头戴式显示设备及其变焦式光学装置的制作方法

本申请涉及一种显示技术，且特别涉及一种头戴式显示设备及其变焦式光学装置。

背景技术：

1、随着科技日新月异，人们对于多媒体视讯的需求日渐增加，一般常见的多媒体播放装置是搭配液晶显示器(lcd)或是发光二极管(led)显示器来显示影像，然其所能显示的影像画素及大小会受限于显示器的尺寸及效能，且视觉上可带来的效果有限，长时间使用也容易造成眼睛的疲劳。

2、因此，市面上出现了头戴显示器(head-mounted display,hmd)。头戴显示器是一种立体视觉显示的光学产品，其系将具有两眼视差的三维效果的讯号，依序透过设置于双眼前方的显示组件以及光学透镜而传送至双眼，进而产生立体且大尺寸的影像。头戴式显示器通常是应用在扩增实境(augmented reality,ar)系统或是虚拟现实(virtualreality,vr)系统，除了可跟着使用者移动，还能当作一种输入设备来接收使用者的反应，此外，图像和文字还可以加到用户所观看的影像上，进而达到虚拟现实或是扩增实境的效果。然而，因ar系统或vr系统的成像距离较远，造成透镜需与人眼保持一定的距离。为了改善此问题，故导入饼干(pancake)透镜。此外，为了将头戴式显示器加入多种功能，例如调节屈亮度，故造成镜片模块的厚度过厚。因此头戴显示器给人笨重的感觉，造成使用者不便。

技术实现思路

1、基于此，本申请针对上述的困扰，提出一种头戴式显示设备及其变焦式光学装置，以解决相关技术中所产生的问题。

2、本申请提供一种头戴式显示设备及其变焦式光学装置，以具备轻薄特性。

3、在本申请的一实施例中，一种变焦式光学装置包括偏振反射膜、波片、半穿半反射膜(half mirror film)与变焦模块。波片具有彼此相对的第一表面与第二表面，半穿半反射膜设于波片的第一表面上。变焦模块包括第一导电透光基板、第二导电透光基板与第三导电透光基板。第三导电透光基板位于第一导电透光基板与第二导电透光基板之间，第一导电透光基板透过光学级透明胶体设于波片的第二表面上，偏振反射膜直接设于第二导电透光基板上。第一导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置，第二导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置。

4、在本申请的一实施例中，波片为四分之一波片。

5、在本申请的一实施例中，第一导电透光基板、第二导电透光基板与第三导电透光基板为平面基板、平凸面基板、凸凹面基板、柱状面基板或曲面基板。

6、在本申请的一实施例中，变焦模块还包括至少一个固态透镜、第一液晶层、偏振相依透镜与第二液晶层。第一液晶层设于第一导电透光基板与第三导电透光基板之间，偏振相依透镜设于第三导电透光基板与固态透镜之间，第二液晶层设于固态透镜与第二导电透光基板之间。

7、在本申请的一实施例中，固态透镜为非球面透镜。

8、在本申请的一实施例中，固态透镜为非偏振相依透镜。

9、在本申请的一实施例中，偏振相依透镜以液晶层实现。

10、在本申请的一实施例中，波片的第一表面透过半穿半反射膜朝向一显示模块的显示面，显示模块用以发射圆偏振影像至半穿半反射膜。

11、在本申请的一实施例中，显示模块为液晶显示器、微有机发光二极管(μ-oled)模块、硅基液晶(liquid-crystal-on-silicon)显示模块、数字光处理模块或微发光二极管显示模块。

12、在本申请的一实施例中，固态透镜为菲涅尔透镜(fresnel lens)、平凸透镜或平凹透镜。

13、在本申请的一实施例中，变焦模块用以根据入射偏振影像的偏振状态决定入射光的屈亮度，并维持或改变入射偏振影像的偏振状态。

14、在本申请的一实施例中，一种头戴式显示设备包括偏振反射膜、波片、半穿半反射膜(half mirror film)、变焦模块与显示模块。波片具有彼此相对的第一表面与第二表面，半穿半反射膜设于波片的第一表面上。变焦模块包括第一导电透光基板、第二导电透光基板与第三导电透光基板。第三导电透光基板位于第一导电透光基板与第二导电透光基板之间，第一导电透光基板透过光学级透明胶体设于波片的第二表面上。偏振反射膜直接设于第二导电透光基板上，第一导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置，第二导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置。显示模块的显示面透过半穿半反射膜朝向波片的第一表面，其中显示模块用以发射圆偏振影像至半穿半反射膜。

