頭部穿戴式顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，適用穿戴于一使用者上，該系統(tǒng)包括：一顯示單元與一顯示指向單元。顯示單元具有面向該使用者一臉部的一顯示面，且該顯示單元由多個(gè)像素組成，每一該些像素放射一影像光束。顯示指向單元位于該顯示單元的該顯示面上，其中該顯示指向單元將來(lái)自該些像素的該些影像光束縮小并導(dǎo)向至該使用者的至少一眼睛的一瞳孔。
【專利說(shuō)明】頭部穿戴式顯示系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種顯示系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種頭部穿戴式顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]物體影像成相于人類的眼球的視網(wǎng)膜的過(guò)程包括物體影像經(jīng)由角膜，通過(guò)瞳孔(如相機(jī)的光圈)，而到達(dá)水晶體(相當(dāng)于相機(jī)上的鏡面)，而水晶體將物體影像的光聚焦于視網(wǎng)膜。此時(shí)視網(wǎng)膜上的像為倒立實(shí)像，視網(wǎng)膜上的視神經(jīng)再感知這些光(物體影像)而產(chǎn)生信號(hào)并傳送至大腦，大腦再產(chǎn)生我們知覺(jué)所知道的影像。
[0003]一般成人的最佳閱讀距離約為22至30公分之間。水晶體是一種可調(diào)控變焦的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)我們看遠(yuǎn)距離的物體時(shí)，水晶體處于一自然狀態(tài)。而當(dāng)看近物時(shí)，水晶體會(huì)受睫狀肌的控制，而調(diào)整其焦距，使近物也可清淅成像于視網(wǎng)膜。若長(zhǎng)時(shí)間使用眼睛觀看近物，就容易造成視力受損。而頭部穿戴式顯示系統(tǒng)便是一種非常靠近眼睛的顯示裝置。使用者在長(zhǎng)時(shí)間使用頭部穿戴式顯示系統(tǒng)觀看影像時(shí)，很容易造成眼睛疲勞甚至視力傷害。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，即使顯示單元與使用者的眼睛距離很近，使用者仍可以獲得清晰的影像，而不至于覺(jué)得眼球不適。
[0005]本發(fā)明提出一種頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，適用穿戴于一使用者上，該系統(tǒng)包括:一顯示單元與一顯示指向單元。顯示單元具有面向該使用者一臉部的一顯示面，且該顯示單元由多個(gè)像素組成，每一該些像素放射一影像光束。顯示指向單元位于該顯示單元的該顯示面上，其中該顯示指向單元將來(lái)自該些像素的該些影像光束縮小并導(dǎo)向至該使用者的至少一眼睛的一瞳孔。
[0006]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中該顯示指向單元具有多個(gè)指向結(jié)構(gòu)，且配置每一該些指向結(jié)構(gòu)以對(duì)應(yīng)于該些像素至少其中之一。
[0007]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些指向結(jié)構(gòu)包括一遮光結(jié)構(gòu)，以遮蔽部分來(lái)自所對(duì)應(yīng)的該像素的該影像光束。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些指向結(jié)構(gòu)更包括一柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以配置對(duì)應(yīng)該指向結(jié)構(gòu)的該遮光結(jié)構(gòu)，且每一該些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)將通過(guò)所對(duì)應(yīng)的該遮光結(jié)構(gòu)的該影像光束導(dǎo)向至該使用者的至少該眼睛的該瞳孔。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，依照所對(duì)應(yīng)的該像素在該顯示單元的一配置位置，而具有不同的一柱狀體高度，以及每一該些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的一柱狀體上表面對(duì)應(yīng)該顯不面具有不同的一傾斜度。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的該柱狀體上表面組成該顯示指向單元的一指向單元上表面,且指向單元上表面與該顯示面夾一傾斜角度。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些遮光結(jié)構(gòu)遮蔽部分來(lái)自所對(duì)應(yīng)的該像素的該影像光束，以使具有一特定光束行進(jìn)方向的部份該影像光束通過(guò)。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中可通過(guò)每一該些遮光結(jié)構(gòu)的部份該影像光束，依照每一該些遮光結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的該像素在該顯示單元的一配置位置，而具有不同的該特定光束行進(jìn)方向。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些特定光束行徑方向指向該使用者的至少該眼睛的該瞳孔。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些遮光結(jié)構(gòu)包括一液晶結(jié)構(gòu)。
