TWI301209B - - Google Patents

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1301209 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種貼近眼球使 【先前技術】 用的影像顯 示裝置 現有的影像顯示裝置，已有 巧电現、電月每、 影機、及行動電話等諸多種類， ^ 投影機、攝 、而，受限於#知 像顯示螢幕大小，實際上並無法藉由顯^來=習知影 同於人眼所能見的廣域影像。 X得看見等 入 ^句被稱為配哉 (wearable disp㈣的眼鏡型顯示器或頭戴式顯示器』示器 可戴式顯示器的-例’如圖16⑷所示，將小 鏡（half mirror)40配置在視野的— 或液晶等影像輸出元件39的輸出1 顯示器 踟出衫像，透過投影光學系 、為8經上述半反射鏡40偏向，投影於眼球的網臈。在古亥 種方法中係採用半反射鏡使影像輸出元件Μ 浮現於視野的-部分之1種方式(第1型)。然而，其視角 僅有數度，故用於行動電話的畫面資訊之提示等。 另一方面’欲取得較大的影像資訊時，其方法之一例 係如圖1 6(b)所示者。此法係在眼球前方配置大的光學 疋件41’透過複數個反射面及投影光學系統42，將來自 衫像輸出元件39的輸出影像投影至眼球之網膜。該方法 ，雖能取得較大的視角（15〜30度左右），然而，現今已提 案者悉於使用時完全罩住使用者之視野。因之，其使用方 1301209 法：:!=可拆卸方式配置於單眼前方’作為可戴式電腦的 ⑼不益（第2型）’或者是對雙眼個別配置該影像顯示裝置 ，作為電視或投影機的代用品（第3型）。 、 對於上述習知技術中的第3型，被視為具備可取代行 :電：、筆記型電腦、電視機、或是投影機的配戴式顯示 為之剛景。然❿，儘管有配戴式之便利性，實務上，顯干 器的視野大小與習知的顯示器幾無差W，若再考量裝置時 的不便或因罩住視野所造成的眼部疲勞，以及加諸於耳朵 或頭部的重量等，具有諸多明顯缺點^ ^ 本毛月有鑑於上揭事項，其目的在提供一種其可視角 大到近於人眼可見㈣之配戴式影像顯示裝置，且在使用 時可貼近人眼。 【發明内容】 用以解決前述問題之第i手段(申請專利範圍第】項) ，係-種影像顯示裝置，係安裝在使用者眼球前方，具有 2維發光型之光電元件及魚眼型光學系統，該光電元件之 顯不面正父於光束放出方向；該魚眼型光學系統，具有的 度以上之視角’系統用以將該光電元件放出的光束投射至 使用者的眼球内，其特徵在於：肖魚眼型光學系統，係形 成中間像；從該中間像形成位置至配置於該眼球側的光學 凡件中，最靠近該眼球的光學元件，係、由單面透鏡構成之 非球面光學7C件’該光學元件之距該眼球較遠面之面形狀 ’係雜面之非球面形狀，以使射入該眼球瞳孔之光束，大 1301209 ’且該錐面的圓 致垂直射入該光電元件之距眼球較遠的面 錐係數小於一 1。 ，係前述第i手段中，從該备明，】、，月：列軌圍第2項） 值、、， Χ1光學系統之中間像朝眼

球傳送之光束之發散角，1 A 八角度相較於隨眼球的移動而改 變之通過眼球瞳孔中心之 “ 之所有主光線與中間像形成面所夾 角度之可變範圍，為相等或較大。 火 用以解決如述問題之第3丰ρ「由a主宙 %、罘J乎&(申晴專利範圍第3項 ，係前述第1手段中，推 丰A . _ , 、 卞权干進一步的，在該中間像的形成位置 或其附近具有使光束擴之光擴散體。 ^以解決前述問題之第4手段（申請專利範圍第4項） ，係前述f 1手段中，該光擴散體係—穿透型擴散板，其 係將粒徑被控制在微米等級之金屬氧化物或金屬碳化物的 粒體塗布在穿透板上所形成者。 用以解決前述問題之第5手段（申請專利範圍第5項〕 ，係前述第4手段中，該粒體係選自碳化矽、氧化鉻、氧 化錫、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋁中的至少一種，該穿透型 擴散板係聚酯膜。 用以解決前述問題之第6手段（申請專利範圍第6項） ’係前述第1手段中，構成影像顯示元件之光學元件中， 從該眼球側算起之第2個光學元件，係由單透鏡所構成， 該光學元件之距眼球較遠之面的面形狀，係使入射至眼球 瞳孔的光束，能幾近垂直地入射至該光學元件之距眼球較 遠的面。 1301209 用以解決前述問 ，係前述第丨手段中二7手段(申請專利範圍第7項) 近該眼球的位置。心球面光學元件’係配置在最靠 用以解決前述問韻之楚〇 < ，係前述第7手段中=1手㈣請專利_ 8項) 球傳送之光束之發散角，；7眼|光學系統之中間像朝眼 變之通過眼球瞳孔中^斤度相較於隨眼球的移動而改 角度之可變範圍，為相等或較大。 灭 用以解決前述問韻 > 贷 在义、+、# 手段（申請專利範圍第9項） ’係刖述苐7手段φ，; ^ w,, . ffl 進一步的在該中間像的形成位置或 其附近具有用以使光束擴散之光擴散體。 用以解決前述問韻$楚，Λ $ & / ^ 、y &、、外 碭之弟10手段（申請專利範圍第10項 )，係刖述第9手段中，今伞 省先擴政體係穿透型擴散板，其係 將粒徑被控制在微半望έ ^ 卡4級之金屬氧化物或金屬碳化物的粒 體塗布在穿透板上所形成者。 用以解決前述問題之第η 心心昂1 1乎奴（申晴專利範圍第u頊 )」係前述第10手段中’該粒體係選自碳化矽、氧化鉻、 氧化錫、氧化鈦、氧化鎮、氧化銘中的至少一種，該穿透 型擴散板係聚酯膜。 用以解决刖述問題之第j 2手段（申請專利範圍第m員 )’係前述第1手段中’該魚眼型光學系統包含：含中繼光 學糸統之第1透鏡群組；以及用以將該第1透鏡群組形成 的中間像投射至眼球内的目鏡系統。 