TW202405511A

TW202405511A - 頭戴式顯示器、顯示裝置及其影像顯示方法

Info

Publication number: TW202405511A
Application number: TW111128634A
Authority: TW
Inventors: 楊博森; 丁領億
Original assignee: 宏達國際電子股份有限公司
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2024-02-01
Also published as: TWI824640B

Abstract

一種頭戴式顯示器、顯示裝置及其影像顯示方法被提出。顯示裝置包括第一顯示器以及第二顯示器。第一顯示器用以提供第一顯示影像至目標區的週邊區域。第二顯示器提供第二顯示影像至目標區的中心區域。其中第二顯示影像的解析度大於第一顯示影像的解析度。

Description

頭戴式顯示器、顯示裝置及其影像顯示方法

本發明是有關於一種頭戴式顯示器、顯示裝置及其影像顯示方法，且特別是有關於一種複合式光場（light field）顯示系統的頭戴式顯示器、顯示裝置及其影像顯示方法。

隨著電子科技的進步，一種光場顯示器被提出。常見的光場顯示器大致分為五大類，高速旋轉式（High Speed Spin）、多投影機式（Multi-Projector）、指向性背光式（Directional Backlight）、多層顯示器式（Multi Layer Display）及透鏡陣列式（Lens Array）。

在習知技術領域中，特別是在透鏡陣列式的光場顯示器中，其最主要的問題在於解析度無法有效的被提升。因此，如何提升光場顯示器的解析度以提升使用者的影像體驗度，是本領域技術人員的重要課題。

本發明提供一種頭戴式顯示器、顯示裝置及其影像顯示方法，可提升影像的顯示效果。

本發明的顯示裝置包括第一顯示器以及第二顯示器。第一顯示器用以提供第一顯示影像至目標區的週邊區域。第二顯示器提供第二顯示影像至目標區的中心區域。其中第二顯示影像的解析度大於第一顯示影像的解析度。

本發明的頭戴式顯示裝置包括本體部以及如上所述的顯示裝置。其中的顯示裝置設置在本體部中。

本發明的影像顯示方法包括：使第一顯示器提供第一顯示影像至目標區的週邊區域；使第二顯示器，提供第二顯示影像至目標區的中心區域；使第二顯示影像的解析度大於第一顯示影像的解析度。

基於上述，本發明透過第二顯示器，以在人眼注意力相對集中的目標區的中心區域中提通具有相對高解析度的第二顯示影像。而在目標區的週邊區域，則透過第一顯示器來提供具有相對低解析度的第一顯示影像。如此一來，在光場顯示系統中，本發明的顯示裝置可有效提高影像的顯示品質。在頭戴式顯示器的應用中，可有效提升虛擬影像的顯示效能。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。顯示裝置100包括第一顯示器110以及第二顯示器120。第一顯示器110與第二顯示器120相互戶重疊配置。第一顯示器110用以朝向目標區TG的周邊區域以投射第一顯示影像IMG1。第二顯示器120則用以提供第二顯示影像IMG2至目標區TG的中心區域。其中，目標區TG可以為使用者眼球EYE所在的區域。在本實施例中，第二顯示器120所投射的第二顯示影像IMG2的解析度，可大於第一顯示器110所投射的第一顯示影像IMG1的解析度。

關於第一顯示器110以及第二顯示器120在配置上的實施細節。第一顯示器110包括顯示面板111以及透鏡陣列112-1以及112-2。透鏡陣列112-1以及112-2分別與顯示面板111的上半部區域以及下半部區域重疊。顯示面板111的中心區域則不與透鏡陣列112-1以及112-2相重疊。第二顯示器120則對應顯示面板111的中心區域進行配置，其中顯示面板111配置在目標區以及第二顯示器120間。也就是說，第二顯示器120可配置在顯示面板111的後方。

