TW202141115A - 頭戴式顯示裝置及場曲消除方法 - Google Patents

Abstract

一種頭戴式顯示裝置，包括顯示器；主鏡組，設置於使用者之眼睛與顯示器之間；場鏡組，設置於顯示器與主鏡組之間，用以消除頭戴式顯示裝置中的像場彎曲；紅外光發射器，被配置以朝使用者之眼睛的方向發射紅外光；反射塗層，設置於場鏡組上，被配置以反射經使用者之眼睛散射的紅外光；以及紅外光接收器，被配置以接收經反射塗層反射的紅外光。

Description

頭戴式顯示裝置及場曲消除方法

本揭露係有關於一種頭戴式顯示裝置，特別係有關於可消除場曲的一種頭戴式顯示裝置。

隨著科技的發展，人類對視覺娛樂的追求從靜態的圖像轉換到了動態的影片。在經歷了黑白、彩色、大尺寸及高清的階段後，使用者已無法滿足於平面的影像，開始進一步地追求身歷其境的視覺體驗。在此背景下，能提供真實感與立體感的虛擬實境(Virtual Reality, VR)技術成為使用者夢寐以求的技術，也成為顯示器市場中諸多廠商爭相競逐的兵家必爭之地。

頭戴式顯示裝置(Head-Mounted Display, HMD)為虛擬實境領域中常見的顯示裝置，其可直接配戴在使用者的頭部。現在常見的頭戴式顯示裝置一般具有兩個顯示器及兩個主透鏡，用以對應使用者的雙眼。此外，許多頭戴式顯示裝置亦具有眼球追蹤裝置，用以偵側使用者眼球的狀態以調整顯示器所顯示的影像。在現行技術中，具有眼球追蹤裝置的頭戴式顯示裝置，通常是藉由紅外光發射器朝眼球發射紅外光，並藉由設置在顯示器與主透鏡之間以大角度擺放的反射片(或稱熱鏡(hot mirror))，反射經過眼球散射的紅外光至紅外光接收裝置，以追蹤眼球的狀態(例如：眼球的聚散)。然而，設置於顯示器與主透鏡之間的熱鏡會佔據大量空間，使得顯示器與主透鏡之間的距離無法縮短，且無法在顯示器與主透鏡之間增設其他元件。

除此之外，對頭戴式顯示裝置而言，光學系統的像場彎曲(field curvature, 簡稱為場曲)會造成虛像距離與設計值之間出現差異，這會使得眼睛在觀看影像的中心及外側時，產生水晶體調節上的不同。因此，場曲的存在除了使視覺效果下降外，亦會使使用者產生身體上的不適，當場曲越大，對使用者造成的不適與暈眩感就會越嚴重。有鑑於此，需要一種裝置或方法，能在消除場曲的同時，消除熱鏡在空間上的浪費。

本揭露實施例提供一種頭戴式顯示裝置。上述頭戴式顯示裝置包括顯示器；主鏡組，設置於使用者之眼睛與顯示器之間；場鏡組，設置於顯示器與主鏡組之間，用以消除頭戴式顯示裝置中的像場彎曲；紅外光發射器，被配置以朝使用者之眼睛的方向發射紅外光；反射塗層，設置於場鏡組上，被配置以反射經使用者之眼睛散射的紅外光；以及紅外光接收器，被配置以接收經反射塗層反射的紅外光。

本揭露實施例提供一種紅外光眼球追蹤方法，用於一頭戴式顯示裝置。上述紅外光眼球追蹤方法包括：在一主透鏡組與一顯示器之間設置一場鏡組，其中主鏡組位於顯示器與使用者之眼睛之間；在場鏡組上設置反射塗層；藉由紅外光發射器向使用者之眼睛發射紅外光；藉由反射塗層反射經使用者之眼睛散射的紅外光；以及藉由紅外光接收器接收經反射塗層反射的紅外光。

