[发明专利]波导的制作方法以及具有波导的头戴式显示装置

说明书

本发明提供一种头戴式显示装置。头戴式显示装置用于配置在使用者的至少一眼睛前方，包括一显示单元、第一波导以及第二波导。显示单元用于提供一影像光束。第一波导位于显示单元与第二波导之间，第一波导用以传递影像光束至第二波导，并调整影像光束的光形，以保持视场角，并在单一维度上扩大光瞳。第二波导用以传递影像光束至所述使用者的至少一眼睛，且能够延长光的传递路径，并提供均匀的影像光束。如此，头戴式显示装置能够具有大视角，并保持使用者的观赏品质。

技术领域

本发明关于一种光学结构的制作方法以及具有光学结构的光学装置，且特别是关于一种波导的制作方法以及具有波导的头戴式显示装置。

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(virtual reality)与扩充实境(augmented reality)的技术已渐趋成熟，其中头戴式显示器(head mounteddisplay,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信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，头戴式显示器亦发展成为一种携带式(portable)显示装置。除了在军事领域外，其他诸如工业生产、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亦皆有所成长而占据了重要的地位。

然而，在头戴式显示器的光机设计中，为了达到大视角且小体积的目标，在设计上，会遇到许多困难。例如，由于光展量(etendue)守恒的原因，当视场角越大时，光圈值(f-number)提高，光瞳(Pupil aperture)将会越小，以提升镜头所需要的调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)的目标值。因此若在有限的长度下希望达到大角度的视场角输出，光瞳缩小是需要考虑的因素，然而因为光瞳缩小的关系，影像光束在波导中的扩张也会变得更加的困难，这会使得影像光束的亮度无法降低。由于人眼的瞳孔在光量的亮度为1000至2000尼特(nit)的照射情况下，其尺寸仅有约2.5毫米左右，因此在小光瞳的情况下，要让影像光束中所有角度的影像光皆能够顺利的进入人眼，就会变得更加的困难。

另一方面，在现有的几何式波导设计中，头戴式显示器的光机的光瞳需要伸进波导内，使得光瞳缩束的最小位置能够在进入主波导的位置使最多的光线能耦合进入波导内，以提高效率，并有效地将不容易进入波导的大角度光线顺利传递进入主波导内。然而，这样的设计下，光瞳的长度以及其通过的波导需要在一定的长度以上。如此一来，当头戴式显示器中容置空间不足以容纳一定长度的波导时，就容易形成大角度的影像画面的缺失与效率的降低。

“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”段落所公开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”段落所公开的内容，不代表该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本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

为达到上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种头戴式显示装置，具有大视角，且缩短头戴式显示装置的体积，缩短波导元件的长度，可更贴近人脸的轮廓。在单一维度上扩大光瞳并提供均匀的影像光束。

本发明还提供一种波导的制作方法，能够简易地制作具有用以扩大光瞳或延长光传递路径的波导。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。