TW201721230A - 頭戴型顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種頭戴型顯示裝置包括至少一顯示面板、兩個第一透鏡、兩個第二透鏡以及多個微結構。顯示面板提供影像光束。第一透鏡位於顯示面板與影像光束的聚焦區域之間。第一透鏡包括相對的第一表面與第二表面。第一表面為面向聚焦區域的凹面。第一透鏡位於第二透鏡與聚焦區域之間。這些微結構配置於第一表面與第二表面至少其中之一上。第一透鏡具有軸心。微結構包括第一群微結構以及第二群微結構。第一群微結構靠近軸心且任兩個相鄰的微結構之間具有第一夾角。第二群微結構遠離軸心且任兩個相鄰的微結構之間具有第二夾角，第一夾角大於第二夾角。

Description

頭戴型顯示裝置

本發明是有關於一種頭戴型顯示裝置，尤其是有關於一種具有寬視角的頭戴型顯示裝置。

現行的頭戴式顯示裝置應用於虛擬實境(Virtual Reality)時，其主要是將顯示面板的影像畫面透過光學系統投射光線至使用者的眼睛，在使用者的眼睛內形成一個虛像。隨著科技的蓬勃發展，頭戴式顯示裝置除了休閒娛樂的用途外，還可擴大至行車、醫療等應用範疇。弱視患者以及配戴人工視網膜的人可透過配戴此種影像顯示裝置來觀看影像畫面。

頭戴型顯示裝置的重要規格為：頭戴型顯示裝置允許使用者眼睛看到的視角(Field Of View，FOV)範圍以及頭戴型顯示裝置與使用者眼睛之間的適眼距(Eye relief)。然而，以目前一般的頭戴型顯示裝置的設計架構來看，僅能做到100至110度的視角，其主要原因在於當視角加大時，光學系統中的透鏡尺寸就會相對的變大，如此會導致整體頭戴型顯示裝置的重量與體積增加。此外，在視角加大的情況下，光學系統中的透鏡與使用者眼睛之間的適眼距也會變大，如此同樣會迫使透鏡尺寸相對變大，增加整體頭戴型顯示裝置的重量與體積。因此，如何針對上述的問題進行改善，實為本領 域相關人員所關注的焦點。

「先前技術」段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在「先前技術」段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在「先前技術」段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，也不代表在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明的目的之一在於提供一種頭戴型顯示裝置，用以增加使用者的視角，且有效減輕顯示裝置的重量以及體積。

為達上述之一部分或全部目的或是其它目的，本發明提供一種頭戴型顯示裝置，適於發出影像光束，並於影像光束的傳遞路徑上形成聚焦區域，頭戴型顯示裝置包括至少一顯示面板、兩個第一透鏡、兩個第二透鏡以及多個微結構。顯示面板提供影像光束。這些第一透鏡讓影像光束通過，並位於顯示面板與聚焦區域之間。每一第一透鏡包括相對的第一表面與第二表面。第一表面為面向聚焦區域的凹面。這些第二透鏡適於讓影像光束通過，每一第一透鏡位於每一第二透鏡與聚焦區域之間。這些微結構配置於第一表面與第二表面至少其中之一上。每一第一透鏡具有軸心。這些微結構包括靠近軸心的第一群微結構以及遠離軸心的第二群微結構。第一群微結構中任兩個相鄰的微結構之間具有第一夾角。第二群微結構中任兩個相鄰的微結構之間具有第二夾角，且第一夾角的角度大於第二夾角的角度。

