CN111435195B - 近眼显示器结构 - Google Patents

Abstract

一种近眼显示器结构，包含有至少一个显示器，该显示器具有数个画素及数个准直区域，而该画素能够对该准直区域发出一入射光束，以使穿出该准直区域的准直光束能够达到准直效果形成准直光，其中该画素的面积或是入射光束的截面积小于该准直区域的面积或是准直光束的截面积，用以使两个相邻的准直区域所穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生。

Description

近眼显示器结构

技术领域

本发明有关一种近眼显示器结构，特别是一种能够避免光源照射交叠而造成对比失真的情况发生的近眼显示器结构。

背景技术

因应现代社会对即时资讯的需求增高，随选资讯的传递备受重视。近眼显示器由于具有可携性，并结合电子装置可随时更新并传递图像、色彩或文字，因此为可携型个人资讯装置的一个很好的选择。早期近眼显示器多为军事或政府用途。近来有厂商看到商机，将近眼显示器引入家用。此外，娱乐相关业者也看中这块市场的潜力，例如家用游乐器及游乐器控制模组相关厂商已有投入研发。

目前近眼显示器(NED)包括了头戴式显示器(HMD)，其可将影像直接投射至观看者的眼睛中，这类显示器可藉由合成虚拟大幅面显示表面来克服其他行动显示形式因素所提供的有限荧幕尺寸，或可用于虚拟或扩增实境应用。

而该近眼显示器能再细分为两大类别：沉浸式显示器和透视显示器。其中在虚拟实境(VR)环境中可采用沉浸式显示器以使用合成呈现影像来完全地涵盖使用者的视野。而在扩增实境(AR)的应用则能够采用透视显示器，其中可在实体环境的使用者的视野中重叠文字、其他合成注解、或影像。在显示技术方面，AR应用需要半透明显示器(例如，藉由光学或电光方法来实现)，使得可以近眼显示器来同时地观看实体世界。

然而，当人眼的视网膜捕捉到的图像时，其中一实体1透过水晶体2于视网膜上呈现图像3的概念如图1所示，而当要进行近眼显示时，以Google Glass为例，则是使用LCOS投影装置于荧幕4上进行投影形成影像再反射到眼睛的视网膜上呈现图像3，如图2所示，反射光束会沿着光学路径朝向视网膜移动，以使图像能够直接于视网膜上形成，然而，这仅是单一光束，而无法让多个光束于单一点上产生聚焦，故图像是在没有焦点的视网膜上形成的，因此Google Glass在长时间使用下，将会导致头晕的情况发生。

而除了上述缺点之外，投影装置若要应用于近眼及AR显示更具有以下缺点：

(1)投影装置的投影角会限制了视野，一般最大视场估计小于40或50°。

(2)投影装置的对比度受到背景光的强烈干扰，因此使用投影装置，必须选择较暗的环境或高亮度光源。

(3)投影装置必须很精准保持光束路径，以便于显示。

(4)综上所述，投影装置应用于近眼及AR显示并不方便且不理想。

因此，若能够将显示器搭配准直技术，将能够做为一近眼显示器使用，而为了使输出的影像能够保持高对比，更能够将显示器上的画素的面积设计小于该准直范围的面积，以使两个相邻的准直区域所穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生，如此应为一最佳解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近眼显示器结构，其结构简单，操作方便，能有效克服现有技术的缺陷，使两个相邻的准直区域所穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生。

为实现上述目的，本发明公开了一种近眼显示器结构，其特征在于包含：

至少一个显示器，具有数个画素及数个准直区域，而该画素能对该准直区域发出光源照射，并使穿入该准直区域的入射光束达到准直效果以形成一准直光束向外发出，其中该画素的面积或是入射光束的截面积小于该准直区域的面积或是准直光束的截面积，用以使两个相邻的准直区域所穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生。

其中，该显示器与一使用者的眼球距离小于该使用者的眼球的极限成像距离，而该极限成像距离为6公分。

其中，该显示器与该使用者的眼球距离为0.5～4公分。

其中，该画素的面积为该画素上的某一个或某多个局部范围的面积或是整个画素范围的面积。

其中，该准直区域透过微透镜结构或/及光井结构来进行导正光线。

其中，该微透镜结构再经过导角处理，以调整准直后的光线方向。

其中，该画素具有一个或多个色点，其中每一个色点能够分别对准不同准直区域，以使每一个色点穿入不同准直区域的入射光束皆能够达到准直效果形成准直光，且每一个色点面积小于该准直光束的截面积。

其中，该画素具有多个色点，而所有色点皆对准一个准直区域，以使单一个或多个色点穿入该准直区域的入射光束皆能够达到准直效果形成准直光，且单一个或多个色点面积小于该准直光束的截面积。

