TW202012993A - 擴增實境提供設備和光學裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種擴增實境提供設備。擴增實境提供設備包含：透鏡，其包含：第一透鏡部分，包含第一反射構件；以及第二透鏡部分，包含第二反射構件；以及顯示裝置，在透鏡的一側上以顯示第一影像和第二影像，其中第一反射構件以第一角度反射第一影像，並且第二反射構件以與第一角度不同的第二角度反射第二影像。

Description

擴增實境提供設備和光學裝置
相關申請的交互參照
本申請主張於2018年7月18日提交的韓國專利申請第10-2018-0083566號的優先權和權益，其全部內容透過引用併入本文。
本發明涉及一種光學裝置及其製造方法。
擴增實境(augmented reality，AR)是指將虛擬影像(例如，電腦生成的影像)疊加在使用者的眼睛所看到的真實影像上，並且將兩個影像顯示為單個影像的技術。虛擬影像可以是文本或圖形形式的影像，並且實際影像可以是與可以從擴增實境設備的視場(field of view，FOV)觀察到的真實對像有關的資訊。
可以使用頭戴式顯示器(head-mounted display，HMD)、抬頭顯示器(head-up display，HUD)等來實現擴增實境。當使用頭戴式顯示器實現擴增實境時，頭戴式顯示器可以以眼鏡的形式提供，並且因此可以被使用者容易地攜帶，容易地佩戴或移除。在這種情況下，可以使用諸如有機發光矽基二極體(OLEDoS)顯示器或矽基液晶(LCOS)顯示器的微顯示器來實現提供用於實現擴增實境的虛擬影像的顯示裝置。近來，需要擴大顯示裝置的可以被使用者的眼睛看到的部分(即是說，擴大使用者的視野)。
本發明的實施例提供一種擴增實境提供設備(AR提供設備)，其能夠擴大顯示裝置的一部分，該部分可以被使用者的眼睛看到(即是說，使用者的視場(FOV))，以及製造擴增實境提供設備的方法。為此，複數個微型顯示器可能是合適的。
根據本發明的一個方面，提供了一種擴增實境，提供一種裝置，包含：透鏡，其包含：第一透鏡部分，包含第一反射構件；第二透鏡部分，包含第二反射構件；以及顯示裝置，位於該透鏡的一側，用於顯示第一影像和第二影像，其中第一反射構件以第一角度反射第一影像，第二反射構件以與第一角度不同的第二角度反射第二影像。
該透鏡可以進一步包含第三透鏡部分，第三透鏡部分包含第三反射構件，其中顯示裝置進一步顯示第三影像，並且其中第三反射構件以不同於第一角度和第二角度的第三角度反射第三影像。
第一透鏡部分、第二透鏡部分和第三透鏡部分可以在係為透鏡的厚度方向的第一方向上順序地佈置。
第一反射構件，第二反射構件和第三反射構件可以在係為透鏡的厚度方向的第一方向上彼此重疊。
第一反射構件、第二反射構件和第三反射構件可以沿著第二方向彼此間隔開，第二方向是透鏡的寬度方向。
第一反射構件、第二反射構件和第三反射構件可以以不同的角度傾斜。
顯示裝置可以包含分別用於顯示第一影像、第二影像和第三影像的第一顯示面板、第二顯示面板和第三顯示面板。
根據本發明的另一方面，提供一種擴增實境，提供一種設備，該設備包含定義第一凹槽的第一透鏡部分，在第一凹槽中並具有凹陷形狀的第一反射構件，以及在該第一透鏡部分的一側上的顯示裝置，以用於顯示第一影像，其中第一反射構件以第一角度反射第一影像。
第一凹槽的直徑可以為大約400μm至大約2mm。
第一反射構件的直徑可以為大約100μm至大約5mm。
第一凹槽可具有大約20nm至大約40nm的表面粗糙度。
在第一凹槽和第一透鏡部分的頂表面相遇的拐點(inflect point)處的殘餘應力可以為大約4MPa至大約6MPa。
擴增實境提供設備可以進一步包含與第一透鏡部分重疊並定義第二凹槽的第二透鏡部分。
擴增實境提供設備可以進一步包含在第二凹槽中並且具有凹陷形狀的第二反射構件。
第一反射構件和第二反射構件可以以不同的角度傾斜。
擴增實境提供設備可以進一步包含與第一透鏡部分和第二透鏡部分重疊的第三透鏡部分，並且包含具有平坦形狀的第三微透鏡。
擴增實境提供設備可以進一步包含：第三透鏡部分，其與第一透鏡部分和第二透鏡部分重疊，並定義第三凹槽；以及第三反射構件，其在第三凹槽中並具有凹陷形狀，其中第一反射構件、第二反射構件和第三反射構件具有不同的直徑。
根據本發明的一個方面，提供了一種光學裝置，包含透鏡，其包含包含第一反射構件的第一透鏡部分和包含第二反射構件的第二透鏡部分；以及在透鏡的一側上用於顯示第一影像和第二影像的顯示裝置，其中第一反射構件以第一角度反射第一影像，第二反射構件以不同於第一角度的第二角度反射第二影像。
根據本發明的另一方面，提供了一種製造擴增實境提供設備的方法，該方法包含加熱與形成凹槽的區域相對應的透鏡的頂表面的一部分，並透過冷卻透鏡的頂表面以在其上形成凹槽，其中加熱透鏡的頂表面的一部分的步驟包含加熱感應加熱元件，並且使加熱的感應加熱元件相應於透鏡的頂表面的形成凹槽的區域的部分接觸持續大約0.1秒至大約1秒。
在透鏡的頂表面上形成凹槽的步驟可以包含將透鏡的頂表面冷卻至大約-200℃至大約0℃的溫度，以剝離與對應於形成凹槽的區域的透鏡的頂表面的部分，並去除透鏡上表面被剝離的部分。
該方法可以進一步包含沿著凹槽形成反射構件。
根據本發明的前述和其他實施例，可以擴大使用者的眼睛可以看見的顯示裝置的一部分(即是說，與使用者的視野相對應的顯示裝置的一部分)。
根據以下詳細描述、附圖和申請專利範圍，其他特徵和實施例將是顯而易見的。
透過參考以下對實施例的詳細描述以及附圖，可以更容易地理解本發明構思的特徵及其實現方法。在下文中，將參考附圖更詳細地描述實施例。然而，所描述的實施例可以以各種不同的形式來體現，並且不應被解釋為僅限於本文中示出的實施例。相反，提供這些實施例作為例子，使得本發明將是徹底和完整的，並且將向本領域具有通常知識者充分傳達本發明構思的方面和特徵。因此，可能不會描述對於完全理解本發明構思的方面和特徵而言對於本領域具有通常知識者而言不必要的過程、元件和技術。除非另有說明，否則在整個附圖和書面描述中，相同的元件符號表示相同的元件，因此，將不重複其描述。此外，與實施例的描述無關的部分可能未示出以使描述清楚。在附圖中，為了清楚起見，可能誇大了元件、層和區域的相對尺寸。
這裡參考截面圖描述各種實施例，截面圖係為實施例及/或中間結構的示意圖。這樣，例如由於製造技術及/或公差導致的圖示形狀的變化是可以預期的。此外，本文公開的特定結構或功能描述僅是說明性的，以用於描述根據本發明的概念的實施例。因此，本文公開的例示性實施例不應被解釋為限於特定示出的區域形狀，而是包含由例如製造導致的形狀偏差。例如，圖示為矩形的注入區域通常在其邊緣處具有圓形或彎曲的特徵及/或注入濃度的梯度，而不是從注入區域到非注入區域的二元變化。同樣地，透過注入形成的注入區域可以導致在注入區域與透過其發生注入的表面之間的區域中的一些注入。因此，附圖中示出的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不旨在示出裝置的區域的實際形狀，並且不旨在進行限制。另外，如本領域具有通常知識者將認識到的，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例，而且不脫離本發明的精神或範圍。
在以下描述中，出於解釋的目的，闡述了許多具體細節以提供對各種實施例的透徹理解。然而，顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下或者利用一個或複數個等同佈置來實踐各種例示性實施例。在其他實例中，以方塊圖形式示出了習知的結構和裝置，以避免不必要地模糊各種例示性實施例。
應當理解，儘管這裡可以使用用語第一、第二等來描述各種元件、構件、區域、層及/或部分，但是這些元件、構件、區域、層及/或部分不應受限制於這些用語。這些用語僅用於將一個元件、組件、區域、層或部分與另一個元件、組件、區域、層或部分區分開。因此，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，下面討論的第一元件、組件、區域、層或部分可以被稱為第二元件、組件、區域、層或部分。
這裡可以使用空間相對用語，例如「下方(beneath)」、「下方(below)」、「下方(lower)」、「上方(above)」、「上方(upper)」等，以便於描述一個元件或特徵與圖示中另一個元件或特徵的關係。應當理解，除了圖中所示的方向之外，空間相對用語旨在包含使用或操作中的裝置的不同方向。例如，如果圖中的設備被翻轉，則被描述為在其他元件或特徵「下方(below)」或「下方(beneath)」的元件將被定向在其他元件或特徵「上方(above)」。因此，例示性用語「下方(below)」可以包含上方和下方的方向。裝置可以以其他方式定向(旋轉90度或在其他方位)，並且相應地解釋本文使用的空間相對描述用語。類似地，當第一部分被描述為佈置在第二部分「上」時，這表示第一部分被佈置在第二部分的上側或下側，而不限於重力方向的第二部分的上側。
將理解的是，當諸如層的元素被稱為「上(on)」、「連接到(connected to)」或「耦合到(coupled to)」另一個元素或層時，它可以直接在另一個元素或層上、連接到或耦合到另一個元素或層，或者可以存在中間元件或層。然而，當元件或層被稱為「直接在......上(directly on)」、「直接連接到(directly connected to)」或「直接耦合到(directly coupled to)」另一元件或層時，不存在中間元件或層。同時，可以類似地解釋描述諸如「在...之間」、「在...之間」、「直接在...之間」或「與...直接相鄰」之類的組件之間的關係的其他表達。另外，還將理解的是，當元件或層被稱為在兩個元件或層「之間」時，它可以是兩個元件或層之間的唯一元件或層，或也可能存在一個或複數個中間元件或層。