在本發明的一實施例中，上述之每一第一透鏡的 屈光度為正。

在本發明的一實施例中，上述之每一第二表面為凸面。

在本發明的一實施例中，上述之這些微結構的屈光度為正。

在本發明的一實施例中，上述之這些微結構的屈光度為負。

在本發明的一實施例中，上述之每一第二透鏡包括相對的第三表面與第四表面，這些微結構配置於第三表面與第四表面的至少其中之一，且每一第二透鏡的屈光度為負。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第二透鏡的第三表面為凹面，第四表面為凸面，且凹面與凸面的其中之一面向聚焦區域。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第二透鏡的第三表面為第一凹面，第四表面為第二凹面，且第一凹面與第二凹面的其中之一面向聚焦區域。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第二透鏡的第三表面為凹面，第四表面為平面，且凹面與平面的其中之一面向聚焦區域。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第二透鏡的第三表面為第一平面，第四表面為第二平面，且第一平面與第二平面的其中之一面向聚焦區域。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第一透鏡為球面透鏡。

在本發明的一實施例中，上述之至少一第一透鏡為非球面透鏡。

在本發明的一實施例中，上述之第二透鏡為球面透鏡。

在本發明的一實施例中，上述之第二透鏡為非球面透鏡。

在本發明的一實施例中，上述之這些微結構的表面的至少部分為球面。

在本發明的一實施例中，上述之這些微結構的表面的至少部分為非球面。

在本發明的一實施例中，上述之頭戴型顯示裝置更包括至少一光學補償透鏡，適於讓影像光束通過，並位於顯示面板與這些第二透鏡之間。

在本發明的一實施例中，上述之顯示面板由參考平面朝靠近聚焦區域的方向傾斜而與參考平面之間具有第三夾角，至少一第一透鏡更包括相對的第一側面與第二側面，第一側面與第二側面分別鄰接於第一表面與第二表面之間，頭戴型顯示裝置更包括通過第一透鏡的軸心以及聚焦區域的中心點的第一基準線以及通過第一側面或第二側面以及聚焦區域的中心點的第二基準線，第一基準線與第二基準線之間具有第四夾角，且第四夾角大於第三夾角。

在本發明的一實施例中，上述之至少一顯示面板的數量為兩個，這些顯示面板適於分別提供第一影像光束與第二影像光束，第一影像光束通過彼此對應的第一透鏡與第二透鏡而於第一影像光束的傳遞路徑上形成第一聚焦區域，第二影像光束通過彼此對應的另一第一透鏡與另一第二透鏡而於第二影像光束的傳遞路徑上形成第二聚焦區域。

在本發明的一實施例中，上述之頭戴型顯示裝置更包括框架，其中至少一顯示面板、這些第一透鏡以及這些第二透鏡皆配置於框架上。

本發明實施例之頭戴型顯示裝置，其主要是將靠近影像光束所形成的聚焦區域的第一透鏡設計為曲面，且第 一透鏡的凹面朝向聚焦區域，並在第一透鏡的曲面上配置多個微結構，在這樣的結構設計下，無需增加透鏡的尺寸，便可有效的加大頭戴型顯示裝置的視角大於110度，並在視角加大的同時，維持適眼距大於100公釐，除此之外，可進一步有效減輕頭戴型顯示裝置的重量及體積，且在這樣的結構設計下，可有效修正光學的色差與像差。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g‧‧‧頭戴型顯示裝置