其中，该显示器为透明显示器或是非透明显示器。

其中，透过多个显示器各自的画素所发出的光束交叠于一视网膜上而形成聚焦以达到景深的效果。

其中，透过一控制模组改变一影像显示的位置，以使两个或多个显示器各自的画素所发出的光束能够于不同位置产生聚焦以达到改变景深的效果。

其中，该显示器为自发光显示器或是非自发光显示器。

其中，该显示器透过半导体制程技术进行制备。

其中，与一眼镜装置相结合，而该眼镜装置包含：

一镜框本体，而该镜框本体内部连接有一处理器，而该处理器包含：

一中央处理模组，用以控管整体处理器运作；

一影像处理模组，与该中央处理模组相连接，而该影像处理模组用以将一外部撷取影像资讯进行影像清晰化处理，以提高其解析度；

一影像输出模组，与该中央处理模组及该影像处理模组相连接，用以将影像清晰化后的外部撷取影像资讯进行输出为一同步清晰化影像；

一远端连线模组，与该中央处理模组相连接，用以藉由无线连线技术进行远端连线；

一供电模组，与该中央处理模组相连接，用以与一外部设备连接，以储存与提供该处理器运作所需的电力；

两个镜片本体，与该镜框本体相结合，而该镜片本体具有第一表面及第二表面，其中该第二表面与一使用者的眼球距离小于该第一表面与该使用者的眼球距离，而至少两个显示器分别结合于该两个镜片本体的第一表面、第二表面或第一表面及第二表面上，并与该处理器的影像输出模组进行电性连接，用以即时显示该同步清晰化影像，且该显示器上任两个相邻穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生；

至少一个或一个以上的影像撷取器，结合于该镜框本体上，并与该处理器的影像处理模组进行电性连接，用以撷取由该镜框本体向前延伸的影像，并将影像转换为该外部撷取影像资讯，以传送至该影像处理模组；以及

而该使用者的眼球透过该镜片本体实际看到的影像会与该两个显示器所显示的同步清晰化影像重叠，以清晰化该使用者的眼球透过该镜片本体看出去的景像。

其中，能够与一外加式显示装置相结合，而该外加式显示装置包含：

一显示装置本体，具有至少一个挂戴结构，而该显示装置本体上结合有与该处理器的影像输出模组进行电性连接的显示器、且该显示器上任两个相邻穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生，另外该显示装置本体内部设置有一处理器，而该处理器包含：

一中央处理模组，用以控管整体处理器运作；

一影像处理模组，与该中央处理模组相连接，而该影像处理模组用以将一外部撷取影像资讯进行影像清晰化处理，以提高其解析度；

一影像输出模组，与该中央处理模组及该影像处理模组相连接，用以将影像清晰化后的外部撷取影像资讯进行输出为一同步清晰化影像；

一远端连线模组，与该中央处理模组相连接，用以藉由无线连线技术进行远端连线；

一供电模组，与该中央处理模组相连接，用以与一外部设备连接，以储存与提供该处理器运作所需的电力；

至少一个影像撷取器，结合于该显示装置本体上，并与该处理器的影像处理模组进行电性连接，用以撷取由该显示装置本体向前延伸的影像，并将影像转换为该外部撷取影像资讯，以传送至该影像处理模组；以及

而一使用者的眼球透过该显示装置本体向外实际看到的景像会与于该透明显示器上所显示的同步清晰化影像重叠，以清晰化透过该显示装置本体看出去的景像。

其中，处理器更包含有一撷取角度调整模组，与该中央处理模组及该影像撷取器电性连接，用以进行调整撷取影像的角度，以使眼球视角所视的影像能够与该影像撷取器所撷取该镜框本体向前延伸的影像为相同角度的视角，以达到使用者的眼球透过该镜片本体实际看到的影像会与该两个显示器所显示的同步清晰化影像重叠。

其中，该撷取角度调整模组能够预设一固定眼球视角角度，并依据该固定眼球视角角度进行预设调整撷取影像的角度，以使眼球视角所视的影像能够与该影像撷取器所撷取该镜框本体向前延伸的影像为相同角度的视角，其中该预设眼球视角角度为直视角度。

通过上述结构和内容，本发明能实现如下技术效果：

(1)能够将显示器搭配准直技术，将能够做为一近眼显示器使用，而为了使输出的影像能够保持高对比，更能够将显示器上的画素的面积设计小于该准直范围的面积，以使两个相邻的准直区域所穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生。

(2)能将一般使用者配戴的眼镜的镜片上结合一显示器，并再由眼镜的镜框内的处理器对所撷取由该镜框向前延伸的影像，进行影像清晰化处理，以提高其解析度，并将同步清晰化影像输出至该透明显示器上，以让使用者的眼球透过该镜片实际看到的影像会与该透明显示器所显示的同步清晰化影像重叠，以清晰化使用者的眼球透过该镜片看出去的景像。

