專利名稱：半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將光學(xué)上半反射效應(yīng)與半折射光效應(yīng)運用在顯示器上的裝置， 具體涉及一種應(yīng)用在同軸光視角上的合成影像，運用在呈像頭戴式眼鏡裝置上的組 合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)頭戴式顯示器，微型顯示器在經(jīng)過光學(xué)鏡片放大倍率后的影像后，會在 非常短的視線距離要讓人體眼球觀看，眼睛在不正常25公分(cm)標(biāo)準(zhǔn)視距下看這 些影像，因為人的眼睛視力不同，容易造成不同程度的眼壓與視覺上的不清晰的 狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使人的眼睛在觀看該類顯示器時可提升舒適度， 并能提升清晰度與3D效果的半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝 置。
為達上述目的，本發(fā)明具體的內(nèi)容包括
一種半反射及折射光效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝置，主要包括 影像產(chǎn)生器可產(chǎn)生實體影像畫面，并將影像光線投射出去； 偏光片具有半穿透光線半反射光線的特性，可將影像產(chǎn)生器投射出的影像 光線一部分透射過偏光片，另一部份以一角度反射回去； 呈像片呈現(xiàn)偏光片反射而來的影像光線；
反射鏡反射透射過偏光片而來的影像光線，并依反射鏡表面曲率以一角度 反射該影像光線。
其中該影像產(chǎn)生器內(nèi)可設(shè)置發(fā)光元件，該發(fā)光元件作為影像背光的光源，有 助于影像的可視度。
其中該偏光鏡為45°半穿透半反射式偏光鏡片，該偏光鏡片可讓50%的光線 透射而過，同時將剩下50%的光線反射回去。
其中該呈像片為任一種透明的材質(zhì)所制成。其中該反射鏡為凹面鏡，可反射并放大影像。
其中該影像產(chǎn)生器、偏光片與反射鏡同軸且位于中心軸線(f)上。 其中該偏光片、呈像片位于視角同軸線(g)上。
本發(fā)明主要是為了改善現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，利用本發(fā)明具有如下優(yōu)點可使人的 眼睛在觀看該類顯示器時可提升舒適度，增加影像的清晰度與3D效果，及放大視 學(xué)感應(yīng)影像；減少視角上的四邊變形率；以同軸視角線上的特性，造就在呈像虛像 影像時所需的視距；因有同軸雙重疊影的視距，以致視距加長，可增進人體眼睛在 觀看虛像或?qū)嵪駮r的清晰度與舒適度。


圖l:為本發(fā)明應(yīng)用于頭戴顯示器時的局部立體分解圖。
圖2:為本發(fā)明的局部立體分解圖。
圖3:為本發(fā)明的立體外觀圖。
圖4:為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖5:為本發(fā)明呈現(xiàn)實像的示意圖。
圖6:為本發(fā)明呈現(xiàn)虛像的示意圖。
圖7:為本發(fā)明呈現(xiàn)實像與虛像的示意圖。
圖8:為頭戴式顯示器的立體外觀圖。
具體實施例方式
以下就本發(fā)明利用半反射及折射光學(xué)效應(yīng)得到的組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝 置的結(jié)構(gòu)組成及其所產(chǎn)生的功效配合附圖詳細(xì)說明如下。
首先參閱圖l，為頭戴式顯示器9，包括上蓋91、下蓋92、兩耳架93、透明 前視窗片94與兩顯示裝置1。
該顯示裝置l，如圖2、圖3與圖4所示，主要由影像產(chǎn)生器2、偏光片3、 呈像片4與反射鏡5所組成。
其中，該影像產(chǎn)生器2可產(chǎn)生實體影像畫面，并將影像光線投射出去，其被 安置在一固定座21的容置槽211中。