[0015]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，還包括:一瞳孔位置檢測(cè)器以及一控制器。瞳孔位置檢測(cè)器用以檢測(cè)該使用者的至少該眼睛的該瞳孔的一瞳孔位置?？刂破鬟B接顯示指向單元與瞳孔位置檢測(cè)器，根據(jù)該瞳孔位置檢測(cè)器所檢測(cè)的該瞳孔位置，控制該顯示指向單元的每一該些液晶結(jié)構(gòu)的一晶格排列，以使通過(guò)每一該液晶結(jié)構(gòu)的的部份該影像光束分別指向該使用者的至少該眼睛的該瞳孔。
[0016]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中每一該些指向結(jié)構(gòu)包括一透鏡，以集中來(lái)自所對(duì)應(yīng)的該像素的該影像光束，并將所分別集中的每一影像光束導(dǎo)向至該使用者的至少一眼睛的一瞳孔。
[0017]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其中通過(guò)每一該些指向結(jié)構(gòu)后的每一該些影像光束的一散射角度約小于0.1度。
[0018]于本發(fā)明顯示單元的每一像素所發(fā)出的影像光束在進(jìn)入使用者的眼睛瞳孔之前，經(jīng)過(guò)顯示指向單元的光學(xué)處理后，每一影像光束縮小，致使每一影像光束的散射角度小于一特定范圍，且光學(xué)處理后的每一影像光束的光行進(jìn)方向均導(dǎo)向至使用者的眼睛瞳孔。因此透過(guò)使用者眼睛水晶體的折射，每一個(gè)縮小后的影像光束可在眼底視網(wǎng)膜上組成清晰的影像。因此，即便頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100的顯示單元與使用者的眼球之間的距離很短，但是使用者仍可接收到清晰的影像，且眼球的水晶體亦無(wú)需調(diào)整焦距，因此使用者不會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間使用頭部穿戴式顯示系統(tǒng)而感到眼睛疲乏并致使眼睛受損。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種頭部穿戴式顯示系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。
[0020]圖2繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。
[0021]圖3A繪示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。
[0022]圖3B繪示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。
[0023]圖3C繪示根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。
[0024]圖3D繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。
[0025]圖4繪示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。
[0026]圖5繪示根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。
[0027]圖6A繪示為已知影像A的光線入射瞳孔并成像于眼睛視網(wǎng)膜上的示意簡(jiǎn)圖。
[0028]圖6B繪示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的影像A的光線經(jīng)過(guò)顯示指向單元后，入射瞳孔并成像于眼睛視網(wǎng)膜上的示意簡(jiǎn)圖。[0029]附圖標(biāo)號(hào):
[0030]100:頭部穿戴式顯示系統(tǒng)
[0031]102:控制器
[0032]104、304、404、504:顯示單元
[0033]304m:中央?yún)^(qū)域
[0034]304p:周邊區(qū)域
[0035]104a、304a:顯示面
[0036]104b,304b,404b,504b:像素
[0037]104c,304c,404c,504c:影像光束
[0038]106、306、406、506:顯示指向單元
[0039]106a、306a、406a:指向結(jié)構(gòu)
[0040]160:瞳孔位置檢測(cè)器
[0041]120:使用者
[0042]122:臉部
[0043]124:眼睛
[0044]126:瞳孔
[0045]312、412:遮光結(jié)構(gòu)
[0046]314:柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)
[0047]314a:柱狀體上表面
[0048]314b:基本柱體部份
[0049]314c:三角柱體部份