15、在本申请的一实施例中，波片为四分之一波片。

16、在本申请的一实施例中，第一导电透光基板、第二导电透光基板与第三导电透光基板为平面基板、平凸面基板、凸凹面基板、柱状面基板或曲面基板。

17、在本申请的一实施例中，变焦模块还包括至少一个固态透镜、第一液晶层、偏振相依透镜与第二液晶层。第一液晶层设于第一导电透光基板与第三导电透光基板之间，偏振相依透镜设于第三导电透光基板与固态透镜之间，第二液晶层设于固态透镜与第二导电透光基板之间。

18、在本申请的一实施例中，固态透镜为非球面透镜。

19、在本申请的一实施例中，固态透镜为非偏振相依透镜。

20、在本申请的一实施例中，偏振相依透镜以液晶层实现。

21、在本申请的一实施例中，显示模块为液晶显示器、微有机发光二极管(μ-oled)模块、硅基液晶(liquid-crystal-on-silicon)显示模块、数字光处理模块或微发光二极管显示模块。

22、在本申请的一实施例中，固态透镜为菲涅尔透镜(fresnel lens)、平凸透镜或平凹透镜。

23、在本申请的一实施例中，变焦模块用以根据入射偏振影像的偏振状态决定入射光的屈亮度，并维持或改变入射偏振影像的偏振状态。

24、基于上述，头戴式显示设备及其变焦式光学装置采用变焦模块。变焦模块包括第一导电透光基板、第二导电透光基板与第三导电透光基板。第三导电透光基板位于第一导电透光基板与第二导电透光基板之间，第一导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置，第二导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置。因此，头戴式显示设备及其变焦式光学装置，以具备轻薄特性。

技术特征：

1.一种变焦式光学装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述波片为四分之一波片。

3.根据权利要求1所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述第一导电透光基板、所述第二导电透光基板与所述第三导电透光基板为平面基板、平凸面基板、凸凹面基板、柱状面基板或曲面基板。

4.根据权利要求1所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述变焦模块还包括：

5.根据权利要求4所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述至少一个固态透镜为非球面透镜。

6.根据权利要求4所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述至少一个固态透镜为非偏振相依透镜。

7.根据权利要求4所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述偏振相依透镜以液晶层实现。

8.根据权利要求1所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述波片的所述第一表面透过所述半穿半反射膜朝向显示模块的显示面，所述显示模块用以发射圆偏振影像至所述半穿半反射膜。

9.根据权利要求8所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述显示模块为液晶显示器、微有机发光二极管模块、硅基液晶显示模块、数字光处理模块或微发光二极管显示模块。

10.根据权利要求4所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述至少一个固态透镜为菲涅尔透镜、平凸透镜或平凹透镜。

11.根据权利要求1所述的变焦式光学装置，其特征在于，所述变焦模块用以根据入射偏振影像的偏振状态决定所述入射光的屈亮度，并维持或改变所述入射偏振影像的所述偏振状态。

12.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述波片为四分之一波片。

14.根据权利要求12所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一导电透光基板、所述第二导电透光基板与所述第三导电透光基板为平面基板、平凸面基板、凸凹面基板、柱状面基板或曲面基板。

15.根据权利要求12所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述变焦模块还包括：

16.根据权利要求15所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述至少一个固态透镜为非球面透镜。

17.根据权利要求15所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述至少一个固态透镜为非偏振相依透镜。

18.根据权利要求17所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述偏振相依透镜以液晶层实现。

19.根据权利要求12所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述显示模块为液晶显示器、微有机发光二极管模块、硅基液晶显示模块、数字光处理模块或微发光二极管显示模块。

20.根据权利要求15所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述至少一个固态透镜为菲涅尔透镜、平凸透镜或平凹透镜。

21.根据权利要求12所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述变焦模块用以根据入射偏振影像的偏振状态决定所述入射光的屈亮度，并维持或改变所述入射偏振影像的所述偏振状态。

技术总结
本申请公开一种头戴式显示设备及其变焦式光学装置，变焦式光学装置包括偏振反射膜、波片、半穿半反射膜与变焦模块。半穿半反射膜设于波片上，变焦模块包括第一导电透光基板、第二导电透光基板与第三导电透光基板。第三导电透光基板位于第一导电透光基板与第二导电透光基板之间，第一导电透光基板透过光学级透明胶体设于波片上，偏振反射膜直接设于第二导电透光基板上。第一导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置，第二导电透光基板与第三导电透光基板之间呈无基板设置。

技术研发人员：洪琨志,陈庭辉,陈伯纶,陈芸霈
受保护的技术使用者：业成科技（成都）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16