TW319864B - Head-mounted display apparatus with a single image display device - Google Patents

Description

經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 __B7_；_ 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種頭戴型顯示裝置：並更特別關於一 種將單一個圖像顯示裝置納入其中的頭戴型顯示裝置。 在第1圖中繪示了傳統頭戴型顯示裝置的槪要圖，包 含了一對比如爲液晶顯示器的圖像顯示裝置1，2、以及 一對放大透鏡3、4。 配置於觀測者左眼與右眼5、6之前的圖像顯示裝置 1、2分別地被連接至影像信號源（未繪示出），並且根據 由此而來的影像信號而顯示圖像。 放大透鏡3、4分別地被配置於圖像顯示裝置1、2及 左眼與右眼5、6之間，因而使觀測者能夠看到在眼睛5、 6外某一距離形成的已放大虛擬圖像。 然而，由於兩個圖像顯示裝置的存在，此一傳統的頭 戴型顯示裝置相當地重，使其在觀測者頭上成爲累贅。另 外，此裝置存在著複雜的電路以供傳送影像信號至單獨的 圖像顯示裝置》 因此，本發明的主要目的是提供一種頭戴型顯示裝 置，藉由將單一個圖像顯示裝置納入其中而使其具有縮減 的重量及簡化的電路。 如本發明的一方向，提供一種頭戴型顯示裝置，包 含：供顯示圖像用的圖像顯示裝置；將來自圖像顯示裝置 的光分離成兩道光束之裝置，其中一光束被引至觀測者的 一眼；將分光裝置所分離的另一光束反射至觀測者另一眼 用的反射鏡：以及分別地配置於分光器與觀測者一眼之間 還有反射鏡與另一眼之間的第一及第二放大透鏡。 I-------- ~{‘裝----^---^訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ， . 本紙張尺度適用中國S家標進（CXS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 A7 B7 i'發明説明（2) 如本發明的另一方向，提供一種頭戴型顯示裝置，包 含：供顯示圖像用的圖像顯示裝置；將來自圖像顯示裝置 的光分離成兩道光束之裝置；供反射由分光裝置所分離的 光束之一用的反射鏡；分別地供反射由分光裝置所分離的 另一光束以及由該反射鏡所反射的光束用的第一及第二半 鏡；以及分別地將來自該第一與第二半鏡的光束反射至観 測者一眼及另一眼用的第一及第二凹面反射鏡。 本發明之上述及其他目的與特徵將由下列配合諸附圖 的較佳實施例之描述而變成顯而易見的，其中： 第1圖繪示傳統的頭戴型顯示裝置之槪要圖； 第2及3圖分別地舉例說明符合本發明一較佳實施例 之頭戴型顯示裝置的槪要圖與槪要立體圖； 第4及5圖分別地舉例說明符合本發明另一較佳實施 例之頭戴型顯示裝置的槪要圖與槪要立體圖； 第6圖陳述符合本發明第三較佳實施例之頭戴型顯示 裝置的槪要立體圖；以及 第7圖陳述符合本發明第四較佳實施例之頭戴型顯示 裝置的槪要立體圖。 第2至7圖中繪示了本發明諸頭戴型顯示裝置的不同 圖示，其中相同的參考數字表示相同的元件。 第2及3圖分別地繪示了符合本發明一較佳實施例之 頭戴型顯示裝置的槪要圖與槪要立體圖。第一實施例的頭 戴型顯示裝置包含了比如爲液晶顯示器或陰極射線管的圖 像顯示裝置11、供部分地傳送及部分地反射來自圖像顯 本纸張·尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29T公t ) -----.-----(-裝----„---^訂------^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ， . 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 S1B864 A7 ___ B7五、發明説明（3 ) 示裝置11之光線用的分光器12、反射鏡13、以及第一與 第二放大透鏡14、15。 