[0050]316:指向單元上表面
[0051]412a:透光孔
【具體實(shí)施方式】
[0052]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0053]圖1繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種頭部穿戴式顯示系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。圖2繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100包括一控制器102、一顯示單元104與一顯示指向單元106。此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100例如是配置在一支架(例如眼鏡架)上。其中此支架是以一中央支撐結(jié)構(gòu)以及連結(jié)中央支撐結(jié)構(gòu)兩端的延伸臂結(jié)構(gòu)分別架置于使用者的鼻梁以及耳朵上，以確保此支架安穩(wěn)的穿戴于使用者的臉上。于一實(shí)施例中，此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100例如是配置在此支架的中央支撐結(jié)構(gòu)上，靠近其一端點(diǎn)的地方。也就是此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100靠近使用者的雙眼至少其中之一，且此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100距離最近的眼球的距離約介于在2-10公分之間。另外，控制器102例如是一中央處理器或微處理控制器。且控制器102與顯示單元104稱接以控制顯示單元104顯示影像。
[0054]請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖2，顯示單元104具有面向使用者120臉部122的一顯示面104a。值得注意的是，顯示單元104由多個(gè)像素104b組成，每一像素104b放射一影像光束104c。每一影像光束104c例如是一平行光束。
[0055]顯示指向單元106,則位于顯示單元104的顯示面104a上。顯示指向單元106例如是以貼合的方式配至于顯示單元104的顯示面104a上，其中上述貼合方式包括口字貼合(air bonding)或全貼合(direct bonding)。此外，顯示指向單元106將來(lái)自像素104b的影像光束104c縮小并導(dǎo)向至使用者120的至少一眼睛124的一瞳孔126。也就是，來(lái)自每一像素104b的影像光束104c經(jīng)過(guò)顯示指向單元106的光學(xué)處理后，從顯示指向單元106射出的影像光束104c’被導(dǎo)向至使用者120的雙眼124至少其中之一的瞳孔126。圖6A繪示為已知影像A的光線入射瞳孔并成像于眼睛視網(wǎng)膜上的示意簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6A，影像A的四散的光線未經(jīng)過(guò)顯示指向單元處理而入射瞳孔P，影像A在視網(wǎng)膜上的一區(qū)域內(nèi)成像成Al、A2與A3。圖6B繪示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的影像A的光線經(jīng)過(guò)顯示指向單元后，入射瞳孔并成像于眼睛視網(wǎng)膜上的示意簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6B，影像A的光線經(jīng)過(guò)顯示指向單元處理而成為聚集光束入射瞳孔P，因此影像A在視網(wǎng)膜上的成像成單一點(diǎn)Al。也就是顯示指向單元將自像素104b的影像光束104c縮小(亦即光束散開(kāi)角度變小)可顯著改善影像于視網(wǎng)膜上的聚焦效果，使聚焦更精準(zhǔn)，成像更清晰。舉例而言，當(dāng)物件(影像)距離眼球20毫米，而光束的散開(kāi)角度小于0.1度，瞳孔于普通閱讀時(shí)直徑約為3毫米，則光束在瞳孔上的投射直徑約0.03毫米，聚焦效果改善約100倍。
[0056]值得注意的是，顯示指向單元106具有多個(gè)指向結(jié)構(gòu)106a，且每一指向結(jié)構(gòu)106a分別配置以分別對(duì)應(yīng)至少一像素104b。于另一實(shí)施例中，分別配置每一指向結(jié)構(gòu)106a以使指向結(jié)構(gòu)106a分別對(duì)應(yīng)一像素104b的三個(gè)原色子像素至少其中之一。
[0057]圖3A繪示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3A，于本實(shí)施例中，每一指向結(jié)構(gòu)306a包括一遮光結(jié)構(gòu)312，用以遮蔽部分來(lái)自指向結(jié)構(gòu)306a所對(duì)應(yīng)的像素304b的影像光束304c。也就是將自指向結(jié)構(gòu)306a所對(duì)應(yīng)的像素304b的影像光束304c的光束縮小至一特定范圍，例如通過(guò)每一指向結(jié)構(gòu)306a后的每一影像光束的一散射角度約小于0.1度。再者，于又一實(shí)施例中，每一指向結(jié)構(gòu)306a更包括一柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314，以配置對(duì)應(yīng)該指向結(jié)構(gòu)306a的該遮光結(jié)構(gòu)312。值得注意的是，每一柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314將通過(guò)所對(duì)應(yīng)的遮光結(jié)構(gòu)312的影像光束分別導(dǎo)向至使用者的至少一眼睛的瞳孔。也就是利用光通過(guò)不同傳遞介質(zhì)而產(chǎn)生的折射現(xiàn)象，將通過(guò)一遮光結(jié)構(gòu)312的部份影像光束折射，以將其導(dǎo)向至使用者的至少一眼睛的瞳孔。