(3)能够让使用者看到自身眼球极限能够看到的影像，以使其视野能够达到更加的远，即使超出眼球可视范围的景像，亦能够清楚的呈现于眼球的前方。

附图说明

图1：习用呈像概念示意图。

图2：习用投影呈像概念示意图。

图3A：本发明近眼显示器结构的显示器示意图。

图3B：本发明近眼显示器结构的准直实施示意图。

图3C：本发明近眼显示器结构的近眼显示器的呈像概念示意图。

图3D：图3A中的部分放大示意图。

图4A：本发明近眼显示器结构的准直区域内的色点配置示意图。

图4B：本发明近眼显示器结构的准直区域内的色点配置示意图。

图4C：本发明近眼显示器结构的准直区域内的色点配置示意图。

图4D：本发明近眼显示器结构的准直区域内的色点配置示意图。

图5A：本发明近眼显示器结构的应用光井的准直示意图。

图5B：本发明近眼显示器结构的应用透镜的准直示意图。

图5C：本发明近眼显示器结构的应用光井及透镜的准直示意图。

图5D：本发明近眼显示器结构的应用光井及透镜的另一准直示意图。

图6：本发明近眼显示器结构的景深呈像示意图。

图7A：本发明近眼显示器结构的分解架构示意图。

图7B：本发明近眼显示器结构的结合架构示意图。

图8：本发明近眼显示器结构的镜框本体内部的处理器架构示意图。

图9：本发明近眼显示器结构的远端控制架构示意图。

图10A：习知近视眼球聚焦示意图。

图10B：本发明近眼显示器结构的实施应用示意图。

图11A：习知远视眼球聚焦示意图。

图11B：本发明近眼显示器结构的另一实施应用示意图。

图12A：习知用于近视的凹透镜校正聚焦示意图。

图12B：本发明近眼显示器结构的另一实施应用示意图。

图13：本发明近眼显示器结构的另一实施结构示意图。

图14：本发明近眼显示器结构的另一实施结构示意图。

图15A：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第一实施结构示意图。

图15B：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第一实施结构示意图。

图16：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第二实施结构示意图。

图17A：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第三实施结构示意图。

图17B：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第三实施结构示意图。

图18A：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第四实施结构示意图。

图18B：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第四实施结构示意图。

图18C：本发明近眼显示器结构的外接式应用的第四实施使用示意图。

具体实施方式

有关于本发明其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

请参阅图3A～图3C，为本发明近眼显示器结构的显示器示意图、准直实施示意图及近眼显示器的呈像概念示意图，其中包含有至少一个显示器5，该显示器5能够为自发光显示器/非自发光显示器或/及透明显示器/非透明显示器，而同时参见图3D，该显示器5上具有数个画素52及数个准直区域51(显示器5能够透过半导体制程技术进行制备)。

其中该画素52能够对该准直区域51发出光源照射，以使穿入该准直区域51的入射光束521能够达到准直效果形成准直光束511向外发出，其中该画素52的面积或是入射光束521的截面积小于该准直区域51的面积或是准直光束511的截面积，以使如图3B所示的两个相邻的准直区域51所穿出的准直光束511不会交叠而造成对比失真的情况发生。

由于准直光束511仍有部分会斜角发散出去，因此画素52对该准直区域51发出光源照射的入射光束521的截面积越大，越容易产生交叠而造成对比下降，故为了避免不必要的重叠造成对比失真，故设计使该画素52的面积或是入射光束521的截面积小于该准直区域51的面积或是准直光束511的截面积，而实际上，因此该画素52的面积或是入射光束521的截面积会小于该准直区域51的面积或是准直光束511的截面积的一半或是更小(因此除了1/2之外，亦能够为1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9、1/10、1/11…、1/20)，其效果就非常明显，然而需考虑发光效率等等因素，因此实际面积大小，还是要视实际情况而定进行修正。

而经过准直的显示器，如图3C所示，将能够使光束向前发出，因此将能够于视网膜前方聚焦，以达到近眼显示的效果，并再搭配上述的技术特征，使于视网膜处上呈像的图像将能够清晰而不模糊，如此将能够取代使用投影一类装置的近眼显示技术。

由于画素52能够具有一个或多个色点，因此亦能够针对单一个或多个色点进行准直，如图4A～图4D所示，而不同状况说明如下；

(1)当画素52仅具有一个色点，其中该色点能够分别对准单一个准直区域51，以使该色点穿入该准直区域51的入射光束521皆能够达到准直效果形成准直光，且该色点面积小于该准直光束的截面积。

(2)当画素52具有多个色点，其中相同或不同画素的色点能够分别对准不同准直区域51，以使每一个色点穿入不同准直区域51的入射光束521皆能够达到准直效果形成准直光，且每一个色点面积小于该准直光束的截面积。

(3)当画素具有多个色点，而所有色点能够只对准一个准直区域51，以使单一个、两个或多个色点穿入该准直区域51的入射光束521皆能够达到准直效果形成准直光(能够分别控制画素内的哪一个或哪几个色点要发光)，且单一个或多个色点面积小于该准直光束的截面积。

(4)上述图4A～图4D所展示的是单一个画素内具有一个或多个色点，而射出的入射光束521皆对准同一个准直区域51，但如上述所言，虽然并未显示于图4A～图4D中，不同的入射光束521亦能够对应不同的准直区域。

上述准直区域51能够透过微透镜结构或/及光井结构来进行导正光线，如图5A所示，则是使用光井结构53来达到准直目的，而如图5B所示，则是透过微透镜结构54来达到准直目的，亦或能够如图5C所示，将光井结构53结合微透镜结构54来一起达到准直的目的，另外，该微透镜结构54更能够再经过导角处理，以调整准直后的光线方向；

而上述例子大多是整个画素上的全部面积，然而如图5D所示，该画素52对该准直区域51所发出光源照射的面积为局部面积(而非是整个画素52的面积所发出的光束都被准直)，而图中是搭配光井结构53及微透镜结构54来实施，但亦能仅使用光井结构53将该画素52能够发出光源照射的面积局限住，如此亦能够达到三个画素52(R、G、B)所穿出的准直光束511不会交叠而造成对比失真的情况发生的目的。

