近眼显示装置的制作方法

本发明是有关于一种头戴式显示装置，且特别是有关于一种近眼显示装置。

背景技术：

近眼显示器(neareyedisplay,ned)可以应用在头戴式显示器(head-mounteddisplay,hmd)的显示系统，是目前极具发展潜力的下一代杀手级产品。在近眼显示技术的相关应用上，目前可分为扩增实境(augmentedreality,ar)技术以及虚拟实境(virtualreality,vr)技术。对扩增实境技术而言，相关开发人员目前致力于如何在近眼显示器的重量与体积轻薄的前提下提供最佳的影像品质。

在利用近眼显示器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，经由具半反射半穿透的光学元件反射而进入使用者的眼睛。显示影像的光束以及外界的环境光束都可进入使用者的眼睛，而达到扩增实境的显示效果。然而，使用者在使用传统的近眼显示器的过程中往往会遇到显示画面有鬼影的情况。也就是说，使用者会观看到原本预期的影像画面外，同时还会观看到非预期的影像画面。因此，如何避免近眼显示器提供的显示画面产生鬼影(ghostimage)的情况，并且可具有较佳的视线范围与视觉品质，以使近眼显示器可提供良好的使用者体验，是目前重要的课题之一。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在“背景技术”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已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表所述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

本发明的实施例提供一种近眼显示装置，其可有效解决二次反射杂散光所造成的鬼影问题，并提供良好的显示品质。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种近眼显示装置。近眼显示装置，包括：显示器与第一波导元件。显示器用于提供影像光束。第一波导元件包括第一入光面、第一出光面、反射倾斜面以及多个第一分光元件，其中影像光束经由第一入光面入射第一波导元件，且影像光束在第一波导元件内被反射倾斜面反射而往这些第一分光元件传递，这些第一分光元件使影像光束分光且经由第一出光面离开第一波导元件，其中反射倾斜面在第一入射角度范围内具有第一反射率分布，在第二入射角度范围内具有第二反射率分布，其中第二入射角度范围的角度高于第一入射角度范围的角度，且第一反射率分布的反射率平均值大于第二反射率分布的反射率平均值，其中第一入射角度范围与第二入射角度范围各自是连续的角度范围。

本发明的另一实施例提出一种近眼显示装置。近眼显示装置，包括：显示器以及第一波导元件。显示器用于提供影像光束。第一波导元件，包括第一入光面、第一出光面、反射倾斜面以及多个第一分光元件，其中影像光束经由第一入光面入射第一波导元件，且影像光束在第一波导元件内被反射倾斜面反射而往这些第一分光元件传递，这些第一分光元件使影像光束分光且经由第一出光面离开第一波导元件以传递至人眼，其中反射倾斜面在第一入射角度范围内具有第一反射率分布，在第二入射角度范围内具有第二反射率分布，其中各第一分光元件的表面上具有第一穿反式镀膜，第一穿反式镀膜在第三入射角度范围内，其对应于红色、蓝色、绿色波长的反射率之间的差值是落在5％的范围内，其中第三入射角度范围的大小是落在19度到41度的范围内。

基于上述，本发明实施例的近眼显示装置具有反射倾斜面，反射倾斜面的在较低角度的第一入射角度范围内的反射率平均值会大于较高角度的第二入射角度范围内的反射率平均值，因此可以抑制入射第一波导元件后的影像光束在反射倾斜面产生两次反射的情形，进而避免非预期光线进入投射目标，除此之外本发明实施例的近眼显示装置还具有多个分光元件，分光元件表面上具有穿反式镀膜，穿反式(transflective)镀膜的反射率在一段连续的入射角度范围内对波长变化不敏感，因此本发明实施例的近眼显示装置可有效解决二次反射杂光所造成的鬼影问题，还能够提供良好的显示品质。

为让本发明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绘示本发明一实施例的近眼显示装置的立体示意图。

