本發(fā)明涉及一種顯示裝置，且特別涉及一種具有光波導(dǎo)元件的顯示裝置。
背景技術(shù)：
：：隨著顯示技術(shù)的進(jìn)步及人們對(duì)于高科技的渴望，虛擬實(shí)境(virtualreality)與擴(kuò)充實(shí)境(augmentedreality)的技術(shù)已漸趨成熟，其中頭戴式顯示器(headmounteddisplay,HMD)則是用以實(shí)現(xiàn)此技術(shù)的顯示器。頭戴式顯示器的發(fā)展歷史可以追溯到1970年代的美國(guó)軍方，其利用一個(gè)光學(xué)投影系統(tǒng)，將顯示器元件上的影像或文字信息投影到使用者的眼中。近年來(lái)，隨著微型顯示器中的解析度越來(lái)越高，尺寸功耗越來(lái)越小，頭戴式顯示器亦發(fā)展成為一種攜帶式(portable)顯示裝置。除了在軍事領(lǐng)域外，其他諸如工業(yè)生產(chǎn)、模擬訓(xùn)練、立體顯示、醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)航和電子游戲等相關(guān)領(lǐng)域，頭戴式顯示器的顯示技術(shù)亦皆有所成長(zhǎng)而占據(jù)了重要的地位。一般而言，由于頭戴式顯示器需穿戴在使用者的頭上，因此如何減少頭戴式顯示器的重量即是進(jìn)行設(shè)計(jì)上的必要考量。另一方面，由于頭戴式顯示器的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置于眼睛的附近，如果遇到強(qiáng)烈撞擊時(shí)，其光學(xué)架構(gòu)將可能會(huì)碎裂而造成使用者安全上的問題。為了解決這些問題，部分頭戴式顯示器的光學(xué)系統(tǒng)會(huì)被設(shè)置在原本眼鏡放置鏡片的位置之處，但此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)造成近視人士使用上的不方便。因此，如何兼顧頭戴式顯示器的安全性與便利性，已成為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的重要課題之一?！?br>背景技術(shù)：
：”段落只是用來(lái)幫助了解本技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：，因此在“
背景技術(shù)：
：”段落所揭露的內(nèi)容可能包含一些沒有構(gòu)成所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
：中普通技術(shù)人員所知道的公知技術(shù)。在“
背景技術(shù)：
：”段落所揭露的內(nèi)容，不代表所述內(nèi)容或者本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例所要解決的問題，也不代表在本發(fā)明申請(qǐng)前已被所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
：中普通技術(shù)人員所知曉或認(rèn)知。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種顯示裝置，其能兼顧安全性與便利性的需求。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。為達(dá)上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種顯示裝置。顯示裝置適于配置于一使用者的至少一只眼睛前方，包括一鏡架、一投影光學(xué)系統(tǒng)、至少一個(gè)光波導(dǎo)元件以及至少一個(gè)鏡片。投影光學(xué)系統(tǒng)用以提供一影像光束，配置于鏡架上。光波導(dǎo)元件位于影像光束的傳遞路徑上，其中光波導(dǎo)元件具有一側(cè)面，且側(cè)面具有一第一曲率。鏡片位于影像光束的傳遞路徑上，其中光波導(dǎo)元件配置于至少一個(gè)鏡片的一表面上。表面具有一第二曲率，側(cè)面的第一曲率與至少一個(gè)鏡片的表面的第二曲率相同，以使側(cè)面與表面相互貼合。影像光束經(jīng)由至少一個(gè)光波導(dǎo)元件傳遞至鏡片后，再經(jīng)由鏡片傳遞至使用者的眼睛，以顯示一虛像。