[发明专利]用于头戴式显示器的光学透镜装置及其制造方法与模具

说明书

一种用于头戴式显示器的光学透镜装置包含透明的支撑基材及设置于该支撑基材上的菲涅耳透镜。该菲涅耳透镜包括中央透镜单元及多个棱柱单元。所述棱柱单元相对于该中央透镜单元由近至远排列。每一棱柱单元具有底部、拔模面及倾斜面。该底部面向该支撑基材；该拔模面自该底部远离该支撑基材延伸；该倾斜面自该底部远离该支撑基材延伸至与该拔模面交会形成顶端。每一棱柱单元自该底部至该顶端的测量高度不大于75μm，该底部的宽度不大于250μm。本发明光学透镜装置的厚度薄且不易断裂可挠曲，不会在视觉上产生干扰线条，也可保持高转写率不易使视觉影像产生变形。

技术领域

本发明涉及一种光学透镜装置，特别是涉及一种用于头戴式显示器(head-mounted display,HMD)的光学透镜装置及其制造方法与模具。

背景技术

一般用于会聚或分散光线的光学透镜装置需要使用厚度具有毫米尺度的透镜，而具有菲涅耳透镜(Fresnel lens)结构的光学透镜装置有助于达成装置的薄型化。然而，使用具有菲涅耳透镜结构的光学透镜装置于头戴式显示器(HMD)时，往往会在人体视觉上产生干扰线条。

美国专利US10359545B2公开一种用于可头戴式设备(head-mountableapparatus)的弯曲的菲涅耳透镜，其通过基于折射率设置拔模面(draft facet)角度与光线折线路径一致(congruent)，能有效减少视觉上的干扰线条。但其透镜的弯曲度会受到严格的局限，且其未能避免视觉影像容易产生变形的问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于头戴式显示器的光学透镜装置，可以克服上述背景技术的缺点。

本发明的用于头戴式显示器的光学透镜装置包含透明的支撑基材及设置于该支撑基材上的菲涅耳透镜。该菲涅耳透镜包括中央透镜单元及多个棱柱单元。所述棱柱单元相对于该中央透镜单元由近至远排列。每一棱柱单元具有底部、拔模面(draft facet)及倾斜面(slope facet)。该底部面向该支撑基材；该拔模面自该底部远离该支撑基材延伸；该倾斜面自该底部远离该支撑基材延伸至与该拔模面交会形成顶端(apex)。每一棱柱单元自该底部至该顶端的测量高度不大于75μm，该底部的宽度不大于250μm。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，该底部的宽度范围为30-200μm。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，每一棱柱单元的高度范围为2-25μm。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，该菲涅耳透镜是由(甲基)丙烯酸系的紫外光可固化树脂所制得。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，该支撑基材是由选自于聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其组合的材料所制得。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，该支撑基材的厚度不大于600μm。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，该支撑基材是呈曲率半径范围为0.5-15cm的曲面。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，每一棱柱单元的顶端是呈曲率半径不大于2μm的圆角。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，每一棱柱单元的拔模面与其相邻的棱柱单元的倾斜面交会形成沟槽底端，该沟槽底端呈曲率半径不大于2μm的圆角。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，所述棱柱单元是呈同心圆排列。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，所述棱柱单元彼此平行排列。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，还包含设置于该菲涅耳透镜及该支撑基材中至少一者上的保护膜。

本发明所述的用于头戴式显示器的光学透镜装置，该中央透镜单元是呈凸面状或凹面状。