虚像显示模块与光学镜头的制作方法【
技术领域：
】[0001]本发明关于一种显不模块与光学模块，且特别是关于一种虚像显不模块与光学镜头。【
背景技术：
】[0002]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（augmentedreality)的技术已渐趋成熟，其中头戴式显示器（headmounteddisplay，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。[0003]一般而言，头戴式显示器通常会使用近眼显示光学系统（NearEyeDisplay，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。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，已成为相关领域技术发展的重要课题之一。[0004]美国专利文献第6011653号、第7884985号、第8184350号、第6903875号、第7889429号以及第7586686号都揭露一种头戴式显不器。【
发明内容】[0005]本发明提供一种虚像显示模块与光学镜头，其具有小体积、良好成像品质及低成本的优点。[0006]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。[0007]为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种虚像显示模块，配置于一使用者的至少一眼睛的前方。虚像显示模块包括一影像显示单元以及一光学镜头。影像显不单兀用于提供一影像光束。光学镜头包括一反射单兀、一第一透镜、一第二透镜以及一绕射光学元件。反射单元、第一透镜、第二透镜与绕射光学元件位于影像光束的传递路径上。第一透镜位于影像显示单元与反射单元之间。反射单元位于第一透镜以及第二透镜之间。第二透镜位于反射单元与眼睛之间。绕射光学元件、反射单元、第一透镜以及第二透镜可以各自为一独立光学元件，但并不限于此。影像光束经由第一透镜、反射单元、第二透镜以及绕射光学元件传递至眼睛，以显示一虚像。[0008]为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种上述的光学镜头，用于使一影像光束传递至一使用者的至少一眼睛，以显示一虚像。[0009]在本发明的一实施例中，上述的第一透镜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。[0010]在本发明的一实施例中，上述的第一透镜相对于反射单元移动，以调整虚像的成像位置及成像画面尺寸。[0011]在本发明的一实施例中，调整光学镜头与影像显示单元的相对距离，以调整虚像的成像位置及成像画面尺寸。[0012]在本发明的一实施例中，上述的第一透镜的其中一表面为非球面。[0013]在本发明的一实施例中，上述的第二透镜的其中一表面为非球面。[0014]在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于影像显示单元与第一透镜之间。[0015]在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于第一透镜与反射单元之间。[0016]在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于反射单元与第二透镜之间。[0017]在本发明的一实施例中，上述的绕射光学元件位于第二透镜与眼睛之间。[0018]在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、反射单元、第二透镜以及绕射光学元件之间都具有空间间距。[0019]基于上述，本发明的实施例可实现下列优点或功效的至少其中之一。本发明的实施例的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。此外，借助绕射光学元件、反射单元、第一透镜以及第二透镜可各自为独立的光学元件的结构，可使虚像显示模块与光学镜头达到重量减轻的目的，且达到提升产品制造良率并同时降低成本的效果。[0020]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】[0021]图1是本发明一实施例的一种虚像显示模块的示意图。[0022]图2是本发明另一实施例的一种虚像显示模块的示意图。[0023]图3是本发明又一实施例的一种虚像显示模块的示意图。[0024]图4是本发明再一实施例的一种虚像显示模块的示意图。【具体实施方式】[0025]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。[0026]图1是本发明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配置于一使用者的至少一眼睛EY的前方。虚像显示模块100包括一影像显示单元110以及一光学镜头120。影像显示单元110提供一影像光束70。举例而言，在本实施例中，影像显示单元110可为一微型液晶显示面板（LiquidCrystalDisplaypanel，LCDpanel)、一娃基液晶（LiquidCrystalonSilicon，LCOS)微型显不器、数字微型反射镜元件（DigitalMicromirrorDevice，DMD)或其它种类的微型显示器，但本发明不限于此。[0027]另一方面，在本实施例中，光学镜头120包括一反射单元121、一第一透镜122、一第二透镜123以及一绕射光学元件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，但本发明不限于此。在另一实施例中，反射单元121也可为一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后传递至眼睛EY，而使虚像显示模块100同时具有透视（see-through)的功能。[0028]此外，在本实施例中，一第一透镜122与一第二透镜123的材质例如为光学塑胶，而可藉此减轻光学镜头120与虚像显示模块100的重量。更详细而言，在本实施例中，第一透镜122以及第二透镜123的屈光度都为正。此外，在本实施例中，第一透镜122的其中一表面为非球面以及第二透镜123的其中一表面为非球面。举例而言，第一透镜122的表面SlOl与第二透镜123的表面S105为非球面。如此，借助第一透镜122的其中一表面为非球面以及第二透镜123的其中一表面为非球面的设计，可减低光学镜头120与虚像显示模块100的像差。[0029]另一方面，由于一般透镜因不同波长的色光无法聚焦于相同的平面上，进而会造成色差（chromaticaberration)现象。为了克服上述色差问题，在本实施例中，绕射光学元件124例如可采用绕射光栅（diffractivegrating)、全像片（holographicopticalelement)、二兀光学兀件（binaryopticalelement)、绕射式菲捏耳透镜（diffractiveFresnellens)等可使影像光束70产生绕射效果的光学元件，而可消除色差。如此，光学镜头120可具有良好的色差矫正效果，而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。[0030]此外，在本实施例中，绕射光学元件124、反射单元121、第一透镜122以及第二透镜123各自为一独立光学元件。如图1所示，在本实施例中，第一透镜122与反射单元121、反射单元121与第二透镜123以及第二透镜123与绕射光学元件124之间分别具有空间间距。换言之，在本实施例中，有别于一般棱镜的结构当前第1页1 2