CN216210246U - 头戴装置 - Google Patents

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杨富翔
陈冠铭
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Abstract

一种头戴装置，其包含左侧光场相机、右侧光场相机、左侧光场显示、右侧光场显示及头戴装置支撑结构。左侧光场相机、右侧光场相机、左侧光场显示及右侧光场显示透过头戴装置支撑结构相互连接。左侧光场相机与右侧光场相机由物侧至像侧分别依序包含镜头群组、遮光层及影像感测元件。镜头群组包含多个镜头，多个镜头排列组成一二维阵列。其中，各镜头包含镜筒及多个透镜，多个透镜中至少二相邻透镜之间包含一嵌合结构。借此，透过镜头群组搭配遮光层与影像感测元件，可提供头戴装置使用者高画质且舒适的视觉体验。

Description

头戴装置
技术领域
本实用新型是关于一种头戴装置，且特别是一种应用于AR、VR、MR领域的头戴装置。
背景技术
随着半导体制程技术更加精进，使得微型电子元件效能大幅提升，感光元件像素可达到更微小的尺寸，因此，具备高成像品质的微型光学镜头俨然成为不可或缺的一环。同时，高效能微型处理器与微型显示器的普及，使得智能型头戴装置的相关科技于近年来快速提升。而随着人工智能的崛起，配备光学镜头的电子装置的应用范围更加广泛，其中对于计算机视觉的需求大幅成长，对于光学镜头的要求也是更加多样化。现今的头戴装置除了较过去大幅轻量化之外，也开始具备多种智能型功能，如虚拟实境(VR)、扩增实境(AR)与混合实境(MR)等领域的应用快速成长。
多数智能头戴装置利用一般成像相机模块进行使用者动态追踪与定位，并利用眼睛追踪相机提供眼球注视的定位，来降低即时影像处理的负荷，以提供清晰且低延迟的画面，对使用者达成高沉浸感的视觉效果。现今头戴装置应用于AR、VR、MR领域大多配置至少一个相机模块，以便提供影像撷取的功能。这些相机模块可用于头戴装置的空间定位与空间绘图，如同步定位与地图构建技术(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)。头戴装置亦可配置直通相机模块(pass-through camera)，搭配头戴装置中显示屏幕以捕捉现实世界影像并即时呈现在显示屏幕上，用以提供即时外部影像信息，借此代替一般具备半透光的AR头戴装置显示屏幕，进而提供AR及MR的功能。
但目前搭载非半透光显示屏幕装置的头戴装置，具有视觉辐辏调节冲突(Vergence-Accommodation Conflict,VAC)的问题，造成使用者可能会有不适。有鉴于此，一种能提供即时高影像品质且能降低视觉辐辏调节冲突问题的头戴装置，仍是目前相关业者共同努力的目标。
实用新型内容
本实用新型提供的头戴装置，通过光场相机与光场显示的配置，可将光场相机撷取的影像透过光场显示即时呈现给使用者，且搭配遮光层与影像感测元件，借以提供高画质且可降低视觉辐辏调节冲突问题，进而提供头戴装置使用者影像清晰以及舒适的视觉体验。
依据本实用新型一实施方式提供一头戴装置，其包含一左侧光场相机、一右侧光场相机、一左侧光场显示、一右侧光场显示及一头戴装置支撑结构。右侧光场相机与左侧光场相机面向同一侧。右侧光场显示与左侧光场显示面向同一侧。左侧光场相机、右侧光场相机、左侧光场显示及右侧光场显示透过头戴装置支撑结构相互连接。左侧光场相机与右侧光场相机由物侧至像侧分别依序包含一镜头群组、一遮光层及一影像感测元件。各镜头群组包含多个镜头，且多个镜头排列组成一二维阵列。各镜头包含一镜筒及多个透镜，多个透镜中至少二相邻透镜之间包含一嵌合结构。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中各镜头可包含一成像区域，各影像感测元件可包含一感测区；左侧光场相机中，各镜头的成像区域的面积总和小于感测区；右侧光场相机中，各镜头的成像区域的面积总和小于感测区。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中左侧光场相机中各镜头的成像区域的解析度总和可与左侧光场显示的解析度相同，右侧光场相机中各镜头的成像区域的解析度总和可与右侧光场显示的解析度相同。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中左侧光场显示的解析度与右侧光场显示的解析度可分别为至少二百万像素。