配置於例如觀測者右眼16之前的圖像顯示裝置11被 連接至比如個人電腦、影像卡帶錄影機、雷射碟播放機等 影像信號源（末繪示出），並且根據由此而來的影像信號去 顯示圖像。 配置於圖像顯示裝置11與右眼16之間的分光器12以 1 :1的比例部分地傳送及部分地反射來自圖像顯示裝置 11的光線，因而將其分離成兩道光束。光束之一經過分 光器12被引至右眼，而另一光束被引至配置於觀測者左 眼17之前的反射鏡13，並然後完全地由反射鏡13反射至 左眼1 7。 第一及第二放大透鏡14、15分別地被配置於分光器 12與右眼16之間還有反射鏡13與左眼17之間，因而使觀 測者能夠看到在眼睛16、17外某一距離形成的已放大虛 擬圖像。 本發明之頭戴型顯示裝置亦能藉由基於雙眼視差的原 理在圖像顯示裝置上顯示圖像而提供立體視覺。 第4及5圖分別地繪示符合本發明另一較佳實施例之 提供立體視覺的頭戴型顯示裝置其槪要圖與槪要立體圖。 與第一較佳實施例相比，第二較佳實施例的頭戴型顯示裝 置更包含了分別地配置於第一放大透鏡14與右眼16之間 還有第二放大透鏡15與左眼17之間的第一與第二快門鏡 片25、26，其中圖像顯示裝置11交替地顯示從兩個不同 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 方向或角度拍攝的右眼及左眼圖像。 與圖像顯示裝置11上所顯示的右眼及左眼圖像同步 化的第一與第二快門鏡片25、26交替地變成淸楚與模 糊，所以觀測者能夠看到三維圖像。如在此納入爲參考的 美國專利第4,907,860號及第5，:539,423號內所詳細述 敘，第一與第二快門鏡片25、26是由液晶材料製成》 再者，第6圖繪示符合本發明又另一較佳實施例之頭 戴型顯示裝置的槪要立體圖。第三較佳實施例的頭戴型顯 示裝置包含了圖像顯示裝置11、供部分地傳送及部分地 反射來自圖像顯示裝置11之光線用的分光器12、反射鏡 13、第一與第二半鏡19、20以及第一與第二凹面反射鏡 2 1 ' 2 2 ° 圖像顯示裝置11被配置於觀測者右眼16的前上方， 而且分光器12被配置於其下方。再者，反射鏡13被配置 於觀測者的左側，在與分光器相同的水平面上。 第一及第二半鏡19、20分別地配置於分光器12下方 與反射鏡13下方，對應於右眼及左眼16、17。第一及第 二凹面反射鏡21、22配置於半鏡19、20的反射側上。 分光器12以1 : 1的比例部分地傳送及部分地反射來 自圖像顯示裝置11的光線。第一半鏡19將來自分光器12 的光線部分地反射至凹面反射鏡21，而且來自第一凹面 反射鏡21的光線經過半鏡19被傳送至右眼16。 另一方面，反射鏡13將分光器12所反射的光線完全 地反射至第二半鏡20。第二半鏡20將來自反射鏡13的光 ^^^1' n^— I —^n HI ILF ^ nn n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 A7 __B7五、發明説明（5 ) 線部分地反射，並且來自第二凹面反射鏡22的光線然後 經過第二半鏡20被傳送至左眼17。 再者’第7圖繪示符合本發明第四較佳實施例之提供 立體視覺的頭戴型顯示裝置的槪要圖。與第三較佳實施例 相比，第四較佳實施例的頭戴型顯示裝置更包含了分別地 配置於第一半鏡19與右眼16之間還有第二半鏡20與左眼 17之間的第一與第二快門鏡片25、26，並且圖像顯示裝 置11交替地顯示從兩個不同方向或角度拍攝的右眼及左 眼圖像。 與圖像顯示裝置1 1上所顯示的右眼及左眼圖像同步 化的第一與第二快門鏡片25、26交替地變成淸楚與模 糊’所以觀測者能夠看到三維圖像。 在本發明此種頭戴型顯示裝置中，由於只需要一個圖 像顯示裝置，故其重量縮減，因而減輕觀測者頭部之負 荷。另外，供傳送影像信號至圖像顯示裝置的電路亦更較 爲簡軍。 