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的至少一個(gè)光波導(dǎo)元件嵌入至少一個(gè)鏡片中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光波導(dǎo)元件的材質(zhì)為玻璃或塑膠中的至少一個(gè)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的至少一個(gè)光波導(dǎo)元件的數(shù)量為兩個(gè)以上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光波導(dǎo)元件為散射式波導(dǎo)元件(diffractivewaveguide)、全像式波導(dǎo)元件(holographicwaveguide)、偏光式波導(dǎo)元件(polarizedwaveguide)或是反射式波導(dǎo)元件(reflectivewaveguide)中的至少一個(gè)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的至少一個(gè)光波導(dǎo)元件的數(shù)量與至少一個(gè)鏡片的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的至少一個(gè)鏡片為處方鏡片。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的鏡片的材質(zhì)為玻璃或塑膠中的至少一個(gè)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的顯示裝置還包括一透明膠體。透明膠 體設(shè)置在至少一個(gè)光波導(dǎo)元件與至少一個(gè)鏡片之間，其中透明光學(xué)膠體鄰近至少一個(gè)鏡片的邊緣。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的顯示裝置還包括一透明支撐件。透明支撐件設(shè)置在至少一個(gè)鏡片上并鄰接至少一個(gè)光波導(dǎo)元件，其中透明支撐件鄰近至少一個(gè)鏡片的邊緣。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光波導(dǎo)元件還包括一第一反射元件、一第二反射元件以及一偏振光分光器(Polarizingbeamsplitter，PBS)。影像光束進(jìn)入光波導(dǎo)元件后，先經(jīng)由第一反射元件反射影像光束并穿過偏振光分光器而傳遞至第二反射元件，再經(jīng)由第二反射元件反射影像光束至偏振光分光器，并經(jīng)由偏振光分光器傳遞影像光束至鏡片。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光波導(dǎo)元件還包括一第一全像片、一第二全像片以及一主體。影像光束進(jìn)入光波導(dǎo)元件后，先經(jīng)由第一全像片反射影像光束并穿過主體而傳遞至第二全像片，再經(jīng)由第二全像片傳遞影像光束至鏡片。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光波導(dǎo)元件還包括一入光耦合區(qū)域、一出光耦合區(qū)域以及一中間區(qū)域。影像光束進(jìn)入光波導(dǎo)元件后，先經(jīng)由入光耦合區(qū)域傳遞影像光束至中間區(qū)域，并在中間區(qū)域行進(jìn)而傳遞至出光耦合區(qū)域，再經(jīng)由出光耦合區(qū)域傳遞影像光束至鏡片。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光波導(dǎo)元件還包括一反射元件、一第一偏振光分光器以及一第二偏振光分光器。影像光束進(jìn)入光波導(dǎo)元件后，先經(jīng)由反射元件反射影像光束而傳遞至第一偏振光分光器以及第二偏振光分光器，再通過第一偏振光分光器以及第二偏振光分光器分別將影像光束傳遞至使用者的雙眼?；谏鲜?，本發(fā)明的實(shí)施例可達(dá)到下列優(yōu)點(diǎn)或功效的至少其中之一。本發(fā)明的實(shí)施例的顯示裝置通過光波導(dǎo)元件的側(cè)面與鏡片的表面相互貼合，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而避免遭受撞擊時(shí)可能導(dǎo)致投影光學(xué)系統(tǒng)碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。此外，顯示裝置亦可通過透明膠體以及透明支撐件的設(shè)置以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且由于透明膠體或透明支撐件設(shè)置在靠近鏡片邊緣處，因此可避免影響使用者的觀看視野。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 合附圖作詳細(xì)說明如下。附圖說明圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的一種顯示裝置的架構(gòu)示意圖。圖2A至圖2C是圖1應(yīng)用不同的光波導(dǎo)元件的光路示意圖。圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的一種顯示裝置的架構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語(yǔ)，例如：上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說明并非用來(lái)限制本發(fā)明。圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的一種顯示裝置的架構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，在本實(shí)施例中，顯示裝置100適于配置于使用者的至少一只眼睛EY前方。顯示裝置100包括鏡架110、投影光學(xué)系統(tǒng)120、至少一個(gè)光波導(dǎo)元件130(圖1中示出為1個(gè))以及至少一個(gè)鏡片140(圖1中示出為2個(gè))。投影光學(xué)系統(tǒng)120用以提供影像光束IB，配置于鏡架110上。舉例而言，在本實(shí)施例中，投影光學(xué)系統(tǒng)120可包括微型液晶顯示面板(LiquidCrystalDisplaypanel,LCDpanel)、硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon,LCoS)微型顯示器或其他種類的微型顯示器，但本發(fā)明不限于此。另一方面，在本實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件130與鏡片140的材質(zhì)例如為玻璃或塑膠中的至少一個(gè)，但本發(fā)明不限于此，光波導(dǎo)元件130與鏡片140的材質(zhì)也可以是其他適當(dāng)?shù)耐该魑镔|(zhì)。此外，在本實(shí)施例中，鏡片140可為處方鏡片，亦即鏡片140可為有度數(shù)的鏡片，而可便于使有近視或遠(yuǎn)視的使用者能夠清楚地觀察眼睛前方視野的同時(shí)亦可清楚地觀看顯示裝置100所顯示的畫面。具體而言，如圖1所示，在本實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件130位于影像光束IB的傳遞路徑上，其中光波導(dǎo)元件130具有一側(cè)面S130，且側(cè)面S130具有第一曲率。并且，光波導(dǎo)元件130配置于鏡片140的一表面S140上。鏡片140的表面S140具有第二曲率，側(cè)面S130的第一曲率與鏡片140的表面S140的第二曲率實(shí)質(zhì)相同，以使光波導(dǎo)元件130的側(cè)面S130與鏡片 140的表面S140相互貼合。如此即可加強(qiáng)顯示裝置100的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而減少遭受撞擊時(shí)可能導(dǎo)致投影光學(xué)系統(tǒng)120碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。詳細(xì)而言，在本實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件130具有入光面IS以及出光面OS，其中入光面IS位于投影光學(xué)系統(tǒng)120旁，出光面OS位于鏡片140旁，投影光學(xué)系統(tǒng)120提供影像光束IB經(jīng)由入光面IS進(jìn)入光波導(dǎo)元件130，并經(jīng)由出光面OS傳遞至鏡片140。換言之，如圖1所示，在本實(shí)施例中，出光面OS為側(cè)面S130的一部分，且出光面OS的曲率亦為第一曲率，而可使影像光束IB經(jīng)由出光面OS傳遞至鏡片140時(shí)，可清楚顯示一虛像。更詳細(xì)而言，如圖1所示，本實(shí)施例的光波導(dǎo)元件130還包括第一反射元件131、第二反射元件132以及偏振光分光器133。影像光束IB經(jīng)由光波導(dǎo)元件130的入光面IS進(jìn)入光波導(dǎo)元件130后，先經(jīng)由第一反射元件131反射影像光束IB并穿過偏振光分光器133而傳遞至第二反射元件132，再經(jīng)由第二反射元件132反射影像光束IB至偏振光分光器133，最終由偏振光分光器133經(jīng)出光面OS而傳遞影像光束IB至鏡片140。也就是說，本實(shí)施例中的光波導(dǎo)元件130為反射式波導(dǎo)元件，但本發(fā)明不限于此，在其他的實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件130亦可為散射式波導(dǎo)元件、全像式波導(dǎo)元件或是偏光式波導(dǎo)元件中的至少一個(gè)。另一方面，如圖1所示，在本實(shí)施例中，鏡片140位于影像光束IB的傳遞路徑上，當(dāng)影像光束IB經(jīng)由光波導(dǎo)元件130傳遞至鏡片140后，再經(jīng)由鏡片140傳遞至使用者的眼睛EY，以顯示一虛像。光波導(dǎo)元件130的第一反射元件131例如是黏合于投影光學(xué)系統(tǒng)120的入光面IS，以使來(lái)自投影光學(xué)系統(tǒng)120的影像光束IB可直接經(jīng)由第一反射元件131進(jìn)入光波導(dǎo)元件130。