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中嵌合结构可包含一第一嵌合面。第一嵌合面为二相邻透镜之间的一接触面，其中第一嵌合面与二相邻透镜的一光轴之间的一锐角夹角AngEng1，其可满足下列条件：5度<AngEng1<85度。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中另二相邻透镜之间的嵌合结构可包含一第二嵌合面。第二嵌合面为所述另二相邻透镜之间的一接触面，其中第二嵌合面与所述另二相邻透镜的一光轴之间的一锐角夹角AngEng2，其可满足下列条件：5度<AngEng2<85度。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中镜头排列组成二维阵列中二轴向之间的一夹角AngArray，其可满足下列条件：30度<AngArray≤90度。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中各镜头群组可还包含一第一镜头群及一第二镜头群。第一镜头群的多个镜头中的最大视角大于第二镜头群的多个镜头中的最大视角。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中各镜头群组可还包含一第三镜头群。第三镜头群的多个镜头中的最大视角大于第一镜头群的镜头中的最大视角及第二镜头群的镜头中的最大视角。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中镜头群组的镜头总数为Nlens，其可满足下列条件：6<Nlens。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中左侧光场显示与右侧光场显示可分别为多视投影阵列。
依据前段所述实施方式的头戴装置，可还包含一左侧眼球追踪相机及一右侧眼球追踪相机。左侧眼球追踪相机与右侧眼球追踪相机分别位于左侧光场显示与右侧光场显示的同一侧，且左侧眼球追踪相机与右侧眼球追踪相机分别与头戴装置支撑结构连接。
本实用新型另一实施方式提供一种头戴装置，其包含一左侧光场相机、一右侧光场相机、一左侧光场显示、一右侧光场显示及一头戴装置支撑结构。右侧光场相机与左侧光场相机面向同一侧。右侧光场显示与左侧光场显示面向同一侧。左侧光场相机、右侧光场相机、左侧光场显示及右侧光场显示透过头戴装置支撑结构相互连接。左侧光场相机与右侧光场相机由物侧至像侧分别依序包含一镜头群组、一遮光层及一影像感测元件。各镜头群组包含一镜头群镜筒及多个透镜组。镜头群镜筒包含多个开孔，多个开孔排列组成一二维阵列，透镜组对应开孔排列组成一二维阵列。各透镜组包含多个透镜，多个透镜中至少二相邻透镜之间包含一嵌合结构。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中各透镜组可包含一成像区域，各影像感测元件可包含一感测区；左侧光场相机中，各透镜组的成像区域的面积总和小于感测区；右侧光场相机中，各透镜组的成像区域的面积总和小于感测区。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中左侧光场相机中各透镜组的成像区域的解析度总和与左侧光场显示的解析度相同，右侧光场相机中各透镜组的成像区域的解析度总和与右侧光场显示的解析度相同。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中嵌合结构可包含一第一嵌合面。第一嵌合面为二相邻透镜之间的一接触面，其中第一嵌合面与二相邻透镜的一光轴之间的一锐角夹角AngEng1，其可满足下列条件：5度<AngEng1<85度。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中各透镜组中二相邻透镜的一者可为一单位透镜，且各单位透镜形成一透镜阵列结构，并对应多个透镜组的二维阵列。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中透镜组排列组成二维阵列中二轴向之间的一夹角AngArray，其可满足下列条件：30度<AngArray≤90度。
依据前段所述实施方式的头戴装置，其中各镜头群组可还包含一第一镜头群及一第二镜头群。第一镜头群的多个透镜组中的最大视角大于第二镜头群的多个透镜组中的最大视角。