用以解決前述問題之第13手段（申請專利範圍第13項 1301209 )’係前述帛12手段中，進—步的於㈣i透鏡群組中設 置至少一個以上之非球面光學元件。 /用^以解決前述問題之第14手段（申請專利範圍第Μ項 )’係刖述帛12手段中，從該魚眼型光學系統之中間像朝 艮球傳廷之光束之發散角，纟角度相較於隨眼球的移動而 改變之通過眼球瞳孔中心之所有主光線與中間像形成面所 夾角度之可變範圍，為相等或較大。 /用乂以解決前述問題之第15手段（申請專利範圍第^項 )、係刖述f 12手段中，進一步的在該中間像的形成位置 或其附近具有用以使光束擴散的光擴散體。 ^用^以解决則述問題之第16手段（申請專利範圍第Μ項 )’係别述f 15手段中，該光擴散體係穿透型擴散板，盆 係將粒徑被控制在微米等級之金屬氧化物或金屬碳化㈣ 粒體塗布在穿透板上所形成者。 用以解決前述問題之第17手段（申請專利範圍第⑴員 )，係前述第16手趿由 # , 、 ^ #中’该粒體係選自碳化矽、氧化鉻、 氧化錫A化鈦、虱化鎂、氧化鋁中的至少一種，該穿透 型擴散板係聚酯膜。 用以解決前述問韻夕势 之第18手段（申請專利範圍第18項 )’係剷述第12至17手#夕化 ., 、 于#又之任一者中，該第1透鏡群組， 至少具有1片用以修正请 0此延心性之曲面鏡。 用以解決前述問題 > 贷t A / ^ 弟19手段（申請專利範圍第19項 )，係前述第1至17、 奴之任一者其中，本影像顯示裝置 的一部分可接觸於使 者臉。卩，再者，至少該光電元件及 13〇12〇9 魚眼型光學系統係由使用者 支持機構能隨使用者的臉部動=支持機構所支持:且該 魚眼型光學系統的單元。 〃移動包含該光電兀件及 用以解決前述問題之第 )，#前、f筮1 〇主π A ^又（申睛專利範圍第20項 J，係刖述第19手段中，哕± 只 位。 4支持機構可於6軸方向任意變 用以解決前述問題之箆 、. # 21手段（申請專利範圍第21 j百 )，係前述第20手段中，吁+ 寸π靶固罘21項 的重心或其附近進行支持持機構係在本影像顯示裝置 )，二:解：前述問題之第22手段(申請專利範圍第22項 ;配重Τ:二段中’該支持機構包含··複數個關㈣ 光學系統及光電元件之，單^牛，係用來將含該魚眼型 ^ Μ早70與該配重部加以結合；以及 保持構件，係設在該關銘 件力、““ 關即0ρ用以保持連接構件；該保持構 件在該連接構件移動時所生之阻力小。 用以解決前述問題之笛 ) 第23手奴（申請專利範圍第23項 )係月，J达弟1至17手段夕紅 土丄 虑〆 奴之任一者中，進一步具有影像合 成钱構，係將提供給該使 莖飞 用者之第1衫像資訊，與異於該 弟1影像資訊之第2爭伤次Μ 1 人、 〜像貝汛加以合成，並將合成影像資 Λ輪出至該光電元件。 用‘以解決前述問題之第24手段（申請專利範圍第“項 •欠二月J述第23手&中’該影像合成機構係對該第^影像 _貝=及第2影像資訊的至少其中一方，預先進行賦予畸變 之衫像處理’以接受該魚眼型光學系統所生畸變，對該使 1301209 用者投射出良好的影像。 用以解決前述問題1 )，係前述第23手h 手段(申請專利範圍第25項 構控制部，用以控‘中該影像合成機構具有影像合成機 使得至少由第！影像1 光電元件的合成影像資訊， 他影像之合成部分中貝二或['2影像資訊的其中一方與其 夏豐區域不大於既定區域。 用以解決前述問題之笛 、.^ 之弟26手& (申請專利範圍第26項 )，係前述第23手段中， 貝 版收处 進一步具有VE暈眩降低機構， 係將彷如風景流動般的 的移動影像予以檢測出，對該影像加 工使該影像在既定的時間内呈現靜止狀態。 用以解決前述問題之第27手段（申請專利範圍第 )’係前述第26手段中㈣降低機構中進—步且 有任思選擇使用或不使用該該VE暈眩降低機構的v 眩功能選擇機構。 早

用以解決前述問題之第28手段(申請專利範圍第 )，係前述第26手段中，豸VE t眩降低機構對影像所為 之加工，係將該影像分為周邊影像區塊及中心影像區塊， 算出各區塊内的像在既定時間内的移動量，當該周邊影像 區塊的像與中心影像區塊的像朝相同方向移動時即判斷為 手的晃動或畫面的移動，而將該影像整體在既定時間内T 往與像之移動方向相反之方向移動一相同的移動量，使得 畫面整體看似靜止。 Τ 用以解決前述問題之第29手段（申請專利範圍第29項 )’係前述第23手段中，該第1影像資訊及該第2影像資 1301209 訊中的至少-方，包含錄影帶影像、DVD冑出影像、或是 高晝質輸出影像中的至少一項。 用以解決前述問題之第3〇手段（申請專利範圍第川項 係岫述第23手段中，該第1影像資訊及該第2影像資 訊中的至少一方，包含來自處理運算機構之影像輸出資訊 用以解決前述問題之第31手段（申請專利範圍第31項 )，係前述第30手段中，該處理運算機構接有鍵盤，用來 將既定育訊輸入至該處理運算機構，；該影像輸出資訊， 包含輸入至該鍵盤之輸入資訊。 用以解決前述問題之第32手段（申請專利範圍第32項 )’係刖述第31手段中，該鍵盤係安裝於手部之可攜式鍵 盤。 、 用以解決前述問題之第33手段（申請專利範圍第33項 係前述第32手段中，該可攜式鍵盤具有：電磁元件， 係設置在拇指；電磁力感測旨’係設置在其他指頭丨以及 才工制邛係攸°亥電磁力感測器所檢測之電磁場狀離，來判 ^該拇指與其他指頭間的距離及方向資訊，並視職= 方向資訊，賦與相對應之特性編石馬。 用以解決前述問題之第34手段(申請專利範圍第以項 ，係前述¥ 32手段中，該可攜式龍具有：壓 ’係設置於各指頭.以sA y 員，以及控制部，係根據該壓力感測器所 之各頭之指壓’賦與相對應之特性編碼。 