[0058]此外，每一柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314，依照其所對(duì)應(yīng)的像素304b在顯示單元304的一配置位置，而具有不同的柱狀體高度h，以及每一柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的柱狀體上表面314a反向顯示單元304的中央?yún)^(qū)域304m的方式而傾斜，并柱狀體上表面314a對(duì)應(yīng)顯示面304a，則具有不同的傾斜度(亦即柱狀體上表面314a與顯示面304a的夾角)。于一實(shí)施例中，每一柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的柱狀體上表面314a組成顯示指向單元306的指向單元上表面316，此指向單元上表面316呈現(xiàn)越接近中央?yún)^(qū)域304m越突出的一突出傾斜表面，且與顯示面夾一傾斜角度。
[0059]值得注意的是，通過(guò)柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的外在形態(tài)(包括柱狀體高度與影像光束射出柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的柱狀體上表面314a的傾斜度)，使不同配置位置的像素所發(fā)出的影像光束，在柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314中有不同的光行進(jìn)距離，以及不同配置位置的像素所發(fā)出的影像光束從由柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314進(jìn)入大氣環(huán)境時(shí)，有不同的入射夾角。因此，可將不同配置位置的像素所發(fā)出的影像光束縮小并導(dǎo)向至使用者的雙眼至少其中之一的瞳孔。
[0060]于圖3A所示的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于配置在顯示單元304的周邊區(qū)域304p的像素304b的指向結(jié)構(gòu)306a，其柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的高度較低。而對(duì)應(yīng)于配置在顯示單元304的中央?yún)^(qū)域304m的像素的指向結(jié)構(gòu)306a，其柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的高度較高。且對(duì)應(yīng)于配置在顯示單元304的周邊區(qū)域304p的像素304b的指向結(jié)構(gòu)306a，其柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的柱狀體上表面對(duì)應(yīng)顯示面的傾斜度較大(亦即傾斜度較大，致使入射光線的折射角度較大而可以把光束導(dǎo)引至瞳孔位置或接近瞳孔中心位置)。而對(duì)應(yīng)于配置在顯示單元304的中央?yún)^(qū)域304m的像素的指向結(jié)構(gòu)306a，其柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的柱狀體上表面對(duì)應(yīng)顯示面的傾斜度較低。
[0061]換句話說(shuō)，于此實(shí)施例中，柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的高度隨著其所對(duì)應(yīng)的像素304b配置位置由顯示單元304的周邊區(qū)域304p至顯示單元304的中央?yún)^(qū)域304m而遞增。且柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的柱狀體上表面對(duì)應(yīng)顯示面的傾斜度隨著其所對(duì)應(yīng)的像素304b配置位置由顯示單元304的周邊區(qū)域304p至顯示單元304的中央?yún)^(qū)域304m而遞減。