如图6所示，当透过至少两个显示器5,5’各自的画素所发出的入射光束521,521’时，则能够透过一透镜13的角度折射，来进行交叠形成聚焦景象14以达到景深的效果，而为了改变景深，亦能够透过一控制模组改变一影像显示的位置，以使两个或多个显示器5,5’各自的画素所发出的入射光束521,521’能够于不同位置或角度产生聚焦以达到改变景深的效果。

而本发明的显示器5更能够应用于眼镜装置，如图7A及图7B所示，该眼镜装置6包含了一镜框本体61、两个结合于该镜框本体61的框口611处的镜片本体62、至少两个显示器5及两个影像撷取器612，其中该镜片本体62具有第一表面621及第二表面622，其中该第二表面622与一使用者的眼球距离小于该第一表面621与该使用者的眼球距离，且该显示器5以贴合、镀或涂的方式结合于该镜片本体62的第二表面622(亦能够结合于第一表面621上、或是第一表面621及第二表面622上皆有结合显示器5，该显示器5为一种能够主动发光显示的显示技术，因此并非是影像投影技术)上，另外该镜片本体62为平面镜片或曲面镜片(曲面镜片为凹透镜、凸透镜、凹凸透镜或其他具有曲面的镜片)。

而该显示器5与使用者的眼球距离小于使用者的眼球的明视距离，由于一般人的明视距离大约示20～30cm之间，而人眼若是小于明视距离则会无法聚焦成像，因此显示器5与眼球的间距离必须设计小于明视距离，才能够于无法聚焦成像的距离协助成像来近眼显示。

而该影像撷取器612用以撷取由该镜框本体61向前延伸的影像，并将影像转换为该外部撷取影像资讯，以传送至该影像处理模组6132，而两个影像撷取器612能够分别设置于对应使用者的两个眼球分别的正上方，但亦能够设置于该镜框本体61的框口611周围设置。

而该镜框本体61内部具有一处理器613，该镜框本体61为一中空状的镜框，以使该镜框本体61内部能够布设电路与电线，由图8中可知，该处理器613包含了一中央处理模组6131、一影像处理模组6132、一影像输出模组6133、一远端连线模组6134、一供电模组6135、一撷取角度调整模组6136及一输出影像调整模组6137，其中该中央处理模组6131用以控管整体处理器运作，而该影像撷取器612所撷取取得的外部撷取影像资讯，能够藉由该影像处理模组6132进行影像清晰化处理，以提高其解析度；

其中该远端连线模组6134用以藉由无线连线技术进行远端连线，而该供电模组6135则是用以与一外部设备连接，以储存与提供该处理器运作所需的电力，该镜框本体61上能够增加一与该供电模组6135电性连接的供电插口(图中未示)，以使能够外接电线或是USB传输线进行充电；另外该供电模组6135(电池)更能够设计为于该镜框本体61上做为一可拆卸式构件，因此能够将该可拆卸式构件拆卸后，则能够更换该供电模组6135(电池)。

而该影像输出模组6133则能够将影像清晰化后的外部撷取影像资讯进行输出为一同步清晰化影像至该显示器5上，并于配戴该眼镜装置6的使用者于该显示器5上看到同步清晰化影像后，则能够如图9所示，透过一手持装置11的APP平台连上一云端平台12后(但亦能够直接透过手持装置11的APP平台与该眼镜装置6的远端连线模组6134直接进行连线)，而该云端平台12则会与该眼镜装置6的远端连线模组6134进行连线后，使用者则能够操作该APP平台输入要控制输出影像的调整指令，当一边调整时，由于调整指令会透过该云端平台12、远端连线模组6134及中央处理模组6131传送至该输出影像调整模组6137中，以依据调整控制指令进行调整显示于该同步清晰化影像的显示状态，因此使用者能一边观看调整后状况进一步进行继续控制该APP平台进行微调，以调整至使用者觉得没问题即可。

而此处所提的显示状态能够为调整多显示视角(能够除了眼球直视视角之外，更提供眼球直视视角周围的多个视角的影像，并能够让使用者以自己眼球向上、向下、向左、向左上、向左下、向右、向右上、向右下等多个视角，进行微调不同眼球视角看到的影像对准的准确性)、调整显示位置(上、下、左、左上、左下、右、右上、右下等至少八个方向微调)、调整显示尺寸(放大或缩小)、调整显示对比、调整显示亮度(更亮或是更暗)或调整广角，除此之外，若同步清晰化影像上若具有任一字体，调整控制指令更能够输入字体更换等指令，以使该输出影像调整模组6137将显示于该显示器5上的同步清晰化影像的字体以清晰字体进行取代；另外，当所看到的景像为光线不足的白天或夜间时，该同步清晰化影像上则会显示较暗影像，因此，使用者亦能够使用该APP平台输入光线补偿等指令，以使该输出影像调整模组6137能够对显示于该透明显示器上的同步清晰化影像进行光线补偿，如此亦能够达到夜视功能。

而除了取代字体之外，若同步清晰化影像上上具有任何可取代的物件时，则能够藉由该处理器613内建的物件进行取代，而内建的物件例如图片、图像、人脸影像、文字、建物、生物特征等等。

