[发明专利]头戴式显示装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种头戴式显示装置。

背景技术

近眼显示装置(Near Eye Display，NED)或是头戴式显示装置(Head-Mounted Display，HMD)是目前极具潜力的穿戴式显示装置。近眼显示装置在应用上以是否能够同时观看到环境影像而可分为扩增实境(Augmented Reality，AR)与虚拟实境(Virtual Reality，VR)两类。对于虚拟实境而言，讲究的是沉浸在虚拟世界的真实感，也就是超越眼睛极限的广视角。扩增实境的需求则是如何在体积轻量化的前提下，提供最佳的影像品质。目前扩增实境的头戴式显示装置，其光学技术发展的关键在于如何同时兼顾视角(Field of View，FOV)、体积、重量与外观性这四项关键需求。

在现有头戴式显示装置的架构中，经过调制后符合影像输出元件需求的照明光束从光源模块输出。照明光束经过影像输出元件后，成为带有影像资讯的光束，即影像光束。之后影像光束再经过一或多个透镜元件及/或面镜元件与成像元件后入射至投影目标，例如使用者的眼睛。并且经由眼睛的水晶体将影像光束聚焦在视网膜上成像。一般而言，投射至投影目标的影像光束，其投射区域以圆形为例约为直径1.6至2.0毫米左右的圆形面积大小。此表示使用者眼睛的瞳孔必须精确地位于影像光束投射的位置上，才能清楚地看到虚像。但是使用者的脸部五官尺寸不尽相同，所以需要额外搭配一组调整装置，才能使影像光束的投射位置能精确地位于不同使用者眼睛的瞳孔位置。另外，在现有头戴式显示装置使用光波导元件的架构中，须使用两组分束器阵列(Beam Splitter Array)才能扩张影像光束的投射区域于两个不同方向(纵向及横向)的长度，使整个头戴式显示装置的体积较为庞大且成本较高。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的公知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种头戴式显示装置，让使用者的可视角(Field of View，FOV)扩大、将头戴式显示装置的体积缩小以及重量减轻，可提供良好的配戴舒适性。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种头戴式显示装置，包括装置本体以及影像显示装置。装置本体包括第一部分以及与第一部分连接的第二部分。影像显示装置设置于装置本体。影像显示装置用于将影像画面投射至投影目标。影像显示装置包括影像输出元件、多个透镜元件以及光扩散元件。影像输出元件输出影像光束经由透镜元件以及光扩散元件以虚像方式投射至投影目标，以显示影像画面。透镜元件包括第一透镜元件以及第二透镜元件。影像输出元件在影像光束的传递路径上，影像输出元件在第一透镜元件以及第二透镜元件之间产生中间影像(intermediate image)。光扩散元件设置在影像光束的传递路径上以中间影像为中心的预设区间中。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明实施例的影像显示装置，其光扩散元件设置在影像光束的传递路径上以中间影像为中心的预设区间，因此影像光束在投影目标的投射面积大，且头戴式显示装置可提供良好的配戴舒适性，也可让使用者的可视角(Field of View，FOV)扩大、头戴式显示装置的体积缩小以及重量的减轻。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是示出本发明一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。

图2是示出本发明另一实施例的头戴式显示装置的概要示意图。

图3是示出本发明一实施例的影像显示装置的光学概要示意图。

图4是示出本发明一实施例的光源模块的光学概要示意图。

图5是示出本发明另一实施例的影像显示装置的光学概要示意图。

图6A是示出本发明一实施例的影像光束投射至投影目标的侧视示意图。

图6B是示出图6A的影像光束投射至投影平面的概要示意图。

图6C是示出图6A的影像光束投射至投影平面的立体示意图。

图7A、图8A、图9A及图10A是示出本发明不同实施例的影像光束投射至投影目标的侧视示意图。