11、18‧‧‧顯示面板

12、13‧‧‧第一透鏡

14、15、14b、15b、14c、15c、14d、15d‧‧‧第二透鏡

16、16a‧‧‧微結構

16’‧‧‧第一群微結構

16”‧‧‧第二群微結構

17、19‧‧‧光學補償透鏡

100、200、300‧‧‧參考平面

121、131‧‧‧第一表面

122、132‧‧‧第二表面

123‧‧‧第一側面

124‧‧‧第二側面

141、151、141b、151b、141c、151c、141d、151d‧‧‧第三表面

142、152、142b、152b、142c、152c、142d、152d‧‧‧第四表面

161、162、163、164‧‧‧表面

20‧‧‧曲面透鏡

201‧‧‧凸面

A‧‧‧軸心

FA‧‧‧聚焦區域

FA1‧‧‧第一聚焦區域

FA2‧‧‧第二聚焦區域

IB‧‧‧影像光束

IB1‧‧‧第一影像光束

IB2‧‧‧第二影像光束

L1‧‧‧第一基準線

L2‧‧‧第二基準線

θ1‧‧‧第一夾角

θ2‧‧‧第二夾角

θa、θb、θc、θ3、θ4‧‧‧夾角

圖1為本發明之一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

圖2A為位於參考平面上的多個微結構的示意圖。

圖2B為多個微結構配置於曲面透鏡的示意圖。

圖3為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

圖4為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

圖5，其為本發明之又一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

圖6，其為本發明之再一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

圖7，其為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

圖8，其為本發明之又一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

圖9，其為本發明之再一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

請參照圖1，本發明之一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1包括至少一顯示面板11、兩個第一透鏡12、13、兩個第二透鏡14、15以及多個微結構16。顯示面板11適於提供影像光束IB，並於此影像光束IB的傳遞路徑上形成聚焦區域FA。這些第一透鏡12、13適於讓影像光束IB通過，且每一第一透鏡12、13位於顯示面板11與聚焦區域FA之間。這些第一透鏡12、13分別包括相對的第一表面121、131與第二表面122、132，在本實施例中，這些第一表面121、131為面向聚焦區域FA的凹面，而這些第二表面122、132為面向顯示面板11的凸面。這些第二透鏡14、15適於讓影像光束IB通過，且每一第一透鏡12、13位於每一第二透鏡14、15與聚焦區域FA之間。這些第二透鏡14、15分別包括相對的第三表面141、151與第四表面142、152。每一第二透鏡14、15的第三表面141、151例如是凸面，每一第二透鏡14、15的第四表面142、152例如是凹面，也就是說，本實施例之每一第二透鏡14、15例如是凸凹透鏡，且每一第二透鏡14、15的凸面例如是面向聚焦區域FA，每一第二透鏡14、15的凹面例如是面向顯示面板11，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，每一第二透鏡14、15的凸面例如是朝向顯示面板11，每一第二透鏡 14、15的凹面例如是朝向聚焦區域FA。

承上述，如圖1所示，這些微結構16配置於每一第一透鏡12、13的第一表面121、131與第二表面122、132的至少其中之一上，在本實施例中，這些微結構16例如是配置於每一第一透鏡12、13的第一表面121、131與第二表面122、132上，以減少第一透鏡12、13的厚度。但本發明並不以此為限，在一實施例中，這些微結構16例如是僅配置於每一第一透鏡12、13的第一表面121、131(即凹面)上，在一實施例中，這些微結構16例如是僅配置於每一第一透鏡12、13的第二表面122、132(即凸面)上。

承上述，如圖1所示，以配置在第一透鏡12的第一表面121上的這些微結構16為例進行說明。本實施例中，這些微結構16包括第一群微結構16’與第二群微結構16”，其中第一群微結構16’靠近第一透鏡12的軸心A，第二群微結構16”遠離第一透鏡12的軸心A，也就是說，第一群微結構16’設置於第一透鏡12的軸心A與第二群微結構16”之間。第一群微結構16’中任兩個相鄰的微結構16之間具有第一夾角θ1，第二群微結構16”中任兩個相鄰的微結構16之間第一夾角θ2，其中第一夾角θ1的角度大於第二夾角θ2的角度，相較於現有技術，這樣的設計可大幅增加第一鏡片12邊緣的曲光能力並維持良好的成像品質，以令使用者的視角大於110度。具體而言，第一群微結構16’中任兩個相鄰的微結構16分別具有彼此鄰接的表面161與表面162，且表面161與表面162之間夾有第一夾角θ1。第二群微結構16”中任兩個相鄰的微結構16分別具有彼此鄰接的表面163與表面164，且表面163與表面164之間夾有第二夾角θ2。此外，配 置在另一第一透鏡13的第一表面131上的這些微結構16也同樣具有與上述相同的結構設計。