依据前段所述实施方式的头戴装置，可还包含一左侧眼球追踪相机及一右侧眼球追踪相机。左侧眼球追踪相机与右侧眼球追踪相机分别位于左侧光场显示与右侧光场显示的同一侧，且左侧眼球追踪相机与右侧眼球追踪相机分别与头戴装置支撑结构连接。
附图说明
图1A绘示本实用新型的第一实施例的头戴装置的示意图；
图1B绘示依照图1A第一实施例的头戴装置的另一示意图；
图1C绘示依照图1A第一实施例中左侧光场相机的爆炸图；
图1D绘示依照图1C第一实施例中各镜头的剖面图；
图1E绘示依照图1D第一实施例中嵌合结构的局部放大示意图；
图1F绘示依照图1D中嵌合结构的另一局部放大示意图；
图1G绘示依照图1A第一实施例中头戴装置的方块示意图；
图2A绘示本实用新型的第二实施例的头戴装置的示意图；
图2B绘示依照图2A第二实施例中左侧光场相机的爆炸图；
图3A绘示本实用新型的第三实施例的头戴装置的示意图；
图3B绘示依照图3A第三实施例中左侧光场相机的镜头群组的示意图；
图4A绘示依照本实用新型的第四实施例中头戴装置的示意图；
图4B绘示依照图4A第四实施例中右侧光场相机镜头群组中透镜组的二维阵列局部示意图；
图5A绘示依照本实用新型的第五实施例中头戴装置的示意图；
图5B绘示依照图5A第五实施例中右侧光场相机镜头群组中镜头的二维阵列局部示意图；
图6绘示依照本实用新型的第六实施例中头戴装置的左侧光场相机的示意图；
图7绘示依照本实用新型的第七实施例中头戴装置的左侧光场相机的示意图；以及
图8绘示依照本实用新型的第八实施例中头戴装置的左侧光场相机的示意图。
【符号说明】
10,20,30,40,50:头戴装置
110,210,310,410,510,610,710,810:左侧光场相机
111:镜筒
212,312,415:透镜组
113,213,313:遮光层
2131:孔洞
114,214,314:影像感测元件
115,215,315:镜头群组
515:镜头
616,716,816:第一镜头群
617,717,817:第二镜头群
120,220,320,420,520:右侧光场相机
130:左侧光场显示
140:右侧光场显示
150,250,350,450,550:头戴装置支撑结构
160:左侧眼球追踪相机
170:右侧眼球追踪相机
180:影像处理单元
190:中央处理单元
211,311:镜头群镜筒
818:第三镜头群
1121:第一透镜
1122:第二透镜
1123:第三透镜
1124:第一嵌合面
1125:第二嵌合面
1126,1127,1128:遮光片
1131:成像区域
1141,2141:感测区
2111,3111:开孔
3121:单位透镜
3122:透镜阵列结构
AngEng1:第一嵌合面与相邻的第一透镜与第二透镜之间的光轴之间的锐角夹角
AngEng2:第二嵌合面与相邻的第二透镜与第三透镜之间的光轴之间的锐角夹角
X,Y:轴向
X1:光轴
具体实施方式
本实用新型提供一种头戴装置，其包含一左侧光场相机、一右侧光场相机、一左侧光场显示、一右侧光场显示及一头戴装置支撑结构。右侧光场相机与左侧光场相机面向同一侧，右侧光场显示与左侧光场显示面向同一侧，且左侧光场相机、右侧光场相机、左侧光场显示及右侧光场显示透过头戴装置支撑结构相互连接。左侧光场相机与右侧光场相机由物侧至像侧分别依序包含一镜头群组、一遮光层及一影像感测元件。镜头群组包含多个镜头或多个透镜组。镜头与透镜组分别包含多个透镜并排列组成一二维阵列。镜头群组中各镜头或各透镜组至少二相邻透镜包含一嵌合结构。透过镜头群组的配置，光场相机的镜头群组可形成一微型镜头阵列，并搭配遮光层与高解析度的影像感测元件，借此，可提供高画质且轻便的头戴装置并有利于降低使用者视觉辐辏调节冲突的不适问题。
进一步来说，透过二相邻透镜之间的嵌合结构，相较于传统的微型透镜(microlens)阵列层或晶圆镜头(wafer lens)可提供较佳的光轴准直度。借此，可提供较佳的成像品质。
具体而言，当镜头群组包含多个镜头，多个镜头排列组成二维阵列，且各镜头包含一镜筒及多个透镜。借此，透过各镜头配置各自的镜筒，可提供各镜头较好的光轴轴向准直度，并提供较好的影像品质，且各镜头可同时利用嵌合结构与所属镜筒的结构固定，借以提高制造的稳定度。
