[發明專利]反射式虛像顯示裝置

有效

• 申請號: 201710540133.1
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107561720B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 葉天守
• 申請（專利權）人: 葉天守
• 主分類號: G02B30/35
• 分類號: G02B30/35;G03B21/28
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 王正茂;叢芳

本發明公開了一種反射式虛像顯示裝置，其包含影像源以及部分反射單元。影像源用以投射投影影像。部分反射單元包含第一表面及第二表面。第一表面用以接收并反射由影像源投射的投影影像至使用者的至少一雙眼睛。使用者的至少一雙眼睛穿過第一表面并在第二表面同側看到與投影影像具有相同信息內容、放大尺寸且呈二維或立體三維的虛像及外部背景。其中，使用者眼睛對應部分反射單元定義的眼睛盒(Eye Box)為圓形或長方形，若眼睛盒為圓形，則其直徑大于等于60mm；若眼睛盒為長方形，則其長度大于等于60mm，高度大于等于6mm。借此可獲得多樣化的應用型態。

技術領域

本發明是關于一種顯示裝置；更特別言之，本發明是關于一種可具有多種應用型態的反射式虛像顯示裝置。

背景技術

各種顯示裝置已是現行日常生活中所必需。公知顯示裝置多半以固定屏幕顯示所需信息，例如配置于電腦的電腦屏幕、配置于各種儀器設備的控制屏幕、或配置于車輛儀表板的嵌入式屏幕等。惟基于對各種應用需求日漸多樣化，前述固定式的顯示裝置已逐漸不敷所需。

現今已發展有各種顯示裝置的擴展應用方式。舉例而言，用于車輛的抬頭顯示器(HUD，Head Up Display)已可見于新發售的汽車上。此外，基于現代人們對獲取即時信息的需求日漸殷切，顯示裝置朝輕薄微小方向發展已是必然趨勢。現行如google glass等小型顯示裝置已展現此小型化發展趨勢。另外頭戴式顯示裝置(HMD，Head Mounted Display)也為近年熱門議題。頭戴式顯示裝置一般可將影像信息呈現于使用者頭上所穿戴的顯示器。早期是用于飛行員所使用的頭盔以便能獲得各種信息增加飛行安全性。近期也有將頭戴式顯示裝置用于虛擬實境(VR，Virtual Reality)或擴增實境(AR，Augmented Reality)的應用。于前述各種顯示裝置中，大多是呈現二維的影像信息。近期基于對擬真及互動的需求，虛擬實境(VR，Virtual Reality)或擴增實境(AR，Augmented Reality)則呈現立體三維影像，而能有進一步升級的應用型態。

然而，上述無論是大型或小型的顯示裝置，為了呈現出所需的二維或立體三維影像信息，其光學構件仍復雜，也因此局限了立體影像顯示裝置可擴展的應用范圍。

緣此，發展具有簡易結構、易于與現行儀器設備整合使用且能呈現二維或立體三維影像的顯示裝置，已為立體影像顯示裝置改進的當務之急。

發明內容

本發明提供一種具簡易結構及可呈現二維或立體三維影像的反射式虛像顯示裝置。通過調變影像源、部分反射單元、各種光學元件以及虛像間的相對位置、相對距離，可獲得多樣化的應用型態。調變影像源、部分反射單元、各種光學元件以及虛像間的相對位置、相對距離及光學參數最佳化的配置，獲得多樣化的應用型態。本發明并一并公開最佳化光學參數，以便獲得更佳的顯示效果。

為達上述目的，本發明提供一種反射式虛像顯示裝置，其包含影像源以及部分反射單元。影像源用以投射投影影像。其中投影影像可為二維影像或立體三維影像。部分反射單元包含第一表面及第二表面，第一表面用以接收并反射由影像源投射的投影影像至使用者的眼睛，使用者的眼睛看穿第一表面，并于第二表面同側看到與投影影像具有相同信息內容、放大尺寸且呈二維或立體三維的虛像及外部背景。其中使用者的眼睛對應部分反射單元的眼睛盒(Eye Box)為圓形或長方形，若眼睛盒(Eye Box)為圓形，則其直徑大于等于60mm；若眼睛盒(Eye Box)為長方形，則其長度大于等于60mm，高度大于等于6mm。使用者的眼睛與虛像的距離為大于等于250mm。部分反射單元的第一表面與使用者的距離為10～1500mm。部分反射單元的第一表面為凹面且為球面、非球面或自由曲面，其有效焦距(EFL)大于等于10mm，小于等于1000mm，借此調變虛像的放大倍率。部分反射單元的第二表面上可鍍有抗反射膜。

上述反射式虛像顯示裝置中，其中在部分反射單元的第二表面同側裝設有液晶顯示面板，其是用以通過液晶分子旋轉切換外部背景的光線穿透比例。