图2绘示图1的近眼显示装置的侧视示意图。

图3绘示本发明一实施例的影像光束与不同波导元件的极化方向示意图。

图4绘示背景技术的影像光束入射波导元件产生鬼影光线的概要示意图。

图5绘示本发明一实施例的影像光束入射反射倾斜面的概要示意图。

图6a绘示本发明一实施例的反射倾斜面的反射率分布。

图6b绘示本发明另一实施例的反射倾斜面的反射率分布。

图7绘示本发明一实施例的近眼显示装置在反射倾斜面的反射情况示意图。

图8绘示本发明一实施例的近眼显示装置的概要示意图。

图9a绘示本发明一实施例的第一分光元件的一种反射率分布图。

图9b绘示本发明一实施例的第一分光元件的一种反射率分布图。

图9c绘示本发明一实施例的第一分光元件的一种反射率分布图。

图10绘示本发明一实施例的第二分光元件的一种反射率分布图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、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绘示本发明一实施例的近眼显示装置的立体示意图。图2绘示图1的近眼显示装置的侧视示意图。请参考图1及图2，本实施例的近眼显示装置100包括第一波导元件110、第二波导元件120、显示器130以及透镜模块140。显示器130用于提供影像光束ml。第二波导元件120配置于影像光束ml的传递路径pa上，且位于显示器130与第一波导元件110之间。透镜模块140配置在显示器130与第二波导元件120之间。

在本实施例中，第一波导元件110配置于影像光束ml的传递路径pa上，且包括第一入光面s11、第一出光面s12以及多个第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6以及反射倾斜面s13。反射倾斜面s13与第一入光面s11相接，使得第一波导元件110的一端部形成具有夹角α的相接区域。第一波导元件110沿第一方向x延伸，第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6沿第一方向x排列，本发明对分光元件的数量并不加以限制。在本实施例中，第一入光面s11与第一出光面s12是位在第一波导元件110相同表面上的不同部分，但在其它的实施例中，依据实际需求，第一入光面s11与第一出光面s12也可以是不同表面，本发明对此并不加以限制。

第二波导元件120包括第二入光面s21、第二出光面s22以及多个第二分光元件y1、y2、y3、y4。第二波导元件120沿第二方向y延伸，第二分光元件y1、y2、y3、y4沿第二方向y排列。在本实施例中，第二入光面s21与第二出光面s22相对设置，但在其它的实施例中，依据显示器130的设置位置的不同，第二入光面s21也可与第二出光面s22邻接，本发明对此并不加以限制。

在本实施例中，第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6以及第二分光元件y1、y2、y3、y4分别具有半穿透半反射的镀膜，因此，影像光束ml在第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6以及第二分光元件y1、y2、y3、y4的位置发生部分穿透部分反射的光学效果。

上述各波导元件例如是由透明材质所制成，透明塑胶制品或玻璃等。各波导元件所包括的分光元件的数量及相邻分光元件的间距可依据不同产品需求来设计，并不用于限定本发明。并且，第一分光元件的数量可与第二分光元件的数量相同或不相同，相邻分光元件的间距可相同或不相同。在本实施例中，各分光元件与其对应的入光面的夹角大体上等于30度或是在30度的正负15度的范围内，或者等于45度或是在45度正负15度的范围内，其可依据不同产品需求来设计，并不用于限定本发明。在一实施例中，各分光元件的所述夹角可相等或不相等。除此之外，在一实施例中的各分光元件的反射率可以依据入射角度或是波长做适当调整。

在本实施例中，显示器130提供影像光束ml，显示器130例如包括数位光源处理(digitallightprocessing^tm，简称dlp^tm)投影系统、液晶显示(liquid-crystaldisplay，简称lcd)投影系统或液晶覆硅(liquidcrystalonsilicon，简称lcos)投影系统等影像投影系统，本发明对此并不加以限制。此外，透镜模块140可包括一个或多个透镜或其它光束传递元件。

在本实施例中，影像光束ml可仅具有单一极化方向。请参照图3，图3绘示本发明一实施例的影像光束与不同波导元件的极化方向示意图。在此为了显示方便，并未显示出抗反射结构。举例来说，影像光束ml进入第二波导元件120对于第二分光元件y1、y2、y3、y4而言可为p极化方向的光(如同第三方向z的方向)。在本实施例中，第一波导元件110的延伸方向是第一方向x，第二波导元件120的延伸方向是第二方向y，当具有p极化方向的影像光束ml离开第二波导元件120并被反射倾斜面s13反射而在第一波导元件110中传递时，影像光束ml的极化方向在第一波导元件110中对第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6而言为s极化方向(如同第二方向y的方向)。因此这些第一分光元件以及这些第二分光元件个别的镀膜可对应具有单一极化方向的影像光束ml来设计。