用以解決前述問題之第35手段（申請專利範圍第^項 12 1301209 )，係前述第30手段φ，從拍# 于饫中係根據輸出自麥克風或耳機之罄 音的有無，轉換成特彳生維^ 作…：: 對應該特性編碼之影像 作為忒心像輸出資訊來加以輸出。 用以解決前述問題之第3 6丰玉 )，係前述第…7手:之 ::動=從該光電元件投影的影像當中，檢測== 日士門内… 像予以加工使該影像在既定 柃間内看似靜止。 用^解決前述問題之第37手段（中請專利範圍第 )，係刖述第30手段中，兮νρ Θ 、 杯音、登摆诂兩、 中5亥VE箪眩降低機構進一步具有 任w k擇使用或不你用士女 Θ 能選擇機構。 耗降㈣構的VE晕眩功 用二解決前述問題之第38手段（巾請專利範圍^項 則述第36手段令’肖VE *眩降低機構對影像所為 之加工’係將該影像 Μ y1冢刀為周邊影像區塊及_心影像區塊， 异出各區塊内的像在 像在既疋¥間内的移動量，當該周邊影像 區塊的像與中心影像區塊的像朝相同方向移動時即判斷為 乂、"動或旦面的移動，而將該影像整體在既定時間内、 L、像之移動方向相反之方向移動_相同的移動量，使得 畫面整體看似靜止。 H解决刖述問題之第39手段(申請專利範圍第39項 ):、、引^第1至17手段之任一者中，該魚眼型光學系統 〃子弋〜像。成機構，其係將複數個光電元件所輸出 复數個〜像予以光學合成，將複數個影像的成像投影於 13 1301209 該眼球内的網膜上使其成像。 用乂解决剞述問題之第4〇手段（申請專利範圍第4〇項 )ι，係刖述第39手段中，該光學式影像合成機構具備對至 少一個影像具2倍以上可變倍率之光學變焦機構，進一步 :另具有光學式影像合成機構之控制部，用以控制該光學 Μ焦機構’使得該單—影像與其他影像之合成部分區域， 不致於重疊於既定以上之區域。 用以解決前述問題之第41手段（申請專利範圍第Μ項 )，係前述第39手段中，推—丰目版λ/ϋ Θ 、 宁進步具備¥£軍眩降低機構， 、糸將彷如風景流動般的移動影像予以檢測出，對該影像 進行加工使得該影像在既定的時間内看似靜止。

广以解決前述問題之第42手段（中請專利範圍第則 )’係前述第41手段中，肖VE暈眩降低機構進-步旦有 任意選擇使用或不使用該VE t眩降低機構的V 能選擇機構。 用以解決前述問題之第4 3年鉛r由▲太宙i丨 ^弟3予奴（申睛專利範圍第43項 ’糸前述第41手段中，該VE暈眩降低機構對影像所為 D工’㈣該影像分為周邊影像區塊及巾心影像區塊， 异出各區塊内的像在既定時間內的 F抬“ t㈣的移動置’當該周邊影像 &塊的像與中心影像區塊的像朝 车“ 们像朝相同方向移動時即判斷為 予的晃動或晝面的移動，而將該 V像整體在既定時間内、 往與像之移動方向相反之方向移 助相冋的移動量，使得 晝面整體看似靜止。 用以解決前述問題之第44手與r由4 于丰又（申凊專利範圍第44項 14 Ϊ301209 )’係一種對應兩眼之影像顯示裝置，其特徵在於：如申請 專利範圍第1至17項中任一項之影像顯示裝置，係分別 對左右眼球配置’並具有可視使用者之眼球間隔來調整各 该魚眼型光學系統之間隔的間隔調整機構。 用以解決前述問題之第45手段（申請專利範圍第45項 )係一種對應兩眼之影像顯示裝置，其特徵在於：如申請 專利I&圍第1至17項中任一項之影像顯示裝置，進一步 /、有將4光電元件放出的光束分割成複數個的分割光學系 矣並_備刀別針對被分割之光束所設的該魚眼型光學系 、先且進一步具備視使用者之眼球間隔來調整各該魚眼型 光學系統之間隔的調整機構。 用以解決前述問韻夕楚

至

^ Ί通之苐46手段（申請專利範圍第46項 係一種影像顯示梦w ^ ,. y; ^ 、 忒置，其特倣在於：申請專利範圍第i 1 7項中任一項之旦< 7冬π 一 、〜像&員示袭置，係對左右眼球的至少 用以解決前述問韻楚

)，係前述第u 17^ 手段（中請專利範圍第4 件，並進一步且備.八&之任一者中’具有2個該光 發出的各光束；別八成機構，係㈣2個光電 電元件所卩/ n對左錢叙影像，且將不 私疋件所發出之被分 Τ 機構，係用來將該分:卜成趟以彼此合成；以及·

動狀態間進行切換。成機構之功能’在停止狀I 用以解決前述問題之第48 係前述第1至17手段之任 手段（申請專利範圍第48項 者中’該影像顯示裝置至 15 1301209 少具有地震感測器、水平旦、日, 3者中的任一者。千里測與調整裝置、及固定裝置之 用以解決前述問題之第彡 )，係前述第！至17手/之=1又（申請專利範圍第㈣ 有定時裝置，及視定時裝二一出者^ 動裝置。 砂勒〜像顯不部的移 用以解決前述問顳：CA β 動控制機構，其係視該 ^具有影像移 内、發自該第丨光電元件:=轉’來移動射入― 用以解決前述問題之第51手段（申請專 )’係-種投影光學系統系 ©弟51項 你Θ己置在使用者眼前， 投影在使用者眼球内，1 肖以將像 ^ , ，、特徵在於：具有60度以上的蚩 角；構成該投影光學系統的- 光學元件係由單透鏡構^ # + 帛^錢球的 距眼球較遠之面的面形狀， ^先干兀件 入眼球瞳孔之該光束，能 τ使射 找卜土 〇 此大致垂直射入該光學元件之距眼 球較通之面，且該錐面之圓㈣數小於-卜 用以解決前述問題之楚^ ,._ 弟52手奴（申請專利範圍第52項 )，係前述第51手段Φ„丄 Ψ忒非球面光學元件係配置在最接 近眼球的位置。 ^ 用以解決前述問題之黛ς 2 β + 弟53手& (申請專利範圍第53項 )’係如述第5 1或52手段中，p左婪姑 ^ 通著5亥眼球移動而改變的通 過该眼球瞳孔令心之所有 ’王光線與中間像形成面所夾角度 16 1301209 之可變範圍，具有血 由像傳至眼球之各光束的發散角相同 或較小之角度。 