而上述影像处理模组6132及该输出影像调整模组6137是内建于该镜框本体61内部，但该远端连线模组6134亦能够直接将所撷取的影像上传至该云端平台12上，由于该云端平台12能够达到该影像处理模组6132及该输出影像调整模组6137的功能，因此能够取代影像处理模组6132、该撷取角度调整模组6136及该输出影像调整模组6137，将影像进行处理后，回传至该镜框本体61的远端连线模组6134后，则直接将处理后的影像输出至该显示器5上。

另外，该输出影像调整模组6137亦能够将影像以array(阵列)与或matrix(矩阵)的方式处理，以使输出至该显示器5上的影像让使用者眼球所视时则会具有影像聚焦的效果。且当于镜片本体62上附加多层显示器5时，由于输出至其中一层或其中任两层以上的显示器5的影像是经过array或matrix的方式处理后，因此则能够达到多次影像聚焦的效果。

另外，在镜片本体62上或是显示器5上使用各种准直技术(例如微透镜技术(microlens array)或是光井技术)来导正光线，其中微透镜技术是透过至少一个透镜来使光线改变，而该光井技术则是透过一光井，使通过该光井的光线能够笔直前进；

而该微透镜能够再经过导角处理，以藉由导角来调整准直后的光线方向；除此之外，该显示器5的制程过程中亦能够使用准直技术或是微透镜技术进行处理，以使出厂后的显示器5本身具有类似微透镜或光井的结构，以使该显示器5具有导正光线的效果。

另外，该镜片本体62或是显示器5本身能够经过导角处理(chamfering)，而该镜片本体62或是显示器5的导角处将能够调整准直后的光线方向，以使两个以上的影像能够重叠。

另外，当分别于左右两个不同显示器5上显示的影像是不同角度时，当使用者以左眼及右眼观看到左右两个不同显示器5时，将能够让使用者感受到景深感或立体感的影像效果，而不同角度的影像则能够由两个以上的影像撷取器612分别撷取取得的(而该影像撷取器612亦能够设定要以什么角度来撷取影像)。

另外，能够使用两个以上的影像撷取器612分别撷取不同角度的影像，并再藉由该处理器613将所撷取不同角度的影像进行合并处理，以得到一具有景深感或立体感的影像讯息(合并为一具有两种以上不同角度的影像)，并输出至该显示器5上(两种以上不同角度的影像能够分别显示于不同的显示器5上)，而上述的合并处理，亦能够于该云端平台12中进行运算后再送出至该眼镜装置6。

除此之外，亦能够于该云端平台12上，透过该镜框本体61的远端连线模组6134将云端平台12内存的2D影像(数位显示资料)抓取或下载下来后，再透过输出影像调整模组6137将2D影像处理为不同角度的影像，以使不同显示器5上能够分别显示不同角度的影像(数位显示资料)，以呈现景深感或立体感的影像效果，另外，该云端平台12亦能够储存已处理好的不同角度的数位显示资料或是直接将该影像撷取器612撷取的2D影像上传至该云端平台12，以由该云端平台12将2D影像处理为不同角度的影像后，再回传至该镜框本体61的远端连线模组6134后，则直接将不同角度的影像输出至不同显示器5上。

另外，由于该影像撷取器612的品质会影响撷取影像的解析度，且该显示器5的品质亦会影响同步清晰化影像播出的解析度，故若希望提高影像的解析度，亦能够改善该影像撷取器612及显示器5的品质，以硬体来改善输出影像的解析度。

另外，由于该影像撷取器612所撷取的角度不一定会与使用者的眼球看出去的视角完全一样，若能够将影像撷取器612所撷取的角度与使用者的眼球看出去的视角完全一样，将让使用者的眼球透过该镜片本体62实际看到的影像会与该两个显示器5所显示的同步清晰化影像重叠，因此一般该撷取角度调整模组6136会预设一固定眼球视角角度(例如直视角度)，并依据该固定眼球视角角度进行预设调整该影像撷取器612撷取影像的角度，以使眼球视角所视的影像能够与该影像撷取器所撷取该镜框本体61向前延伸的影像为相同角度的视角。

但上述情况是厂商将产品出厂时的预设，因此使用者实际使用该眼镜装置6时，若是发现该显示器5上显示的影像并无法与眼球实际看到的景像重叠时，就表示该影像撷取器612撷取影像的角度有错误，因此使用者亦能够透过该手持装置11的APP平台连上一云端平台12后(但亦能够直接透过手持装置11的APP平台与该眼镜装置6的远端连线模组6134直接进行连线)，而该云端平台12则会与该眼镜装置6的远端连线模组6134进行连线后，使用者则能够操作该APP平台对该撷取角度调整模组6136进行输入控制指令，以间接调整该影像撷取器612要撷取影像的角度，因此当由该APP平台进行调整时，该影像撷取器612也会转动镜头，随之该显示器5上显示的影像也会移动，直到使用者觉得眼球透过该镜片本体实际看到的影像会与该两个透明显示器所显示的同步清晰化影像重叠，则完成此一调校的动作(此一状态下，则代表眼球视角所视的影像能够与该影像撷取器612所撷取该镜框本体向前延伸的影像为相同角度的视角)。

另外，该影像撷取器612更能够设定可见光以外波长的功能，以使该影像撷取器612能够撷取到见到可见光以外波长的影像，如此则能够清楚于夜间撷取到清楚影像(夜视功能)或是撷取到紫外线等等，而本发明由于能够撷取到紫外线，故更能够进一步设计出紫外线警示控制模组与所撷取的影像配合。