请再参考图1与图2，在本实施例中，来自于影像系统130的影像光束ml在透镜模块140中沿着第三方向z传递，通过透镜模块140，沿着传递路径pa经由第二入光面s21进入第二波导元件120并传递至这些第二分光元件y1、y2、y3、y4。在本实施例中，在第二波导元件120之内部分影像光束ml被第二分光元件y1反射与部分影像光束ml穿透第二分光元件y1而沿着第二方向y传递，并且影像光束ml经由第二分光元件y1、y2、y3、y4反射之后沿着第三方向z经由第二出光面s22离开第二波导元件120。

参照图2，在本实施例中，第一波导元件110与第二波导元件120在第三方向z上具有间距d，更具体来说，是第一波导元件110的第一入光面s11与第二波导元件120的第二出光面s22在第三方向z上具有间距d。影像光束ml从第二出光面s22离开第二波导元件120后，继续沿着第三方向z传播，经过间距d从第一入光面s11进入第一波导元件110而传递至反射倾斜面s13。影像光束ml被反射倾斜面s13反射后传递至第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6。反射倾斜面s13例如上面具有反射镀膜，可以反射光线。

在本实施例中，在第一波导元件110之内影像光束ml沿着第一方向x传递，影像光束ml经由第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6穿透与反射的作用之后从第一出光面s12离开第一波导元件110，投射至投射目标p，投射目标p例如是光瞳或者是使用者的眼睛。在一实施例中，投射目标p例如是接收影像光束ml的影像感测装置，例如感光耦合元件(charge-coupleddevice，ccd)或是互补金属氧化物半导体影像感测器(complementarymetal-oxide-semiconductorimagesensor，cmosimagesensor)。

在本实施例中，影像光束ml在投射目标p之处具有相对应的视角。所述视角例如包括在第一方向x上的第一视角以及第二方向y上的第二视角。在本实施例中，第一视角的大小例如是依据第一波导元件110中第一分光元件的数量、第一分光元件中的第一片分光元件至最后一片分光元件的距离或者是相邻两片分光元件之间的距离来决定。类似地，第二视角的大小例如是依据第二波导元件120中第二分光元件的数量、第二分光元件中的第一片分光元件至最后一片分光元件的距离或者是相邻两片分光元件之间的距离来决定。在本实施例中，在投射目标p的对角线方向的视角可依据在第一方向x上的第一视角以及在第二方向y上的第二视角来决定，其大小约在20度到60度之间。所述对角线方向的视角可依据不同产品需求来设计，并不用于限定本发明。

基于上述可知影像光束ml会进入第一波导元件110与第二波导元件120，但是当影像光束ml以小角度入射反射倾斜面s13时，容易产生非预期的反射光束，例如在第一波导元件110中以小角度入射反射倾斜面s13，因而在反射倾斜面s13上发生超过一次反射的光束。

请参照图4，图4绘示背景技术的影像光束入射波导元件产生鬼影光线的概要示意图。在本实施例中，以波导元件410为例。在此实施例中，波导元件410以第一波导元件110的结构为例。波导元件410包括入光面s41与出光面s42，并且入光面s41与出光面s42位于波导元件410的同一表面，但不同位置。波导元件410还包括倾斜表面s43。当影像光束ml1与影像光束gl经由入光面s41进入波导元件410后，倾斜表面s43具有反射镀膜，可以反射影像光束ml1与影像光束gl以使影像光束ml1与gl在波导元件410中行进。波导元件410还包括多个第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6，使得影像光束ml1与影像光束gl经由出光面s42离开波导元件410。影像光束ml1是以较大的角度入射倾斜表面s43的光束，只在倾斜表面s43发生一次反射，之后在波导元件410中行进并陆续被第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6反射而离开波导元件410，产生显示光束i1、i2等，例如显示光束i1与i2传递至使用者的眼睛而让使用者看见虚拟影像。在此，较大的角度例如是大于30度或大于45度，本发明并不以此为限，本领域技术人员可依据实际情形来决定适于在倾斜表面s43不发生超过一次反射的入射角度范围。