用以解決前述問者#夕曾 喊之苐54手段（申請專利範圍第54項 )，係前述第 51丰j/l由 又中’構成投影光學系統的元件中，從 該眼球側算起之第2個之光衫件，係單透鏡所構成，該 光學兀件距眼球較遠面之面形狀，具有能使射入眼球瞳孔 的光束大致垂直射入該光學元件之距眼球較遠面的形狀。 /以解決前述問題之第55手段（中請專利範圍第55項 )’係-種影像顯示裝置，係裝於眼球前方使用，包含：具 備顯示面正交於光类姑山+丄，^ 尤釆放出方向的2維發光型之光電元件， 與將該光電元件放中&止表& 、 出的先束投射至使用者眼球内、具6〇 度以上視角的魚眼型井璺 尘尤予糸統，其特徵在於··該魚眼型光 學系統係用來形成中間像者· 豕者，於忒中間像之形成位置或豆 附近設置光擴散體，從該中、^ 、 λ f間像形成位置至眼球側所配置 的光學元件中，至少】相及曰士 a個係具有至少一面是由錐面構成之 非球面形狀的非球面光 m . 尤予兀件，且具有至少將該魚眼型光 學系統及光電元件主梏# 持 支持機構，以使其隨使 用者的動作移動。 【實施方式】 以下參照附圖來說明本發明之實施 發明第！實施形態例之概要圖。圖 S1係本 夕#二门 間1係攸人碩部上方所視 截面圖’係顯示頭部之左側， 1T , 0 側臉0Ρ輪廓3、左眼眼球部 1L、左眼水晶體2l、及直邱尨 及鼻邛4係繪於圖面右下。圖面的上 17 1301209 方部係廣視角部，藉由楚,Λ 角的廣域影像形成rCCD :眼型光學系，统1〇,將來自廣 "、眼型光學系:維陣列感測器9上。此時，第 光束轉換成細小光束，使上廣的晝角’將其視野中的物體 感測器9上。 柄體像成像在CCD2維陣列 ㈣中的「轉眼」、「眼球轉動」等的意思，係 ^球的㈣’用來表現轉動眼球的樣子。又， 傾斜」所指者，伤對於％ 士丄 ^ < 斤有由像發出通過眼球瞳孔中心之 像形成面等特定面中，各主光線與特定面 所爽角度至少有部分相異者，或用以描述其相異程度者。 再者，本說明書中的「魚眼型光學系統J，係泛指里 ^^函蓋的視野大到足使人眼藉以充份辨別物體純 =、、、田部之光學系統，並非僅侷限於一般所謂的魚眼透鏡（ =的對角線呈刚。畫角者），亦包含廣角透鏡（晝面的對 :呈Μ至90。畫角者）、超廣角透鏡（畫面的對角線呈 以上的晝角者）、以及晝角為3〇。以上之標準透鏡。再 者，本發明實施形態中，以對角線具9〇。以上的晝角者較 換言之，本說明書中的「魚眼型光學系統」之定義， 係較廣義的光學系統，泛指可讀入較一般的投影光學系統 更為廣角者，除一般的廣角透鏡、魚眼透鏡為理應包含者 之外，亦包含有非球面透鏡、柱形透鏡等具有像散像差之 特殊光學系統。再者，對橢圓反射鏡之定義，包含在縱橫 向曲率互異之具有像散像差的特殊橢圓反射鏡、或僅具單 18 1301209 軸方向之橢圓反射鏡等亦在定義之内，本說明書中的說明 係以上揭之定義為其前提。 CCD2維陣列感測器9的影像，藉影像處理裝置8的 處理’作為輸出的影像資訊而供至液晶型2維輸出裝置6 。液晶型2維輸出裝置6藉由背光源的照明，由輸出影像 資訊的對應像之相當像素放出光束。這些光束被第2魚目艮 型光學系統7再度散發成大角度的發散光，從假想焦點發 散。此處的該發散光束係藉3維橢圓反射鏡5而偏向，光 學系統的配置係使上述假想焦點位於3維橢圓反射鏡5的 第1焦點附近，故該發散光束聚光於3維橢圓反射鏡5的 第2焦點附近。 第2焦點附近有左眼眼球部il的左眼水晶體2L，故 使得廣域影像成像於左眼眼球部1L内的網膜上。使左眼 水晶體2L位在第2焦點附近的原因，係為了使光學系統 的光瞳位置與眼球的瞳孔位置一致，以減少光線的晦暗。 亦即，形成於液晶型2維輸出裝置6之面的影像圖案 ，以等於或近於網膜的有效視角全域之放大像，成像於網 膜上。藉而，可使形成像所具有的視角涵蓋視野全域或其 其大部分。 又’如圖1所示，通過3維橢圓反射鏡5的兩焦點連 切線中點的該線之正交平面，與3維橢圓反射鏡5的反射 面形成交叉。據此，充份擴張了 3維橢圓反射鏡5的反射 面，能將從CCD2維陣列感測器9發散出的光加以全反射 或幾近全反射，而聚光於第2焦點附近。 19 Ϊ301209 假μ焦點位於3維橢圓反射鏡5的 1焦點附近」、「笛，隹g _、匕士丄

第2焦點附近有左眼眼球部1L之左眼 二體〜等陳述中，其所謂「附近」之意涵，係在視角為 實二二上的影像顯示裝置中，只要並未因光的晦暗而造成 、貝貝，即使並非位於精確之焦點位置處者亦可，以及 :影像顯示裝置之安裝，使…、點與水晶體的位置關係 所偏差但此種程度的偏差尚在容許範圍内。本說明書 中，除特別定義者外，「焦點附近」<定義如以上所述。 圖中一為利於區分該3維橢圓反射鏡5的2個焦點 :以虛線表示實際並不存在的橢圓部分。以下的圖中，表 不反射鏡時亦採此種表示方式。 / 1所示的實施形態中，由觀察光束可知，左眼眼球 内的光束與第1魚眼型光學系統7對應的光束之角 同亦即，發生了大的畸變。有鑑於此，影像處理裝 置8對CCD2維陣列感測器9的輸入資訊施以數位式修正