為了本發明的目的，諸如「…中的至少一個」的表達在元素列表之前時修飾了元素的整個列表並且不修飾列表中的單個元素。為了本發明的目的，「X、Y以及Z中的至少一個」以及「選自由X、Y以及Z組成的組中的至少一個」可以被解釋為僅X、僅Y、僅Z、或X、Y以及Z中兩個或複數個的任意組合，例如XYZ、XYY、YZ以及ZZ。貫穿全文，相同的元件符號表示相同的元素。如這裡所使用的，術語「以及/或(and/or)」包含一個或複數個相關所列項目的任何以及所有組合。
在下面的例子中，x軸、y軸以及y軸不限於直角坐標系的三個軸，並且可以在廣義上解釋。例如，x軸、y軸以及z軸可以彼此垂直，或者可以表示彼此不垂直的不同方向。上述同樣適用於第一方向、第二方向及/或第三方向。
這裡使用的術語是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如這裡所使用的，單數形式「一(a)」、「一(an)」以及「一(the)」也旨在包含複數形式，除非上下文另有明確說明。此外，當在本說明書中使用時，術語「包含(comprises)」、「包含(comprising)」、「包含(includes)」以及/或「包含(including)」指定該特徵、整體、步驟、操作、元件、組件以及/或組的存在，但是，不排除一個或複數個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件以及/或組的存在或添加。如這裡所使用的，術語「以及/或(and/or)」包含一個或複數個相關所列項目的任何以及所有組合。
還應注意，如本文所使用的，術語「實質上(substantially)」、「大約(about)」以及「近似(approximately)」等其他類似術語用作近似用語而不是程度用語，並且因此用於解釋固有偏差在本領域具有通常知識者將認識到的測量值、計算值以及/或提供值。本文所用的「大約」或「近似」包含該值和本領域具有通常知識者在考慮所考慮的測量以及與測量相關的誤差之後所確定的特定值(即測量系統的限制)的可接受偏差範圍內。例如，「大約」可以表示在一個或複數個標準偏差之內，或者在該值的±30％、20％、10％、5％之內。此外，當描述本發明的實施例時，「可以(may)」的使用是指「本發明的一個或複數個實施例」。如本文所使用的，術語「使用(use)」、「使用(using)」和「使用(used)」可以分別被認為與術語「利用(utilize)」、「利用(utilizing)」和「利用(utilized)」同義。此外，術語「例示性」旨在表示例子或說明。
當某個實施例可以不同地實現時，可以與所描述的順序不同地執行特定處理順序。例如，兩個連續描述的過程可以基本上同時執行或以與所描述的順序相反的順序執行。
而且，本文公開及/或列舉的任何數值範圍旨在包含在列舉範圍內的具有相同數值精度的所有子範圍。例如，範圍「1.0至10.0」旨在包含在所列舉的最小值1.0與所列舉的最大值10.0之間(並且包含)之間的所有子範圍，即是說，具有等於或大於1.0的最小值以及等於或小於10.0的最大值，例如2.4至7.6。本文列舉的任何最大數值限制旨在包含其中包含的所有較低數值限制，並且本說明書中列舉的任何最小數值限制旨在包含其中包含的所有較高數值限制。因此，申請人保留修改本說明書(包含申請專利範圍書)的權利，以明確列舉包含在本文明確敘述的範圍內的任何子範圍。所有這些範圍旨在在本說明書中進行固有描述，以便進行修改以明確列舉任何此類子範圍將符合35USC§112(a)和35USC§132(a)的要求。
可以利用任何合適的硬體、韌體(例如，專用集成電路)、軟體或軟體、韌體和硬體的組合來實現根據本文描述的本發明的實施例的電子或電氣設備及/或任何其他相關設備或組件。例如，這些設備的各種組件可以形成在一個集成電路(IC)晶片上或在單獨的IC晶片上。此外，這些設備的各種組件可以在可撓性印刷電路膜、帶載封裝(TCP)、印刷電路板(PCB)上實現，或在一個基板上形成。此外，這些設備的各種組件可以是在一個或複數個計算設備中的一個或複數個處理器上運行的程序或執行續，其執行電腦程序指令並與其他系統組件進行互動以執行本文該的各種功能。電腦程序指令被儲存在記憶體中，該記憶體可以使用諸如隨機存取記憶體(RAM)之類的標準儲存設備在計算設備中實現。電腦程序指令還可以儲存在其他非暫態電腦可讀介質中，例如CD-ROM，快閃驅動器等。而且，本領域具有通常知識者應該認識到，可以將各種計算設備的功能組合或集成到單個計算設備中，或者可以將特定計算設備的功能分佈在一個或複數個其他計算設備上而不背離本發明的實施例的精神和範圍。
除非另有定義，否則本文中使用的所有術語(包含技術術語和科學術語)具有與本發明構思所屬領域的具有通常知識者通常所理解的相同含義。還將理解的是，諸如在常用詞典中定義的那些術語應被解釋為具有與它們在相關領域及/或本說明書的上下文中的含義相一致的含義，並且不應被解釋為理想化或過於形式化的意義，除非本文明確定義。
第1圖係根據本發明的實施例的擴增實境(AR)提供設備的透視圖，第2圖係根據本發明的實施例的擴增實境提供設備的透鏡的分解透視圖。
參照第1圖和第2圖，擴增實境提供設備10包含透鏡100、顯示裝置200和黏合層300。
透鏡100可以包含複數個透鏡部分。在一個實施例中，透鏡100可以包含第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105，但是本發明不限於此。例如，透鏡100可以包含至少兩個透鏡部分。透鏡100可以由玻璃或塑膠形成為透明或半透明的。因此，使用者可以透過透鏡100看到真實影像(即是說，現實)。考慮到使用者的視力，透鏡100可以具有折射率(例如，預定折射率)，並且第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105可以具有相同的折射率。然而，本發明不限於此。第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105可以透過結合材料彼此結合。例如，結合材料可以是光學透明樹脂(OCR)或光學透明黏合劑(OCA)，但是本發明不限於此。
透鏡100被示出為形成為由具有倒角CE的第一八角形表面SF1和第二八角形表面SF2以及第一側面a、第二側面b、第三側面c和第四側面d組成的十面體，但是可以形成為各種其他形狀。例如，透鏡100可以形成為六面體，該六面體由具有直角的第一矩形表面和第二矩形表面以及第一側面a、第二側面b、第三側面c和第四側面d組成。即是說，透鏡100可以形成為由第一多邊形表面和第二多邊形表面以及複數個側面組成的多面體，或者甚至可以形成為圓柱體。
透鏡100的第一表面SF1可以是第三透鏡部分105的表面，並且透鏡100的第二表面SF2可以是第一透鏡部分101的表面。即是說，透鏡100的第一表面SF1可以是面對使用者的眼睛E的表面，並且透鏡100的第二表面SF2可以是透鏡100的外表面。透鏡100可以形成為除多面體以外的各種形狀，例如圓柱體、橢圓圓柱體、半圓形圓柱體、半橢圓圓柱體，變形的圓柱體或變形的半圓形圓柱體。在此使用的術語「變形的圓柱體」和「變形的半圓形圓柱體」分別是指直徑不均勻的圓柱體和半圓形圓柱體。
在一個實施例中，第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105可以具有相同的尺寸，並且可以在第三方向(或Z軸方向)上結合在一起以形成透鏡100，但是本發明不限於此。
透鏡100可以包含第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430。例如，第一反射構件410可以位於第一透鏡部分101中，第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103中，並且第三反射構件430可以位於第三透鏡部分105中。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430也可以被稱為針鏡(pin mirror)或微鏡(micro-mirror)，但是本發明不限於此。
在一個實施例中，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以分別位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中，但是本發明不限於此。在另一個實施例中，複數個第一反射構件410可以位於第一透鏡部分101中，複數個第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103中，並且複數個第三反射構件430可以位於第三透鏡部分105中。為了加寬顯示裝置200的可由使用者的眼睛E感知的部分(即是說，加寬使用者的視場(FOV))，透鏡100可以適當地包含複數個第一反射構件410、複數個第二反射構件420和複數個第三反射構件430。在顯示裝置200顯示的虛擬影像用於實現擴增實境。顯示裝置200可以位於透鏡100的一側。
例如，顯示裝置200可以位於透鏡100的第一側(例如，側a)，但是本發明不限於此。例如，顯示裝置200可以位於第一側面a、第二側面b、第三側面c和第四側面d中的至少一個上。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以被定位成具有不同的角度。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射由顯示裝置200顯示的虛擬影像，從而將虛擬影像提供給使用者的眼睛E。因為由顯示裝置200顯示的虛擬影像被具有不同角度的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射，所以虛擬影像的景深加深了。