該偏光片3，具有半穿透光線半反射光線的特性，可將影像產(chǎn)生器2投射出 的影像光線一部分透射過偏光片3， 一部份則以某角度反射出去；該偏光片3被 設(shè)置于偏光片固定座31中，利用對應(yīng)的夾具32可使偏光片3固定于特定角度， 本例為45度角。該呈像片4，可呈現(xiàn)由偏光片3反射而來的影像光線，并被定位于固定罩41間。
該反射鏡5，可反射透射過偏光片而來的影像光線，其可為一凹面放大鏡， 可依反射鏡表面曲率以某角度反射影像光線。
前述影像產(chǎn)生器2、偏光片3與反射鏡5依序設(shè)于同一軸線上，而呈像片4 設(shè)置于偏光片3反射末端適當(dāng)處。
再請參閱圖5，本發(fā)明中的影像產(chǎn)生器2，可產(chǎn)生實體影像(具備發(fā)光的圖像 影像)a,，其產(chǎn)生影像方向具有一影像倍率投影中心軸f，其延伸至適當(dāng)處設(shè)有偏 光片3，該偏光片3相對于影像產(chǎn)生器2為45度角，為一具有半穿透半反射的鍍 膜偏光玻璃；當(dāng)實體影像at到達偏光片3上的向外折射面時，會在以影像倍率投 影中心軸f為中心軸的偏光片3中心點上產(chǎn)生折射作用。圖中A,為光路徑，路線 所示將at影像作實體折射至透明呈像區(qū)并產(chǎn)生c2的實體虛像(反射作用呈像)，此 影像即在以影像倍率投影中心軸f平行(45度角折射)面上，也在視角同軸線g中 心線上，此C2即為本裝置所產(chǎn)生的反射光學(xué)實體虛像。
再請配合圖6，影像產(chǎn)生器2所產(chǎn)生的實體影像&，除了可以產(chǎn)生實體虛像 C2外，更會穿經(jīng)呈像片4，產(chǎn)生實體虛像放大影像d，該實體虛像放大影像d也 是位于視角同軸線g中心線上。該實體虛像C2主要是為了補強同在視角同軸線g 上的實體虛像放大影像d的清晰度與亮度。以上部份為本發(fā)明半折射作用及反射 呈像的說明。
再請參閱圖6與圖7，本裝置的折射作用，當(dāng)影像產(chǎn)生器2產(chǎn)生實體影像a, ，延影像倍率投影中心軸f到達偏光片3時，因偏光片3產(chǎn)生50%的折射光源產(chǎn) 生實體虛像C2折射作用；另外的50%光源產(chǎn)生的實體影像a,會穿透偏光片3來到 反射鏡5，由于反射鏡5為凹面放大鏡，可依表面曲率以某角度反射影像光線， 因此，實體影像a,可產(chǎn)生放大作用，加上其為凹面鏡反射，在凹面曲率下，影像 山會反射回篇光片3上產(chǎn)生折射(正向)并返回人體眼睛e處，形成放大折射影像 elQ此時人體眼睛e為凸透球形鏡般將影像再次縮小到視網(wǎng)膜上，就是人體眼睛e 看到的放大虛像，如同圖中視覺區(qū)域h。因為實體影像a,經(jīng)反射鏡5的光路徑A2 及反射回偏光片3的A2光路徑距離，即為人體眼睛e至呈像片4距離，中間為反 射鏡5凹面鏡片延長視距的放大特性，讓人體眼睛e可以在呈像片4區(qū)看到實體 虛像放大影像d加實體虛像C2重疊影像。此時呈像片4因表面有抗反射鍍膜，可 以阻絕部份光源透射造成影像不受光干擾而產(chǎn)生在空間呈像的實體虛像。此即為 本發(fā)明折射虛像的生產(chǎn)方式。本發(fā)明因?qū)嶓w虛像放大影像d與實體虛像C2兩種不同的影像皆以視角同軸線 g中心線上呈像，在人體眼睛e也以視角同軸線g為中心軸時，可以同時看到實
體虛像放大影像d與實體虛像C2的重疊加重影像效果的實體虛像，此虛像再經(jīng)過
反射鏡5放大部份影像倍率下及加大視距效果的作用下，人體眼睛e所見的虛像 與人體正常視距所見的影像相同，加上影像在呈像片4上做視距重疊呈像，所以 人體眼睛e在看不到呈像片4的狀況下，有虛擬影像的3D視覺感覺。本發(fā)明實施 時，該頭戴式顯示器9可適當(dāng)配合主機、耳機等配件使用。 本發(fā)明效果及特點如下