成為從液晶$ 1維輪出裝置6輸出的影像，藉而， 忐將良好影像投影至左眼眼球部1L内之網膜。 然而，-般的CCD2維陣列感測器以及液晶型2維輸 出裝置係有限個感光元件及液晶元件的集合體，若加以數 式L正居’原本被壓縮的畸變部分之資訊被勉強地延伸 使用，致解析能力惡化而無法獲得良好影像。 “為解決此問題而有本發明之第2實施形態，以下藉圖 20 1 說明其概要。在以下的圖面中，與上述圖示中的構成要 素為相同者係賦與相同符號’且省略其說明。纟中，為顧 1301209 及說明的便利性，#有相同構成要素卻賦與相異符號者。 再者1以代表左眼用者係在數字及其他文字之後加上l ;同理，用以代表右眼用者則加冑R;同樣元件共用於左 右眼者則賦與共用之數字或文字，且省略L與R之附加。 此貫施形態中’不使第2魚眼型光學系統7直接位於 3維橢圓反射冑5的第i焦點，而係在該焦點部分做出假 想的發散光源。以第1魚眼型光學系統1〇將來自廣角的 廣域影像予以壓縮，將投影像形成於CCD2維陣列感測器 9上。此時’第1魚眼型光學系統1〇將來自廣角的物體光 束變成細光束，使上述物體的像成像於CCD2維陣列感測 器9上。 CCD2維陣列感測器9的影像，經由影像處理裝置$ 的處理，輸出之影像資訊輸至液晶型2維輸出裝置6。液 晶型2維輸出裝置6經由背光源的照明，從輸出影像資訊 的對應像之對應像素放出光束。該光束介由含f 0透鏡的 ~麦修正光學系統13，成為平行光束，經f 0反射鏡12的 反射而成為通過該焦點的光束。該f 0反射鏡的焦點位置 ’係與3維橢圓反射鏡5的第2焦點一致。 因而，由液晶型2維輸出裝置6放出的光，成為由f β 12反射鏡的焦點、亦即由3維橢圓反射鏡5的第2焦點 發散的發散光，藉由具有廣發散角的3維橢圓反射鏡5的 反射’聚光於位在該第1焦點附近的左眼眼球部1L之卢 眼水晶體2L附近，而以廣角成像於左眼眼球部。因此 ’眼球接收來自液晶型2維輸出裝置6的光束，以取得 21 1301209 CCD2維陣列感測器9的輸出資訊。畸變修正光學系統i3 ，具有修正3維橢圓反射鏡5產生的上述畸變之功能。 此時，雖藉由畸變修正光學系統13來修正3維擴圓反 射鏡5的畸變，然而，僅憑畸變修正光學系統13難以修 正第1魚眼型光學系統1 〇產生的畸變，仍然必須藉影像 處理裝置8進行數位式修正畸變才能有良好影像。 本說明書中所謂的「f0反射鏡」，係指能將點光源射 出的光束轉成平行光束之反射鏡，係採廣義定義，意指具 此等效果的反射鏡之通稱。 籲 圖3係本發明之第3實施形態的原理。圖3中係將圖 2所示的第1個3維橢圓反射鏡5，以對向的第lf0反射 鏡15及第2f0反射鏡14取代，形成2個焦點。此處，若 將第1焦點（第lf0反射鏡15的焦點）置於假想眼球丨，的水 晶體2’附近，將第2焦點（第2f0反射鏡14的焦點）置於左 眼眼球邛1L的左眼水晶體2L附近的話，由圖中可知，假 想眼球1’及左眼眼球部1L間的内部光束係呈軸對稱而反 · 轉於Y轴（與2個f 0反射鏡焦點的連切線垂直而通過2個 焦點之中點的軸）之光束。再者，圖3中雖使第lf0反射 鏡15的光轴與第2f0反射鏡14的光軸一致，然該些光轴 只要平行即可，不必非得一致才可。 圖4係運用此原理之本發明第3實施形態的概要圖。 圖4的上方係廣視角部，在藉第1魚眼型光學系統10對 來自廣角之廣域影像予以壓縮，使投影像成像於CCD2維 陣列感測器9。此時，f 1魚眼型光學系統10將廣角的物 22 1301209 體光束變成細光束 測器9上。 將上述物體像成像於CCD2維陣列感 CCD2維陣列感測器9的影像，藉由影像處理裝 之處理’輸出之影像資訊傳至液晶型2維輸出裝置' 晶型2維輸出裝置6藉由背光源的照明，從輸出影像資： 的對應像之相當像素上出光束。該些光束經…魚二: 光干系統7再度成為大角度的發散光束。X，第2魚眼型 光學系統7的配置，係使該第2魚眼型光學㈣w假想 焦點、亦即光的放出點，與帛㈣反射鏡15的焦點位置 一致0 因而’第2魚眼型光學系統7放出的光束，反射於第 反射鏡15的廣泛範圍，成為平行光束，入射至第灯 Θ反射鏡14。因第㈣反射鏡15的光軸與第⑽反射鏡 14的光轴一致，該入射光乃聚光於第2f0反射鏡的焦點。 因左眼眼球部1L的左眼水晶體2L位於該焦點位置附近， 聚光後的光通過水晶體，在左眼眼球部1L内的網膜上形 成與饭想焦點具同樣廣角的反轉像。因而，在相同或接近 有效視野角的廣視野角度具有良好影像。採用此方法，不 會因製造誤差或設置誤差等產生畸變，幾乎不會有因數位 式修正而導致像之狀態惡化。再者，若第丨f 0反射鏡i 5 的光軸與第2f 0反射鏡14的光軸一致為最佳，然而，只 要兩者平行即可獲同樣效果。 然而，該第3實施形態中，如圖4所示，並未將第2f <9反射鏡14大幅延伸至圖4的左側，因而，與鼻4相反 23 13〇12〇9 方向的可感光視角受到侷限 影像之一部分將變得晦暗。 遇眼球移動時，人可視廣域 此狀悲顯示於圖5。岡ς /、丄 眼球1俘牲X备士 θ a中的22所示者’可視為在 /保持不動化的視野範圍。從正面 至於從斜面入射的光東〗 九束丨2以 範圍和 束1 3’均可充份涵蓋水晶體2的 摩巳圍。然而，在者晉 5(b)^ 22 m - - fi 、移動後’視野範圍擴大為圖 2 士 Γ 圖5(b)所示者，係眼球朝順時針方向 -士人 隹祝野中，先束未能從圖中α所 =°入射’致使該部分成為盲區，導致視野欠缺了一部 μ圖6所示係用以解決上述問題的本發明之第*實施形 悲的原理。圖6中’為了表示最佳狀態，藉助於將人體眼 ，、冓wX人工方式重現的透鏡21以及球面型感光感 測盗20’使廣域影像原原本本地感光在球面内部的a。 元件1球面型CCD感光感測器2G的輸出資訊作為影像 ，理裝置8的輸出，藉由同是模擬人眼結構的球面型液晶 裝置19’透過性能同於透鏡21的透鏡18，以擴散光束: 出成液晶影像。 亦即，從廣域視野進入透鏡21的光束，重現時係從透 鏡18以完全相同之光程射出光束。若該擴散光束可完全 在左眼眼球部1L的左眼水晶體2L上重現，其結果，進入 透鏡21的廣域視野資訊與進入左眼水晶體2L内的影像資 訊完全等價，故幾乎不發生畸變。為實現此點，第4實施 形態中使用了 2個橢圓反射鏡1 7、1 6。 