例如，參考第1圖，第一透鏡部分101的第一反射構件410透過將第一影像IM1朝著透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200顯示的第一影像IM1提供給使用者的眼睛E。第二透鏡部分103的第二反射元件420透過將第二影像IM2朝著透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200顯示的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E。第三透鏡部分105的第三反射構件430透過將第三影像IM3朝著透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200顯示的第三影像IM3提供給使用者的眼睛E。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以允許由顯示裝置200顯示的虛擬影像(例如，第一影像IM1、第二影像IM2和第三影像IM3)聚焦在使用者眼睛E的視網膜上的單個點上。結果，即使當使用者透過透鏡100聚焦在真實影像上時，使用者也可以清楚地看到虛擬影像。即是說，使用者可以清楚地看到虛擬影像，而無需移動他或她當前放置在真實影像上的焦點。
第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的尺寸可以小於使用者的眼睛E的瞳孔。例如，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可具有大約5mm的直徑。在這種情況下，因為使用者聚焦在真實影像上，所以使用者難以識別第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430。然而，隨著第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的尺寸減小，由顯示裝置200提供給使用者的眼睛E的虛擬影像的亮度減小；鑑於此，可以適當地設置第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的尺寸。第1圖示出了第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430具有圓形截面形狀，但是第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以具有橢圓形或多邊形的截面形狀。
在一個實施例中，第一透鏡部分101可以包含第一側面101a、第二側面101b、第三側面101c和第四側面101d，並且可以在其角落處具有倒角CE，但是本發明不限於此。例如，第一透鏡部分101可以具有直角。第一反射構件410可以位於第一透鏡部分101的中心。
第二透鏡部分103可以包含第一側面103a、第二側面103b、第三側面103c和第四側面103d，並且可以在其角落處具有倒角CE，但是本發明不限於此。例如，第二透鏡部分103可以具有直角。第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103的中心。
第三透鏡部分105可以包含第一側面105a、第二側面105b、第三側面105c和第四側面105d，並且可以在其角落處具有倒角CE，但是本發明不限於此。例如，第三透鏡部分105可以具有直角。第三反射構件430可以位於第三透鏡部分105的中心。
第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105在平面圖中可以具有相同的尺寸，並且第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430分別位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中，其可以分別以不同的角度傾斜，並且可以在第三方向(或Z軸方向)上彼此重疊。
第3圖係根據本發明的另一實施例的透鏡的分解透視圖。參照第3圖，第一透鏡部分101的第一反射構件410可以位於靠近第一透鏡部分101的第二側面101b的位置，第二透鏡部分103的第二反射構件420可以位於透鏡的中心，第三透鏡部分105的第三反射構件430可以位於靠近第三透鏡部分105的第四側105d的位置。即是說，分別位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以以不同的角度傾斜，並且可以在第一方向(或X軸方向)上彼此間隔開(即是說，未在第三方向/Z軸方向上對齊)，並且第一反射構件410和第三反射構件430可在第一方向(或X軸方向)上相對於第二反射構件420對稱。然而，本發明不限於此。例如，可替代地，分別位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以以不同的角度傾斜，並且可以在第二方向(或Y軸方向)上彼此間隔開。又或者，分別位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以以不同的角度傾斜，並且可以在第一方向(或X軸方向)以及第二方向(或Y軸方向)上彼此間隔開。在此，第一方向(或X軸方向)可以被定義為透鏡100的寬度方向，第二方向(或Y軸方向)可以被定義為透鏡100的高度方向。
第4圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖。參照第4圖，在一個實施例中，第一反射構件410可以位於第一透鏡部分101中，第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103中，第三反射構件430可以位於第三透鏡部分105中。
第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105可以具有相同的厚度或不同的厚度。在一個實施例中，第二透鏡部分103可以比第一透鏡部分101和第三透鏡部分105厚，但是本發明不限於此。例如，在另一個實施例中，第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105的厚度可以從第一透鏡部分101到第二透鏡部分103到第三透鏡部分105順序地增加或減小。在又一個實施例中，第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的一些可以具有與第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105的其餘部分不同的厚度。
第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以在透鏡100的厚度方向上(即在第三方向/Z軸方向上)彼此平行地定位，但是本發明是不限於此。例如，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以位於不同的高度。換句話說，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以在透鏡100的高度方向上(即是說，在第二方向/Y軸方向上)位於不同的位置。
例如，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的高度或在高度方向上的位置可以從第一反射構件410到第二反射構件420到第三反射構件430順序地增加或減少，而僅有第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430中的一些可以具有與第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的其餘部分具有不同的高度。
可以設置第一反射構件410的第一傾斜角θ1，使得第一反射構件410能夠反射並由此將顯示裝置200的第一影像IM1提供給使用者的眼睛E。可以設置第二反射構件420的第二傾斜角θ2，使得第二反射構件420能夠反射並由此將顯示裝置200的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E。可以設置第三反射構件430的第三傾斜角θ3，使得第三反射構件430能夠反射並由此將顯示裝置200的第三影像IM3提供給使用者的眼睛E。
第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3是指第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430從透鏡100的厚度方向(即是說，第三方向/Z軸方向)朝第二方向(或Y軸方向)傾斜的角度。在一個實施例中，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3可以被設置為彼此不同。例如，第二反射構件420的第二傾斜角θ2可以被設置為小於第一反射構件410的第一傾斜角θ1，並且第三反射構件430的第三傾斜角θ3可以被設置為大於第二反射構件420的第二傾斜角θ2。又例如，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430中的僅兩個可以被設置為具有相同的傾斜角。例如，可以將第一反射構件410和第二反射構件420的第一傾斜角θ1和第二傾斜角θ2設定為相同，並且第三反射構件430的第三傾斜角θ3可以設定為小於第二反射構件430的第一反射構件410和第二反射構件420的第一傾斜角θ1和第二傾斜角θ2。