此外，如圖1所示，本實(shí)施例中顯示裝置100更可選擇性地設(shè)置透明膠體150或是透明支撐件160。透明膠體150的材質(zhì)可采用光學(xué)膠，而透明支撐件160的材質(zhì)可采用透光率高的塑膠或樹脂，較佳的是采用折射率與鏡片140相同或相近的透明材質(zhì)，本發(fā)明不限于此。具體而言，透明膠體150設(shè)置在光波導(dǎo)元件130與鏡片140之間。透明膠體150鄰近鏡片140的邊緣以黏合光波導(dǎo)元件130與鏡片140，而透明支撐件160設(shè)置在鏡片140的表面S140上并鄰接光波導(dǎo)元件130，其中透 明支撐件160鄰近鏡片140的邊緣。顯示裝置100可通過透明膠體150以及透明支撐件160的設(shè)置來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以減少遭受撞擊時(shí)可能導(dǎo)致投影光學(xué)系統(tǒng)120碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于透明膠體150或透明支撐件160設(shè)置在靠近鏡片140邊緣處(即鏡片140上遠(yuǎn)離眼睛EY的位置)，因此可避免影響使用者的觀看視野。本實(shí)施例的光波導(dǎo)元件130雖以反射式波導(dǎo)元件為例示，但本發(fā)明并不限于此。在其他的實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件130亦可為其他不同形式的波導(dǎo)元件。以下將搭配圖2A至圖2C，針對(duì)圖1的光波導(dǎo)元件130的可能變化進(jìn)行進(jìn)一步解說。圖2A至圖2C是圖1應(yīng)用不同的光波導(dǎo)元件的光路示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2A至圖2C，在這些實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件230、330、430分別為全像式波導(dǎo)元件、散射式波導(dǎo)元件與偏光式波導(dǎo)元件。具體而言，如圖2A所示，光波導(dǎo)元件230為全像式波導(dǎo)元件，包括第一全像片231、第二全像片232以及一主體233，其中側(cè)面S230的曲率與鏡片140(未示于圖2A)的側(cè)面S140的曲率相同，以使側(cè)面S230可貼合于側(cè)面S140。第一全像片231與第二全像片232例如是反射式全像片(reflectionhologram)，其中第一全像片231可為入光耦合全像片(in-couplinghologram)，第二全像片232可為出光耦合全像片(out-couplinghologram)。影像光束IB經(jīng)由光波導(dǎo)元件230的入光面IS進(jìn)入光波導(dǎo)元件230后，第一全像片231適于反射影像光束IB并在主體233中以全反射方式行進(jìn)而傳遞至第二全像片232，第二全像片232則適于將影像光束IB傳遞至光波導(dǎo)元件230的出光面OS。之后，影像光束IB再經(jīng)由鏡片140傳遞至使用者的眼睛EY，以顯示一虛像。有關(guān)全像式波導(dǎo)元件的相關(guān)技術(shù)與原理應(yīng)為本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員所熟知，本發(fā)明在此不加以贅述。如圖2B所示，光波導(dǎo)元件330為散射式波導(dǎo)元件，包括一入光耦合區(qū)域331、一出光耦合區(qū)域332以及一中間區(qū)域333，其中側(cè)面S330的曲率與鏡片140(未示于圖2B)的表面S140的曲率相同，以使側(cè)面S330可貼合于表面S140。影像光束IB經(jīng)由光波導(dǎo)元件330的入光面IS進(jìn)入光波導(dǎo)元件330后，先經(jīng)由入光耦合區(qū)域331使影像光束IB在中間區(qū)域333中以全反射方式行進(jìn)而被傳遞至出光耦合區(qū)域332，再經(jīng)由出光耦合區(qū)域332將 影像光束IB傳遞至光波導(dǎo)元件330的出光面OS。之后，影像光束IB再經(jīng)由鏡片140傳遞至使用者的眼睛EY，以顯示一虛像。有關(guān)散射式波導(dǎo)元件的相關(guān)技術(shù)與原理應(yīng)為本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員所熟知，本發(fā)明在此亦不加以贅述。如圖2C所示，光波導(dǎo)元件430為偏光式波導(dǎo)元件，包括一反射元件431、一第一偏振光分光器432以及一第二偏振光分光器433，其中側(cè)面S430的曲率與鏡片140(未示于圖2C)的表面S140的曲率相同，以使側(cè)面S430可貼合于表面S140。