另外，该影像撷取器612更具有拉远与拉近的功能，如同摄影机一般，能够将远处要撷取的影像拉近放大(类似于望远镜)或是直接就将近处的影像放大(类似于放大镜)，因此不论是更远或是更近的距离，皆能撷取清晰的影像。

但该输出影像调整模组6137亦能够增加眼球追踪功能，以随时追踪眼球的视角，以依据眼球的视角来调整该影像撷取器612要撷取影像的角度，如此则不需让使用者以远端透过APP平台进行手动调整，而是能够自动调整。

而本发明的第一实施情况则如图10A～图10B所示，其中图10A是一般眼球近视示意图，由于眼球7太长(即晶状体离网膜的距离过长)，或者由于晶状体对远物的变焦能力衰退，使其远点很近，超越远点的景物8，由该角膜71进来生成的模糊景像72则会落在视网膜的前面，在视网膜上则为一模糊的像，所以看不清楚，但是经由图10B中可知，若是有戴上该眼镜装置6时，于眼球7前方则具有该显示器5，虽然眼球7透过该镜片本体62(平面镜片)看到的景物8于视网膜上亦是为一模糊的像，但由于该影像撷取器612直接撷取该景物8的影像，并再经过影像清晰化处理以提高其解析度后，则能够于该显示器5上显示同步清晰化影像81；

由于离该眼球7很近之处显示同步清晰化影像81，而该同步清晰化影像81会于该眼球7的视网膜上呈现一清晰景像73，以使处理后的影像能够于视网膜上重叠，其中虽然清晰景像73前方具有模糊景像72，但眼球7的机制是会抓取清晰影像，因此眼球7则会把焦点放在清晰景像73，并忽略模糊景像72，如此最终所看到的影像就是清晰景像73(模糊景像72可视为被进行重叠取代掉)，如此本发明将能够使得近视者即使不需配戴近视眼镜也能够达到矫正的效果(如同近视的人虽然看远很模糊，但看近则会很清楚，因此藉由该影像撷取器612将很远的景像抓取后，再由该显示器5播放于使用者的眼球7前方，将会使得看远的景像变得很清楚)。

而本发明的第二实施情况则如图11A～图11B所示，其中图11A是一般眼球远视示意图，由于眼球9眼球太短，或者由于晶状体对近物的变焦能力衰退，使其明视距离很远，故当其景物8由该角膜91进来所生成的模糊景像92则会落在视网膜的后面，以导致看不清楚的情况发生，但是经由图11B中可知，若是有戴上该眼镜装置6时，于眼球7前方则具有该显示器5，虽然眼球9透过该镜片本体62(平面镜片)看到的景物8于视网膜上亦是为一模糊的像，但由于该影像撷取器612直接撷取该景物8的影像，并再经过影像清晰化处理以提高其解析度后，则能够于该显示器5上显示同步清晰化影像81；

由于远视容易发生看近不清楚的情形，故导致远视的人也会习惯将东西比一般人远才能够看比较清楚，故当于该眼球9前方之处显示具有很清晰的影像时，该同步清晰化影像81则会于眼球9的视网膜上显示一清晰景像93出来，以使处理后的影像能够于视网膜上重叠，其中虽然清晰景像93后方有模糊景像92，但眼球9的机制是会抓取清晰影像，故会忽略模糊景像92而聚焦于清晰景像93上，如此将能够使得远视者即使不需配戴远视眼镜也能够达到矫正的效果。

而本发明的第三实施情况则如图12A～图12B所示，其中图12A是一般近视以凹透镜10进行矫正示意图，由图中可知，当使用者戴上凹透镜10的镜片后，则能够使该眼球7尽量看到较为清楚的景像74，但是人的眼球毕竟是有极限的，若是太远的距离，所看的景像也会随距离而越模糊，但是由图12B中可知，若是有戴上该眼镜装置6时，于眼球7前方则具有该显示器5，即使该景物8是距离非常遥远，但若是该影像撷取器612能够撷取到远方的影像，并经影像清晰化处理以提高其解析度后，在于该显示器5上显示同步清晰化影像81，等同是将远处的影像直接抓取到眼球7的前方显示，以使处理后的影像能够于视网膜上重叠，如此即使超出眼球可视范围的景像，亦能够清楚的呈现清晰景像75于眼球7的视网膜上。

而除了以凹透镜进行矫正之外，即使其他眼睛问题，不论是否有戴曲面镜片进行矫正，皆能够与曲面镜片进行结合，以达到相同的效果。

另外，如图13所示，该镜框本体61上更能够设置有至少一个或一个以上与该处理器电性连接的感测器装置614，而该感测器装置614为能够侦测温度、心跳、血压、汗水或是计步功能的感测器，且该镜框本体61上能够设置一个或多个相同或是不同功能的感测器装置614。

另外，如图14所示，该镜框本体61上更能够设置有至少一个或一个以上与该处理器613的电性连接的耳挂装置615，该是直接与该供电插口(图中未示)进行连接，且该耳挂装置615内建有一电池(图中未示)，用以透过该供电插口提供电源给该供电模组6135。