第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3可以根據第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105的第一、第二和第三反射板的傾斜面IP的角度來設定。第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的每一個可以被分成第一部分P1和第二部分P2，並且第一部分P1和第二部分P2之間的界面可以被定義為傾斜面IP。因為第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430分別安裝在第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105的傾斜面IP上，所以第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3可以由第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105的傾斜面IP確定。因為透鏡100由第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105形成，所以第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的傾斜面IP可以設置成彼此不同，結果，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3可以被設置為彼此不同。因此，由顯示裝置200輸出的第一影像IM1、第二影像IM2和第三影像IM3可以有效地聚焦在使用者的眼睛E的視網膜上的單個點或區域上。
在第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430中的每一個由複數個反射鏡組成的情況下，第一反射構件410的反射鏡可以被設置為具有彼此相同的傾斜角(即第一傾斜角θ1)的情況下，第二反射構件420的反射鏡可以被設置為具有彼此相同的傾斜角(即第二傾斜角θ2)，第三反射構件430的反射鏡可以被設置為具有彼此相同的傾斜角(即第三傾斜角θ3)，並且第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3可以被設置為彼此不同。然而，本發明不限於此。例如，可替代地，第一反射構件410的反射鏡可以被設置為具有彼此不同的傾斜角，第二反射構件420的反射鏡可以被設置為彼此具有不同的傾斜角，並且第三反射構件430的反射鏡可以被設置為具有彼此不同的傾斜角。又或者，可以將第一反射構件410的反射鏡設置成具有不同的傾斜角，並且可以將第三反射構件430的反射鏡設置成具有不同的傾斜角，而可以將第二反射構件420的反射鏡設置成具有相同的傾斜角。
第5圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖。參照第5圖，第一反射構件410可以位於第一透鏡部分101中，第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103中，並且透鏡100可以由第一透鏡部分101和第二透鏡部分103形成。可以設置包含在第一透鏡部分101中的第一反射構件410的第一傾斜角θ1以使第一反射構件410能夠反射，並由此將顯示裝置200的第一影像IM1提供給使用者的眼睛E。可以設置包含在第二透鏡部分103中的第二反射構件420的第二傾斜角θ2以使第二反射構件420能夠反射，並由此將顯示裝置200的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E。第一反射構件410和第二反射構件420的第一傾斜角θ1和第二傾斜角θ2可以被設置為彼此不同。例如，第二反射構件420的第二傾斜角θ2可以被設置為小於第一反射構件410的第一傾斜角θ1，並且第一傾斜角θ1和第二傾斜角θ2之間的差可以大於在第4圖所述的例子。然而，本發明不限於此。
顯示裝置200可以是具有可撓性並且因此可以彎曲的可撓性顯示裝置。例如，顯示裝置200可以是可撓性有機發光二極體(OLED)顯示裝置，但是本發明不限於此。稍後將詳細描述顯示裝置200。黏合層300將透鏡100和顯示裝置200黏合在一起。
黏合層300可以形成為光學透明樹脂膜或光學透明黏合膜。如上面已經提到的，擴增實境提供設備10可以透過透鏡100提供真實影像至使用者的眼睛E，並且還可以透過第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430提供由顯示裝置200輸出的虛擬影像至使用者的眼睛E。即是說，虛擬影像可以被疊加在真實影像上，並且然後影像可以被使用者的眼睛E感知為單個影像。在擴增實境提供設備10中，透鏡100由第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105組成，並且第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430分別以不同的傾斜角(即是說，第一傾斜角、第二傾斜角和第三傾斜角分別為θ1、θ2和θ3)位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中。
因此，由顯示裝置200輸出的虛擬影像可以透過第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430落在使用者的眼睛E上。因此，即使落在使用者的眼睛E的視網膜之外的影像也可以朝向使用者的眼睛E的視網膜反射，結果，可以擴大使用者的視野。
另外，諸如有機發光矽基二極體(OLEDoS)顯示器或矽基液晶(LCOS)顯示器之類的微顯示器透過在發出白光的有機發光層上形成濾色器來實現色彩，因此可以實現高亮度。另一方面，擴增實境提供設備10的顯示裝置200可以使用紅色、綠色和藍色有機發光層。因此，由於不需要使用濾色器，所以在其所實現的亮度上，顯示裝置200可以提供超過有機矽上發光二極體的有用差異。
第6圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的透視圖，第7圖係第6圖的擴增實境提供設備的透鏡的分解透視圖。
第6圖和第7圖的實施例與第1圖的實施例的不同之處在於顯示裝置200_1包含第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205。在下文中將主要著重於與第1圖的實施例的不同之處來描述第6圖和第7圖的實施例。
參照第6圖和第7圖，擴增實境提供設備10_1可以包含透鏡100，顯示裝置200_1和黏合層300_1。
透鏡100可以包含複數個透鏡部分。在一個實施例中，透鏡100可以包含第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105。
透鏡100可以包含第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430。例如，第一反射構件410可以位於第一透鏡部分101中，第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103中，並且第三反射構件430可以位於第三透鏡部分105中。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430也可以被稱為針鏡。
顯示裝置裝置200_1顯示用於實現擴增實境的虛擬影像。顯示裝置200_1可以包含複數個顯示面板。顯示裝置200_1可以包含用於分別顯示第一影像IM1、第二影像IM2和第三影像IM3的第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205。即是說，顯示裝置200_1可以包含：顯示第一影像IM1的第一顯示面板201；顯示第二影像IM2的第二顯示面板203；及顯示第三影像IM3的第三顯示面板205。第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205可以分別對應於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105。例如，第一顯示面板201可以位於第一透鏡部分101的一側，第二顯示面板203可以位於第二透鏡部分103的一側，並且第三顯示面板205可以位於第三透鏡部分105的一側。然而，本發明不限於此。
例如，第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205可以在透鏡100的厚度方向(即是說，第三方向/Z軸方向)上平行地定位。例如，第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205可以位於透鏡100的第一側a上，但是本發明不限於此。例如，第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205可以位於透鏡100的第一側a以及第二側b、第三側c和第四側d中的至少一個上。而且，第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205可以位於透鏡100的不同側。例如，第一顯示面板201可以位於透鏡100的第一側a上，第二顯示面板203可以位於透鏡100的第二側b上，第三顯示面板205可以位於透鏡100的第三側c上。在另一例子中，第一顯示面板201和第二顯示面板203可以位於透鏡100的第一側a上，第三顯示面板205可以位於透鏡100的第三側c上。黏合層300_1將透鏡100和顯示裝置200_1黏合在一起。
黏合層300_1可以包含複數個黏合部分。例如，第一黏合層300_1可以包含將第一透鏡部分101和第一顯示面板201黏合在一起的第一黏合部分301，將第二透鏡部分103和第二顯示面板203黏合在一起的第二黏合部分303，以及將第三透鏡部分105和第三顯示面板205黏合在一起的第三黏合部分305。然而，本發明不限於此。例如，黏合層300_1可以包含單個黏合層300_1，該單個黏合層將第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105以及第一顯示面板201、第二顯示面板203和第三顯示面板205一次黏合在一起。黏合層300_1可以形成為光學透明樹脂膜或光學透明黏合膜。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以具有不同的角度。