值得一提的是，圖1所示之多個微結構16例如是符合圖2A至圖2B所示之多個微結構之間的角度關係，具體說明如下。

請參照圖2A至圖2B，圖2A為位於參考平面上的多個微結構的示意圖。圖2B為圖2A所示之多個微結構配置於曲面透鏡的示意圖。如圖2A所示，參考平面100例如是水平面，位於參考平面100上的這些微結構16中任兩個相鄰微結構16之間具有夾角θa。如圖2B所示，當這些微結構16配置於曲面透鏡20的凸面201上後，相同位置上的兩個相鄰微結構16之間的夾角會由夾角θa轉變成夾角θb，而此夾角θb的角度大於夾角θa的角度。再如圖2B所示，曲面透鏡20的凸面201與另一參考平面200之間具有夾角θc，此參考平面200與參考平面100彼此平行，而夾角θa、θb與θc之間的關係為夾角θc的角度大致等於夾角θa與夾角θb的角度總和。

承上述，請再次參照圖1，在本實施例中，頭戴型顯示裝置1的第一透鏡12、13具有正屈光度，也就是第一透鏡12、13為正透鏡，而第二透鏡14、15具有負屈光度，也就是第二透鏡14、15為負透鏡。此外，在本實施例中，這些微結構16例如是具有正屈光度，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，這些微結構16可具有負屈光度。但需特別說明的是，在這些微結構16具有負屈光度的實施例中，雖然這些微結構16的屈光度為負屈光度，但這些具有負屈光度的微結構16與具有正屈光度的第一透鏡12、13結合後，第一透鏡12、13的整體仍為具有正屈光度的透鏡。此外，本實 施例之這些微結構16例如是菲涅爾透鏡(Fresnel lens)結構，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，這些微結構16例如是繞射結構。

承上述，請繼續參照圖1，在本實施例中，頭戴型顯示裝置1的第一透鏡12、13例如是球面透鏡，然而第一透鏡12、13亦可以是非球面透鏡，本發明並不加以限定第一透鏡12、13的類型，可視實際情況的需求而選用不同類型的透鏡。此外，在本實施例中，第二透鏡14、15例如是球面透鏡，然而第二透鏡14、15亦可以是非球面透鏡的其中之一，本發明並不加以限定第二透鏡14、15的類型，可視實際情況的需求而選用不同類型的透鏡。此外，在本實施例中，這些微結構16的表面例如是球面，然而微結構16的表面亦可以是非球面，本發明並不加以限定這些微結構16的類型，可視實際情況的需求而選用不同類型的微結構16。

需特別說明的是，當本實施例之頭戴型顯示裝置1配戴於使用者的頭部上時，顯示面板11提供的影像光束IB於傳遞路徑上所形成的聚焦區域FA例如是使用者的眼部位置，但本發明並不將聚焦區域FA限定為使用者的眼部位置。以光學系統架構的角度而言，影像光束IB於傳遞路徑上所形成的聚焦區域FA例如是光瞳(pupil)的配置位置，也就是對通過光學系統的光束有限制作用並進一步限制成像大小或成像空間範圍的光學元件-孔徑光闌。此外，本實例之頭戴型顯示裝置1的顯示面板11、這些第一透鏡12、13以及這些第二透鏡14、15例如皆配置於框架(在圖1中未繪示出)上。

請參照圖3，其為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1a與圖1所 示之頭戴型顯示裝置1類似，不同點在於，本實施例之頭戴型顯示裝置1a的這些第二透鏡14、15上亦配置有多個微結構16a。具體而言，這些微結構16a配置於第二透鏡14、15的第三表面141、151與第四表面142、152的至少其中之一，以減少第二透鏡14、15的厚度。在本實施例中，這些微結構16a例如是配置於每一第二透鏡14、15的第一表面141、151與第二表面142、152上，但本發明並不以此為限，在一實施例中，這些微結構16例如是僅配置於每一第二透鏡14、15的第三表面141、151(即凸面)上，在一實施例中，這些微結構16a例如是僅配置於每一第二透鏡14、15的第二表面142、152(即凹面)上。