另外，如图14所示，该镜框本体61上更能够设置有至少一个与该处理器613电性连接的麦克风装置616及该扬声器装置617。

另外，如图15A及图15B所示，该外加式近眼显示装置15包含了一显示装置本体151、至少一个显示器5及至少一个影像撷取器152，其中该显示装置本体151为一类似镜框的结构，而该显示器5为一种能够发光显示的显示技术，因此并非是影像投影技术；

其中该显示装置本体151具有至少一个挂戴结构1511，而该显示装置本体151内部设置有一处理器，该处理器与该显示器5进行电性连接，其中该处理器与上述处理器613相同，故该处理器内部的技术不重复坠述；

而该外加式近眼显示装置15的挂戴结构1511结合于一眼镜装置16上，其中该眼镜装置16具有镜片161(镜片161为平面镜片或曲面镜片，而该曲面镜片为凹透镜、凸透镜、凹凸透镜或其他具有曲面的镜片)；而该挂戴结构1511的型式可以有多种，例如勾挂、磁吸等等外挂结构，但亦能够为一类似镜架的穿戴结构，能够依需求设计不同的结构搭配。

另外，如图16所示，该显示装置本体151亦能够不与前述的眼镜装置进行结合，而是将该挂戴结构1511设计为一镜架结构，以让使用者能够直接配戴使用。

另外，如图17A所示，该显示装置本体151能够为单眼样态，因此该显示装置本体151是结合于该眼镜装置16的任一个镜片161前方，而该挂戴结构1511为一磁吸件，搭配该眼镜装置16上的镜框内亦设置有一对应于该挂戴结构1511的磁吸件162，因此如图17B所示，透过磁吸原理，使该显示装置本体151能够吸附于该眼镜装置16的镜框上。

另外，该挂戴结构1511亦能够为一枢轴组合件，如图18A所示，而该眼镜装置16上的镜框内亦设置有一对应于该挂戴结构1511的枢轴组合件163，因此组合后的样态如图18B所示，由于是枢轴结构，如图18C所示，该显示装置本体151能够于该眼镜装置16的镜片161前方上下翻转，因此若不需使用该显示装置本体151，则能够将该显示装置本体151向上翻即可。

由于本案是用来近眼显示使用的，一般正常人的明视距离约25公分，而水晶体与视网膜的距离(q)约1.7公分，其中能够透过以下公式进行运算出水晶体的焦距f，公式如下：

而透过上述公式，当明视距离为25cm时、f算出来约1.59，但以年轻人的眼睛来看，其眼睛可看清楚的最近距离约6.5公分，依此，人眼球焦距可调整的范围不超过20％，所以水晶体的焦距极限不会低于1.32公分，所以进一步换算出极限的成像距离(p)(1/p+1/1.7＝1/1.32)约为6公分。

由上述可知，当水晶体的焦距小于1.32公分，表示眼睛出了一定问题，而无法于正常距离中看清楚，因此透过本发明的显示器置放于此一区段范围内时，则能够辅助使眼睛透过显示器看清楚，而不同水晶体的焦距算出的物体到水晶体距离(物距)举例如下：

(1)当水晶体的焦距为1.31公分，透过公式(1)的运算(1/p+1/1.7＝1/1.31)，能够算出物距(p)约为5.88cm；

(2)当水晶体的焦距为1.19公分，透过公式(1)的运算(1/p+1/1.7＝1/1.19)，能够算出物距(p)约为4cm；

(3)当水晶体的焦距为0.8公分，透过公式(1)的运算(1/p+1/1.7＝1/0.8)，能够算出物距(p)约为1.5cm；

(4)当水晶体的焦距为0.39公分，透过公式(1)的运算(1/p+1/1.7＝1/0.39)，能够算出物距(p)约为0.5cm；

由于显示器设置位置太远或太近皆会对使用者产生不方便的感，故本发明设计出显示器与眼球距离为0.5～4公分将是最佳距离，也是一般具有眼疾的使用者最适合的配戴距离。

本发明所提供的近眼显示器结构，与其他习用技术相互比较时，其优点如下：

(1)本发明能够将显示器搭配准直技术，将能够做为一近眼显示器使用，而为了使输出的影像能够保持高对比，更能够将显示器上的画素的面积设计小于该准直范围的面积，以使两个相邻的准直区域所穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生。

(2)本发明能够将一般使用者配戴的眼镜的镜片上结合一显示器，并再由眼镜的镜框内的处理器对所撷取由该镜框向前延伸的影像，进行影像清晰化处理，以提高其解析度，并将同步清晰化影像输出至该透明显示器上，以让使用者的眼球透过该镜片实际看到的影像会与该透明显示器所显示的同步清晰化影像重叠，以清晰化使用者的眼球透过该镜片看出去的景像。

(3)本发明能够让使用者看到自身眼球极限能够看到的影像，以使其视野能够达到更加的远，即使超出眼球可视范围的景像，亦能够清楚的呈现于眼球的前方。

本发明已透过上述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此一技术领域具有通常知识者，在了解本发明前述的技术特征及实施例，并在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种近眼显示器结构，其特征在于包含：

至少一个显示器，具有数个画素及数个准直区域，而该画素能对该准直区域发出光源照射，并使穿入该准直区域的入射光束达到准直效果以形成一准直光束向外发出，该画素具有多个色点，其中每一个色点能够分别对准不同准直区域，以使每一个色点穿入不同准直区域的入射光束皆能够达到准直效果形成准直光，且每一个色点面积小于该准直光束的截面积，用以使两个相邻的准直区域所穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生；