当镜头群组包含多个透镜组，其具体可还包含一镜头群镜筒。镜头群镜筒包含多个开孔，且多个开孔排列组成二维阵列。各透镜组对应各开孔排列组成一二维阵列，各透镜组包含多个透镜。借此，透过多个透镜组共用一镜筒，可较准确的分配各透镜组之间的间距，借以降低各透镜组重叠的取像范围，且较易于进一步缩短各透镜组的间距，以便整体镜头群组的小型化。
各镜头可包含一成像区域，影像感测元件可包含一感测区。左侧光场相机中，其镜头群组中各镜头的成像区域的面积总和小于左侧光场相机影像感测元件的感测区；右侧光场相机中，其镜头群组中各镜头的成像区域的面积总和小于右侧光场相机影像感测元件的感测区。具体而言，影像感测元件的感测区为一整体的大范围成像区域，且涵盖了各镜头的成像区域，借以撷取各镜头所拍摄的即时成像。相似地，各透镜组亦可包含一成像区域，如前述的成像区域，在此不另赘述。借此，可避免因设置多个影像感测元件所产生撷取影像信号同步的时间差，导致无法有效提供使用者即时影像。
左侧光场相机中各镜头的成像区域的解析度总和可与左侧光场显示的解析度相同，右侧光场相机中各镜头的成像区域的解析度总和可与右侧光场显示的解析度相同。透过光场相机对应于光场显示的解析度，可汇整不同视角的相同解析度的影像，以即时呈现在相同解析度的光场显示上。相似地，各透镜组的成像区域的解析度总和可如前述的各镜头的成像区域的解析度总和，在此不另赘述。借此，可避免过多的影像压缩或解压缩的处理流程。
左侧光场显示的解析度与右侧光场显示的解析度可分别为至少二百万像素。透过光场显示的解析度的配置，可提供较佳的真实影像且可对应2K画质的解析度，借以提升使用者的体验。进一步来说，左侧光场显示的解析度与右侧光场显示的解析度可分别为至少八百万像素或三千万像素。借此，可进一步提供4K或8K画质的解析度。更进一步来说，左侧光场显示的解析度与右侧光场显示的解析度可分别为二百万至三千万像素之间、四百万至二千万像素之间或四百万至一千万像素之间等。借此，可依需求在影像品质与装置功耗之间取得良好的平衡。
镜头群组中的嵌合结构可包含一第一嵌合面，其为二相邻透镜之间的一接触面。第一嵌合面与二相邻透镜之间的一光轴之间的一锐角夹角AngEng1，其可满足下列条件：5度<AngEng1<85度。借此，可提供透镜良好的可制造性，以及强化相邻透镜之间的嵌合密合度。再者，其亦可满足下列至少一条件：5度<AngEng1<50度；10度<AngEng1<30度；以及15度<AngEng1<25度。
进一步来说，嵌合结构可还包含一第二嵌合面，其为另二相邻透镜之间的一接触面。第二嵌合面与前述的另二相邻透镜的一光轴之间的一锐角夹角AngEng2，其可满足下列条件：5度<AngEng2<85度。具体而言，各镜头或透镜组中可包含多个嵌合结构。借此，可提升透镜的整体组装品质，进而提高光场相机的成像品质。
再者，前述第一嵌合面与第二嵌合面结构可配置于同一透镜的二透镜表面，进而以此具备双面嵌合透镜为基准，提供整体透镜组良好光轴轴向对正的组装品质，进一步提高成像品质。
镜头或透镜组排列组成的二维阵列的二轴向之间的一夹角AngArray，其可满足下列条件：30度<AngArray≤90度。借此，有利于镜头群小型化与制造良率之间的平衡。再者，其亦可满足下列条件：60度<AngArray≤90度。
镜头群组可还包含一第一镜头群及一第二镜头群。第一镜头群的多个镜头中的最大视角大于第二镜头群的多个镜头中的最大视角。透过第一镜头群及第二镜头群的配置，第一镜头群的各镜头与第二镜头群的各镜头可分别具有不同的焦距与视角，进而提供不同景深的影像。借此，可降低镜头群组所需要的镜头总数。
镜头群组可还包含一第三镜头群。第三镜头群的多个镜头中的最大视角大于第一镜头群的镜头中的最大视角及第二镜头群的镜头中的最大视角。借此，可进一步提供不同景深的影像。
各透镜组的透镜中二相邻透镜的一者可为一单位透镜，且各单位透镜可形成一透镜阵列结构，并排列组成二维阵列。借此，以透镜阵列结构为基准，可校正各透镜组的间距，并有利于控制相邻透镜组所对应成像区域的视角差异。
镜头群组的镜头总数可为Nlens，其可满足下列条件：6<Nlens。借此，可提供足够的光场解析度。再者，其亦可满足下列至少一条件：6<Nlens<60；以及7≤Nlens<55。借此，透过控制各镜头群组的镜头总数，有利于装置小型化与其光场解析度间的平衡。
左侧光场显示与右侧光场显示可分别为多层张量显示。具体而言，左侧光场显示与右侧光场显示可分别为多视投影阵列、集成成像或多层张量显示，但本实用新型不以此为限。借此，可提供小型化与高解析度的光场显示。