請參照圖4，其為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1b與圖3所示之頭戴型顯示裝置1a類似，不同點在於，本實施例之頭戴型顯示裝置1b的每一第二透鏡14b、15b的第三表面141b、151b為第一凹面，每一第二透鏡14b、15b的第四表面142b、152b為第二凹面，也就是說，本實施例之每一第二透鏡14b、15b例如是負屈光度的雙凹透鏡，且每一第二透鏡14b、15b的第一凹面例如是朝向聚焦區域FA，每一第二透鏡14b、15b的第二凹面例如是朝向顯示面板11，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，每一第二透鏡14b、15b的第一凹面例如是面向顯示面板11，每一第二透鏡14b、15b的第二凹面例如是面向聚焦區域FA。此外，微結構16a可選擇性地配置於每一第二透鏡14b、15b的第三表面141b、151b或第四表面142b、152b至少其中之一上，本發明並不以此為限。

請參照圖5，其為本發明之另一實施例之頭戴型 顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1c與圖3所示之頭戴型顯示裝置1a類似，不同點在於，本實施例之頭戴型顯示裝置1c的每一第二透鏡14c、15c的第三表面141c、151c例如是平面，每一第二透鏡14c、15c的第四表面142c、152c例如是凹面，也就是說，本實施例之每一第二透鏡14c、15c例如是負屈光度的平凹透鏡，且每一第二透鏡14c、15c的凹面例如是面向顯示面板11，每一第二透鏡14c、15c的平面例如是面向聚焦區域FA，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，每一第二透鏡14c、15c的凹面例如是面向聚焦區域FA，每一第二透鏡14c、15c的平面例如是面向顯示面板11。此外，微結構16a可選擇性地配置於每一第二透鏡14c、15c的第三表面141c、151c或第四表面142c、152c至少其中之一上，本發明並不以此為限。

請參照圖6，其為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1d與圖3所示之頭戴型顯示裝置1a類似，不同點在於，本實施例之頭戴型顯示裝置1d的每一第二透鏡14d、15d的第三表面141d、151d例如是第一平面，每一第二透鏡14d、15d的第四表面142d、152d例如是第二平面，也就是說，本實施例之每一第二透鏡14d、15d例如是負屈光度的雙平面透鏡，且每一第二透鏡14d、15d的第一平面例如是面向聚焦區域FA，每一第二透鏡14d、15d的第二平面例如是面向顯示面板11，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，每一第二透鏡14d、15d的第一平面例如是面向顯示面板11，每一第二透鏡14d、15d的第二平面例如是面向聚焦區域FA。此外，微結構16a可選擇性地配置於每一第二透鏡14d、15d的第三表面141d、151d 或第四表面142d、152d至少其中之一上，本發明並不以此為限。需特別說明的是，由於這些微結構16a具有負屈光度，故第二透鏡14d、15d可不具有屈光度，以降低第二透鏡14d、15d的製造難度。

需特別說明的是，圖1、圖4至圖6所示之第二透鏡的種類，例如凸凹透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡以及雙平面透鏡，彼此之間可以相互搭配使用，本發明並不加以限定第二透鏡僅能使用單一種類的透鏡。舉例而言，以圖1所示之頭戴型顯示裝置1為例，第二透鏡14例如是凸凹透鏡，而第二透鏡15例如是雙凹透鏡。

請參照圖7，其為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1e與圖3所示之頭戴型顯示裝置1a類似，不同點在於，本實施例之頭戴型顯示裝置1e更包括兩個光學補償透鏡17、19。這些光學補償透鏡17、19適於讓顯示面板11所發出的影像光束IB通過，且這些光學補償透鏡17、19分別位於顯示面板11與這些第二透鏡14、15之間。本實施例之光學補償透鏡17、19的功效在於，影像光束IB透過這些光學補償透鏡17、19的補償後可有助於提高成像的品質。需特別說明的是，本發明並不加以限定光學補償透鏡的數量為兩個，在其它的實施例中，光學補償透鏡的數量例如是一個或三個以上，且可依照實際情況的需求而配置在第二透鏡14與顯示面板11之間或是配置在第二透鏡15與顯示面板11之間。此外，在本實施例中，這些光學補償透鏡17、19例如是凸凹透鏡，但本發明並不以此為限，在其它實施例中，這些光學補償透鏡17、19例如是雙凹透鏡、平凹透鏡以及雙平面透鏡的其中之一。此外，微 結構16a可選擇性地配置於每一第二透鏡14、15的第三表面141、151或第四表面142、152至少其中之一上，本發明並不以此為限。