以下之揭露提供許多不同實施例或範例，用以實施本揭露之不同特徵。本揭露之各部件及排列方式，其特定範例敘述於下以簡化說明。理所當然的，這些範例並非用以限制本揭露。舉例來說，若敘述中有著第一特徵成形於第二特徵之上或上方，其可能包含第一特徵與第二特徵以直接接觸成形之實施例，亦可能包含有附加特徵形成於第一特徵與第二特徵之間，而使第一特徵與第二特徵間並非直接接觸之實施例。此外，本揭露可在多種範例中重複參考數字及/或字母。該重複之目的係為簡化及清晰易懂，且本身並不規定所討論之多種實施例及/或配置間之關係。

進一步來說，本揭露可能會使用空間相對術語，例如「在…下方」、「下方」、「低於」、「在…上方」、「高於」及類似詞彙，以便於敘述圖式中一個元件或特徵與其他元件或特徵間之關係。除了圖式所描繪之方位外，空間相對術語亦欲涵蓋使用中或操作中之裝置其不同方位。設備可能會被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，而此處所使用之空間相對術語則可相應地進行解讀。

再進一步來說，除非特定否認，單數詞包含複數詞，反之亦然。而當一數字或一數字範圍以「大約」、「大概」或類似之用語描述，該用語旨在涵蓋包括所述數字在內之合理數字，例如所述數字之+/-10％或於本技術領域中具有通常知識者所理解之其他數值。

為了釋放紅外光反射片(熱鏡)所占用的空間，以及解決光學系統中的場曲問題，本揭露為頭戴式顯示裝置提供一種配置設計，可在消除場曲的同時與眼球追蹤裝置結合。上述配置設計在頭戴式顯示裝置的顯示器與主透鏡之間，增設了一場鏡(field lens)組，上述場鏡組用以消除場曲，且根據設計的不同，上述場鏡組可包括一或多個場鏡。此外，上述配置設計亦在其中一個場鏡的其中一個鏡面上，增設一反射塗層(或稱熱鏡膜層)以取代熱鏡的功能。其中，與反射片相似，反射塗層的材料可讓可見光直接穿透，並反射紅外光。藉由上述配置設計，可在消除場曲的同時，節省大角度擺放之熱鏡所佔據的空間。

第1圖係根據先前技術所示，當前技術之頭戴式顯示裝置100的示意圖。頭戴式顯示裝置100包括眼球追蹤裝置(未圖示)，眼球追蹤裝置包括紅外光發射器140以及紅外光接收器170。如第1圖所示，頭戴式顯示裝置100在主透鏡110與顯示器120之間，具有以大角度設置的熱鏡130。紅外光發射器140朝眼球150發射紅外光，紅外光經眼球散射後，再經由熱鏡130反射並由紅外光接收器170所接收，如第1圖之紅外光束160所示。若將紅外光接收器170設置於主透鏡110與顯示器120之間，則紅外光接收器170將會遮住顯示器120而影響到眼球150看到的影像。

此外，若捨棄熱鏡130並將紅外光接收器設置於顯示器外側，如第1圖之紅外光接收器180所示，則會因為紅外光接收器180與眼球中心軸155之間的角度變大，而使接收到的眼球150的影像產生明顯的變形，這會不利於眼球追蹤裝置之眼球追蹤的演算法的計算。然而，藉由熱鏡130的反射，可減少紅外光接收器170所接收到紅外光束160與眼球中心軸155之間的等效角度，這會減少接收到的眼球150的影像的變形，並有利於眼球追蹤的演算法的計算。因此熱鏡130或是類似的組件的存在有其必要。

第2圖為場曲的示意圖。場曲是指垂直於主光軸之物平面所發出的光線，經透鏡成像後，並未聚焦於一個平面上，而是聚焦在一個曲面上。在第2圖中，光線在經過透鏡210成像後產生了場曲，因此光線成像在曲面230上，而不是成像在平面220上。如第2圖所示，成像點240及成像點245在曲面230上，而不是在平面220上。可藉由在成像面前方加入場鏡的方式來改變光線的路徑，使得光線的成像面不再是曲面，而是一個平面，進而消除場曲。應注意的是，場鏡並不限於一片透鏡，場鏡可為包括二或多片透鏡的透鏡組，只要能達到使光線成像在平面上的功能即可。