24 1301209 亦即，將第1橢圓反射鏡17的第丨焦點配置在透鏡 18的附近，使第1橢圓反射鏡17的第2焦點與第2橢圓 反射鏡16的第1焦點一致，並使第2橢圓反射鏡丨6的第 2焦點配置在左眼水晶體2L的附近。χ，該等橢圓反射鏡 的焦點配置在一直線上，進一步的，通過第丨橢圓反射鏡 17的第1焦點與第2焦點的連切線中心之該線的正交平面 ，與用來使第1橢圓反㈣17白勺光束偏向之反射面形成 交叉。 其結果，使得左眼眼球部1L内的光束與球面型液晶 裝置19内的光束等價，從上述透鏡18射出的擴散光束， 可完全重現於左眼球1L的左眼水晶體21上。雖不見得須 完全與該等條件一致，然％與該等條件的出人程度將會使 畸變及其他像差惡化，因此在設計條件有所侷限以致偏離 最佳條件時，最好是能進行數位式的畸變修正。此處係採 用橢圓反射鏡，且使用的橢圓反射鏡具有廣的反射面，通 過第i橢圓η的f i焦點與第2焦點的連切線中心之該 線的正交平面，與用來使第1橢圓反射鏡17的光束偏向 之反射面形成交又。 據此，能將廣域視野取得的資訊送入左眼水晶體2L。 因之’最終進入透@ 21的廣域視野之資訊，原原本本地 通過左眼水晶體2L後重現於左眼眼球部1L的網膜上，可 得到具備廣視角之良好影像。又，經比較圖4與圖6可知 ’圖6中，左眼眼球部1L的左側亦可確保有充分廣視角 ’因此在左眼眼球部1L轉動時亦可得到所需視角。 25 1301209 然而，可預見的是，對球面型CCD感光感測器20或 球面型液晶裝置19的設計誠非易事，且亦增加製造成本 。另一方面，本發明之第5實施形態係第丨〜第3實施形 態的變形例，其概要示於圖7。該方式係採用特性幾乎相 同的魚眼型光學系統1 〇、7，及同樣在有效視野等特性極 為近似的CCD2維陣列感測器9以及液晶型2維輸出裝置 6。即使是在有效視野有差異時，可藉著調整魚眼型光學 系、、先10與7之投影倍率的差值，但最好是儘可能符合畸 變特性。 亦即，人眼内的網膜在中心部位的感度或分解能力高 ，在週邊則只要有足以觀察其形體或動作的資訊量則已充 份發揮其功能。本發明乃利用此點，使用第丨魚眼型光學 系統10,利用在中心的資訊被誇張化且周邊資訊被壓縮的 特性，將廣域視野資訊投影在平面上的CCD2維陣列感測 器9上且予記憶，該資訊由平面狀的液晶型2維輸出裝置 6射出，藉由具備同樣特性的第2魚眼型光學系統7使之 復原，經由第丨橢圓反射鏡17及第2橢圓反射鏡16，將 影像資訊送入水晶體2L。據此，可將未失落中央部分的資 料且畸變小的廣域視野資訊，良好地成像於左眼球α内 的網膜。 此處最適用之魚眼透鏡型式係非線形魚眼透鏡，係在 人眼使用頻率最高的視角6〇度以内少有畸變、但對周邊 之左右30度的影像予以壓縮者。因眼部在上下方向的有 效視角更小，故在CCD2維陣列感測器9以及液晶型2維 26 1301209 輸出裝置ό的設置考量上’若以長方形的橫軸方向為上下 ，長軸方向為左右，即可獲得高分解能力。 以下之圖8所示之例，係將第5實施形態之變形應用 例應用於兩眼者，該變形例亦可適用於上述第丨實施形態 至苐4貫施形態，此點應無贅述之必要。 圖8所示之概要圖中，並非僅對左眼球iL設置第5 實施形悲的影像顯示裝置，右眼球丨R亦同樣具備該影像 顯示裝置，係本發明之雙眼鏡型實施例，乃本發明之第6 實施形態，其M 23L代表左眼球1L肖的影像顯示裝置 ，以23R代表右眼球1R用的影像顯示裝置。毫無疑問的 ，人的雙眼間隔有所差異，若無法加以修正的話，將惡化 使用者所見視野，造成使用時的不適感。本實施形態中， 内部機構係完全獨立，影像顯示裝置外罩25能夠以箭頭 所示方向對影像顯示裝置23L及23R的間隔做微調，使其 中心間隔與兩眼球的間隔對齊。 又，該構成當中，對廣域視野感光部之設置，係使得 第1魚眼型光學系統10間的間隔等同於兩眼的中心間隔 。亦即，若分別由影像顯示裝置23L朝左眼球提供影 像資訊，由影像顯示裝置23R朝右眼球1R提供影像資訊 ，能使人類將所獲資訊解讀成立體資訊。此處，若將兩影 像顯示裝置23L，23R之第1魚眼型光學系統1〇及CCD2 維陣列感測器9調遠，有助於增加影像的立體感，用於遊 戲等將能提高效果。故其構造，可根據用途之不同而調整 間隔。再者’第i魚眼型光㈣統1()或CCD2維陣列感測 27 1301209 盗9與第2橢圓反射鏡16干涉時，其設置位置可位在第2 橢圓反射i 16的上部或下部，亦可視實際需要將取下。 影像顯示裝置外罩25的設計能滿足上揭要求。 使裒置更小，亦旎收節省成本之效 '然而，此時必須如圖 10所示’ CCD2維陣列感測器9接收的影像資訊，須另加 入根據距兩眼間隔歧物體的距離所定出之偏移量（〇ffset) 後，作為不同的資訊分別提供至影像顯示裝置24l，24r。

儘管圖8所示之第6實施形態可提供立體影像，然而 ，當影像資訊係用於觀看報紙或雜誌、等之靜態用途時，影 像貝汛並無立體化之必要。此時，亦可如同圖9之本發明 第7實施形態所示，使第i魚眼型光學系统1〇、ccd2維 陣列感測器9共用於影像顯示裝置24L，24R。據此，除了