头戴装置可还包含一左侧眼球追踪相机及一右侧眼球追踪相机。左侧眼球追踪相机与右侧眼球追踪相机分别位于左侧光场显示与右侧光场显示的同一侧，且左侧眼球追踪相机与右侧眼球追踪相机分别与头戴装置支撑结构连接。透过左侧眼球追踪相机与右侧眼球追踪相机的配置，头戴装置可采用注视点渲染(foveated rendering)技术，借以降低光场显示所需的运算量。
另外，前述遮光层可为多孔洞结构、光栅、多介质层或彩色滤光片。借此，可避免影像信号的串扰(crosstalk)。
根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合附图予以详细说明。
<第一实施例>
请参照图1A至图1C，其中图1A绘示本实用新型的第一实施例的头戴装置10的示意图，图1B绘示依照图1A第一实施例的头戴装置10的另一示意图，图1C绘示依照图1A第一实施例中左侧光场相机110的爆炸图。由图1A至图1C可知，头戴装置10包含左侧光场相机110、右侧光场相机120、左侧光场显示130、右侧光场显示140及头戴装置支撑结构150。右侧光场相机120与左侧光场相机110面向同一侧，右侧光场显示140与左侧光场显示130面向同一侧，且左侧光场相机110、右侧光场相机120、左侧光场显示130及右侧光场显示140透过头戴装置支撑结构150相互连接。左侧光场相机110及右侧光场相机120由物侧至像侧分别依序包含下述元件，而图1C仅绘示左侧光场相机110的元件：镜头群组115、遮光层113及影像感测元件114。镜头群组115包含多个镜头，其多个镜头排列组成一二维阵列，且各镜头包含一镜筒111及多个透镜。
第一实施例中，遮光层113为多孔洞结构，且各镜头分别对应设置于多孔洞结构的各孔洞。各镜头包含一成像区域1131，影像感测元件114包含感测区1141，镜头群组中各镜头的成像区域1131的面积总和小于感测区1141。具体而言，影像感测元件114的感测区1141为一整体的大范围成像区域，且涵盖了各镜头的成像区域1131，借以撷取各镜头所拍摄的即时成像。
请配合参照图1D，其绘示依照图1C第一实施例中各镜头的剖面图。如图1C及图1D所示，镜头具有一光轴X1，镜头中透镜的数量为三且分别为第一透镜1121、第二透镜1122及第三透镜1123，但本实用新型不以此为限。第一透镜1121、第二透镜1122及第三透镜1123皆设置于镜筒111中。具体而言，各镜头包含三遮光片1126、1127、1128，分别设置于镜筒111与第一透镜1121之间、第一透镜1121与第二透镜1122之间及第二透镜1122与第三透镜1123之间。镜头包含二个嵌合结构，其包含第一嵌合面1124与第二嵌合面1125。
请配合参照图1E，其绘示依照图1D中嵌合结构的局部放大示意图。由图1D及图1E可知，嵌合结构中的第一嵌合面1124，其为第一透镜1121与第二透镜1122二相邻透镜之间的接触面。第一嵌合面1124与二相邻透镜(即第一透镜1121与第二透镜1122)的光轴X1之间的锐角夹角AngEng1为20度。
再者，请配合参照图1F，其绘示依照图1D中嵌合结构的另一局部放大示意图。由图1D及图1F可知，嵌合结构中的第二嵌合面1125为相邻的第二透镜1122与第三透镜1123之间的接触面。第二嵌合面1125与另二相邻透镜(即第二透镜1122与第三透镜1123)的光轴X1之间的锐角夹角AngEng2为20度。
第一实施例中，左侧光场相机110中各镜头的成像区域1131的解析度总和可与左侧光场显示130的解析度相同，右侧光场相机120中各镜头的成像区域1131的解析度总和可与右侧光场显示140的解析度相同。左侧光场显示130的解析度与右侧光场显示140的解析度可分别为三百五十万像素。另外，左侧光场显示130与右侧光场显示140均采用多视投影阵列的光场显示配置，但本实用新型不以此为限。
如图1B所示，头戴装置10可还包含左侧眼球追踪相机160及右侧眼球追踪相机170。左侧眼球追踪相机160与右侧眼球追踪相机170分别位于左侧光场显示130与右侧光场显示140的同一侧，且左侧眼球追踪相机160与右侧眼球追踪相机170分别与头戴装置支撑结构150连接。
具体而言，第一实施例中，镜头群组的镜头总数Nlens为7，但本实用新型不以此为限。