第3圖係根據本揭露實施例所示，頭戴式顯示裝置300的示意圖。與第1圖之頭戴式顯示裝置100相比，頭戴式顯示裝置300增設了場鏡，且移除了主透鏡與顯示器之間的熱鏡。頭戴式顯示裝置300亦包括眼球追蹤裝置，其中眼球追蹤裝置包括紅外光發射器340以及紅外光接收器370。在第3圖中，場鏡330被設置於主透鏡310與顯示器320之間，且場鏡330靠近主透鏡310的那一側的鏡面，具有反射塗層380。與第1圖之熱鏡130相似，反射塗層380的材料，可讓可見光直接穿透，並反射紅外光，例如將紅外光反射至紅外光接收器。

在第3圖中，紅外光發射器340朝眼球350所發射的紅外光，在經過眼球350的散射後，會先經由主透鏡310收光，再射向場鏡330。接著，設置於場鏡330上的反射塗層380會將紅外光反射至紅外光接收器370，如紅外光束360所示。

在第3圖中，光路390為頭戴式顯示裝置300中眼球所看到的範例性投影光路。光路390自顯示器320出光後，會先經過場鏡330並先產生一次場曲像差。接著，光路390會經過主透鏡310並產生放大的虛像，且在經過主透鏡310的同時，光路390會再產生一次場曲像差。經過場鏡330所產生的場曲像差會與經過主透鏡310所產生的場曲像差相互抵消，如此一來，頭戴式顯示裝置300之光路390在路徑上的場曲得以被消除。

藉由在主透鏡310與顯示器320之間增設的場鏡330，頭戴式顯示裝置300中的場曲可被消除或降低，使得眼球視野的中心與外側皆具有相等或接近的虛像距離。此外，在移除大角度設置的熱鏡後，可利用設置於場鏡330上的反射塗層380來取代傳統熱鏡的功能。藉由場鏡330上的反射塗層380來反射用於追蹤眼球的紅外光束360，紅外光接收器370所接收到的紅外光束360與眼球350之眼球中心軸355之間的等效角度可被減少，如此可減少所獲得之眼球350的影像的變形，以利於眼球追蹤演算法的計算。

第4A圖及第4B圖用於說明頭戴式顯示裝置中的場鏡如何消除場曲。第4A圖係未設置場鏡之頭戴式顯示裝置400的示意圖。在第4A圖中，對眼球450而言，顯示器420所顯示的影像會在出光後，先經過主透鏡410再進入眼球450，如光路490A所示。然而，因為主透鏡410所產生的場曲，眼球450所看到的顯示器420的影像不會是平面，而是曲面440A，如第4A圖所示。

第4B圖係第4A圖之頭戴式顯示裝置400增設場鏡430後的示意圖。與第4A圖相似，在第4B圖中，對眼球450而言，顯示器420所顯示的影像會在出光後，先經過主透鏡410再進入眼球450，如光路490B所示。然而，與第4A圖不同的是，第4B圖中的光路490B會先經過場鏡430，然後再經過主透鏡410。光路490B在經過場鏡430時，會先產生一次場曲像差，而在經過主透鏡410時，亦會再產生一次場曲像差，且兩個場曲像差會彼此抵消。因為場鏡430抵消了場曲，因此對第4B圖的眼球450而言，它所看見的顯示器420的影像不再是曲面，而是平面440B。

第5圖係根據本揭露實施例所示，頭戴式顯示裝置300’的示意圖。與第3圖之頭戴式顯示裝置300相似，第5圖之頭戴式顯示裝置300’具有設置於主透鏡310與顯示器320之間的場鏡330。在第5圖中，光路390自顯示器320出光後，會先經過場鏡330並產生一次場曲像差，接著經過主透鏡310並再產生一次場曲像差。這兩個場曲像差會相互抵消，使得頭戴式顯示裝置300’中的場曲得以被消除。

與第3圖不同的是，第5圖之反射塗層380’並非位於場鏡330靠近眼球350的那一側的鏡面上，而是位於遠離眼球350的那一側的鏡面上。在第5圖中，紅外光束360’會先進入場鏡330中，再被反射塗層380’反射而離開場鏡330，最後被紅外光接收器370所接收。因此，由第3圖及第5圖可知，反射塗層可被設置於場鏡之不同側的鏡面上。