第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射並由此將由顯示裝置200_1顯示的虛擬影像提供給使用者的眼睛E。因為由顯示裝置200_1顯示的虛擬影像被具有不同角度的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射，所以虛擬影像的景深加深。
例如，參考第6圖，第一透鏡部分101的第一反射構件410透過將第一影像IM1朝向透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200_1顯示的第一影像IM1提供給使用者的眼睛E。此外，第二透鏡部分103的第二反射構件420透過將第二影像IM2朝向透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200_1顯示的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E，第三透鏡部分105的第三反射構件430透過將第三影像IM3朝向透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200_1顯示的第三影像IM3提供給使用者的眼睛E。
第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以允許由顯示裝置200_1顯示的虛擬影像(例如，第一影像IM1、第二影像IM2和第三影像IM3)聚焦在使用者的眼睛E的視網膜上的單一點或區域。結果，即使當使用者透過透鏡100聚焦在真實影像上時，使用者也可以清楚地看到虛擬影像(例如，第一影像IM1、第二影像IM2和第三影像IM3)。即是說，使用者可以清楚地看到虛擬影像，而無需將他或她的焦點轉移到真實影像上。分別位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以以不同的角度傾斜，並且可以在第三方向(或Z軸方向)上彼此重疊，但是本發明不限於此。
第8圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的分解透視圖。參照第8圖，第一透鏡部分101的第一反射構件410可以定位在相對靠近第一透鏡部分101的第二側101b的位置，第二透鏡部分103的第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103的中心，且第三透鏡部分105的第三反射構件430可以定位在相對靠近第三透鏡部分105的第四側105d的位置。
第9圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖。參照第9圖，第一反射構件410可以位於第一透鏡部分101中，第二反射構件420可以位於第二透鏡部分103中，並且第三反射構件430可以位於第三透鏡部分105中。
可以設置第一反射構件410的第一傾斜角θ1，使得第一反射構件410能夠反射並由此將第一顯示面板201的第一影像IM1提供給使用者的眼睛E。可以設置第二反射構件420的第二傾斜角θ2，使得第二反射構件420能夠反射並由此將第二顯示面板203的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E。可以設置與第一傾斜角θ1和第二傾斜角θ2不同的第三反射構件430的第三傾斜角θ3，使得第三反射構件430能夠反射並由此將顯示面板205的第三影像IM3提供給使用者的眼睛E。因為第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430具有不同傾斜角(即是說，第一傾斜角、第二傾斜角和第三傾斜角分別為θ1、θ2和θ3)，所以即使影像落在超出使用者的眼睛E的視網膜的位置，也可以反射到使用者的眼睛E的視網膜，結果，可以擴大使用者的視野。
第10圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖。參照第10圖，顯示裝置200可以包含第一顯示面板201和第二顯示面板203，並且透鏡100可以包含第一透鏡部分101和第二透鏡部分103。
可以設置包含在第一透鏡部分101中的第一反射構件410的第一傾斜角θ1，使得第一反射構件410能夠反射並由此將第一顯示面板201的第一影像IM1提供給使用者的眼睛E。可以設置第二反射構件420的第二傾斜角θ2，使得第二反射構件420能夠反射並由此將第二顯示面板203的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E。
第11圖係繪示當反射構件以相同角度定位時使用者的視野的示意圖，第12圖係繪示採用根據本發明實施例的透鏡時使用者的視野的示意圖。
參照第11圖，由顯示裝置DP輸出的影像被第一反射構件MR1、第二反射構件MR2和第三反射構件MR3反射，並且因此被提供給使用者的眼睛E的視網膜。當將顯示裝置DP的顯示區域設置為W1時，在W1的外側上顯示的影像被第一反射構件MR1和第三反射構件MR3反射，但是不落在使用者的眼睛E的視網膜上、或是落在使用者的眼睛E的瞳孔之外。即是說，僅有比顯示裝置DP的整個區域小的區域(例如，區域W2)中顯示的影像可以入射在使用者的眼睛E的瞳孔上，以被使用者看到。
參照第12圖，由顯示裝置200輸出的影像被分別位於第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射，從而被提供給使用者的眼睛E的視網膜。透鏡100由複數個透鏡部分(即是說，第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105)組成，並且第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的傾斜角可以是設置為一個透鏡部分與另一個透鏡部分不相同。因此，可以以各種角度反射在顯示裝置200的顯示區域中輸出的影像。即是說，當將顯示裝置200的顯示區域設置為W3時，可以將第一反射構件410和第三反射構件430的傾斜角設置為使得在W3的外側上顯示的影像可以入射在使用者的眼睛的瞳孔上。例如，透過將第一反射構件410的傾斜角設置為大於第二反射構件420的傾斜角，並且將第三反射構件430的傾斜角設置為小於第二反射構件420的傾斜角，可以使本來會落在使用者的眼睛E的瞳孔之外的影像也入射到使用者的眼睛E的瞳孔上。因此，可以將顯示裝置200的顯示區域，即W3中顯示的所有影像入射到使用者的眼睛E的瞳孔上，結果，可以擴大使用者的視野。
第13圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的透視圖，並且第14圖係為第13圖的擴增實境提供設備的截面圖。第13圖和第14圖與第1圖的實施例不同的地方在於反射構件400沿著透鏡100的凹槽H的形態定位。在下文中將主要著重於與第1圖的實施例的不同之處來描述第13圖和第14圖的實施例。
參照第13圖和第14圖，擴增實境提供設備10_2包含透鏡100、顯示裝置200和黏合層300。
透鏡100可以由玻璃或透明或半透明的聚合物形成。因此，使用者可以透過透鏡100看到真實影像。
透鏡100可以包含第一部分P1和第二部分P2。透鏡100的第一部分P1和第二部分P2可以接合在一起以共同形成單個透鏡100。透鏡100的在透鏡100的接合表面下方的部分被定義為第一部分P1，並且透鏡100的在透鏡100的接合表面上方的部分被定義為第二部分P2。
呈凹陷形狀的凹槽H位於第一部分P1的頂表面TF上。第一部分P1的頂表面TF可以具有斜率(例如，預定的斜率)，並且頂表面TF上的凹槽H可以朝向面向使用者的眼睛E的第一表面SF1傾斜並且可以具有傾角θ。傾斜角θ是指垂直於凹槽H的中心點的線HL從第三方向(或Z軸方向)朝向第二方向(或Y軸方向)傾斜的角度。
凹槽H可以具有半圓形的截面形狀，但是本發明不限於此。例如，凹槽H可以具有各種其他截面形狀，例如三角形或橢圓形截面形狀。凹槽H可以具有大約400μm至大約2mm的直徑，但是本發明不限於此。具有凹陷形狀的反射構件400可以沿著凹槽H的形態位於凹槽H中。
反射構件400可以在尺寸上小於使用者的眼睛E的瞳孔，可以具有大約100μm至大約5mm的直徑，及/或可以由銀(Ag)、鋁(Al)和銠(rhodium，Rh)構成。然而，本發明不限於此。反射構件400可以具有大約50nm或更小的表面粗糙度，但是本發明不限於此。透鏡100的第二部分P2可以位於透鏡100的第一部分P1上和反射構件400上，並且第二部分P2的底表面可以與第一部分P1的頂表面TF接觸，並且填滿與反射構件400之間的間隙。
因為反射構件400沿著凹槽H的形態定位，所以反射構件400也相對於面對使用者的眼睛E的第一表面SF1以與凹槽H相同的角度(即是說，以傾斜角θ)傾斜，並且因此可以反射，且由此提供由顯示裝置200的影像IM輸出的影線IM到使用者的眼睛E。反射構件400具有凹陷形狀，並且可以是適合於使影像IM聚焦到使用者的眼睛E的瞳孔。
