虚拟实境显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种虚拟实境显示装置，包括至少一显示器及至少一光学组件。显示器适于提供影像光束至使用者的左眼或右眼。光学组件设置在影像光束的传递路径上，且位于显示器与使用者的左眼或右眼之间。光学组件包括第一菲涅耳透镜，第一菲涅耳透镜包括多个环绕其光轴的环状结构，且每一环状结构具有相连接的有效折射面及位于光轴与有效折射面之间的非光学有效面。第一菲涅耳透镜在中央区域的多个非光学有效面相对于光轴的平均倾斜角小于第一菲涅耳透镜在边缘区域的多个非光学有效面相对于光轴的平均倾斜角。

【技术实现步骤摘要】
虚拟实境显示装置
本专利技术涉及一种显示装置，涉及一种虚拟实境显示装置。
技术介绍
随着显示技术的进步，为了追求身历其境的感受，使用者已无法满足于只观看平面的影像。为了提供使用者更具有现实感与立体感的视觉娱乐，虚拟实境(virtualreality,VR)成为目前显示技术的新潮流。虚拟实境可利用模拟出一个三维空间的虚拟场景，提供使用者关于视觉等感官体验，可即时观看三维空间或二维空间的影像，甚至进一步能与虚拟影像进行互动。常见的虚拟实境显示装置例如有头戴式显示器(headmounteddisplay,HMD)，其可配戴在使用者的头部。此时，虚拟实境显示装置中的显示器相当靠近人眼。为了让人眼在近距离下也能看清楚显示器所显示的影像，也就是让显示器所显示的影像成像在人眼的视网膜上，显示器与人间之间设有光学元件(例如透镜)，并通过其屈光度(refractivepower)改变光的行进路径，而使影像成像在人间的视网膜上。如此一来，使用者便会看到眼睛前方的虚像，而有身历其境的感觉。然而，光学元件的一些表面容易造成来自显示器的光有部分不按照预期的方向与路径前进，而是被反射到非预期的方向而造成杂散光。杂散光会影响使用者看到的影像的质量，而减损了使用者的视觉体验。
技术实现思路
本专利技术提供一种虚拟实境显示装置，可有效降低杂散光。本专利技术的一实施例提出一种虚拟实境显示装置，包括至少一显示器及至少一光学组件。显示器适于提供影像光束至使用者的左眼或右眼。光学组件设置在影像光束的传递路径上，且位于显示器与使用者的左眼或右眼之间。光学组件包括第一菲涅耳透镜，第一菲涅耳透镜包括多个环绕其光轴的环状结构，且每一环状结构具有相连接的有效折射面及位于光轴与有效折射面之间的非光学有效面。第一菲涅耳透镜在中央区域的多个非光学有效面相对于光轴的平均倾斜角小于第一菲涅耳透镜在边缘区域的多个非光学有效面相对于光轴的平均倾斜角。在本专利技术的实施例的虚拟实境显示装置中，由于第一菲涅耳透镜在中央区域的多个非光学有效面相对于光轴的平均倾斜角小于第一菲涅耳透镜在边缘区域的多个非光学有效面相对于光轴的平均倾斜角，因此从环状结构的有效折射面入射的影像光束较不会接着被非光学有效面反射而造成杂散光。如此一来，本专利技术的实施例的虚拟实境显示装置便能够有效降低杂散光的产生，进而提升使用者看到的影像的质量。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，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术的一实施例的虚拟实境显示装置的剖面示意图；图2为图1中的第一菲涅耳透镜的局部剖面示意图；图3为图1中的第一菲涅耳透镜的正视示意图。图4与图5为图2的第一菲涅耳透镜的两种变型的局部剖面示意图。附图标号说明：50a：左眼50b：右眼100：虚拟实境显示装置110、110a、110b：显示器112、112a、112b：影像光束120、120a、120b：光学组件200：第一菲涅耳透镜210：环状结构212：有效折射面214：非光学有效面216：吸光材料层220、220a、220b：平滑表面230：抗反射层240：基板300：第二菲涅耳透镜A：光轴C：中央区域CL：连线D1、D2：距离E：眉心K：光学中心P：边缘区域R：半径S：特定区域α、β、θ、倾斜角具体实施方式图1为本专利技术的一实施例的虚拟实境显示装置的剖面示意图。请参照图1，本实施例的虚拟实境显示装置100包括至少一显示器110(图1中是以两个显示器110a与110b为例)及至少一光学组件120(图1中是以两个光学组件120a与120b为例)。显示器110适于提供影像光束112至使用者的左眼50a或右眼50b。光学组件120设置在影像光束112的传递路径上，且位于显示器110与使用者的左眼50a或右眼50b之间。在本实施例中，显示器110a与显示器110b分别提供二个影像光束112a与112b，而影像光束112a与影像光束112b分别经由光学组件120a与光学组件120b而分别传递至使用者的左眼50a与右眼50b，以在左眼50a与右眼50b的视网膜上形成影像。在本实施例中，显示器110例如为液晶显示面板、有机发光二极管显示面板、发光二极管显示面板或其他适当的显示器。图2为图1中的第一菲涅耳透镜的局部剖面示意图，图2中的双S形附号的两个相邻的S之间事实上有一段菲涅耳透镜结构，但为了便于示出环状结构，图2中仅示意性地显示出位于中央区域与边缘区域的菲涅耳透镜结构。