在第5圖中，紅外光束360’會在經歷主透鏡310的一次折射、場鏡330的兩次折射、以及反射塗層380’的反射後，才進入紅外光接收器370。此外，如上所述，「場鏡」可為一場鏡組且包括複數場鏡。因此，藉由使紅外光在多個場鏡中折射，並由設置於其中一個場鏡的其中一側的鏡面上的反射塗層反射，可將紅外光光路的變化分攤給頭戴式顯示裝置中的多個組件。如此一來，可以彈性地控制紅外光接收器所接收到的紅外光與眼球之眼球中心軸之間的等效角度，以及紅外光接收器的擺放位置。

應注意的是，場鏡並不限於第3圖及第5圖所示之凸透鏡，場鏡亦可為諸如凹透鏡及新月型透鏡之其他型式的透鏡，如下文之第7圖及第8圖所示。此外，場鏡的種類可為平面透鏡(flat lens)、球面透鏡、非球面透鏡、自由曲面透鏡、以及菲涅耳(Fresnel)透鏡等。除此之外，當「場鏡」為一場鏡組且具有複數場鏡時，上述複數場鏡可為前述各種型式及種類的透鏡的任意組合。

第6圖係根據本揭露實施例所示，場鏡為場鏡組630之頭戴式顯示裝置600的示意圖，其中場鏡組630包括第一場鏡631及第二場鏡632。與第3圖之頭戴式顯示裝置300相似，第6圖之頭戴式顯示裝600具有設置於主透鏡610與顯示器620之間的場鏡組630。在第6圖中，光路690自顯示器620出光後，整個場鏡組630中第一場鏡631及第二場鏡632所產生的場曲像差，與主透鏡610所產生的場曲像差會相互抵消，使得頭戴式顯示裝置600中的場曲得以被消除。

在第6圖中，紅外光發射器640朝眼球650所發射的紅外光，在經過眼球650的散射後，會先經由主透鏡610收光，再射向場鏡組630。接著，設置於場鏡組630上的反射塗層680會將紅外光反射至紅外光接收器670，如紅外光束660所示。儘管第6圖所示之反射塗層680被設置於第一場鏡631靠近眼球650的那一側的鏡面上，但如上所述，反射塗層可被設置於場鏡組中任一場鏡的任一側鏡面上。舉例來說，在其他實施例中，反射塗層可被設置於第一場鏡631遠離眼球650的那一側的鏡面上、第二場鏡632靠近眼球650的那一側的鏡面上、或是第二場鏡632遠離眼球650的那一側的鏡面上。

第7圖係根據本揭露實施例所示，場鏡730為凹透鏡之頭戴式顯示裝置700的示意圖。與第3圖之頭戴式顯示裝置300相似，第7圖之頭戴式顯示裝700具有設置於主透鏡710與顯示器720之間的場鏡730。在第7圖中，光路790自顯示器720出光後，場鏡730及主透鏡710所產生的兩次場曲像差會相互抵消，使得頭戴式顯示裝置700中的場曲得以被消除。

在第7圖中，紅外光發射器740朝眼球750所發射的紅外光，在經過眼球750的散射後，會先經由主透鏡710收光，再射向場鏡730。接著，設置於場鏡730上的反射塗層780會將紅外光反射至紅外光接收器770，如紅外光束760所示。藉由不同的場鏡及反射塗層的配置，可將紅外光導引至不同的位置，如此可彈性地設置紅外光接收器的位置。舉例來說，第3圖之紅外光接收器370與第7圖之紅外光接收器770的位置明顯不同。

第8圖係根據本揭露實施例所示，場鏡830為新月型透鏡之頭戴式顯示裝置800的示意圖。與第3圖之頭戴式顯示裝置300相似，第8圖之頭戴式顯示裝800具有設置於主透鏡810與顯示器820之間的場鏡830。在第8圖中，光路890自顯示器820出光後，場鏡830及主透鏡810所產生的兩次場曲像差會相互抵消，使得頭戴式顯示裝置800中的場曲得以被消除。