第15圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的截面圖。參照第15圖，在一個實施例中，具有凹陷形狀的複數個凹槽H可以位於第一部分P1的頂表面TF上。例如，第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3可以位於第一部分P1的頂表面TF上。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以分別位於第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3中。即是說，具有凹陷形狀的第一反射構件410可以沿著第一凹槽H1的形態位於第一凹槽H1中，具有凹陷形狀的第二反射構件420可以沿著第二凹槽H2的形態位於第二凹槽H2中，並且具有凹陷形狀的第三反射構件430可以沿著第三凹槽H3的形態的位置位於第三凹槽H3中。在一個實施例中，第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3可以具有相同的直徑，並且第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以具有相同的直徑。
第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以在透鏡100的厚度方向(即是說，第三方向/Z軸方向)彼此間隔開，並且第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以具有或可以位於不同的高度。
即是說，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以在透鏡100的高度方向(即是說，第二方向/Y軸方向)上位於不同的位置。例如，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的高度或垂直位置可以從第一反射構件410到第二反射構件420到第三反射構件430順序地增加或減少，但是本發明不限於此。第一反射構件410可以設置以反射並且由此將顯示裝置200的第一影像IM1提供給使用者的眼睛E。第二反射構件420可以設置以反射並且由此將顯示裝置200的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E。第三反射構件430可以設置以反射並且由此將顯示裝置200的第三影像IM3提供給使用者的眼睛E。具有凹陷形狀的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射並由此將由顯示裝置200顯示的虛擬影像提供給使用者的眼睛E。因為由顯示裝置200顯示的虛擬影像被第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射，所以虛擬影像的景深加深。
第16圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的截面圖。參考第16圖，在一個實施例中，具有不同直徑(例如，不同曲率半徑)的複數個凹槽H可以位於第一部分P1的頂表面TF上。例如，第二凹槽H2的直徑或曲率半徑可以大於第一凹槽H1和第三凹槽H3的直徑或曲率半徑。然而，本發明不限於此。即是說，在另一個例子中，第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3的直徑或曲率半徑可以從第一凹槽H1至第二凹槽H2至第三凹槽H3順序地增大或減小。
在又一個例子中，第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3中的兩個可以具有相同的直徑，並且另一個凹槽可以具有與前兩個凹槽不同的直徑。具有不同直徑的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以分別位於第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3中。例如，第一反射構件410的直徑可以大於第二反射構件420的直徑，並且第三反射構件430的直徑可以小於第二反射構件420的直徑。然而，本發明不限於此。在另一個例子中，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430的直徑可以從第一反射構件410到第二反射構件420到第三反射構件430順序地增加或減小。在又一個例子中，第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430中的兩個可以具有相同的直徑，並且另一個反射構件可以具有與前兩個反射構件不同的直徑。
第17圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的截面圖。參照第17圖，在一個實施例中，不同類型的反射構件可以位於透鏡100中。例如，第一凹槽H1和第二凹槽H2可以位於第一部分P1的頂表面TF上以彼此間隔開。具有凹陷形狀的第一反射構件410可以沿第一凹槽H1的形態位於第一凹槽H1中，具有凹陷形狀的第三反射構件430可以沿第三凹槽H3位於第三凹槽H3中，具有平坦形狀的第二反射構件420可以位於第一反射構件410和第三反射構件430之間的頂表面TF的一部分上。然而，本發明不限於此。透鏡100的一些反射構件可以具有凹陷形狀，並且透鏡100的一些反射構件可以具有平坦的形狀。可選地，透鏡100的一些反射構件可以具有凹陷形狀，並且透鏡100的一些反射構件可以具有凸起形狀。仍可替代地，透鏡100的一些反射構件可以具有凹陷形狀，透鏡100的一些反射構件可以具有凸形，並且透鏡100的一些反射構件可以具有平坦的形狀。
第18圖係繪示當使用平坦的反射構件時使用者的視場的示意圖，第19圖係繪示使用依據本發明的實施例的具有凹陷形狀的反射構件時的使用者視場的示意圖。參照第18圖，由顯示裝置DP輸出的影像被透鏡LS的平面反射構件MR反射，並且因此被提供給使用者的眼睛E的視網膜。當將顯示裝置DP的顯示區域設置為W1時，從W1的外側以一定角度(例如，預定角度)入射到平面反射構件MR上的影像由於落在超出使用者的眼睛E的瞳孔或在其外側，而無法落在眼鏡的眼睛E的視網膜上。例如，僅有在W2中顯示的影像可以入射在使用者的眼睛E的瞳孔上並且因此可以被使用者看到，且W2小於W1。
參照第19圖，由顯示裝置200輸出的影像被反射構件400反射，該反射構件400沿著凹槽H的形態位於凹槽H中並且具有凹陷形狀，並且因此被提供給使用者的眼睛E的視網膜。當將顯示裝置200的顯示區域設置為W3時，從W3的外側以角度(例如，預定角度)入射到反射構件400上的影像可以透過具有朝向使用者的眼睛E的凹陷形狀的的反射構件聚焦在使用者的眼睛E的瞳孔上。因此，可以將顯示裝置200的顯示區域即W3中顯示的所有影像入射到使用者的眼睛E的瞳孔上，其結果，可以擴大使用者的視野。
第20圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的透視圖，並且第21圖係第20圖的擴增實境提供設備的截面圖。在第20圖與第21圖的實施例中與第1圖的實施例的不同的點在於透鏡100包含凹槽H，以及反射構件400沿著透鏡100的凹槽H的形態定位。在下文中將主要著重於與第1圖的實施例的不同之處來描述第20圖和第21圖的實施例。
參照第20圖和第21圖，擴增實境提供設備10_3可以包含透鏡100、顯示裝置200和黏合層300。
透鏡100可以包含複數個透鏡部分。在一個實施例中，透鏡100可以包含第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105，但是本發明不限於此。例如，透鏡100可以包含至少兩個透鏡部分。第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的每一個可以包含第一部分P1和第二部分P2。透鏡100的第一部分P1和第二部分P2可以結合在一起以形成第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105中的每一個。
具有凹陷形狀的第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3可以位於第一部分P1的頂表面TF上。第一凹槽H1可以位於第一透鏡部分101的第一部分P1的頂表面TF上，第二凹槽H2可以位於第二透鏡部分103的第一部分P1的頂表面TF上，並且第三凹槽H3可以位於第三透鏡部分105的第一部分P1的頂表面TF上。
第一透鏡部分101、第二透鏡部分103和第三透鏡部分105的第一部分P1可以具有不同的斜率，並且第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3可以朝向面對使用者的眼睛E的第一表面SF1傾斜，並可分別具有第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3。例如，第一透鏡部分101的第一凹槽H1可以具有第一傾斜角θ1，第二透鏡部分103的第二凹槽H2可以具有大於第一角度θ1的第二傾斜角θ2，並且第三透鏡部分105的第三凹槽H3可以具有大於第二角度θ2的第三傾斜角θ3。第一傾斜角θ1、第二傾斜角θ2和第三傾斜角θ3是指垂直於第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3的中心點的線HL從第三方向(或Z軸方向)朝向第二方向(或Y軸方向)的角度。
具有凹陷形狀的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以沿著第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3的形態分別位於第一凹槽H1、第二凹槽H2和第三凹槽H3的頂部上。例如，具有凹陷形狀的第一反射構件410可以以與第一凹槽H1相同的傾角(即是說，第一傾斜角θ1)朝向第一表面SF傾斜；具有凹陷形狀的第二反射構件420可以以與第二凹槽H2相同的傾角(即是說，第二傾斜角θ3)朝向第一表面SF傾斜；具有凹陷形狀的第三反射構件430可以以與第三凹槽H1相同的傾角(即是說，第三傾斜角θ3)朝向第一表面SF傾斜。
