼显示器(near eye display,NED)以及头戴式显示器(head-mounteddisplay,HMD)是目前极具发产潜力的下一代杀手级产品。在近眼显示技术的相关应用上，目前可分为扩增实境(augmented reality,AR)技术以及虚拟实境(virtual reality,VR)技术。对扩增实境技术而言，相关开发人员目前致力于如何在轻薄的前提下提供最佳的影像品质。

在以头戴式显示器实现扩增实境的基本光学架构中，用以显示的影像光束由投影装置发出后，经由半反射半穿透的光学元件反射而进入使用者的眼睛。显示影像的光束以及外界的环境光束皆进入使用者的眼睛，而达到扩增实境的显示效果。然而，在上述架构中，投影装置会无可避免地出现于使用者的眼睛的视角范围中，且上述架构占有一定的体积。因此，头戴式显示器实际能显示的影像的视角将大为受限。为了实现广视角的显示效果，一种分光片阵列波导(Beam Splitter Array Waveguide)的架构是目前各种扩增实境的近眼显示器的光学架构之一，可以兼顾广视角、全彩影像以及轻薄体积的最佳选择。此种架构的光波导元件具有多个分光片，而可以将投影装置的影像光束导入使用者的眼睛。然而，在此种架构的头戴式显示器中，入射于光波导元件并且在光波导元件传递的影像光束无法有效填满这些分光片的截面积。因此，使用者容易在头戴式显示器的显示画面中看到亮暗条纹，而感受到头戴式显示器的显示品质不佳。

“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所属技术领域中普通技术人员所知道的公知技术。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，在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种光波导元件，其可以传递影像光束并使影像光束在离开光波导元件后，在空间中分布均匀。当其应用于头戴式显示装置时，头戴式显示装置具有良好的显示品质。

本发明提供一种头戴式显示装置，其包括上述光波导元件，且具有良好的显示品质。

本发明的其他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他目的，本发明的一实施例提出一种光波导元件，其用以传递影像光束。光波导元件包括入光面、第一侧面、第二侧面、多个分光片以及至少一个平面反射结构。影像光束由入光面进入光波导元件。第一侧面连接入光面。第二侧面连接入光面，且第一侧面与第二侧面平行。这些分光片配置于第一侧面与第二侧面之间，且这些分光片相互平行且呈间隔排列。至少一个平面反射结构配置于这些分光片与入光面之间，且平面反射结构与第一侧面平行。平面反射结构与入光面之间具有距离。