在第8圖中，紅外光發射器840朝眼球850所發射的紅外光，在經過眼球850的散射後，會先經由主透鏡810收光，再射向場鏡830。接著，設置於場鏡830上的反射塗層880會將紅外光反射至紅外光接收器870，如紅外光束860所示。

在一些實施例中，儘管頭戴式顯示裝置中場鏡的數量、型式、以及種類可能不同，但設置有反射塗層的那一側鏡面，對眼球(即對主透鏡的方向)為凹面，如第7圖及第8圖所示。如此一來，對紅外光接收器而言，它所接收到的用於眼球追蹤的紅外光，是被相當於凹面鏡的反射塗層所反射的。藉由這種方法，紅外光接收器可得到放大的眼球影像，這有利於眼球追蹤的演算法的計算。

在一些實施例中，紅外光發射器可為紅外光發光二極體(LED)，且紅外光發射器可具有多顆紅外光LED，並以陣列的方式排列，或是以導光元件的形式呈現。此外，紅外光發射器並不限於本揭露附圖所示的位置，紅外光發射器可位於頭戴式顯示裝置中的任何位置，只要紅外光發射器所發射的紅外光可射到使用者之眼球即可。

應注意的是，本揭露上述實施例之頭戴式顯示裝置皆可包括眼球追蹤裝置，且上述實施例之紅外光發射器及紅外光接收器皆可包含於眼球追蹤裝置中。眼球追蹤裝置具有一處理裝置，該處理裝置可根據紅外光接收器所接收到的紅外光，計算眼球的狀態並使顯示器根據眼球的狀態顯示影像。

還應注意的是，為使說明清晰易懂，本揭露之實施例及附圖皆只呈現頭戴式顯示裝置的一半(只顯示單一眼球、主透鏡、場鏡、以及顯示器等)。但於本揭露所屬技術領域具有通常知識者，應能輕易地以本揭露為基礎，在不超出本揭露之精神及範圍的情況下，組合出完整且具有本揭露所示之優點的頭戴式顯示裝置。

第9圖係根據本揭實施例所示，紅外光眼球追蹤及場曲消除之方法900的流程圖。在操作S902中，方法900在頭戴式顯示裝置的主透鏡組與顯示器之間設置一場鏡組，場鏡組被用於消除頭戴式顯示裝置中的場曲。舉例來說，如第3圖所示，頭戴式顯示裝置300的主透鏡310與顯示器320之間，被設置了場鏡330。應注意的是，在其他實施例中，根據頭戴式顯示裝置設計上的不同，主透鏡組可包括一或多個主透鏡，且如上所述，場鏡組亦可包括一或多個場鏡。其中主透鏡組及場鏡組中的透鏡可為可為平面透鏡、球面透鏡、非球面透鏡、自由曲面透鏡、以及非涅耳透鏡等，或前述透鏡之任意組合。

在操作S904中，方法900在場鏡組上設置反射塗層，反射塗層被用於取代傳統之反射片(熱鏡)，以反射眼球追蹤裝置所發設的紅外光。舉例來說，如第3圖所示，頭戴式顯示裝置300的場鏡330上被設置了反射塗層380。應注意的是，在其他實施例中，反射塗層可被設置於場鏡的不同側的鏡面上，且當場鏡組具有複數場鏡時，反射塗層可被設置於中任一場鏡的任一側鏡面上。

在操作S906中，方法900藉由紅外光發射器朝使用者之眼球發射紅外光。舉例來說，如第3圖之紅外光發射器340朝眼球350發射紅外光。

在操作S908中，方法900藉由場鏡組上的反射塗層，反射使用者之眼球散射後穿過主透鏡組的紅外光。舉例來說，如第3圖所示，紅外光發射器340發射的紅外光，在經眼球350散射後，穿過主透鏡310，並由場鏡330上的反射塗層380所反射，其中紅外光的光路如紅外光束360所示。應注意的是，在其他實施例中，根據主透鏡與場鏡數量的不同，以及反射塗層位置的不同，紅外光可具有不同的光路。此外，若反射塗層所在的場鏡鏡面對使用者之眼球為凹面，則對反射後之紅外光具有放大的功效。