亦即，以圖（a)為CCD2維陣列感測器9之攝影影 ，用於左眼用影像顯示裝置24L的影像須朝左移，使中心 點合於左眼眼球1L的位置但欠缺右側視野。相反的，用 於右眼用影像顯示裝置24R的影像須朝右移，使中心點合 於右眼的位置但欠缺左側視野。藉由此法，即使 經CCD2轉列感測n 9觀察的像近在眼前，只要施以對 焦控制調整距上述物體的距離，即可重現出鮮明的影像， 泣成錯龙，彷如物體位在遠方，對防止眼睛疲勞具有良效 圖11係本發明之第8實施形態的概要圖。該實施形態 係上述第7實施形態的應用例，此例之影像顯示裝置外罩 口疋有由衫像感光部分所構成的數位式攝影元件2 8。 28 Ϊ301209 遠裳置’能夠以左手30操作變焦開關29的π D* Μ ά A 日寻，僅以頭 久身體的移動來追蹤攝影對象物，以影像杳 个貝控制裝置2 7 ’將第1魚眼型光學系統10及CCD2維陣列感測器9取广 :廣域視野資訊’與自攝影元件28 ·得的外部資訊予： 合成，之後將該資訊提供至影像顯示裝置24l 。 ::訊作為兩者合成之影像資訊’係記憶於影像資訊 置27 故可視為能在日後修正影像大小或合成 要I:資料。再者，本攝影元件2“可根據實際需 要與衫像顯不裝置外罩26脫離。 圖12係影像資訊控制裝置27之影像合成方式。如 :;哭:#、、、眼型光學系統1G的投影後在CCD2維陣列感 % 9一感光之(_ 2〇〇的投影像，成為周邊部受堡縮之 =所不^圖案勝另一方面，從攝影元件Μ輸 外2:Γ…具有此種歪曲，故而，欲從影像顯 ”衣置24將外部資訊2〇1放大輸出時，必須先將所含資 δΚ修正成已考量第1魚眼型光學系統1〇的周邊歪曲資Μ ϋ的（ΓΓ外部資訊201的原始影像修正成具捲繞狀影 :)者，始進行影像合成’繼而從液晶型2維輸出裝置6輸 出0 η若採用此方法，藉由第2魚眼型光學系統7的畸變， 取終可得：如⑷所示無畸變之良好影像。再者，此處為便 :畸變，以四角被拉直的圖來表示，然而，相反的， 貝際上的魚眼透鏡卻是使四角形物體成 透鏡的特性，可能有各種形狀之考量。 據…眼 29 1301209 圖13係本發明之第9實施形態的概要圖。其中係將第 5只她形您之影像顯示裝置2 3 L用於單眼，將且有電腦功 能之控制裝置3 1連接至影像顯示裝置23l，再者，左手 32L的指端設置可攜式鍵盤33L，右手32R的指端亦設置 可攜式鍵盤3 3 R，圖14係此時之影像合成方法。 圖13的可攜式鍵盤33L，33R的各指端設置了電磁力 感測器，用來檢出距拇指的方向及位置；並設置指壓感測 器，各個指端的動作係輸出為與拇指間的相對位置影像資 訊。 在圖14中所須合成者，除了經第i魚眼型光學系統 1 〇的技景夕感光於CCD2維陣列感測器9之（b)圖所示的圖案 2〇〇之外，尚包含有：圖案203(圖示於（c)，係電腦輸出影 像須以高解析度表示者；工具列2〇4(圖示於。)），係顯示 於電腦晝面的周邊；以及圖案205(圖示於（d))，係表示鍵 盤之輸入資訊。 如以上所述，從液晶型2維輸出裝置6輸出的影像含 有上述第1魚眼型光學系統產生的畸變資訊，如所示， 在周邊部的影像資訊被壓縮。此處，對於由外部取得之影 像資訊的工具列204或鍵盤輸入顯示部2〇5，合成時係以 第2魚目艮型光學系統7的畸變施以如⑷所示之反修正以改 變影像資訊，0而，藉由第2魚眼型光學系統7的畸變， 在眼球的網膜上復原成如（f)所示般，成為影像不具畸變之 投影像，故可提供良好的影像資訊。再者，儘管對於須以 高解析度來表示之電腦圖案2〇3並未施以畸變修正，其原 30 1301209 因係在圖14中此部份係位於視野的中央位置，故無須考 慮畸變影響。 '

圖15所示的第10實施形態，係說明由第i魚眼型光 學系統U)及CCD2維陣列感測器9所構成之影像資訊輸入 機構，可與液晶型2維輸出裝置6或帛2魚眼型光學系統 7等影像資訊輸出機構脫離，且可做各種替換。若是一般 的廣域影像’則安裝影像資訊輸人裝i 35;若是立體廣^ 影像，則所安裝的立體影像輸入裝置36具有獨立對應於 左右眼之第i魚眼型光學系統1〇及CCD2維陣列感測器9 :若為擴大影像的話，則安裝具有長焦距光學系統及攝影 70件之高倍率影像輸入裝置即可。 又，圖中，為縮短影像顯示裝置的縱深，乃在作為 像資訊輸出機構的影像輸出裝置地，嫩之第2魚眼型 予系、，先7使料折鏡，將液晶型2維輸出裝置6橫向設 本裝置的影像解析度大幅依存於液晶元件的大小，因 在設計時，此部分最妊

^ 琅好疋精弟2魚眼型光學系統7成為 =的擴：像，液晶元件相對於影像則變小。 右使用退心式光學系統作為擴大話 型光學系統本身設钟的鉍, 七、、、 、 。的車乂小，而將液晶部分的畫面取得 目P型：I /此％亦須使液晶部的照明光同樣具備對應於 眼型先學系統的方向性。 圭 再者，若以用於投影機之分割 束使成為G，B，R之3 ,. 心J片液日日部的方法，儘管體積顯得 大，然而卻能以廣角 ^ ^予又到荨同於投影機的高解析度。 再者，若採用G B R夕。 ，，K之3片液晶部，對於中繼光 31 13〇1209 系統所發生的倍率色像差，只要分別調整G，B，R的倍率 ，可減少消色差透鏡的使用片數，此亦為其優點所在。然 而，如以上所示，因加大了影像輸出機構本身，故亦發生 頭戴式顯示器或眼鏡型顯示器所面臨的問題，亦即，裝在 碩部使用時感受到重量過重所帶來的不方便性。為改盖此 問題，亦可將影像輸出機構固定在使用者以外的部分，然 而，一旦固定位置後，即無法任意對應使用者的姿勢，造 成使用上的拘束感。為了解決此點，最好是能採用如稍： 所述者，將上述影像顯示裝置的至少一部分由使用者以外 的部分來支持，而該機構亦接觸於使用者的臉部，可隨著 使用者臉部動作而移動。 、—另外，相反的’亦可將液晶& 2維輸出裝置6置換成 以第1魚眼型光學系統拍攝照片時所用的底片。以轉動 0*_1谓）或滑動⑽de)方式移動該底片，每逢照射光線時 即能獲得有如幻燈片般的效果。此方式不僅可作為玩呈、 亦可作為照片的保存方法，無論何種運用，皆能享受前所 未有的臨場感。 在以上的實施形態說明中，主要係使用擴圓反射鏡為 其說明例，然而，上述構成中，_z方向之焦點位置，亦 即像面所在，即使使用2 K M u 1 丨 片橢固反射鏡亦不是能完全成為 對稱。