在本實施例中，第二顯示器120包括顯示面板121以及透鏡陣列122，顯示面板121以及透鏡陣列122相互重疊配置，且透鏡陣列122配置在顯示面板121的前方。

第二顯示器120的顯示面板121投射的第二顯示影像IMG2，穿透第一顯示器110的顯示面板111，至目標區TG的中心區域。在本實施例中，第一顯示器110可為穿透示顯示器，也就是說，第一顯示器110的顯示面板111為穿透示顯示面板。其中第一顯示器110的穿透率可以為80%。第一顯示器110則用以投射的第一顯示影像IMG1至目標區TG的週邊區域。值得注意的，使用者在目標區TG中，對第二顯示影像IMG2的視野角度A可介於20至60度間。

在此請注意，第二顯示器120可以為一微顯示器（micro-display），並可提供為光場顯示影像的第二顯示影像IMG2至使用者的眼球EYE的中心區域。在本實施例中，第二顯示器120透過提供具有相對高解析度的第二顯示影像IMG2至使用者的眼球EYE的中心區域，可有效提升顯示裝置100的顯示品質。

請參照圖2，圖2繪示本發明另一實施例的顯示裝置的示意圖。顯示裝置200包括第一顯示器210以及第二顯示器220。第一顯示器210的中心區域可具有一開口區H1，第二顯示器220可設置在開口區H1中。第一顯示器210包括顯示面板211-1、211-2以及透鏡陣列212-1、212-2。顯示面板211-1、211-2分別與透鏡陣列212-1、212-2相互重疊配置。第二顯示器220包括顯示面板221以及透鏡陣列222，顯示面板221以及透鏡陣列222相互重疊配置。

在本實施例中，在第一顯示器210中，透鏡陣列212-1、212-2分別設置在顯示面板211-1、211-2的前方，顯示面板211-1、211-2並提供第一顯示影像IMG1至目標區TG的週邊區域，其中目標區TG對應使用者眼球的位置。在第二顯示器210中，透鏡陣列222配置在顯示面板221的前方，顯示面板222並提供第二顯示影像IMG2至目標區TG的中心區域。

藉由在第一顯示器210的中心區域中的開口區H1中設置的第二顯示器210，第二顯示器210可有效針對目標區TG的中心區域提供第二顯示影像IMG2。並藉由使第二顯示影像IMG2的解析度高於第一顯示影像IMG1，使用者可直接看到具有高階析度的第二顯示影像IMG2，可有效提升使用者感受到的視覺效果。

附帶一提的，在本實施例中，開口區H1的形狀可配合第二顯示器210的形狀來進行設置。例如，開口區H1可以為圓形、橢圓形、矩形或菱形或任意正多邊形等，沒有固定的限制。

以下請參照圖3A以及圖3B，圖3A以及圖3B繪示本發明另一實施例的顯示裝置的不同實施方式的示意圖。在圖3A中，顯示裝置301包括第一顯示器310以及第二顯示器320。第二顯示器320配置在目標區TG以及第一顯示器310間。第一顯示器310則面向目標區TG，其中目標區TG對應使用者眼球的位置EYE。

在細節上，第一顯示器310包括顯示面板311以及透鏡陣列312，透鏡陣列312設置在顯示面板311的前方並與顯示面板311重疊配置。顯示面板311用以投射第一顯示影像IMG1。第二顯示器320包括顯示面板321、透鏡陣列322以及半透明反射鏡323。半透明反射鏡323可設置在對應顯示面板311的中心區域的位置。顯示面板321以及透鏡陣列322則重疊配置，並設置在顯示面板311的影像投射區域的外側。顯示面板321用以投射第二顯示影像IMG2至半透明反射鏡323。並且，半透明反射鏡323可反射第二顯示影像IMG2，並使第二顯示影像IMG2被反射至目標區的中心區域。

此外，顯示面板311所投射第一顯示影像IMG1可穿透半透明反射鏡323以被傳送至目標區TG的週邊區域。

與前述實施例相同，本實施例的第二顯示器320透過投射具有相對高解析度的第二顯示影像IMG2至目標區TG的中心區域，可有效提升使用者對於顯示裝置301的顯示影像的體驗度。