雖然本發明已經針對諸較佳實施例而繪示及描述，熟 悉此技藝者將可瞭解在不背離如以下申請專利範圍所定義 的本發明之精神與範疇的前提下，可以完成許多时變化舆 修正。 n- I HI an y:· —-1 曹y ^ HI I i - - - In、一St I J·-— _ ..一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 319864 A7 B7五、發明説明（6 ) 元件標號對照 1，2.....圖像顯不裝置 3,4.....放大透鏡 5 .....左眼 6 .....右眼 1 1.....圖像顯示裝置 12 .....分光器 13 .....反射鏡 14,15.....放大透鏡 16 .....右眼 17 .....左眼 19,20.....半鏡 2 1,22.....凹面反射鏡 2 5,2 6 .....快門鏡片 ----\---T—-J-衣---L---- 訂------^ ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0Χ297公釐） -9 -

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部十央標準局員工消费合作社印製 申請專利範圍 l —種頭戴型顯示裝置，包含： 供顯示圖像用的圖像顯示裝置； 將來自僵像顯示裝置的光分離成兩道光束之裝置，其 中一光束被引至觀測者的一眼； 反射鏡，將分光裝置所分離的另一光束反射至該觀測 者另一眼；以及 第一及第二放大透鏡，分別地配置於分光器與該觀測 者一眼之間以及反射鏡與該觀測者另一眼之間。 2. 如申請專利範圍第〖項之裝置，其中該分光裝置是一分光 器，部份地傳送及部份地反射來自該圖像顯示裝置的光 線。 3. 如申請專利範圍第：項之裝置，更包含第一與第二快門鏡 片，分別地配置於第一放大透鏡與觀測者一眼之間以及第 二放大透鏡與觀測者另一眼之間，其中該圖像顯示裝置交 替地顯示從兩個不同角度拍攝的右眼及左眼圖像，並且與 該圖像顯示裝置上所顯示的右眼及左眼圖像同步化的第一 與第二快門鏡片交替地變成淸楚與模糊，所以觀測者能夠 看到三維圖像。 4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中該第一與第二快門鏡 片是由液晶材料製成。 5. —種頭戴型顯示裝置，包含： 供顯示圖像用的圖像顯示裝置； 將來自圖像顯示裝置的光分離成兩道光束之裝置； 反射鏡，供反射由分光裝置所分離的光束之一： 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • LT 裝· -訂 -10 - 打9864 Α8 Β8 C8 D8 穴、申請專利範圍 第一及第二半鏡，分別地反射由分光裝置所分離的另 —光束以及由該反射鏡所反射的該光束；以及 第一及第二凹面反射鏡，分別地將來自該第一與第二 半鏡的光束反射至觀測者一眼及另一眼。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該分光裝置是一分光 器’部份地傳送及部份地反射來自該圖像顯示裝置的光 線。 7. 如申請專利範圍第5項之裝置，更包含第一與第二快門鏡 片’分別地配置於第一半鏡舆觀測者一眼之間以及第二半 鏡與觀測者另一眼之間，其中該圖像顯示裝置交替地顯示 從兩個不同角度拍攝的右眼及左眼圖像，並且與該圖像顯 示裝置上所顯示的右眼及左眼圖像同步化的該第一與第二 快門鏡片交替地變成淸楚與模糊，所以觀測者能夠看到三 維圖像。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該第一舆第二快門鏡 片是由液晶材料製成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1) 裝· 訂 " 經濟部中央標準局員工消t合作.杜印製 本紙張(CNS ) A4規格（210X297yAC^