在操作S910中，方法900藉由紅外光接收器，接收反射塗層所反射的紅外光。舉例來說，如第3圖所示，藉由紅外光接收器370接收反射塗層380所反射的紅外光束360。如上所述，在不同實施例中，紅外光可具有不同的光路，因此在不同實施例中，紅外光接收器370可具有不同的位置。

在操作S912中，方法900藉由眼球追蹤裝置，根據紅外光接收器所接收的紅外光計算使用者之眼球的狀態。舉例來說，藉由眼球追蹤裝置中的處理裝置根據接收到的紅外光計算使用者之眼球的狀態。在一些實施例中，眼球追蹤裝置或頭戴式顯示裝置更會根據計算出來的眼球狀態，調整顯示器所顯示的影像。

本揭露實施例提供一種頭戴式顯示裝置的配置設計及其操作方法。藉由在頭戴式顯示裝置的主透鏡組與顯示器之間設置一場鏡組，可以有效地消除頭戴式顯示裝置中的場曲。如此一來，可在改進視覺效果的同時，減少使用者身體上的不適。其中上述場鏡組可包括一或多個場鏡，且可為不同形式及種類之透鏡的組合。

此外，本揭露亦在上述場鏡組的其中一個場鏡的其中一側的鏡面上，設置了一層反射塗層，此反射塗層可讓可見光通過並反射紅外光。如此一來，可在增設場鏡的同時，直接以場鏡取代紅外光眼球追蹤裝置中的反射片，以釋出反射片所佔據的空間。此外，藉由在一或多個場鏡中折射及反射，可將紅外光導向特定的位置，如此可彈性地控制紅外光接收器的位置以及與使用者之眼球間的等效角度。

前述內文概述多項實施例或範例之特徵，如此可使於本技術領域中具有通常知識者更佳地瞭解本揭露。本技術領域中具有通常知識者應當理解他們可輕易地以本揭露為基礎設計或修改其他製程及結構，以完成相同之目的及/或達到與本文介紹之實施例或範例相同之優點。本技術領域中具有通常知識者亦需理解，這些等效結構並未脫離本揭露之精神及範圍，且在不脫離本揭露之精神及範圍之情況下，可對本揭露進行各種改變、置換以及變更。

100:頭戴式顯示裝置 110:主透鏡 120:顯示器 130:熱鏡 140:紅外光發射器 150:眼球 155:眼球中心軸 160:紅外光束 170、180:紅外光接收器 210:透鏡 220:平面 230:曲面 240、245:成像點 300:頭戴式顯示裝置 310:主透鏡 320:顯示器 330:場鏡 340:紅外光發射器 350:眼球 355:眼球中心軸 360:紅外光束 370:紅外光接收器 380:反射塗層 390:光路 400:頭戴式顯示裝置 410:主透鏡 420:顯示器 440A:曲面 490A:光路 450:眼球 430:場鏡 440B:平面 490B:光路 300’:頭戴式顯示裝置 360’:紅外光束 380’:反射塗層 600:頭戴式顯示裝置 610:主透鏡 620:顯示器 630:場鏡組 631:第一場鏡 632:第二場鏡 640:紅外光發射器 650:眼球 660:紅外光束 670:紅外光接收器 680:反射塗層 690:光路 700:頭戴式顯示裝置 710:主透鏡 720:顯示器 730:場鏡 740:紅外光發射器 750:眼球 760:紅外光束 770:紅外光接收器 780:反射塗層 790:光路 800:頭戴式顯示裝置 810:主透鏡 820:顯示器 830:場鏡 840:紅外光發射器 850:眼球 860:紅外光束 870:紅外光接收器 880:反射塗層 890:光路 900:方法 S902-S912:操作