影像光束IB經(jīng)由光波導(dǎo)元件430的入光面IS進(jìn)入光波導(dǎo)元件430后，先經(jīng)由反射元件431反射影像光束IB而傳遞至第一偏振光分光器432以及第二偏振光分光器433，再通過第一偏振光分光器432以及第二偏振光分光器433分別將影像光束IB經(jīng)由出光面OS而傳遞至使用者的眼睛。有關(guān)偏光式波導(dǎo)元件的相關(guān)技術(shù)與原理應(yīng)為本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員所熟知，本發(fā)明在此亦不加以贅述。在上述的實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件130、230、330、430的數(shù)量雖以一個(gè)為例示，但本發(fā)明并不限于此。在其他的實(shí)施例中，光波導(dǎo)元件亦可為兩個(gè)以上，且光波導(dǎo)元件的數(shù)量與鏡片140的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的一種顯示裝置的架構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例的顯示裝置200與圖1的顯示裝置100類似，相同的元件以相同的標(biāo)號(hào)表示，本發(fā)明在此不再贅述。顯示裝置200與顯示裝置100的差異在于，顯示裝置200的至少一個(gè)光波導(dǎo)元件130a嵌入至少一個(gè)鏡片140a中。舉例而言，本實(shí)施例的光波導(dǎo)元件130a嵌入鏡片140a的凹槽170，但本發(fā)明并不限于此，光波導(dǎo)元件130a可以是嵌入鏡片140a的一通孔內(nèi)，鏡片140a亦可以是由多個(gè)子鏡片疊合而成，本發(fā)明不限于此。此外，透明膠體150設(shè)置在光波導(dǎo)元件130a與鏡片140a之間且鄰近鏡片140a的邊緣以黏合光波導(dǎo)元件130a與鏡片140a，透明支撐件160位于凹槽170的底部且鄰近鏡片140a的邊緣以定位光波導(dǎo)元件130a，其中光波導(dǎo)元件130a的側(cè)面S130貼合于凹槽170的表面S140。由于本實(shí)施例的光波導(dǎo)元件130a嵌入鏡片140a中，因此除可適度地加強(qiáng)顯示裝置200的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之外，還可減少顯示裝置200的所占空間。綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例的顯示裝置通過光波導(dǎo)元件的側(cè)面與鏡片 的表面相互貼合，能加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而避免遭受撞擊時(shí)可能導(dǎo)致投影光學(xué)系統(tǒng)碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。此外，顯示裝置亦可通過透明膠體以及透明支撐件的設(shè)置以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且由于透明膠體或透明支撐件設(shè)置在靠近鏡片邊緣處，因此可避免影響使用者的觀看視野。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求及
發(fā)明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或權(quán)利要求不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來(lái)輔助專利文件檢索之用，并非用來(lái)限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。此外，本說明書或申請(qǐng)專利范圍中提及的“第一”、“第二”等用語(yǔ)僅用以命名元件(element)的名稱或區(qū)別不同實(shí)施例或范圍，而并非用來(lái)限制元件數(shù)量上的上限或下限。【符號(hào)說明】100、200：顯示裝置110：鏡架120：投影光學(xué)系統(tǒng)130、130a、230、330、430：光波導(dǎo)元件131：第一反射元件132：第二反射元件133：偏振光分光器231：第一全像片232：第二全像片233：主體331：入光耦合區(qū)域332：出光耦合區(qū)域333：中間區(qū)域431：反射元件432：第一偏振光分光器433：第二偏振光分光器140、140a：鏡片150：透明膠體160：透明支撐件170：凹槽EY：使用者的眼睛IB：影像光束IS：入光面OS：出光面S130、S230、S330、S430：側(cè)面S140：表面當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3