该准直区域透过微透镜结构或/及光井结构来进行导正光线，其中光井结构将该画素能够发出光源照射的面积局限住，以使该画素对该准直区域所发出光源照射的面积为局部面积；

其中，该显示器与一使用者的眼球距离小于该使用者的眼球的极限成像距离，而该极限成像距离为6公分，且该显示器与该使用者的眼球距离为0.5～4公分。

2.如权利要求1所述的近眼显示器结构，其特征在于，该微透镜结构再经过导角处理，以调整准直后的光线方向。

3.如权利要求1所述的近眼显示器结构，其特征在于，该显示器为透明显示器或是非透明显示器。

4.如权利要求1所述的近眼显示器结构，其特征在于，透过多个显示器各自的画素所发出的光束交叠于一视网膜上而形成聚焦以达到景深的效果。

5.如权利要求4所述的近眼显示器结构，其特征在于，透过一控制模组改变一影像显示的位置，以使两个或多个显示器各自的画素所发出的光束能够于不同位置产生聚焦以达到改变景深的效果。

6.如权利要求1所述的近眼显示器结构，其特征在于，该显示器为自发光显示器或是非自发光显示器。

7.如权利要求1所述的近眼显示器结构，其特征在于，该显示器透过半导体制程技术进行制备。

8.如权利要求1所述的近眼显示器结构，与一眼镜装置相结合，而其特征在于该眼镜装置包含：

一镜框本体，而该镜框本体内部连接有一处理器，而该处理器包含：

一中央处理模组，用以控管整体处理器运作；

一影像处理模组，与该中央处理模组相连接，而该影像处理模组用以将一外部撷取影像资讯进行影像清晰化处理，以提高其解析度；

一影像输出模组，与该中央处理模组及该影像处理模组相连接，用以将影像清晰化后的外部撷取影像资讯进行输出为一同步清晰化影像；

一远端连线模组，与该中央处理模组相连接，用以藉由无线连线技术进行远端连线；

一供电模组，与该中央处理模组相连接，用以与一外部设备连接，以储存与提供该处理器运作所需的电力；

两个镜片本体，与该镜框本体相结合，而该镜片本体具有第一表面及第二表面，其中该第二表面与一使用者的眼球距离小于该第一表面与该使用者的眼球距离，而至少两个显示器分别结合于该两个镜片本体的第一表面、第二表面或第一表面及第二表面上，并与该处理器的影像输出模组进行电性连接，用以即时显示该同步清晰化影像，且该显示器上任两个相邻穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生；

至少一个或一个以上的影像撷取器，结合于该镜框本体上，并与该处理器的影像处理模组进行电性连接，用以撷取由该镜框本体向前延伸的影像，并将影像转换为该外部撷取影像资讯，以传送至该影像处理模组；以及

而该使用者的眼球透过该镜片本体实际看到的影像会与该两个显示器所显示的同步清晰化影像重叠，以清晰化该使用者的眼球透过该镜片本体看出去的景像。

9.如权利要求1所述的近眼显示器结构，与一外加式显示装置相结合，其特征在于该外加式显示装置包含：

一显示装置本体，具有至少一个挂戴结构，而该显示装置本体上结合有与处理器的影像输出模组进行电性连接的显示器、且该显示器上任两个相邻穿出的准直光束不会交叠而造成对比失真的情况发生，另外该显示装置本体内部设置有一处理器，而该处理器包含：

一中央处理模组，用以控管整体处理器运作；

一影像处理模组，与该中央处理模组相连接，而该影像处理模组用以将一外部撷取影像资讯进行影像清晰化处理，以提高其解析度；

一影像输出模组，与该中央处理模组及该影像处理模组相连接，用以将影像清晰化后的外部撷取影像资讯进行输出为一同步清晰化影像；

一远端连线模组，与该中央处理模组相连接，用以藉由无线连线技术进行远端连线；

一供电模组，与该中央处理模组相连接，用以与一外部设备连接，以储存与提供该处理器运作所需的电力；

至少一个影像撷取器，结合于该显示装置本体上，并与该处理器的影像处理模组进行电性连接，用以撷取由该显示装置本体向前延伸的影像，并将影像转换为该外部撷取影像资讯，以传送至该影像处理模组；以及

而一使用者的眼球透过该显示装置本体向外实际看到的景像会与于透明显示器上所显示的同步清晰化影像重叠，以清晰化透过该显示装置本体看出去的景像。

10.如权利要求8所述的近眼显示器结构，其特征在于，该处理器更包含有一撷取角度调整模组，与该中央处理模组及该影像撷取器电性连接，用以进行调整撷取影像的角度，以使眼球视角所视的影像能够与该影像撷取器所撷取该镜框本体向前延伸的影像为相同角度的视角，以达到使用者的眼球透过该镜片本体实际看到的影像会与该两个显示器所显示的同步清晰化影像重叠。

11.如权利要求10所述的近眼显示器结构，其特征在于，该撷取角度调整模组能够预设一固定眼球视角角度，并依据该固定眼球视角角度进行预设调整撷取影像的角度，以使眼球视角所视的影像能够与该影像撷取器所撷取该镜框本体向前延伸的影像为相同角度的视角，其中该预设眼球视角角度为直视角度。

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