另一方面，影像光束gl是在靠近入光面s41与倾斜表面s43相接区域入射的光束，因此在倾斜表面s43发生超过一次的反射，如图4中所示，影像光束gl在倾斜表面s43发生二次反射后才在波导元件410中传递，之后再被第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6反射而离开波导元件410产生鬼影光束，例如g1。在此称g1为鬼影光束是因为发生二次反射的影像光束gl会产生非预期视角的光线，而这些非预期光线持续在波导元件410中行进并被第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6反射而进入使用者的眼睛。此时，使用者除了会观看到原本预期的影像画面外，同时还会观看到非预期的影像画面。因此，这些二次反射的光线会让使用者在使用近眼显示器的过程中感觉影像画面有鬼影的存在。

对此，为了降低影像画面所产生鬼影的情况，本发明一实施例中第一波导元件110的反射倾斜面s13的反射率在第一入射角度范围内具有第一反射率分布，在第二入射角度范围内具有第二反射率分布。在本实施例中，第二入射角度范围的角度高于第一入射角度范围的角度，并且第一反射率分布的反射率平均值会大于第二反射率分布的反射率平均值。在此，第一入射角度范围与第二入射角度范围各自是连续的角度范围。

首先，请搭配图5参照图6a与图6b，图5绘示本发明一实施例的影像光束入射反射倾斜面的概要示意图。图6a绘示本发明一实施例的反射倾斜面的反射率分布。图6b绘示本发明另一实施例的反射倾斜面的反射率分布。在本实施例中，反射倾斜面s13的不同反射率针对不同波长的光线所对应的反射率变化也不同。图6a中的曲线610、620、630分别是反射倾斜面s13对应蓝色(例如波长是465nm)、绿色(例如波长是525nm)以及红色(例如波长是616nm)光线的反射率对入射角度的变化。图6b为反射倾斜面s13具有不同于图6a实施例的反射率，图6b中的曲线610、620、630分别是反射倾斜面s13对应蓝色(例如波长是465nm)、绿色(例如波长是525nm)以及红色(例如波长是616nm)光线的反射率对入射角度的变化。所谓入射角度为影像光束入射反射倾斜面s13的角度。

在图6a中，在第一入射角度范围ia1内的反射率分布称为第一反射率分布，在第二入射角度范围ia2内的反射率分布称为第二反射率分布。而且第一入射角度范围ia1与第二入射角度范围ia2都是连续的角度范围。第一反射率分布的范围例如是落在20％到50％的范围内。第二反射率分布的范围则例如是落在0％到10％的范围内。在图6b中，第一反射率分布的范围例如是落在40％到70％的范围内。第二反射率分布的范围则例如是落在0％到5％的范围内或落在0％到10％的范围内。在其它实施例中，依据反射倾斜面s13的不同反射率可让第一反射率分布的范围例如是落在20％到70％的范围内，第二反射率分布的范围则例如是落在0％到10％的范围内。

请回头参照图5，影像光束ml通过第二波导元件120沿着光轴oa入射第一波导元件110，在本实施例中，光轴oa与第三方向z同向。影像光束ml是具有视野(fieldofview,fov)的扩散光束，在图5中以光线mlb1与光线mlb2来示意影像光束ml在第一波导元件110内的视野边缘光线，与光轴之间的角度是β，而由反射倾斜面s13与第一入光面s11所形成的夹角是α，因此对使用者来说，主要对观赏经验发生影响的光线，其在反射倾斜面s13的入射角度应是落在α正负β的范围内。在本说明书中，影像光束ml的入射角度是指入射反射倾斜面s13的角度，即光轴oa与反射倾斜面s13的法线的夹角。

举例来说，夹角α是30度，夹角β是13度，因此会期望主要进入使用者眼睛的光线在反射倾斜面s13的入射角度是落在17度到43度的范围内。另一方面，若光线在会反射倾斜面s13产生第二次反射，则第二次反射的入射角大往往都是较大的角度(请再参照图4)，举例来说，是大于70度的入射角度。因此，在本实施例中，第一入射角度范围ia1的范围例如是大于等于17度且小于等于43度，第二入射角度范围ia2则例如是大于等于70度且小于等于85度。在实施本发明可知，光线入射角为90度时，几乎百分之百反射，因此实际制作时反射倾斜面s13的反射率仅能让最大角度大体上85度产生5％反射。