附帶一提的，在本實施例中，第一顯示器310與第二顯示器320的影像投射方向並不需要相互垂直。第一顯示器310與第二顯示器320的影像投射方向，在不相互平行的前提下，可具有任意夾角，沒有特定的限制。

在圖3B中，顯示裝置302包括第一顯示器330以及第二顯示器340。第二顯示器340配置在目標區TG以及第一顯示器330間。第一顯示器330則面向目標區TG，其中目標區TG對應使用者眼球的位置EYE。第一顯示器330具有相互重疊配置的顯示面板331以及透鏡陣列342。顯示面板331用以投射第一顯示影像IMG1，並使第一顯示影像IMG1穿透分光鏡343以投射至目標區TG的週邊區域。

與圖3A的實施例不相同的，本實施例中，第二顯示器340包括顯示面板341、344、透鏡陣列342、345以及分光鏡343。分光鏡343可設置在第一顯示器330前方，對應顯示面板331的中心區域的位置。顯示面板341以及透鏡陣列342相互重疊配置，並設置於分光鏡343的第一側邊之外，顯示面板344以及透鏡陣列345相互重疊配置，並設置於分光鏡343的第二側邊之外，其中第一側邊與的二側邊相對。

分光鏡343具有兩個反射面S1以及S2。顯示面板341用以投射第一子顯示影像IMG21至分光鏡343的反射面S1。分光鏡343的反射面S1並用以反射第一子顯示影像IMG21至目標區TG的中心區域。顯示面板342則用以投射第二子顯示影像IMG22至分光鏡343的反射面S1。分光鏡343的反射面S1並用以反射第二子顯示影像IMG21至目標區TG的中心區域。其中第一子顯示影像IMG21以及第二子顯示影像IMG22可結合成為具有相對高解析度的第二顯示影像。

在此請注意，顯示面板341與分光鏡343的幾何中心的第一距離，可以與顯示面板344與分光鏡343的幾何中心的第二距離可相同或不相同，沒有固定的限制。

值得一提的，在本實施例中，透過使上述的第一距離以及第二距離相同，可以使第一子顯示影像IMG21以及第二子顯示影像IMG22相互疊合來成為一個具有高解析度的顯示影像。而透過使上述的第一距離以及第二距離不相同，則可以使第一子顯示影像IMG21以及第二子顯示影像IMG22成為兩個具有視差的影像，並具以產生立體影像。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明一實施例的頭戴式顯示器的示意圖。頭戴式顯示器400包括本體部410以及顯示裝置420。其中顯示裝置420可設置在本體部410中。顯示裝置420可應用前述實施例的顯示裝置100、200、301以及302的其中任一來實施，並用以提供虛擬實境的影像顯示效果。

以下請參照圖5，圖5繪示本發明一實施例的影像顯示方法的流程圖。其中，在步驟S510中，使第一顯示器提供第一顯示影像至目標區的週邊區域。在步驟S520中，使第二顯示器，提供第二顯示影像至目標區的中心區域。並且，在步驟S530中，使第二顯示影像的解析度大於第一顯示影像的解析度。

關於上述步驟的實施細節，在前述的多個實施例中已有詳細的說明，在此恕不多贅述。

綜上所述，本發明的顯示裝置提供一第二顯示器以投射具有相對高解析度的第二顯示影像至目標區的中心區域。藉此，透過使第二顯示影像被呈現在使用者的一定的視角範圍內，顯示裝置所產生的顯示影像的品質可以有效的被提升，使用者對於顯示影像的體驗度也可以對應被提升。