请配合参照图1G，其绘示依照图1A第一实施例中头戴装置10的方块示意图。如图1G所示，头戴装置10可还包含影像处理单元180及中央处理单元190。左侧光场相机110与右侧光场相机120分别与影像处理单元180信号连接，且影像处理单元180用以将左侧光场相机110与右侧光场相机120的光学信号传输至中央处理单元190。中央处理单元190将接收到的光学信号汇整并进行信号处理后，传输至左侧光场显示130与右侧光场显示140。借此，以提供处理后的光学信号显示给使用者。
<第二实施例>
请参照图2A及图2B，其中图2A绘示本实用新型的第二实施例的头戴装置20的示意图，图2B绘示依照图2A第二实施例中左侧光场相机210的爆炸图。由图2A及图2B可知，头戴装置20包含左侧光场相机210、右侧光场相机220、左侧光场显示(图未标示)、右侧光场显示(图未标示)及头戴装置支撑结构250。
左侧光场相机210及右侧光场相机220由物侧至像侧分别依序包含下述元件，在此仅标示左侧光场相机210的元件：镜头群组215、遮光层213及影像感测元件214。镜头群组215包含镜头群镜筒211及多个透镜组212。镜头群镜筒211包含多个开孔2111，且多个开孔2111排列组成一二维阵列。透镜组212对应多个开孔2111排列组成一二维阵列，且各透镜组212包含多个透镜，其中至少二相邻透镜之间包含一嵌合结构(图未标示)。
第二实施例中，遮光层213为多孔洞结构，且各透镜组分别对应于多孔洞结构的各孔洞2131设置于镜头群镜筒211。各透镜组包含一成像区域(图未标示)，影像感测元件214包含感测区2141，镜头群组215中各透镜组212的成像区域的面积总和小于感测区2141。具体而言，影像感测元件214的感测区2141为一整体的大范围成像区域，且涵盖了各透镜组212的成像区域，借以撷取透镜组212所拍摄的即时成像。
第二实施例中，各透镜组212的透镜的数量及结构可与第一实施例中各镜头的透镜的数量及结构相同，头戴装置20的其他元件亦可与第一实施例中的元件相同，在此不另赘述。
<第三实施例>
请参照图3A以及图3B，其中图3A绘示本实用新型的第三实施例的头戴装置30的示意图，图3B绘示依照图3A第三实施例中左侧光场相机310的镜头群组315的示意图。由图3A以及图3B可知，头戴装置30包含左侧光场相机310、右侧光场相机320、左侧光场显示(图未标示)、右侧光场显示(图未标示)及头戴装置支撑结构350。左侧光场相机310及右侧光场相机320由物侧至像侧分别依序包含镜头群组315、遮光层313及影像感测元件314。镜头群组315包含镜头群镜筒311及多个透镜组312。镜头群镜筒311包含多个开孔3111，且多个开孔3111排列组成一二维阵列。透镜组312对应多个开孔3111排列组成一二维阵列，且各透镜组312包含多个透镜，其中至少二相邻透镜之间包含一嵌合结构(图未标示)。
如图3B所示，各透镜组312中二相邻透镜的一者为单位透镜3121，且各单位透镜3121形成一透镜阵列结构3122，并对应透镜组的二维阵列。
<第四实施例>
请参照图4A，其绘示依照本实用新型的第四实施例中头戴装置40的示意图。如图4A所示，头戴装置40的左侧光场相机410及右侧光场相机420与头戴装置40的头戴装置支撑结构450互相连接。头戴装置40的左侧光场相机410及右侧光场相机420的形状可为圆形。头戴装置40的其他元件可如前述第一实施例至第三实施例中任一头戴装置配置，但本实用新型不以此为限。
配合参照图4B，其绘示依照图4A第四实施例中右侧光场相机420镜头群组中透镜组415的二维阵列局部示意图。如图4A及图4B所示，右侧光场相机420由透镜组415排列组成的二维阵列可具有二轴向X、Y。轴向X、Y皆垂直于右侧光场相机420中各透镜组415的光轴。详细来说，二维阵列中轴向X、Y形成的平面与右侧光场相机420中各透镜组415的光轴垂直，且右侧光场相机420中各透镜组415的光轴皆为朝向被拍摄物的方向，也是使用者目视的前方。多个透镜组415中部分透镜组沿轴向X方向等距排列，另部分透镜组沿轴向Y方向等距排列，且轴向X与轴向Y不平行。第四实施例中，二维阵列中二轴向X、Y之间的夹角AngArray为63度，使得二维阵列中透镜组415的排列呈蜂巢形排列。
<第五实施例>
请参照图5A，其绘示依照本实用新型的第五实施例中头戴装置50的示意图。如图5A所示，头戴装置50的左侧光场相机510及右侧光场相机520与头戴装置50的头戴装置支撑结构550互相连接。头戴装置50的左侧光场相机510及右侧光场相机520的形状可为矩形。头戴装置50的其他元件可如前述第一实施例至第三实施例中任一头戴装置配置，但本实用新型不以此为限。