回到图6a，在第一入射角度范围ia1内，第一反射率分布对应于绿色波长620的反射率小于其对应于蓝色波长610的反射率，并且第一反射率分布对应于红色波长630的反射率小于其对应于绿色波长620的反射率。除此之外，分别对应蓝色波长610、绿色波长620与红色波长630的反射率在第一入射角度范围ia1内都有随着角度值变大而上升的趋势。

在本实施例中，无论是对应蓝色、绿色与红色波长610、620、630的反射率的第一反射率分布的范围都是落在20％到50％的范围内。其中，对应蓝色波长610的反射率在第一入射角度范围ia1内的平均反射率是36％左右，对应绿色波长620的反射率在第一入射角度范围ia1内的平均反射率是30％左右，对应红色波长630的反射率在第一入射角度范围ia1内的平均反射率是23％左右。

除此之外，无论是对应蓝色、绿色与红色波长610、620、630的反射率在第二入射角度范围ia2内的反射率都被设计为小于10％，在本实施例中，第二反射率分布的范围是落在0％到5％的范围内。具体来说，对应蓝色波长610的反射率在第二入射角度范围ia2内的平均反射率是3％左右，对应绿色波长620的反射率在第二入射角度范围ia2内的平均反射率只有在1％左右，对应红色波长630的反射率在第二入射角度范围ia2内的平均反射率也是在1％左右。因此在第一入射角度范围ia1内的反射率与平均反射率，不论是对应哪个颜色，均大于在第二入射角度范围ia2内的反射率与平均反射率。在此实施例中，第二反射率分布的范围甚至可以落在0％到5％的范围内。

图6b与图6a的实施例相似，差别在于图6b实施例的反射倾斜面的在第一入射角度范围ia1内的反射率平均值被设计成比图6a的实施例高。第二反射率分布的范围则可以选择落在0％到10％的范围内，或是0％到5％的范围内，本发明并不以此为限。在本实施例中，第一入射角度范围ia1的范围为大于等于17度且小于等于43度，第二入射角度范围ia2也还是大于等于70度且小于等于85度。在本实施例中，无论是对应蓝色、绿色与红色波长610’、620’、630’的反射率的第一反射率分布的范围都是落在40％到90％的范围内。其中，对应蓝色波长610’的反射率在第一入射角度范围ia1内的平均反射率是66.5％左右，对应绿色波长620’的反射率在第一入射角度范围ia1内的平均反射率是61％左右，对应红色波长630’的反射率在第一入射角度范围ia1内的平均反射率是44.5％左右。另一方面，无论是对应蓝色、绿色与红色波长610’、620’、630’的反射率在第二入射角度范围ia2内的反射率远小于第一入射角度范围ia1内的反射率，在本实施例中甚至可以在0％到5％的范围内。具体来说，对应蓝色波长610’的反射率在第二入射角度范围ia2内的平均反射率是3％左右，对应绿色波长620’的反射率在第二入射角度范围ia2内的平均反射率只有在1.8％左右，对应红色波长630’的反射率在第二入射角度范围ia2内的平均反射率也是在1.6％左右。因此在第一入射角度范围ia1内的反射率与平均反射率，不论是对应哪个颜色，均大于在第二入射角度范围ia2内的反射率与平均反射率。

在本实施例中，与图6a的实施例的反射率变化趋势相似，在第一入射角度范围ia1内，第一反射率分布对应于绿色波长620’的反射率小于其对应于蓝色波长610’的反射率，并且第一反射率分布对应于红色波长630’的反射率小于其对应于绿色波长620’的反射率。除此之外，图6b中分别对应蓝色、绿色与红色波长610’、620’、630’的反射率在第一入射角度范围ia1内也都有随着角度值变大而上升的趋势。然而，本发明对于第一入射角度范围、第二入射角度范围、第一反射率分布的范围以及第二反射率分布的范围并不加以限制，本领域技术人员可依据实际需求进行设计与适当选择。