[0062]然而，本發(fā)明的柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的高度與表面傾斜度并不受限于上述實(shí)施例的描述。于另一實(shí)施例中，依據(jù)使用者在穿戴此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100(請(qǐng)參照?qǐng)D1)時(shí)，頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100與使用者的眼睛的瞳孔的距離關(guān)系，調(diào)整柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的高度與表面傾斜度。也就是在使用者在穿戴此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100時(shí)，以最靠近此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100的使用者的瞳孔為基準(zhǔn)，距離此瞳孔越遠(yuǎn)的柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的高度越低，而距離此瞳孔越近的柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的高度越大。于又一實(shí)施例中，在使用者在穿戴此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100時(shí)，以最靠近此頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100的使用者的瞳孔為基準(zhǔn)，距離此瞳孔越遠(yuǎn)的柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的柱狀體上表面對(duì)應(yīng)顯示面的傾斜度越大，而距離此瞳孔越近的柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的柱狀體上表面對(duì)應(yīng)顯示面的傾斜度越小。
[0063]此外，由柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的柱狀體上表面314a組成顯示指向單元306的整體指向單元上表面316,例如是圖3A所示的不連續(xù)的突出傾斜表面(不連續(xù)凸透鏡表面)或是圖3B所示的連續(xù)平滑的突出傾斜表面(連續(xù)平滑凸透鏡表面)。再者，柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的高度并不受限于前述實(shí)施例所描述的隨著其所對(duì)應(yīng)的像素304b配置位置而有高低不同。圖3C繪示根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。如圖3C所示，柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的基本柱體部分314b的基本高度h’均相等。然而，柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的柱狀體上表面314a隨著柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314所對(duì)應(yīng)的像素304b配置位置而有不同的傾斜度，致使基本柱體部份314b上的三角柱體部份314c的高度h”也隨著柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314所對(duì)應(yīng)的像素304b配置位置而有不同。因此圖3C所示的實(shí)施例中的整體指向單元上表面316輪廓呈現(xiàn)一之字狀不平滑表面。圖3D繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3D，于又一實(shí)施例中，柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的的總體高度均相等。也就是，雖然隨著柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314所對(duì)應(yīng)的像素304b配置位置不同，柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的基本柱體部分高度h’以及三角柱體部分高度h”高度也各自不同，但基本柱體部分高度h’與三角柱體部分高度h”高度的總和的柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的的總體高度均相等。而柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314的柱狀體上表面314a，隨著柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)314所對(duì)應(yīng)的像素304b配置位置而有不同的傾斜度，因此圖3D所示的實(shí)施例中的整體指向單元上表面316輪廓亦呈現(xiàn)一之字狀不平滑表面。[0064]圖4繪示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4，于本實(shí)施例中，每一指向結(jié)構(gòu)包括一遮光結(jié)構(gòu)412，用以遮蔽部分來(lái)自所對(duì)應(yīng)的像素的影像光束。于本實(shí)施例中，為求清楚描述而使用單一指向結(jié)構(gòu)描述對(duì)來(lái)自不同配置位置的像素的影像光束，進(jìn)行個(gè)別且特定的部份遮光處理，但此并不用于限制本發(fā)明的顯示指向單元就是以實(shí)體的多個(gè)指向結(jié)構(gòu)所組成。換句話說(shuō)，顯示指向單元406例如是具有多個(gè)遮光結(jié)構(gòu)412的一體成型的光導(dǎo)向單元，并根據(jù)每個(gè)像素404b的配置位置，將顯示指向單元406劃分出對(duì)應(yīng)每一像素404b的一指向結(jié)構(gòu)406a。