虛像影像視距合適，在近距離不會導(dǎo)致產(chǎn)生眼壓。虛像并非實體影像，所以眼 睛不會因影像變動而改變眼睛的焦距，造成眼睛疲憊和眼壓。本發(fā)明在呈像片4透 明呈像區(qū)加上S TN此類的電子控制穿透或非透射鏡片，可做成實像與虛像切換的 功能，增加清晰度。本發(fā)明為穿透特性的呈像，可提供使用者同時觀察外界狀況的 功能，比一般實像非穿透產(chǎn)品更便利、健康、安全等實用性。本發(fā)明提供非實體的 虛像，不會產(chǎn)生眼睛快速變焦而產(chǎn)生眼壓，更不會產(chǎn)生眼睛視網(wǎng)膜剝離及眼睛中風(fēng) 等疾病。本發(fā)明采用反射光源影像沒有輻射，不傷眼睛，加上正常視距不傷視力。
本發(fā)明雖由前述實施例來描述，但仍可變化其形態(tài)與細(xì)節(jié)，在不脫離本發(fā)明 的精神下制作。前述為本發(fā)明最合理的使用方法，僅為本發(fā)明可以具體實施的方 式之一，但并不以此為限。
權(quán)利要求
1、一種半反射及折射光效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝置，其主要包含影像產(chǎn)生器可產(chǎn)生實體影像畫面，并將影像光線投射出去；偏光片具有半穿透光線半反射光線的特性，可將影像產(chǎn)生器投射出的影像光線一部分透射過偏光片，另一部份以一角度反射回去；呈像片呈現(xiàn)偏光片反射而來的影像光線；反射鏡反射透射過偏光片而來的影像光線，并依反射鏡表面曲率以一角度反射該影像光線。
2 、如權(quán)利要求1所述的半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝 置，其特征在于，其中該影像產(chǎn)生器內(nèi)可設(shè)置發(fā)光元件，該發(fā)光元件作為影像背 光的光源，有助于影像的可視度。
3 、如權(quán)利要求1所述的半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝置，其特征在于，其中該偏光鏡為45。半穿透半反射式偏光鏡片，該偏光鏡片可 讓50%的光線透射而過，同時將剩下50%的光線反射回去。
4 、如權(quán)利要求1所述的半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝 置，其特征在于，其中該呈像片為任一種透明的材質(zhì)所制成。
5 、如權(quán)利要求1所述的半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝 置，其特征在于，其中該反射鏡為凹面鏡，可反射并放大影像。
6 、如權(quán)利要求1所述的半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝 置，其特征在于，其中該影像產(chǎn)生器、偏光片與反射鏡同軸且位于中心軸線(f) 上。
7 、如權(quán)利要求1所述的半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝 置，其特征在于，其中該偏光片、呈像片位于視角同軸線(g)上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種半反射及折射光學(xué)效應(yīng)組合光學(xué)應(yīng)用的虛像顯示裝置，具體的顯示裝置主要由影像產(chǎn)生器、偏光片、呈像片與反射鏡所組成。本發(fā)明使用折射投影虛像，具有視距加長延展的特性及視覺影像四邊變形率較少的特點，加上虛像的視覺影像較為清晰及影像亮度較為強的特點及3D效果，使本發(fā)明可產(chǎn)生非常舒適又可減少壓力的空間影像，具有良好的臨場3D效果及如同觀看大銀幕的大視野效果。
文檔編號G02B27/26GK101424787SQ200710176478
公開日2009年5月6日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者呂興增 申請人:呂興增;周鴻淇;徐朝賢