上述的图6a与图6b实施例中，反射倾斜面上所具有反射镀膜例如是以多种薄膜通过多层堆叠的方式来形成，利用薄膜干涉的原理使得具有较低角度的第一入射角度范围的反射率会大于具有较高角度的第二入射角度范围的反射率。这些薄膜可以是不同的材料、不同的折射率或是具有不同的厚度，本领域技术人员可依据通常知识进行设计与适当选择，在此不多加赘述。除此之外，本发明对于反射镀膜的形成方式并不加以限制。

接下来，请参照图7，图7绘示本发明一实施例的近眼显示装置在反射倾斜面的反射情况示意图。图7所举例的近眼显示装置例如是图1的近眼显示装置100，反射倾斜面s13所具有的反射镀膜可以是图6a与图6b实施例中的任何一种。而右边的附图ad是反射倾斜面s13的反射率对不同入射角度的分布图。在此，第一入射角度范围ia1’与第二入射角度范围ia2’都是连续的角度范围，第一入射角度范围ia1’是大于等于17度且小于等于43度，第二入射角度范围ia2’也还是大于等于70度且小于等于85度。

显示器(在此未显示出)所提供的影像光束ml1与影像光束gl从第二波导元件120的第二出光面s22离开，并经过第二出光面s22与第一入光面s11之间的间距d，从第一入光面s11进入第一波导元件110。其中，影像光束ml1进入第一波导元件110后会在反射倾斜面s13的b点产生一次反射，之后就被反射至第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6。影像光束ml1在b点的入射角度是落在第一入射角度范围ia1’中，所遇到的反射率大小例如是在40％到90％之中，或是在20％到50％，或是在20％到70％的范围内。另一影像光束gl会在反射倾斜面s13的a点产生第一次反射，入射角度也是落在第一入射角度范围ia1’中，所遇到的反射率大小例如是在40％到90％之中，或是在20％到50％的范围内，或是在20％到70％的范围内。然而，影像光束gl还会在反射倾斜面s13的c点产生第二次反射，这次的入射角度是落在第二入射角度范围ia2’中，所遇到的反射率小于5％，而无法有效的传递至第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6，并进入投射目标，例如人眼。因此本实施例的反射倾斜面s13可以抑制因为二次反射所产生的非预期光线，来避免产生鬼影画面。

除此之外，在本发明的一实施例中，各波导元件中的各个分光元件的表面上具有穿反式镀膜，也就是半穿透半反射镀膜，以让发生部分穿透部分反射的光学效应。图8至图10的实施例将详细说明本发明的分光元件表面上的反射镀膜的反射率特性。

首先，请参照图8，图8绘示本发明一实施例的近眼显示装置的概要示意图。近眼显示装置800包括分别具有多个排列在第一方向x的第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6的第一波导元件710与排列在第二方向y的第二分光元件(在此未显示)的第二波导元件720。各第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6的表面上具有第一穿反式镀膜，但各第一分光元件的第一穿反式镀膜的反射率特性可以是相同或不相同。例如，第一分光元件x1、x2、x3、x4、x5、x6可被分为对应三个不同反射率变化的三个群组c1、c2以及c3，这三个群组c1、c2与c3的分光元件的反射率特性可分别参照图9a、图9b与图9c。

本发明对于多个第一分光元件的群组分类方式或是分类数量并不加以限制，而且各群组的反射率特性可以是相同或是不相同，本领域技术人员可依据实际情况而作适当调整。

图9a绘示本发明一实施例的第一分光元件的一种反射率分布图。在此实施例中，图9a所显示的是群组c1的反射率变化。属于群组c1的第一穿反式镀膜在第三入射角度范围ia3内，其反射率对不同的波长的入射光的变化差距不大。在本实施例中，第三入射角度范围ia3与第四入射角度范围ia4各自是连续的角度范围，第三入射角度范围ia3的范围大小例如是落在19度到41度的范围内。第三入射角度范围ia3的角度低于第四入射角度范围ia4的角度，例如，第三入射角度范围ia3是大于等于19度并且小于等于41度，而第四入射角度范围ia4是大于等于75度并且小于等于85度。

图9a显示了蓝色光的反射率曲线910a(例如对应波长449nm)，三种不同的绿色光的反射率曲线920a、930a与940a(例如分别对应波长520nm、530nm与550nm)，以及红色光的反射率曲线950a(例如对应波长632nm)。在第三入射角度范围ia3内的反射率分布是落在7％到16％的范围内，并且在第三入射角度范围ia3内，随着角度值变大而具有上升的趋势。