本揭露從後續實施方式及附圖可更佳理解。須強調的是，依據產業之標準作法，各種特徵並未按比例繪製，並僅用於說明之目的。事實上，各種特徵之尺寸可能任意增加或減少以清楚論述。亦須強調的是，所附之附圖僅出示本發明之典型實施例，不應認為是對範圍之限制，因為本發明亦可適用於其他實施例。 第1圖係根據先前技術所示，當前技術之頭戴式顯示裝置的示意圖。 第2圖為場曲的示意圖。 第3圖係根據本揭露實施例所示，頭戴式顯示裝置的示意圖。 第4A圖係未設置場鏡之頭戴式顯示裝置的示意圖。 第4B圖係第4A圖之頭戴式顯示裝置增設場鏡後的示意圖。 第5圖係根據本揭露實施例所示，頭戴式顯示裝置的示意圖。 第6圖係根據本揭露實施例所示，場鏡為場鏡組之頭戴式顯示裝置的示意圖。 第7圖係根據本揭露實施例所示，場鏡為凹透鏡之頭戴式顯示裝置的示意圖。 第8圖係根據本揭露實施例所示，場鏡為新月型透鏡之頭戴式顯示裝置的示意圖。 第9圖係根據本揭實施例所示，紅外光眼球追蹤及場曲消除之方法的流程圖。

300:頭戴式顯示裝置

310:主透鏡

320:顯示器

330:場鏡

340:紅外光發射器

350:眼球

355:眼球中心軸

360:紅外光束

370:紅外光接收器

380:反射塗層

390:光路

Claims (10)

1. 一種頭戴式顯示裝置，包括： 一顯示器， 一主鏡組，設置於一使用者之眼睛與上述顯示器之間； 一場鏡組，設置於上述顯示器與上述主鏡組之間，用以消除上述頭戴式顯示裝置中的像場彎曲； 一紅外光發射器，被配置以朝上述使用者之眼睛的方向發射一紅外光； 一反射塗層，設置於上述場鏡組上，被配置以反射經上述使用者之眼睛散射的上述紅外光；以及 一紅外光接收器，被配置以接收經上述反射塗層反射的上述紅外光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示裝置，其中上述場鏡組包括一第一場鏡，上述第一場鏡為一平面透鏡、一球面透鏡、一非球面透鏡、一自由曲面透鏡、或一菲涅耳透鏡。
3. 如申請專利範圍第2項所述之頭戴式顯示裝置，其中上述反射塗層位於上述第一場鏡靠近上述使用者的一第一側鏡面，或是位於上述第一場鏡遠離上述使用者的一第二側鏡面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示裝置，其中上述場鏡組包括複數場鏡，上述複數場鏡之任一者為平面透鏡、球面透鏡、非球面透鏡、自由曲面透鏡、或菲涅耳透鏡。
5. 如申請專利範圍第4項所述之頭戴式顯示裝置，其中上述反射塗層位於上述複數場鏡中的一者的一側鏡面，其中上述側鏡面為靠近上述使用者的一側或是遠離上述使用者的一側。
6. 如申請專利範圍第5項所述之頭戴式顯示裝置，其中上述側鏡面對上述使用者為凹面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示裝置，其中上述主鏡組包括平面透鏡、球面透鏡、非球面透鏡、自由曲面透鏡、或菲涅耳透鏡，或者前述透鏡之任意組合。
8. 一種場曲消除方法，用於一頭戴式顯示裝置，上述場曲消除方法包括： 在一主透鏡組與一顯示器之間設置一場鏡組，其中上述主鏡組位於上述顯示器與一使用者之眼睛之間； 在上述場鏡組上設置一反射塗層； 藉由一紅外光發射器向上述使用者之眼睛發射一紅外光； 藉由上述反射塗層反射經上述使用者之眼睛散射的上述紅外光；以及 藉由一紅外光接收器接收經上述反射塗層反射的上述紅外光。
9. 如申請專利範圍第8項所述之場曲消除方法，其中上述場鏡組包括一第一場鏡，且上述反射塗層位於上述第一場鏡靠近上述使用者的一第一側鏡面，或是位於上述第一場鏡遠離上述使用者的一第二側鏡面。
10. 如申請專利範圍第8項所述之場曲消除方法，其中上述場鏡組包括複數場鏡，且上述反射塗層位於上述複數場鏡中的一者的一側鏡面，其中上述側鏡面為靠近上述使用者的一側或是遠離上述使用者的一側。

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