配合图5B，其绘示依照图5A第五实施例中右侧光场相机520镜头群组中镜头515的二维阵列局部示意图。如图5A及图5B所示，右侧光场相机520可由镜头515排列组成的二维阵列具有二轴向X、Y。轴向X、Y皆垂直于右侧光场相机520中各镜头515的光轴。详细来说，轴向X、Y形成的平面与右侧光场相机520中各镜头515的光轴垂直，且右侧光场相机520中各镜头515的光轴皆为朝向被拍摄物的方向，也是使用者目视的前方。镜头群组中部分镜头沿轴向X方向等距排列，另部分镜头沿轴向Y方向等距排列，且轴向X与轴向Y不平行。第五实施例中，二维阵列中二轴向X、Y之间的夹角AngArray为90度，使得二维阵列中镜头515的排列呈矩形排列。
<第六实施例>
请参照图6，其绘示依照本实用新型的第六实施例中头戴装置的左侧光场相机610的示意图。如图6所示，头戴装置的左侧光场相机610的镜头群组包含第一镜头群616及第二镜头群617，其可排列组成二维阵列。第一镜头群616的多个镜头中的最大视角大于第二镜头群617的多个镜头中的最大视角。第六实施例中，第一镜头群616的镜头为广角镜头配置，其最大视角为80度；第二镜头群617的镜头为望远镜头配置，其最大视角为40度。另外，镜头群组中第一镜头群616以及第二镜头群617的镜头另可依需求替换为前述第二实施例的镜头群镜筒211及透镜组212，不以本揭示内容为限。
具体而言，第六实施例中，镜头群组的镜头总数Nlens为30。
<第七实施例>
请参照图7，其绘示依照本实用新型的第七实施例中头戴装置的左侧光场相机710的示意图。如图7所示，头戴装置的左侧光场相机710的镜头群组包含第一镜头群716及第二镜头群717，其可排列组成二维阵列。第一镜头群716的多个镜头中的最大视角大于第二镜头群717的多个镜头中的最大视角。第七实施例中，第一镜头群716的镜头为广角镜头配置，其最大视角为80度；第二镜头群717的镜头为望远镜头配置，其最大视角为40度。另外，镜头群组中第一镜头群716以及第二镜头群717的镜头另可依需求替换为前述第二实施例的镜头群镜筒211及透镜组212，不以本揭示内容为限。
具体而言，第七实施例中，镜头群组的镜头总数Nlens为19。
<第八实施例>
请参照图8，其绘示依照本实用新型的第八实施例中头戴装置的左侧光场相机810的示意图。如图8所示，头戴装置的左侧光场相机810的镜头群组包含第一镜头群816、第二镜头群817及第三镜头群818，其可排列组成二维阵列。第一镜头群816的多个镜头中的最大视角大于第二镜头群817的多个镜头中的最大视角。第三镜头群818的多个镜头中的最大视角大于第一镜头群816的镜头中的最大视角及第二镜头群817的镜头中的最大视角。第八实施例中，第一镜头群816的镜头中的最大视角为80度，以作为广角镜头；第二镜头群817的镜头中的最大视角为40度，以作为望远镜头；第三镜头群818的镜头中的最大视角为120度，以作为超广角镜头。另外，镜头群组中第一镜头群816、第二镜头群817以及第三镜头群818的镜头另可依需求替换为前述第二实施例的镜头群镜筒211及透镜组212，不以本揭示内容为限。
具体而言，第八实施例中，镜头群组的镜头总数Nlens为30。
虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种头戴装置，其特征在于，包含：
一左侧光场相机；
一右侧光场相机，其与该左侧光场相机面向同一侧；
一左侧光场显示；
一右侧光场显示，其与该左侧光场显示面向同一侧；以及
一头戴装置支撑结构，该左侧光场相机、该右侧光场相机、该左侧光场显示及该右侧光场显示透过该头戴装置支撑结构相互连接；
其中，该左侧光场相机与该右侧光场相机由物侧至像侧分别依序包含一镜头群组、一遮光层以及一影像感测元件；其中各该镜头群组，包含：
多个镜头，所述多个镜头排列组成一二维阵列，且各该镜头包含一镜筒及多个透镜，所述多个透镜中至少二相邻透镜之间包含一嵌合结构。
2.根据权利要求1所述的头戴装置，其特征在于，各该镜头包含一成像区域，各该影像感测元件包含一感测区；该左侧光场相机中，各该镜头的该成像区域的面积总和小于该感测区；该右侧光场相机中，各该镜头的该成像区域的面积总和小于该感测区。
3.根据权利要求2所述的头戴装置，其特征在于，该左侧光场相机中各该镜头的该成像区域的解析度总和与该左侧光场显示的解析度相同，该右侧光场相机中各该镜头的该成像区域的解析度总和与该右侧光场显示的解析度相同。