群组c1的第一穿反式镀膜在第三入射角度范围ia3内，其对应于红色波长950a、蓝色波长910a、绿色波长920a、930a、940a的反射率之间的差值不大，各波长的差值落在0到5％的范围内。并且群组c1的第一穿反式镀膜在第四入射角度范围ia4内，其对应于红色波长950a、蓝色波长910a、绿色波长920a、930a、940a的反射率均小于5％。此外，第三入射角度范围ia3内的反射率平均大于第四入射角度范围ia4内的反射率。所测量到的数值需考量到误差的产生。

图9b绘示本发明一实施例的第一分光元件的一种反射率分布图。图9b所显示的是群组c2的反射率变化，其反射率变化特性与图9a的实施例相似，差别在于第三入射角度范围ia3是大于等于19度并且小于等于38度，而第四入射角度范围ia4是大于等于75度并且小于等于85度。

图9b显示了蓝色光的反射率曲线910b(例如对应波长449nm)，三种不同的绿色光的反射率曲线920b、930b与940b(例如分别对应波长520nm、530nm与550nm)，以及红色光的反射率曲线950b(例如对应波长632nm)。在第三入射角度范围ia3内的反射率分布是落在17％到25％的范围内，并且在第三入射角度范围ia3内，随着角度值变大而具有上升的趋势。

群组c2的第一穿反式镀膜在第三入射角度范围ia3内，其对应于红色波长950b、蓝色波长910b、绿色波长920b、930b、940b的反射率之间的差值不大，各波长的差值落在0到5％的范围内。并且群组c2的第一穿反式镀膜在第四入射角度范围ia4内，其对应于红色波长950b、蓝色波长910b、绿色波长920b、930b、940b的反射率均小于5％。

图9c绘示本发明一实施例的第一分光元件的一种反射率分布图。图9c所显示的是群组c3的反射率变化，其反射率变化特性与图9a与图9b的实施例相似，差别在于第三入射角度范围ia3是大于等于19度并且小于等28度。第四入射角度范围ia4是大于等于75度并且小于等于85度。

图9c显示了蓝色光的反射率曲线910c(例如对应波长449nm)，三种不同的绿色光的反射率曲线920c、930c与940c(例如分别对应波长520nm、530nm与550nm)，以及红色光的反射率曲线950c(例如对应波长632nm)。在第三入射角度范围ia3内的反射率分布是落在28到34％的范围内，并且在第三入射角度范围ia3内，随着角度值变大而具有上升的趋势。

群组c3的第一穿反式镀膜在第三入射角度范围ia3内，其对应于红色波长950c、蓝色波长910c、绿色波长920c、930c、940c的反射率之间的差值不大，各波长的差值落在0到5％的范围内。并且群组c3的第一穿反式镀膜在第四入射角度范围ia4内，其对应于红色波长950c、蓝色波长910c、绿色波长920c、930c、940c的反射率均小于5％。

请参照图10，图10绘示本发明一实施例的第二分光元件的一种反射率分布图。第二波导元件的各第二分光元件的表面上具有第二穿反式镀膜。具有图10所显示的反射率特性的第二穿反式镀膜可用于第二波导元件中的任一第二分光元件。在本实施例中，第二波导元件中的所有第二分光元件反射率特性都相同，都具有图10所显示的反射率特性，在其它的实施例中，第二波导元件中的第二分光元件反射率特性也可以彼此不同。

图10显示了四种不同的入射角度对各个波长的反射率变化情形。曲线1010是入射角度30度对应各波长的反射率变化，曲线1020是入射角度40度对应各波长的反射率变化，曲线1030是入射角度50度对应各波长的反射率变化，以及曲线1040是入射角度60度对应各波长的反射率变化。在本实施例中，第二穿反式镀膜在第五入射角度范围内，其对应于不同颜色的波长的反射率之间的差值十分接近。第五入射角度范围是大于等于30度且小于等于60度。尤其对应红色、蓝色、绿色的反射率之间的差值是落在3％的范围内。