100、200、301、302、420:顯示裝置 110、210、310、330:第一顯示器 111、121、211-1、211-2、311、321、331、341、344:顯示面板 112-1、112-2、122、212-1、212-2、312、322、332、342、345:透鏡陣列 120、220、320、340:第二顯示器 323:半透明反射鏡 343:分光鏡 400:頭戴式顯示器 410:本體部 A:視野角度 EYE:眼球 H1:開口區 IMG1:第一顯示影像 IMG2:第二顯示影像 IMG21、IMG22:子顯示影像 S1、S2:反射面 S510~S530:步驟 TG:目標區

圖1繪示本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。圖2繪示本發明另一實施例的顯示裝置的示意圖。圖3A以及圖3B繪示本發明另一實施例的顯示裝置的不同實施方式的示意圖。圖4繪示本發明一實施例的頭戴式顯示器的示意圖。圖5繪示本發明一實施例的影像顯示方法的流程圖。

100:顯示裝置

110:第一顯示器

111、121:顯示面板

112-1、112-2、122:透鏡陣列

120:第二顯示器

A:視野角度

EYE:眼球

IMG1:第一顯示影像

IMG2:第二顯示影像

TG:目標區

Claims

一種顯示裝置，包括：一第一顯示器，用以提供一第一顯示影像至一目標區的一週邊區域；以及一第二顯示器，提供一第二顯示影像至該目標區的一中心區域，其中該第二顯示影像的解析度大於該第一顯示影像的解析度。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一顯示器與該第二顯示器重疊配置。
如請求項2所述的顯示裝置，其中該第一顯示器設置在該目標區以及該第二顯示器間，該第一顯示器為穿透式顯示器。
如請求項3所述的顯示裝置，其中該第一顯示器的穿透率為80%。
如請求項2所述的顯示裝置，其中該第一顯示器的中心區域具有一開口區，該第二顯示器設置在該開口區中。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該第二顯示器包括：一半透明反射鏡，設置在該第一顯示器與該目標區間；一顯示面板，用以朝該半透明反射鏡投射該第二顯示影像；以及一透鏡陣列，設置在該顯示面板與該半透明反射鏡間，其中該半透明反射鏡反射該第二顯示影像至該目標區的該中心區域。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該第二顯示器包括：一分光鏡，具有一第一反射面以及一第二反射面；一第一顯示面板，用以朝向該第一反射面投射一第一子顯示影像；以及一第二顯示面板，用以朝向該第二反射面投射一第二子顯示影像，其中該分光鏡反射該第一子顯示影像以及該第二子顯示影像至該目標區的該中心區域以形成該第二顯示影像。
如請求項6所述的顯示裝置，其中該第一顯示面板與該分光鏡的幾何中心的第一距離，與該第二顯示面板與該分光鏡的幾何中心的第二距離相同或不相同。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一顯示器包括：一顯示面板；以及一透鏡陣列，與該顯示面板重疊配置，其中該透鏡陣列設置在該顯示面板與該目標區間。
如請求項1所述的顯示裝置，其中使用者在該目標區對該第二顯示影像的視野角度介於20至60度間。
一種頭戴式顯示器，包括：一本體部；以及如請求項1的顯示裝置，設置在該本體部中。
一種影像顯示方法，包括：使一第一顯示器提供一第一顯示影像至一目標區的一週邊區域；使一第二顯示器，提供一第二顯示影像至該目標區的一中心區域；以及使該第二顯示影像的解析度大於該第一顯示影像的解析度。
如請求項12所述的影像顯示方法，更包括：使一使用者在該目標區對該第二顯示影像的視野角度介於20至60度間。
如請求項12所述的影像顯示方法，更包括：使該第一顯示器與該第二顯示器重疊配置，其中該第一顯示器為穿透式顯示器。
如請求項12所述的影像顯示方法，更包括：在該第一顯示器的中心區域形成一開口區；以及將該第二顯示器設置在該開口區中。
如請求項12所述的影像顯示方法，更包括：設置一半透明反射鏡該第一顯示器與該目標區間；以及朝該半透明反射鏡投射該第二顯示影像，使該半透明反射鏡反射該第二顯示影像至該目標區的該中心區域。