图3为图1中的第一菲涅耳透镜的正视示意图。请参照图1、图2与图3，在本实施例中，光学组件120包括第一菲涅耳透镜200，设置在影像光束112的传递路径上，第一菲涅耳透镜200包括多个环绕其光轴A的环状结构210，且每一环状结构210具有相连接的有效折射面212及位于光轴A与有效折射面212之间的非光学有效面214。在本实施例中，有效折射面212是指菲涅耳透镜中用来有效折射光线的表面，以产生聚光或使光发散的效果。在本实施例中，第一菲涅耳透镜200相当于凸透镜，而其有效折射面212具有聚光的效果。此外，非光学有效面214是用来连接两相邻有效折射面212的表面，其对于菲涅耳透镜的预期的聚光或使光发散的效果没有贡献。第一菲涅耳透镜200在中央区域C的多个非光学有效面214相对于光轴A的平均倾斜角小于第一菲涅耳透镜200在边缘区域P的多个非光学有效面214相对于光轴A的平均倾斜角。具体而言，每一个非光学有效面214相对于光轴A有倾斜角θ，而在中央区域C中的这些倾斜角θ的平均值小于在边缘区域P中的这些倾斜角θ的平均值。换言之，在中央区域C的非光学有效面214平均而言较在边缘区域的非光学有效面214陡。此外，从有效折射面212入射的影像光束112在中央区域C的行进方向相对于光轴A的倾斜角较小，而从有效折射面212入射的影像光束112在边缘区域P的行进方向相对于光轴A的倾斜角较大，因此通过在中央区域C的非光学有效面214平均而言较在边缘区域的非光学有效面214陡，可使被有效折射面212折射的影像光束112较不会行进到非光学有效面214，进而被光学有效面214反射成杂散光。如此一来，本实施例的虚拟实境显示装置100便能够有效降低杂散光的产生，进而提升使用者看到的影像的质量。在一实施例中，倾斜角θ可视为非光学有效面214的脱模角。在本实施例中，第一菲涅耳透镜200于相对于光轴A的靠近使用者的眉心E的一侧且位于从光轴A起算且垂直于光轴A的0.1倍半径R处至0.5倍半径R处为特定区域S，在特定区域S中的每一环状结构210的有效折射面212在将影像光束112折射后，使影像光束112的行进方向相对于此环状结构210的非光学有效面214的倾斜角(如图2所显示)小于或等于15度，其中上述半径R定义为从光轴A至第一菲涅耳透镜200的离光轴A最远处(例如是离光轴A最远的角落)的距离(如图3所显示)，且半径R垂直于光轴A。也就是说，非光学有效面214的倾斜方向匹配于被同一个环状结构210的有效折射面212折射的影像光束112的行进方向。另外，在本实施例中，中央区域C例如是指从光轴A起算且垂直于光轴A的0倍半径R处至0.5倍半径R处的区域，而边缘区域P例如是从光轴A起算且垂直于光轴A的0.5倍半径R处至1倍半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟实境显示装置，其特征在于，包括：至少一显示器，适于提供影像光束至使用者的左眼或右眼；以及至少一光学组件，设置在所述影像光束的传递路径上，且位于所述显示器与所述使用者的左眼或右眼之间，所述光学组件包括第一菲涅耳透镜，所述第一菲涅耳透镜包括多个环绕其光轴的环状结构，每一环状结构具有相连接的有效折射面及位于所述光轴与所述有效折射面之间的非光学有效面，所述第一菲涅耳透镜在中央区域的多个非光学有效面相对于所述光轴的平均倾斜角小于所述第一菲涅耳透镜在边缘区域的多个非光学有效面相对于所述光轴的平均倾斜角。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟实境显示装置，其特征在于，包括：至少一显示器，适于提供影像光束至使用者的左眼或右眼；以及至少一光学组件，设置在所述影像光束的传递路径上，且位于所述显示器与所述使用者的左眼或右眼之间，所述光学组件包括第一菲涅耳透镜，所述第一菲涅耳透镜包括多个环绕其光轴的环状结构，每一环状结构具有相连接的有效折射面及位于所述光轴与所述有效折射面之间的非光学有效面，所述第一菲涅耳透镜在中央区域的多个非光学有效面相对于所述光轴的平均倾斜角小于所述第一菲涅耳透镜在边缘区域的多个非光学有效面相对于所述光轴的平均倾斜角。2.根据权利要求1所述的虚拟实境显示装置，其特征在于，所述第一菲涅耳透镜于相对于所述光轴的靠近所述使用者的眉心的一侧且位于从所述光轴起算且垂直于所述光轴的0.1倍半径处至0.5倍半径处为特定区域，在所述特定区域中的每一环状结构的有效折射面在将所述影像光束折射后，使所述影像光束的行进方向相对于所述环状结构的非光学有效面的倾斜角小于或等于15度。3.根据权利要求1所述的虚拟实境显示装置，其特征在于，每一环状结构在沿着圆周方向上排列的多个不同位置处的所述非光学有效面相对于所述光轴的多个倾斜角彼此不同，以使所述非光学有效面的倾斜方向匹配于被所述环状结构的所述有效折射面折射的所述影像光束的行进方向。4.根据权利要求1所述的虚拟实境显示装置，其特征在于，每一环...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱奕荣，石维国，
申请(专利权)人：宏碁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71