光学镜头与虚像显示模块制造技术

一种光学镜头，用于使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，包括反射单元、L形透镜以及绕射光学元件。反射单元、L形透镜以及绕射光学元件位于影像光束的传递路径上。L形透镜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。第二透镜部位于反射单元与眼睛之间。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，以显示虚像。此外，一种虚像显示模块也被提出。本发明专利技术的光学镜头与虚像显示模块可达到具有良好的成像品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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（augmented reality)的技术已渐趋成熟，其中头戴式显示器（head mounted display，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（Near Eye Display，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。
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段落只是用来帮助了解本
技术实现思路
，因此在
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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
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段落所揭露的内 容，不代表所述内容或者本专利技术一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本专利技术申 请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术的其它目的和优点可以从本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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。 在本专利技术的一实施例中，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。 在本专利技术的一实施例中，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。 在本专利技术的一实施例中，上述的L形透镜还具有至少一定位部，用以安装反射单 J L 〇 在本专利技术的一实施例中，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。 在本专利技术的一实施例中，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。 在本专利技术的一实施例中，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。 在本专利技术的一实施例中，上述的绕射光学元件位于L形透镜内，且邻近第一透镜 部。 在本专利技术的一实施例中，上述的绕射光学元件位于L形透镜内，且邻近第二透镜 部。 在本专利技术的一实施例中，上述的绕射光学元件位于第二透镜部与眼睛之间。 在本专利技术的一实施例中，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。 基于上述，本专利技术的实施例可达到下列优点或功效的至少其中之一。本专利技术的实 施例的虚像显示模块与光学镜头借助L形透镜的一体成型结构将可避免组装多个光学元 件时不易精准控制定位的问题，而可降低系统的组装困难度，进而降低系统的制作成本。此 外，虚像显示模块与光学镜头借助绕射光学元件的配置，将可达到具有良好的成像品质，也 可同时具有重量轻及体积小的结构。 为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图 作详细说明如下。【附图说明】 图1是本专利技术一实施例的一种虚像显示模块的示意图。 图2A至图2D是图1的不同L形透镜的示意图。 图3是本专利技术另一实施例的一种虚像显不t旲块的不意图。 图4是本专利技术又一实施例的一种虚像显示模块的示意图。 图5是本专利技术再一实施例的一种虚像显示模块的示意图。【具体实施方式】 有关本专利技术的前述及其它
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选 实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、 右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发 明。 图1是本专利技术一实施例的一种虚像显示模块的示意图。请参照图1，在本实施例 中，虚像显示模块100配置于使用者的至少一眼睛EY的前方。虚像显示模块100包括影像 显示单元110以及光学镜头120。影像显示单元110提供影像光束70。举例而言，在本实 施例中，影像显示单元Iio可为微型液晶显示面板（Liquid Crystal Display panel，IXD panel)、娃基液晶（Liquid Crystal on Silicon，LC0S)微型显示器以及数位微型反射镜元 件（Digital Micromirror Device，简称DMD)或其它种类的微型显示器，但本专利技术不限于 此。 另一方面，在本实施例中，光学镜头120包括反射单元121、L形透镜123以及绕射 光学元件124。举例而言，反射单元121例如为反射镜或镀有反射金属膜层，使影像光束70 的光传递路径进行转折，但本专利技术不限于此。在另一实施例中，反射单元121也可为具有部 分穿透部分反射功能的分光元件，可对入射光线提供部分光线穿透及部分反射的作用，以 达到使部分的影像光束70进行转折传递至眼睛EY，并同时也可将外界环境的影像光束穿 过反射单元121后传当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学镜头，使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，所述光学镜头包括反射单元、L形透镜以及绕射光学元件，所述反射单元位于所述影像光束的传递路径上；所述L形透镜位于所述影像光束的传递路径上，具有第一透镜部以及与所述第一透镜部一体成型的第二透镜部，其中所述第一透镜部位于所述影像显示单元与所述反射单元之间，且所述第二透镜部位于所述反射单元与所述眼睛之间；所述绕射光学元件位于所述影像光束的传递路径上，其中所述影像光束经由所述第一透镜部、所述反射单元、所述第二透镜部以及所述绕射光学元件传递至所述眼睛，以显示虚像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄维正，黄子骅，魏仲廷，
申请(专利权)人：中强光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71