投影装置及头戴式显示装置制造方法及图纸

一种投影装置，包括影像装置以及照明系统。影像装置用于将第一照明光束转换为影像光束。照明系统包括光源、准直透镜元件以及均光元件。光源提供照明光束。照明光束依序经由准直透镜元件及均光元件传递至影像装置。光源包括固态发光源阵列。固态发光源阵列包括以阵列方式排列的多个固态发光源。影像光束离开投影装置并收敛至光栏。光栏位于投影装置之外。另外，一种包括投影装置的头戴式显示装置亦被提出。上述的头戴式显示装置提供的显示影像具有均匀的亮度及色度。

Projection device and head mounted display device

【技术实现步骤摘要】
投影装置及头戴式显示装置
本专利技术是有关于一种光学装置及显示装置，且特别是有关于一种投影装置及头戴式显示装置，投影装置设置于头戴式显示装置中。
技术介绍
近眼显示器(NearEyeDisplay,NED)或者头戴式显示装置(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，目前大体上分为扩增实境(AugmentedReality,AR)技术以及虚拟实境(VirtualReality,VR)技术。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。以头戴式显示装置实现扩增实境的光学架构中，用于显示的影像光束由投影装置发出后，经由波导元件(Waveguidingelement)传递而进入使用者的眼睛。显示影像的影像光束以及外界的环境光束(环境影像)皆可进入使用者的眼睛，而达到扩增实境的显示效果。以头戴式显示装置实现扩增实境的光学架构中，为了缩小体积，一般使用两个通道(光传递路径)的发光二极管来提供照明光束，其中一个通道包括绿色发光二极管，另一个通道包括红色及蓝光发光二极管。但是此架构中的绿色、红色、蓝色光束的中心光路会各自歪斜，因而造成人眼接受到的显示影像的亮度及色度不均匀。“
技术介绍
”部分只是用来帮助了解本
技术实现思路
，因此在“
技术介绍
”部分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公知技术。在“
技术介绍
”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本专利技术一个或多个实施例所要解决的问题，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投影装置及头戴式显示装置，其投影装置提供的显示影像具有均匀的亮度及色度。本专利技术的其他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他目的，本专利技术的一实施例提出一种投影装置，包括影像装置以及照明系统。影像装置用于将第一照明光束转换为影像光束。照明系统包括第一光源、第一准直透镜元件以及均光元件。第一光源提供第一照明光束。第一照明光束依序经由第一准直透镜元件及均光元件传递至影像装置。第一光源包括第一固态发光源阵列。第一固态发光源阵列包括以阵列方式排列的多个固态发光源。影像光束离开投影装置并收敛至光栏。光栏位于投影装置之外。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本专利技术的一实施例提出另一种头戴式显示装置，包括投影装置以及至少一波导元件。投影装置包括影像装置以及照明系统。影像装置用于将第一照明光束转换为影像光束。照明系统包括第一光源、第一准直透镜元件以及均光元件。第一光源提供第一照明光束。第一照明光束依序经由第一准直透镜元件及均光元件传递至影像装置。第一光源包括第一固态发光源阵列。第一固态发光源阵列包括以阵列方式排列的多个固态发光源。至少一波导元件具有光入口端及光出口端。光入口端用于接收影像光束。影像光束藉由至少一波导元件的传递并由光出口端发出。影像光束离开投影装置并收敛至光栏，光栏位于投影装置之外。基于上述，在本专利技术的实施例中，光源包括固态发光源阵列，固态发光源阵列包括以阵列方式排列的多个固态发光源。固态发光源阵列搭配准直透镜元件，可使投影装置提供的显示影像具有均匀的亮度及色度。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绘示本专利技术一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。图2绘示本专利技术一实施例的固态发光源阵列的概要示意图。图3绘示本专利技术另一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。图4绘示本专利技术另一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。图5A绘示本专利技术另一实施例的固态发光源阵列的概要示意图。图5B绘示本专利技术另一实施例的固态发光源阵列的概要示意图。图6绘示图4实施例的影像光束在光栏处的能量强度分布图。图7绘示影像光束在位置Y＝0的X方向上的能量强度分布曲线图。图8绘示本专利技术另一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。图9绘示本专利技术另一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。具体实施方式有关本专利技术之前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳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专利技术。图1绘示本专利技术一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。请参考图1，本实施例的投影装置100A包括照明系统150A及影像装置130，投影装置100A用于头戴式显示装置10A。在本实施例中，影像装置130例如是光阀(LightValve)，光阀例如包括数字微型反射镜元件(DigitalMicromirrorDevice，DMD)，用于将来自照明系统150A的照明光束IL1(第一照明光束)转换为影像光束ML。在一实施例中，影像装置130例如包括液晶覆硅(LiquidCrystalOnSilicon，简称LCoS)显示装置，本专利技术对影像装置130的类型并不加以限制。在本实施例中，在影像光束ML的传递路径OA上，影像光束ML经由透镜模块140及波导元件110传递至投射目标(未显示)，例如人眼。图1所示的透镜模块140以及波导元件110仅用于例示说明，不以此来限定本专利技术。在本实施例中，波导元件110具有光入口端112及光出口端114。光入口端112用于接收影像光束ML。影像光束ML藉由波导元件110的传递并由光出口端114发出。其中光入口端112及光出口端114在波导元件110的位置并不加以限制，需视投影装置、波导元件以及投射目标三者之间的相关位置而定。此外，在本专利技术中，也不限制波导元件的数量，端看头戴式显示装置的设计而定，举例而言，若头戴式显示装置具有两个波导元件，一波导元件具有光入口端，而另一波导元件则具有光出口端，并不限制光出口端必须与光入口端位于同一波导元件上。影像光束ML离开投影装置100A后收敛在光栏ST处，并传递至波导元件110。在本实施例中，光栏ST位于投影装置100A之外，例如在波导元件110的光入口端112。在其他实施例中，光栏ST的位置可以是在投影装置与波导元件之间，或者光栏ST的位置可以是在波导元件内部。光栏ST具有影像光束ML的光束缩束的最小截面积。举例而言，在本实施例中，光栏ST例如是圆形，位于X轴与Y轴形成的平面上，并且在X轴方向上与在Y轴方向上的尺寸(距离)一致。在本实施例中，光栏ST的形状及尺寸仅用于例示说明，不以此来限定本专利技术。在本实施例中，影像光束ML藉由离开投影装置100A之后会聚至光栏ST，并且在通过光栏ST之后发散。在本实施例中，在光束的传递路径上，影像装置130位于照明系统150A与光栏ST之间。在本实施例中，照明系统150A用于提供照明光束IL1给影像装置130。照明系统150A包括光源151(第一光源)、准直透镜153A(第一准直透镜)、扩散元件155、均光元件157以及棱镜模块159本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括影像装置以及照明系统：/n所述影像装置用于将第一照明光束转换为影像光束；/n所述照明系统包括第一光源、第一准直透镜元件以及均光元件，其中所述第一光源提供所述第一照明光束，所述第一照明光束依序经由所述第一准直透镜元件及所述均光元件传递至所述影像装置，/n其中所述第一光源包括第一固态发光源阵列，所述第一固态发光源阵列包括以阵列方式排列的多个固态发光源，/n其中所述影像光束离开所述投影装置并收敛至光栏，所述光栏位于所述投影装置之外。/n