[0065]于本實(shí)施例中，每一遮光結(jié)構(gòu)412遮蔽部分來(lái)自所對(duì)應(yīng)的像素404b的影像光束404c,以使具有一特定光束行進(jìn)方向的部份影像光束404c通過(guò)遮光結(jié)構(gòu)412。換句話說(shuō)，每一遮光結(jié)構(gòu)412具有一透光孔412a，隨著指向結(jié)構(gòu)406a所對(duì)應(yīng)的像素404b在顯示單元404上的配置位置的不同，而每一遮光結(jié)構(gòu)412的透光孔412a的配置位置也不同，因此只有具有特定光束行進(jìn)方向的部份影像光束可以通過(guò)此透光孔412a。也就是通過(guò)每一遮光結(jié)構(gòu)的部份影像光束404c，是依照每一遮光結(jié)構(gòu)412所對(duì)應(yīng)的像素404b在顯示單元404的配置位置，而具有不同的特定光束行進(jìn)方向。并據(jù)此，利用此顯示導(dǎo)向單元406，可將通過(guò)每一遮光結(jié)構(gòu)412的部份影像光束導(dǎo)向至使用者的雙眼至少其中之一的瞳孔。更明確的說(shuō)，每一特定光束行徑方向均指向使用者的雙眼至少其中之一的瞳孔。另外，本實(shí)施例的顯示指向單元406的每一遮光結(jié)構(gòu)412除了將來(lái)自顯示單元的影像光束分別導(dǎo)向外，也將每一通過(guò)遮光結(jié)構(gòu)412的影像光束404c的光束縮小至一特定范圍，例如通過(guò)每一指向結(jié)構(gòu)406a后的每一影像光束的一散射角度約小于0.1度。
[0066]于又一實(shí)施例中，上述的遮光結(jié)構(gòu)412包括一液晶結(jié)構(gòu)。于本實(shí)施例中，頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100 (請(qǐng)參照?qǐng)D1)還包括一瞳孔位置檢測(cè)器160。此瞳孔位置檢測(cè)器160用以檢測(cè)使用者的至少一眼睛的瞳孔的一瞳孔位置。因此，當(dāng)瞳孔位置檢測(cè)器160檢測(cè)到使用者的眼睛的瞳孔的瞳孔位置變化時(shí)，與瞳孔位置檢測(cè)器160耦接的控制器102，根據(jù)瞳孔位置檢測(cè)器所檢測(cè)的瞳孔位置，控制顯示指向單元106的每一液晶結(jié)構(gòu)的一晶格排列，以使通過(guò)每一液晶結(jié)構(gòu)的的部份影像光束分別指向使用者的雙眼至少其中之一的瞳孔。
[0067]圖5繪示根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的顯示單元與顯示指向單元的剖面簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，于本實(shí)施例中顯示指向單元506中的每一指向結(jié)構(gòu)例如是一透鏡，用以集中來(lái)自所對(duì)應(yīng)的像素504b的影像光束504c，并將所分別集中的每一影像光束導(dǎo)向至使用者的至少一眼睛的一瞳孔。其中，每一透鏡例如是一凸透鏡。另外，通過(guò)每一透鏡后的每一影像光束的一散射角度約小于0.1度。
[0068]于本發(fā)明顯示單元的每一像素所發(fā)出的影像光束在進(jìn)入使用者的眼睛瞳孔之前，經(jīng)過(guò)顯示指向單元的光學(xué)處理后，每一影像光束縮小，致使每一影像光束的散射角度小于一特定范圍，且光學(xué)處理后的每一影像光束的光行進(jìn)方向均導(dǎo)向至使用者的眼睛瞳孔。因此透過(guò)使用者眼睛水晶體的折射，每一個(gè)縮小后的影像光束可在眼底視網(wǎng)膜上組成清晰的影像。因此，即便頭部穿戴式顯示系統(tǒng)100的顯示單元與使用者的眼球之間的距離很短，但是使用者仍可接收到清晰的影像，且眼球的水晶體亦無(wú)需調(diào)整焦距，因此使用者不會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間使用頭部穿戴式顯示系統(tǒng)而感到眼睛疲乏并致使眼睛受損。
[0069]雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，適用穿戴于一使用者上，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 一顯示單元，其中所述顯示單元具有面向所述使用者一臉部的一顯示面，且所述顯示單元由多個(gè)像素組成，每一所述這些像素放射一影像光束；以及 一顯示指向單元，位于所述顯示單元的所述顯示面上，其中所述顯示指向單元將來(lái)自所述這些像素的所述這些影像光束縮小并導(dǎo)向至所述使用者的至少一眼睛的一瞳孔。
2.如權(quán)利要求1所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示指向單元具有多個(gè)指向結(jié)構(gòu)，且配置每一所述這些指向結(jié)構(gòu)以對(duì)應(yīng)于所述這些像素至少其中之一。