本发明的一些实施例中，第一分光元件具有第一穿反式镀膜，第二分光元件具有第二穿反式镀膜，第一穿反式镀膜在第三入射角度范围内，其对应于红色、蓝色、绿色波长的反射率之间的差值是落在5％的范围内，其中第三入射角度范围的大小是落在19度到41度的范围内。第二穿反式镀膜在第五入射角度范围内，其对应于红色、蓝色、绿色波长的反射率之间的差值是落在3％的范围内，其中第五入射角度范围是大于等于30度且小于等于60度。因此本发明实施例的近眼显示装置的分光元件可以适当的控制不同角度的影像光束入射与穿透分光元件时的变化，并且反射率对波长的变化不敏感，因此可以使影像画面可保持均匀，提供优良的显示品质。

本发明实施例的穿反式镀膜例如也是以多种薄膜通过多层堆叠的方式来形成，利用薄膜干涉的原理来调整各波长对不同入射角度的反射率变化。这些薄膜可以是不同的材料、不同的折射率或是具有不同的厚度，本领域技术人员可依据通常知识进行设计与适当选择，在此不多加赘述。除此之外，本发明对于穿反式镀膜的形成方式并不加以限制。

综上所述，本发明的示范实施例中提供一种近眼显示装置，第一波导元件具有多个分光元件与反射倾斜面，反射倾斜面使得进入第一波导元件的影像光束被反射并传递至多个分光元件，以被分光元件分光而离开第一波导元件并传递至投射目标，例如人眼。反射倾斜面在第一入射角度范围内具有第一反射率分布，在第二入射角度范围内具有第二反射率分布，其中第二入射角度范围的角度高于第一入射角度范围的角度，且第一反射率分布的反射率平均值大于第二反射率分布的反射率平均值，其中第一入射角度范围与第二入射角度范围各自是连续的角度范围。因此反射倾斜面可以抑制在靠近反射倾斜面与入光面相接处入射的影像光束所产生的二次反射杂散光，从而改善影像画面中的鬼影，提供良好的显示品质。本发明的另一实施例中提供一种近眼显示装置，第一波导元件具有多个分光元件与反射倾斜面，反射倾斜面使得进入第一波导元件的影像光束被反射并传递至多个分光元件，以被分光元件分光而离开第一波导元件并传递至人眼。其分光元件的表面上具有一种穿反式镀膜，穿反式镀膜在一特定连续的入射角度范围内，其对应于红色、蓝色、绿色波长的反射率之间的差值是落在5％的范围内，而且此特定连续的入射角度范围的大小是落在19度到41度的范围内。因此分光元件可以依据不同反射率需求来决定，适当的控制不同角度的影像光束入射与穿透分光元件时的变化，并且反射率对波长的变化不敏感，因此可以使影像画面可保持均匀，提供优良的显示品质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属于本发明专利覆盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明

100、800：近眼显示装置

110、510、710、810：第一波导元件

120、520、720、820：第二波导元件

130：显示器

140：透镜模块

410：波导元件

610、610’、910a、910b、910c：蓝色波长

620、620’、920a、920b、920c、930a、930b、930c、940a、940b、940c：绿色波长

630、630’、950a、950b、950c：红色波长

1010：入射角度30度对应各波长的反射率变化

1020：入射角度40度对应各波长的反射率变化

1030：入射角度50度对应各波长的反射率变化

1040：入射角度60度对应各波长的反射率变化

a、b、c：位置

c1、c2、c3：群组

d：间距

ml：影像光束

ml1：在反射倾斜面产生一次反射的影像光束

gl：在反射倾斜面产生二次反射的影像光束

pa：传递路径

p：投射目标

oa：光轴

mlb1、mlb2：光线

ia1、ia1’：第一入射角度范围

ia2、ia2’：第二入射角度范围

ia3：第三入射角度范围

ia4：第四入射角度范围

ia5：第五入射角度范围

s11：第一入光面

s12：第一出光面

s21：第二入光面

s22：第二出光面

s13、s713：反射倾斜面

s41：入光面

s42：出光面

s43：倾斜表面

i1、i2：显示光束

g1：鬼影光束

x1、x2、x3、x4、x5、x6：第一分光元件

y1、y2、y3、y4：多个第二分光元件

x：第一方向

y：第二方向

z：第三方向

α、β：夹角