【技术特征摘要】
1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括影像装置以及照明系统：
所述影像装置用于将第一照明光束转换为影像光束；
所述照明系统包括第一光源、第一准直透镜元件以及均光元件，其中所述第一光源提供所述第一照明光束，所述第一照明光束依序经由所述第一准直透镜元件及所述均光元件传递至所述影像装置，
其中所述第一光源包括第一固态发光源阵列，所述第一固态发光源阵列包括以阵列方式排列的多个固态发光源，
其中所述影像光束离开所述投影装置并收敛至光栏，所述光栏位于所述投影装置之外。


2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一固态发光源阵列的所述些固态发光源包括红色固态发光源、蓝色固态发光源及绿色固态发光源，相邻的所述些固态发光源的颜色不相同。


3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一准直透镜元件包括准直透镜，所述准直透镜包括外曲面以及内曲面，其中所述外曲面为抛物曲面或自由曲面，以及所述内曲面为球面、非球面、双轴曲面或自由曲面。


4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一准直透镜元件包括准直透镜组，所述准直透镜组包括至少两个透镜。


5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，还包括第二光源、第二准直透镜元件以及合光元件：
其中所述第二光源提供所述第二照明光束，所述第二照明光束经由所述第二准直透镜元件传递至所述合光元件，所述合光元件整合所述第二照明光束以形成所述第一照明光束，
其中所述第二光源包括第二固态发光源阵列，所述第二固态发光源阵列包括以阵列方式排列的多个固态发光源。


6.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述第一固态发光源阵列的所述些固态发光源包括红色固态发光源、蓝色固态发光源及绿色固态发光源其中的一种颜色的固态发光源，以及所述第二固态发光源阵列的所述些固态发光源包括红色固态发光源、蓝色固态发光源及绿色固态发光源其中的另两种颜色的固态发光源，其中所述另两种颜色的固态发光源以交错式或间隔式排列。


7.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述第二准直透镜元件包括准直透镜，所述准直透镜包括外曲面以及内曲面，其中所述外曲面为抛物曲面或自由曲面，以及所述内曲面为球面、非球面、双轴曲面或自由曲面。


8.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述第二准直透镜元件包括准直透镜组，所述准直透镜组包括至少两个透镜。


9.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述合光元件包括分色棱镜及十字色光镜片组两者其中之一。


10.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述影像装置位于所述照明系统与所述光栏之间，所述影像光束离开所述投影装置传递至至少一波导元件，所述至少一波导元件具有光入口端及光出口端，所述光入口端用于接收所述影像光束，所述影像光束藉由所述至少一波导元件的传递并由所述光出口端发出。


11.如权利要求10所述的投影装置，其特征在于，还包括光转折元件，其中所述影像光束经由所述投影装置投射而离开，并传递至所述光转折元件，藉由所述光转折元件将所述影像光束转折行径的方向，以传递至所述至少一波导元件。


12.一种头戴式显示装置，其特征在于，所述头戴式显示装置包括投影装置以及至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑权得，
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;TW