請參照圖8，其為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1f與圖1所示之頭戴型顯示裝置1類似，不同點在於，本實施例之頭戴型顯示裝置1f的顯示面板數量例如是兩個。這些顯示面板11、18適於分別提供第一影像光束IB1與第二影像光束IB2。第一影像光束IB1通過第一透鏡12、第二透鏡14而於第一影像光束IB1的傳遞路徑上形成第一聚焦區域FA1。第二影像光束IB2通過第一透鏡13、第二透鏡15而第二影像光束IB2的傳遞路徑上形成第二聚焦區域FA2。此外，微結構16a(未繪示於圖8)亦可選擇性地配置於每一第二透鏡14、15的第三表面141、151或第四表面142、152至少其中之一上，本發明並不以此為限。

請參照圖9，其為本發明之另一實施例之頭戴型顯示裝置的示意圖。本實施例之頭戴型顯示裝置1g與圖8所示之頭戴型顯示裝置1f類似，不同點在於，本實施例之頭戴型顯示裝置1g的這些顯示面板11、18分別由參考平面300朝靠近第一聚焦區域FA1與第二聚焦區域FA2的方向傾斜。以顯示面板11為例子進行說明，顯示面板11與參考平面300之間具有夾角θ3，舉例而言，參考平面300例如是水平面，當顯示面板11、18置於參考平面300時，顯示面板11、18會分別與參考平面300之間具有夾角，其中參考平面300定義為與重力方向平行。再以第一透鏡12以及第一聚焦區域FA1為例子進行說明，第一透鏡12包括相對的第一側面123 與第二側面124，第一側面123與第二側面124鄰接於第一表面121與第二表面122之間。本實施例之頭戴型顯示裝置1g更包括第一基準線L1以及第二基準線L2。第一基準線L1通過第一透鏡12的軸心A以及第一聚焦區域FA1的中心點C1，第二基準線L2通過第二側面124以及第一聚焦區域FA1的中心點C1。第一基準線L1與第二基準線L2之間具夾角θ4，其中夾角θ4的角度大於夾角θ3的角度，這樣的設計可有效地修正光學系統的色差與像差。需特別說明的是，顯示面板11、18相對於參考平面300的傾斜角度可不相同，以對使用者的雙眼個別進行不同程度的色差或像差修正。此外，微結構16a(未繪示於圖9)亦可選擇性地配置於每一第二透鏡14、15的第三表面141、151或第四表面142、152至少其中之一上，本發明並不以此為限。

綜上所述，本發明實施例之頭戴型顯示裝置，其主要是將靠近影像光束所形成的聚焦區域的第一透鏡設計為曲面，且第一透鏡的凹面朝向聚焦區域，並在第一透鏡的曲面上配置多個微結構，在這樣的結構設計下，無需增加透鏡的尺寸，便可有效的增加頭戴型顯示裝置的視角大於110度，並在視角加大的同時，維持適眼距大於100公釐，除此之外，可進一步有效減輕頭戴型顯示裝置的重量及體積，且在這樣的結構設計下，可有效修正光學的色差與像差。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用， 並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

1‧‧‧光學系統

11‧‧‧顯示面板

12、13‧‧‧第一透鏡

14、15‧‧‧第二透鏡

16‧‧‧微結構

16’‧‧‧第一群微結構

16”‧‧‧第二群微結構

121、131‧‧‧第一表面

122、132‧‧‧第二表面

141、151‧‧‧第三表面

142、152‧‧‧第四表面

161、162、163、164‧‧‧表面

A‧‧‧軸心

IB‧‧‧影像光束

FA‧‧‧聚焦區域

θ1‧‧‧第一夾角

θ2‧‧‧第二夾角

Claims (20)

