[实用新型]用于近眼显示器的穿透式目镜

说明书

技术领域

本实用新型有关于光学技术领域，尤指一种用于近眼显示器的穿透式目镜。

背景技术

近眼显示器(Near Eye Display，NED)或头戴显示器(Head Mount Display，HMD，或称Head Wearable Display)是一种配戴在头部上或周围的显示设备，其中，有些类型的近眼显示器或头戴显示器具备有穿透式目镜(see-through eyepiece)，而可迭合(superimpose)显示器的图像与外界的真实场景，在各方面如交通(如提供驾驶或飞行的辅助信息)或娱乐上均具有很大的应用空间，同时也可应用于扩增实境(Augmented Reality，AR)上，现有的穿透式近眼显示器或头戴显示器，如US2013070338A1、US2015177519A1等专利前案所揭示者，主要由一微型显示器结合一由透明材质如玻璃或塑料所制成的导光部件(light guide component)，从而当微型显示器的影像(光线)由该导光部件的一个角度或表面射入后，即可透过光学的反射等动作或原理，使人眼可由该导光部件的另一个角度或表面上看到或接收到该影像，同时也可由该透明的导光部件看到外界的场景(external scene)，然而，前述现有的穿透式近眼显示器，其导光部件的厚度(thickness，从导光部件面向眼睛的一侧往导光部件面向外部场景的一侧来计算)较厚且视角(Field of View，FOV，或称Angle of View，AOV)较小，不仅产品较为笨重，且用户接收影像的内容讯息时也较为吃力与不便。

此外，亦有业者采用自由曲面光学(freeform optics)来设计该导光部件，此种技术方案虽然可以提高视角，但却不可避免的会造成影像或外部场景变形失真(distortion)的问题，虽然此等失真可以透过额外的光学结构设计来补偿或改善，但却会因此增加整体设计的复杂度及成本，大幅减损其实用性，因此，如何针对上述缺点加以改进，即为本案申请人所欲解决的技术困难点所在。

发明内容

有鉴于现有穿透式近眼显示器的上述缺点，因此本实用新型的目的在于发展一种可降低厚度或增加视角的穿透式目镜。

为达成以上的目的，本实用新型提供一种用于近眼显示器的穿透式目镜，其包含一第一棱镜、一第二棱镜以及一部分反射层，其中：该第一棱镜设有一入射面，用于接收来自一显示设备的光线进入该第一棱镜，该第一棱镜还设有一平面状的第一全内反射面与一第一接合面；该第二棱镜设有一第二接合面、一平面状的第二全内反射面与一反射面，该反射面上镀设有一反射层，该部分反射层系设置于该第二棱镜其第二接合面与第一棱镜其第一接合面之间，且第二棱镜与第一棱镜两者系沿着第二接合面与第一接合面而相互接合，以构成完整的穿透式目镜，并使该第一全内反射面与第二全内反射面相互平行且分别位于该穿透式目镜的相对两侧，且该入射面与反射面也分别位于该穿透式目镜的相对两侧。

其中，该入射面为曲面状或非球面状，且该入射面上设有二元绕射结构，又该反射面亦为曲面状或非球面状。

其中，该部分反射层为分光器。

其中，该反射层为铝层或银层。

其中，该部分反射层的倾角θ满足以下条件：θ≧(θ_c+θ')/2，θ'＝arcsin(sinα/n)，θ_c＝arcsin(1/n)，其中，θ_c为全反射的临界角，α为半视角(half angle of view)，n为该第二棱镜的折射率。

藉此，本实用新型可增加光线于棱镜内的行程距离，可有效缩小穿透式目镜的厚度，或是提高产品的视角，俾令用户可更轻松地接收影像的内容或讯息，进而使本实用新型可达到更佳的产品效能与实用性。

附图说明

图1为本实用新型的一实施例的分解示意图。

图2为本实用新型的一实施例的组合示意图。

图3为本实用新型的一实施例的侧面剖视示意图。

图3A为本实用新型的一实施例其半视角与部分反射层的倾角的对应关系示意图。

图4为本实用新型的一实施例的动作示意图。

附图标记说明：3-第一棱镜；31-入射面；32-第一全内反射面；33-第一接合面；4-第二棱镜；41-第二接合面；42-第二全内反射面；43-反射面；44-反射层；45-倾角；5-部分反射层；6-显示设备；61-显示光线；62-显示光线；7-眼睛；H-厚度。