第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430定位成具有不同的角度。第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射並由此將由顯示裝置200顯示的虛擬影像提供給使用者的眼睛E。因為由顯示裝置200顯示的虛擬影像被具有不同角度的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430反射，所以虛擬影像的景深加深。
例如，第一透鏡部101的第一反射構件410透過將顯示裝置200顯示的第一影像IM1朝向透鏡100的第一表面SF1反射，從而將第一影像IM1提供到使用者的眼睛E。此外，第二透鏡部分103的第二反射構件420透過將第二影像IM2朝向透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200顯示的第二影像IM2提供給使用者的眼睛E，第三透鏡部分105的反射構件430透過將第三影像IM3朝向透鏡100的第一表面SF1反射，從而將由顯示裝置200顯示的第三影像IM3提供給使用者的眼睛E。具有凹陷形狀的第一反射構件410、第二反射構件420和第三反射構件430可以允許由顯示裝置200顯示的虛擬影像，例如，第一影像IM1、第二影像IM2和第三影像IM3聚焦在使用者的眼睛E的視網膜上的單個點。結果，可以擴大使用者的視野。而且，即使當使用者透過透鏡100聚焦在真實影像上時，使用者也可以清楚地看到虛擬影像。
第22圖至第26圖係繪示根據本發明的實施例的製造擴增實境提供設備的透鏡的方法的截面圖，該透鏡具有形成在其中的具有凹陷形狀的反射構件。
參照第22圖，將原始透鏡520放置在工作台510上。原始透鏡520繪示為具有平坦的頂表面，但是本發明不限於此。例如，原始透鏡520的頂表面可以具有斜率(例如，預定的斜率)。例如，原始透鏡520可以是第14圖的透鏡100的第一部分P1。原始透鏡520可以由玻璃、聚合物或無鹼玻璃形成。
參照第23圖，感應加熱元件530放置在其中形成凹槽H的區域上方。感應加熱元件530可以包含空心的加熱管535和纏繞在空心的加熱管535的外周表面上的外部感應線圈531。可以透過將單個感應加熱元件530從一個位置移動到另一個位置或使用複數個感應加熱元件530來形成複數個凹槽H。
參照第24圖，感應加熱元件530被加熱並且被放置成與原始透鏡520的將要形成凹槽H的頂表面接觸。即是說，使用外部感應線圈531來加熱纏繞有外部感應線圈531的加熱管535的一部分。加熱管535可以被加熱到大約700℃至大約1200℃的溫度，但是本發明不限於此。加熱的加熱管535被放置成與原始透鏡520的在其中形成凹槽H的區域接觸。可將加熱的加熱管535放置成與原始透鏡520的將在其中形成凹槽H的區域接觸大約0.1秒至大約1秒。
下面提供公式1。 公式1：
Figure 02_image001
其中σf 是拉伸應變，α是熱膨脹係數，ΔT是溫度梯度，у是蒲松比(Poisson's ratio)，E是楊氏模數(Young’s modulus)。
參考上面的公式1，拉伸應變σf 與熱膨脹係數α成比例，並且拉伸應變σf 越大，越容易發生剝離現象。在一個實施例中，當原始透鏡520由玻璃形成時，熱膨脹係數α可以為大約70至大約80(10-7/℃)，並且原始透鏡520的其中要形成凹槽H的區域可以加熱至大約1200℃至大約1300℃。在另一實施例中，當原始透鏡520由聚合物形成時，熱膨脹係數α可以為大約150(10-7/℃)或更大，並且原始透鏡520的其中要形成凹槽H的區域可以被加熱到大約800℃至大約1000℃。在又一個實施例中，當原始透鏡520由無鹼玻璃形成時，熱膨脹係數α可以為大約30至大約40(10-7/℃)，並且原始透鏡520的其中要形成凹槽H的區域可以將加熱到大約1400℃至大約1500℃。然而，本發明不限於這些實施例。原始透鏡520的要形成凹槽H的區域被加熱到的溫度可以根據凹槽H的直徑、原始透鏡520的材料以及加熱管535的溫度而變化。
原始透鏡520的與凹槽H相對應並與加熱的加熱管535接觸的頂表面的一部分被加熱，然後，原始透鏡520被快速冷卻。原始透鏡520可以被快速冷卻至大約-200℃至大約0℃的溫度，但是本發明不限於此。原始透鏡520的加熱和冷卻在相對短的時間段內執行。例如，原始透鏡520的加熱和冷卻可以在大約2秒內執行，但是本發明不限於此。
當原始透鏡520被加熱並快速冷卻時，由於溫度的快速變化在原始透鏡520的表面和內部產生熱衝擊。因此，原始透鏡520的頂部收縮，並且原始透鏡520的底部擴展。結果，與加熱的加熱管535接觸的原始透鏡520的上部從原始透鏡520的下部剝離，以對應於凹槽H的形狀。
參照第25圖，透過去除被剝離的原始透鏡520的上部，形成具有半圓形截面形狀的凹槽H。在一個實施例中，凹槽H可以具有半圓形的截面形狀，但是本發明不限於此。例如，凹槽H可以具有各種其他截面形狀，例如三角形或橢圓形截面形狀。凹槽H可以具有大約400μm至大約2mm的直徑，並且可以具有大約20nm至大約40nm的表面粗糙度，但是本發明不限於此。
參照第26圖，可以沿著凹槽H的形態在凹槽H的頂部上形成具有凹陷形狀的反射構件400。反射構件400可以形成為尺寸小於人眼的瞳孔，並且可以具有大約100μm至大約5mm的直徑。可以透過沉積銀(Ag)，鋁(Al)和銠(Rh)中的至少一種來形成反射構件400，但是本發明不限於此。例如，反射構件400可以使用各種其他方法形成，諸如金屬無機合成方法、電化學方法或金屬薄膜層壓方法。反射構件400可以具有大約50nm或更小的表面粗糙度，但是本發明不限於此。
第27圖係繪示根據本發明的實施例的透鏡的凹槽中的殘餘應力的圖。
參照第27圖，由於由加熱然後快速冷卻透鏡520引起的熱衝擊，透鏡520的凹槽H在凹槽H和透鏡的頂表面TF鄰接的拐點區域CNA中具有相對較高的殘餘應力。例如，透鏡520的凹槽H在凹槽H和透鏡520的頂表面TF相交的拐點CNP處可具有大約4MPa至大約6MPa的殘餘應力。拐點區域CNA中的殘餘應力可以與距拐點CNP的距離成反比，並且可以在距拐點CNP的距離(例如，預定距離)或更遠處(即是說，在拐點區域外側的區域)測量為0。
第28圖係根據本發明的實施例的顯示裝置的截面圖。
第28圖示出了被實現為有機發光二極體顯示裝置的顯示裝置200。
參照第28圖，顯示裝置200可以包含支撐基板210、可撓性基板220、像素陣列層230、阻擋膜240、散熱膜250、可撓性膜260、驅動集成電路(IC)270和各向異性導電膜280。
作為用於支撐可撓性基板220的基板的支撐基板210可以由塑膠或玻璃形成。例如，支撐基板210可以由聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephtahlate，PET)形成。可撓性基板220可位於支撐基板210的頂表面上，並且可以形成為具有可撓性的塑膠薄膜。例如，可撓性基板220可以形成為聚醯亞胺(polymide)膜。
像素陣列層230可以形成在可撓性基板220的頂表面上。像素陣列層230可以是其上形成有複數個像素以顯示影像的層。
像素陣列層230可以包含薄膜電晶體層、發光元件層和封裝層。薄膜電晶體層可以包含掃描線、資料線和薄膜電晶體。每一個薄膜電晶體包含閘電極、半導體層以及源極和汲極。在將掃描驅動器直接形成在基板上的情況下，可以將掃描驅動器與薄膜電晶體層一起形成。
發光元件層位於薄膜電晶體層上。發光元件層包含陽極、發光層、陰極和堤(bank)。發光層可以具有包含有機材料的有機發光層。例如，發光層可以包含電洞注入層、電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層和電子注入層。可以省略電洞注入層和電子注入層。響應於施加到陽極電極和陰極電極的電壓，電洞和電子分別透過電洞傳輸層和電子傳輸層移動到有機發光層，並且可以在有機發光層中組合在一起從而發光。發光元件層可以是形成像素的像素陣列層，並且可以將發光元件層的形成為其中顯示影像的區域定義為顯示區域。顯示區域的外圍上的區域可以被定義為非顯示區域。
封裝層位於發光元件層上。封裝層減少或防止氧氣或濕氣滲透到發光元件層中。封裝層可包含至少一層無機膜和至少一層有機膜。保護顯示裝置200不受氧氣或濕氣影響的阻擋膜240位於封裝層上。
阻擋膜240可以覆蓋像素陣列層230，從而保護像素陣列層230不受氧氣或濕氣的影響。即是說，阻擋膜240可以位於像素陣列層230上。
散熱膜250可以位於支撐基板210的底表面上。散熱膜250可以包含執行緩衝功能以保護顯示裝置200免受外部衝擊的緩衝構件251，並且還可以包含具有高導熱率的金屬層252，以便能夠有效地消散由顯示裝置200產生的熱量。金屬層252可以由銅(Cu)、鋁(Al)或氮化鋁(AlN)形成。在散熱膜250包含緩衝構件251和金屬層252的情況下，緩衝構件251可以位於支撐基板210的底表面上，金屬層252可以位於緩衝構件251的底表面上。
可撓性膜260可以是用於安裝驅動集成電路270的膜上晶片(chip-on-film，COF)。驅動集成電路270可以被實現為用於向像素陣列層230的資料線提供驅動信號的晶片。可撓性膜260的一側可以經由各向異性導電膜280附接到可撓性基板220的頂表面上。例如，可撓性膜260的一側可以附接到設置在可撓性基板220的頂表面的未被阻擋膜240覆蓋的一部分上的焊盤上。因為這些焊盤被連接到像素陣列層230的資料線，所以驅動集成電路270的驅動信號可以經由可撓性膜260和焊盤提供給像素陣列層230的資料線。
第29圖係根據本發明的各種實施例的包含擴增實境提供設備的頭戴式顯示器的透視圖。
第29圖示出了根據本發明的各種實施例的擴增實境提供設備可應用於頭戴式顯示器。參照第29圖，根據本發明的實施例的頭戴式顯示器包含第一擴增實境提供設備10a、第二擴增實境提供設備10b、支撐框架20以及眼鏡鏡腳或眼鏡鏡臂30a和30b。