1. 一種頭戴型顯示裝置，適於發出一影像光束，並於該影像光束的傳遞路徑上形成一聚焦區域，該頭戴型顯示裝置包括：至少一顯示面板，適於提供該影像光束；兩個第一透鏡，適於讓該影像光束通過，並位於該至少一顯示面板與該聚焦區域之間，每一該第一透鏡包括相對的一第一表面與一第二表面，其中該第一表面為面向該聚焦區域的一凹面；兩個第二透鏡，適於讓該影像光束通過，每一該第一透鏡位於每一該第二透鏡與該聚焦區域之間；以及多個微結構，配置於該第一表面與該第二表面至少其中之一上，其中每一該第一透鏡具有一軸心，該些微結構包括靠近該軸心的一第一群微結構以及遠離該軸心的一第二群微結構，該第一群微結構中任兩個相鄰的微結構之間具有一第一夾角，該第二群微結構中任兩個相鄰的微結構之間具有一第二夾角，且該第一夾角的角度大於該第二夾角的角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中每一該第一透鏡的屈光度為正。
3. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中每一該第二表面為一凸面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該些微結構的屈光度為正。
5. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該些微結構的屈光度為負。
6. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中每一該第二透鏡包括相對的一第三表面與一第四表面，該些微結構配置於該第三表面與該第四表面的至少其中之一，且每一該第二透鏡的屈光度為負。
7. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴型顯示裝置，其中至少一該第二透鏡的該第三表面為一凹面，該第四表面為一凸面，且該凹面與該凸面的其中之一面向該聚焦區域。
8. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴型顯示裝置，其中至少一該第二透鏡的該第三表面為一第一凹面，該第四表面為一第二凹面，且該第一凹面與該第二凹面的其中之一面向該聚焦區域。
9. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴型顯示裝置，其中至少一該第二透鏡的該第三表面為一凹面，該第四表面為一平面，且該凹面與該平面的其中之一面向該聚焦區域。
10. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴型顯示裝置，其中該至少一第二透鏡的該第三表面為一第一平面，該第四表面為一第二平面，且該第一平面與該第二平面的其中之一面向該聚焦區域。
11. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中至少一該第一透鏡為一球面透鏡。
12. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中至少一該第一透鏡為一非球面透鏡。
13. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該第二透鏡為一球面透鏡。
14. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該第二透鏡為一非球面透鏡。
15. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該些微結構的一表面的至少部分為球面。
16. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該些微結構的一表面的至少部分為非球面。
17. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，更包括至少一光學補償透鏡，適於讓該影像光束通過，並位於該顯示面板與該些第二透鏡之間。
18. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該顯示面板由一參考平面面朝靠近該聚焦區域的方向傾斜而與該參考平面之間具有一第三夾角，該至少一第一透鏡更包 括相對的一第一側面與一第二側面，該第一側面與該第二側面分別鄰接於該第一表面與該第二表面之間，該頭戴型顯示裝置更包括通過該第一透鏡的該軸心以及該聚焦區域的中心點的一第一基準線以及通過該第一側面或該第二側面以及該聚焦區域的中心點的一第二基準線，該第一基準線與該第二基準線之間具有一第四夾角，且該第四夾角大於該第三夾角。
19. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，其中該至少一顯示面板的數量為兩個，該些顯示面板適於分別提供一第一影像光束與一第二影像光束，該第一影像光束通過彼此對應的第一透鏡與第二透鏡而於該第一影像光束的傳遞路徑上形成一第一聚焦區域，該第二影像光束通過彼此對應的另一第一透鏡與另一第二透鏡而於該第二影像光束的傳遞路徑上形成一第二聚焦區域。
20. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴型顯示裝置，更包括一框架，其中該至少一顯示面板、該些第一透鏡以及該些第二透鏡皆配置於該框架上。