3.如權(quán)利要求2所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些指向結(jié)構(gòu)包括一遮光結(jié)構(gòu)，以遮蔽部分來(lái)自所對(duì)應(yīng)的所述像素的所述影像光束。
4.如權(quán)利要求3所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些指向結(jié)構(gòu)更包括一柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以配置對(duì)應(yīng)所述指向結(jié)構(gòu)的所述遮光結(jié)構(gòu)，且每一所述這些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)將通過(guò)所對(duì)應(yīng)的所述遮光結(jié)構(gòu)的所述影像光束導(dǎo)向至所述使用者的至少所述眼睛的所述瞳孔。
5.如權(quán)利要求4所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，依照所對(duì)應(yīng)的所述像素在所述顯示單元的一配置位置，每一所述這些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的一柱狀體上表面對(duì)應(yīng)所述顯示面具有不同的一傾斜度。
6.如權(quán)利要求5所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，依照所對(duì)應(yīng)的所述像素在所述顯示單元的一配置位置，而具有不同的一柱狀體高度。
7.如權(quán)利要求5所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些柱狀導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的所述柱狀體上表面組成所述顯示指向單元的一指向單元上表面，且指向單元上表面與所述顯示面夾一傾斜角度。
8.如權(quán)利要求3其中之一所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)每一所述這些指向結(jié)構(gòu)后的每一所述這些影像光束的一散射角度約小于0.1度。
9.如權(quán)利要求3所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些遮光結(jié)構(gòu)遮蔽部分來(lái)自所對(duì)應(yīng)的所述像素的所述影像光束，以使具有一特定光束行進(jìn)方向的部份所述影像光束通過(guò)。
10.如權(quán)利要求9所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，可通過(guò)每一所述這些遮光結(jié)構(gòu)的部份所述影像光束，依照每一所述這些遮光結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的所述像素在所述顯示單元的一配置位置，而具有不同的所述特定光束行進(jìn)方向。
11.如權(quán)利要求9所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些特定光束行徑方向指向所述使用者的至少所述眼睛的所述瞳孔。
12.如權(quán)利要求9其中之一所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)每一所述這些指向結(jié)構(gòu)后的每一所述這些影像光束的一散射角度約小于0.1度。
13.如權(quán)利要求9所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些遮光結(jié)構(gòu)包括一液晶結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)還包括: 一瞳孔位置檢測(cè)器用以檢測(cè)所述使用者的至少所述眼睛的所述瞳孔的一瞳孔位置；以及一控制器連接所述顯示指向單元與所述瞳孔位置檢測(cè)器，根據(jù)所述瞳孔位置檢測(cè)器所檢測(cè)的所述瞳孔位置，控制所述顯示指向單元的每一所述這些液晶結(jié)構(gòu)的一晶格排列，以使通過(guò)每一所述液晶結(jié)構(gòu)的的部份所述影像光束分別指向所述使用者的至少所述眼睛的所述瞳孔。
15.如權(quán)利要求2所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，每一所述這些指向結(jié)構(gòu)包括一透鏡，以集中來(lái)自所對(duì)應(yīng)的所述像素的所述影像光束，并將所分別集中的每一影像光束導(dǎo)向至所述使用者的至少一眼睛的一瞳孔。
16.如權(quán)利要求15其中之一所述的頭部穿戴式顯示系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)每一所述這些指向結(jié)構(gòu)后的每一所述 這些影像光束的一散射角度約小于0.1度。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK103713388SQ201210429889
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月1日
【發(fā)明者】張耀宗 申請(qǐng)人:緯創(chuàng)資通股份有限公司