第29圖示出了根據本發明實施例的頭戴式顯示器為包含眼鏡鏡腳或眼鏡鏡臂30a和30b的眼鏡，但是根據本發明實施例的頭戴式顯示器可以在眼鏡鏡腳或眼鏡鏡臂30a和30b中包含戴在頭上的帶子。然而，本發明不限於第29圖的例子，並且根據本發明的各種實施例的擴增實境提供設備可以以各種方式應用於各種電子設備。
儘管已經主要描述了本發明的實施例，但是它們僅是例子，並且不意圖限制本發明，並且本領域具有通常知識者將理解，可以在不背離本發明的實施例的基本特徵的情況下進行上面未示出的各種修改和應用。例如，可以透過修改來實踐在本發明的實施例中示出的各個組件。此外，與這樣的修改和應用有關的差異應被解釋為包含在由所附申請專利範圍定義的本發明的範圍內，並且包含其功能等同物。
10、10_1、10_2、10_3、10a、10b:擴增實境提供設備 20:支撐框架 30a、30b:眼鏡鏡腳或眼鏡鏡臂 100、LS:透鏡 101、103、105:透鏡部分 200、200_1、DP:顯示裝置 201、203、205:顯示面板 210:支撐基板 220:可撓性基板 230:像素陣列層 240:阻擋膜 250:散熱膜 251:緩衝構件 252:金屬層 260:可撓性膜 270:驅動集成電路 280:各向異性導電膜 300、300_1:黏合層 301、303、305:黏合部分 400、410、420、430、MR、MR1、MR2、MR3:反射構件 510:工作台 520:原始透鏡 530:感應加熱元件 531:外部感應線圈 535:加熱管 a、b、c、d、101a、101b、101c、101d、103a、103b、103c、103d、105a、105b、105c、105d:側面 CE:倒角 CNA:拐點 CNP:拐點區域 E:使用者的眼睛 H、H1~H3:凹槽 HL:凹槽中心點的線 IP:傾斜面 IM、IM1、IM2、IM3:影像 P1:第一部分 P2:第二部分 SF、SF1:第一表面 SF2:第二表面 TF:頂表面 W1~W3:顯示區域 θ1、θ2、θ3:傾斜角
透過參考附圖詳細描述本發明的實施例，本發明的上述和其他實施例和特徵將變得更加顯而易見，其中： 第1圖係根據本發明的實施例的擴增實境(AR)提供設備的透視圖； 第2圖係根據本發明的實施例的擴增實境提供設備的透鏡的分解透視圖； 第3圖係根據本發明另一實施例的透鏡的分解透視圖； 第4圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖； 第5圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖； 第6圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的透視圖； 第7圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境的透鏡的分解透視圖； 第8圖係根據本發明另一實施例的透鏡的分解透視圖； 第9圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖； 第10圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的示意性截面圖； 第11圖係為使折射構件位於相同的傾斜角時的使用者的視野(FOV)的示意圖； 第12圖係繪示當採用根據本發明實施例的透鏡時使用者的視野的示意圖； 第13圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的透視圖； 第14圖係為第13圖的擴增實境提供設備的截面圖； 第15圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的截面圖； 第16圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的截面圖； 第17圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的截面圖； 第18圖係為使用了平面反射構件的情況下的使用者的視野的示意圖； 第19圖係繪示根據本發明的實施例的當使用具有凹陷形狀的反射構件時使用者的視野的示意圖； 第20圖係根據本發明的另一實施例的擴增實境提供設備的透視圖； 第21圖係第20圖的擴增實境提供設備的截面圖； 第22圖至第26圖係繪示根據本發明實施例的製造擴增實境提供設備的透鏡的方法的截面圖，該透鏡具有形成在其中的凹陷形狀反射構件； 第27圖係繪示根據本發明的實施例的透鏡的凹槽中的殘餘應力的圖； 第28圖係根據本發明實施例的顯示裝置的截面圖；以及 第29圖係根據本發明的各種實施例的包含擴增實境提供設備的頭戴式顯示器的透視圖。
10:擴增實境提供設備
100:透鏡
101、103、105:透鏡部分
200:顯示裝置
300:黏合層
410、420、430:反射構件
a、b、c、d:側面
CE:倒角
E:使用者的眼睛
IM1、IM2、IM3:影像
SF1:第一表面
SF2:第二表面

Claims (18)

  1. 一種擴增實境提供設備，其包含： 一透鏡，包含包含一第一反射構件的一第一透鏡部分以及包含一第二反射構件的一第二透鏡部分；以及 一顯示裝置，在該透鏡的一側上，以用於顯示一第一影像和一第二影像， 其中該第一反射構件以一第一角度反射該第一影像，並且該第二反射構件以與該第一角度不同的一第二角度反射該第二影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的擴增實境提供設備，其中該透鏡進一步包含一第三透鏡部分，該第三透鏡部分包含一第三反射構件， 其中該顯示裝置進一步顯示一第三影像，以及 其中該第三反射構件以與該第一角度和該第二角度不同的一第三角度反射該第三影像。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的擴增實境提供設備，其中該第一透鏡部分、該第二透鏡部分和該第三透鏡部分在係為該透鏡的厚度方向的一第一方向上順序地佈置。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的擴增實境提供設備，其中該第一反射構件、該第二反射構件和該第三反射構件在係為該透鏡的厚度方向的一第一方向上彼此重疊。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的擴增實境提供設備，其中該第一反射構件、該第二反射構件和該第三反射構件沿著係為該透鏡的寬度方向的一第二方向彼此間隔開。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的擴增實境提供設備，其中該第一反射構件、該第二反射構件和該第三反射構件以不同的角度傾斜。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的擴增實境提供設備，其中該顯示裝置包含分別用於顯示該第一影像、該第二影像和該第三影像的一第一顯示面板、一第二顯示面板和一第三顯示面板。
  8. 一種擴增實境提供設備，其包含： 一第一透鏡部分，定義一第一凹槽； 一第一反射構件，在該第一凹槽中並具有凹陷形狀；以及 一顯示裝置，在該第一透鏡部分的一側上，以用於顯示一第一影像， 其中該第一反射構件以一第一角度反射該第一影像。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的擴增實境提供設備，其中該第一凹槽的直徑為大約400μm至大約2mm。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的擴增實境提供設備，其中該第一反射構件的直徑為大約100μm至大約5mm。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的擴增實境提供設備，其中該第一凹槽具有大約20nm至大約40nm的表面粗糙度。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的擴增實境提供設備，其中在該第一凹槽和該第一透鏡部分的頂表面相遇的拐點處的殘餘應力為大約4MPa至大約6MPa。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的擴增實境提供設備，其進一步包含：一第二透鏡部分，與該第一透鏡部分重疊並且定義一第二凹槽。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的擴增實境提供設備，其進一步包含在該第二凹槽中的一第二反射構件，且該第二反射構件具有凹陷形狀。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的擴增實境提供設備，其中該第一反射構件和該第二反射構件以不同的角度傾斜。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的擴增實境提供設備，其進一步包含：一第三透鏡部分，與該第一透鏡部分及該第二透鏡部分重疊，並且包含具有平坦形狀的一第三反射構件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的擴增實境提供設備，其中該第一反射構件、該第二反射構件和該第三反射構件具有不同的直徑。
  18. 一種光學裝置，其包含： 一透鏡，包含包含一第一反射構件的一第一透鏡部分以及包含一第二反射構件的一第二透鏡部分；以及 一顯示裝置，在該透鏡的一側上，以用於顯示一第一影像和一第二影像， 其中該第一反射構件以一第一角度反射該第一影像，並且該第二反射構件以與該第一角度不同的一第二角度反射該第二影像。
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