4.根据权利要求3所述的头戴装置，其特征在于，该左侧光场显示的解析度与该右侧光场显示的解析度分别为至少二百万像素。
5.根据权利要求1所述的头戴装置，其特征在于，该嵌合结构包含：
一第一嵌合面，为该二相邻透镜之间的一接触面，其中该第一嵌合面与该二相邻透镜的一光轴之间的一锐角夹角AngEng1，其满足下列条件：
5度<AngEng1<85度。
6.根据权利要求5所述的头戴装置，其特征在于，另二相邻透镜之间的该嵌合结构包含：
一第二嵌合面，为另二相邻透镜之间的一接触面，其中该第二嵌合面与另该二相邻透镜的一光轴之间的一锐角夹角AngEng2，其满足下列条件：
5度<AngEng2<85度。
7.根据权利要求1所述的头戴装置，其特征在于，所述多个镜头排列组成该二维阵列中二轴向之间的一夹角AngArray，其满足下列条件：
30度<AngArray≤90度。
8.根据权利要求1所述的头戴装置，其特征在于，各该镜头群组还包含：
一第一镜头群；及
一第二镜头群，其中该第一镜头群的多个镜头中的最大视角大于该第二镜头群的多个镜头中的最大视角。
9.根据权利要求8所述的头戴装置，其特征在于，各该镜头群组还包含：
一第三镜头群，其中第三镜头群的多个镜头中的最大视角大于该第一镜头群的所述多个镜头中的最大视角及该第二镜头群的所述多个镜头中的最大视角。
10.根据权利要求1所述的头戴装置，其特征在于，该镜头群组的所述多个镜头总数为Nlens，其满足下列条件：
6<Nlens。
11.根据权利要求1所述的头戴装置，其特征在于，该左侧光场显示与该右侧光场显示分别为多视投影阵列。
12.根据权利要求1所述的头戴装置，其特征在于，还包含：
一左侧眼球追踪相机；及
一右侧眼球追踪相机，其中该左侧眼球追踪相机与该右侧眼球追踪相机分别位于该左侧光场显示与该右侧光场显示的同一侧，且该左侧眼球追踪相机与该右侧眼球追踪相机分别与该头戴装置支撑结构连接。
13.一种头戴装置，其特征在于，包含：
一左侧光场相机；
一右侧光场相机，其与该左侧光场相机面向同一侧；
一左侧光场显示；
一右侧光场显示，其与该左侧光场显示面向同一侧；以及
一头戴装置支撑结构，该左侧光场相机、该右侧光场相机、该左侧光场显示及该右侧光场显示透过该头戴装置支撑结构相互连接；
其中，该左侧光场相机与该右侧光场相机由物侧至像侧分别依序包含一镜头群组、一遮光层以及一影像感测元件；其中各该镜头群组，包含：
一镜头群镜筒，包含多个开孔，该多个开孔排列组成一二维阵列；及
多个透镜组，其对应该多个开孔排列组成一二维阵列，各该透镜组包含多个透镜，其中该多个透镜中至少二相邻透镜之间包含一嵌合结构。
14.根据权利要求13所述的头戴装置，其特征在于，各该透镜组包含一成像区域，各该影像感测元件包含一感测区；该左侧光场相机中，各该透镜组的该成像区域的面积总和小于该感测区；该右侧光场相机中，各该透镜组的该成像区域的面积总和小于该感测区。
15.根据权利要求14所述的头戴装置，其特征在于，该左侧光场相机中各该透镜组的该成像区域的解析度总和与该左侧光场显示的解析度相同，该右侧光场相机中各该透镜组的该成像区域的解析度总和与该右侧光场显示的解析度相同。
16.根据权利要求13所述的头戴装置，其特征在于，该嵌合结构包含：
一第一嵌合面，为该二相邻透镜之间的一接触面，其中该第一嵌合面与该二相邻透镜的一光轴之间的一锐角夹角AngEng1，其满足下列条件：
5度<AngEng1<85度。
17.根据权利要求13所述的头戴装置，其特征在于，各该透镜组中该二相邻透镜的一者为一单位透镜，且各该单位透镜形成一透镜阵列结构，并对应该多个透镜组的该二维阵列。
18.根据权利要求13所述的头戴装置，其特征在于，该多个透镜组排列组成该二维阵列中二轴向之间的一夹角AngArray，其满足下列条件：
30度<AngArray≤90度。
19.根据权利要求13所述的头戴装置，其特征在于，各该镜头群组还包含：
一第一镜头群；及
一第二镜头群，其中该第一镜头群的多个透镜组中的最大视角大于该第二镜头群的多个透镜组中的最大视角。
20.根据权利要求13所述的头戴装置，其特征在于，还包含：
一左侧眼球追踪相机；及
一右侧眼球追踪相机，其中该左侧眼球追踪相机与该右侧眼球追踪相机分别位于该左侧光场显示与该右侧光场显示的同一侧，且该左侧眼球追踪相机与该右侧眼球追踪相机分别与该头戴装置支撑结构连接。
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