圖η，係顯示由3個不同方向進人水晶體a的平行 光束，在使用2片橢圓反射鏡的魚眼光學系統内的收敛位 置以〇表示者。由圖中可得知，隨光束方向而具有大的像 面不對稱性，其必要解決方式，係使液㈣2維輸出裝置 32 1301209 6輪出的影像在曈附近大幅縮小，以深化焦深 用以修正該像面非對稱性之修正光學系統。 ..... 然而，如此將無法涵蓋眼球移動作時之視野範圍，故 必須緩和該像面的非對稱性。圖18 +，為解決該問題， ’係將補償光學系統43插入兩橢圓反射鏡16, Η的共通 焦點附近’以緩和該像面的非對稱性。修正光學系统U 具有使修正光學㈣43正前m點再度成像之強透鏡 作用’在其正交方㈣導人具備弱透鏡作用之非球面透鏡 。藉而可任意變換各焦點位置’在像面的非對稱性已緩和 的狀態即能獲得廣視角。 以下，係使用Μ反射鏡的應用例。使用上述f0反射 鏡的技術缺點，在於其視野不及使用橢圓反射鏡來得廣。 欲改善此點m_i、人眼的廣視角，之後再採用反 射鏡，則具改善良效。以下利用圖19、圖2G、圖21來說 明其方法。 圖I9所示，係對眼球44設置逆魚眼透鏡機構（此透鏡鲁 機構係扮演接眼光學系統的功能），以作出映於眼球44的 網膜之廣視角像所對應的虛像。以眼球44的網膜為成像 點的光束，會受到在眼球44側的面為平面之目鏡45影響 而大幅偏向。在目鏡45之與眼球44相反側之面，係使用 透鏡曲率可使該面的曲率中心大致為眼球44中心的透鏡 ，並使進入該曲面側的入射光束與該曲面的切線大致正交 。又，之後的透鏡46，其位於眼球44側的該面亦同樣為 平面，在反側之面所形成的曲面，採用既定曲率及既定之 33 1301209 透鏡材質，使進入該曲面側的入射光束與該曲面的切線幾 乎構成正父。藉由滿足上揭條件，在平面侧及曲面側幾乎 不發生慧形像差，可得到良好的影像（此處雖並未討論色像 差’係基於須考量液晶部至目鏡45之整體，因此並未予 以明示）。 然而，此時，由眼球44射出的光束，依然具有擴散方 向。因之，欲使光束中繼至既定尺寸的液晶型2維輸出裳 置，最好是能使用上述f 0反射鏡（又，以上說明中為簡化 考量，雖係以發自眼球的光束為說明例，然而，實際上發 自液晶型2維輸出裝置的光束會達到眼球4 4内的網膜。） 接著使用圖20來說明該光學系統結構55。發自液晶 型2維輸出裝置54的射出光束，經過構成第2魚眼型光 學系統的透鏡53，52，51而成為擴散光束，經反射鏡 5 0成為平行光束’藉由對向配置後使該光學系統的瞳位置 落於f(9反射鏡50及49的中心之線對稱位置的反 射鏡49,經圖19所示之目鏡47、透鏡48所構成之反魚 眼型光學系統，以廣視角的聚光光束進入眼球44内，將 上述2維液晶輸出部54的像成像於網膜上。 此方法，由於係以透鏡53，52，51來擴大光束的廣角 ’使用f Θ反射鏡’以目鏡4 7、透鏡4 8所構成之反魚眼型 光學系統將光束的廣角再恢復原狀而進入眼球44内，因 之’與先前圖3、圖4所示f 0反射鏡相較，能更為有效的 獲得較廣的視界。圖21，係將此種機構55L，55R分別設 於左右眼，不會形成使用橢圓反射鏡時之非對稱像面。 34 1301209 然而，採用此方法時儘管不是非對稱像面，但使用魚 眼透鏡時易發生的凸型像面變曲卻未被修正而依舊殘留 此彎曲越近周邊附近越大，因而，必須縮小光瞳。 此處以圖22來說明使用曲面鏡以修正該像面彎曲之— 例。為求簡化’圖22中係將由球面56中心〇所射出的發 散光束，運用圖19的方法使主光線平行，係簡要示出畸 變y=sin0(0為距像中心的角度）時的形狀，亦即，若無像 面彎曲時的成像面為59,實際的成像面為57,無像面彎 曲時的成像面59與實際成像面57的距離為y，則構成圖籲 22所示y=sin 0的關係。 再者，其意義係為，理想上，從平面的成像面59射出 的光應聚光於點〇，實際上，因像面彎曲之故係成像面5 7 射出的光聚光於點〇。 此處’若該平行光束係藉平面反射鏡予以反射時，像 面曾曲條件完全不變。然而，若將具有既定曲面的曲面鏡 58設置在該成像面57的附近使其反射，焦點位置隨其曲 面改變。 響 例如，在曲面鏡58的中心位置，主光線e垂直入射至 曲面鏡58，在曲面鏡58面的b點成像，而各光線d，f，e 之反射光的虛光源位置仍落於B點，與使用平面鏡反射者 相同。然而，在周邊A點成像的光線a，b，c，藉曲面鏡58 朝a，b’，c’的方向反射，該反射光的虛光源位於a’的位置 。同樣的，成像於周邊C點的光線g，h，i，藉曲面鏡58朝 g’，h’，1’的方向反射，該反射光的虛光源位於c，的位置。如 35 1301209 所揭示者’若曲面鏡58的反射面使A，，B，C，形成於同—平 面之成像面59上’由球面56形成的像面料，可藉由曲 面鏡5 8的反射而抵銷。 ^過來說’成像於平面成像自59#光束經曲面鏡的反 射’實際的成像面$ 57,具有像面彎曲。又，此光線通過 曲面56而抵銷上述像面彎曲，成像於曲面％的中心。 此曲面鏡雖能藉由諸項條件的設定而任意調整假想焦 點，然而’其代價則是遠心傾斜’亦即，由物面射出的主 光線漸失與光軸的平行性，甚至若施以極端的修正的話， 將加遽遠心傾斜，恐有光束落於有效透鏡徑外之虞。因而 ，所選用之非球面’在ΝΑ λ!、、周邊焦深不嚴密的部分， 光束的入射角幾乎正交於曲面，使曲面鏡的反射面落於該 焦深内’以防止遠心大幅偏向；在ΝΑ大、焦深淺的中心 附近，係使假想焦點落於平面之成像面59上。 因而，若將曲面反射面58之非球面反射面的曲率，設 計成其接面之積分面，對各位置的像面彎曲面與假想焦點 面之個別曲面分別具有接面傾斜、之間的傾斜，即能或得 到上述理想像面。 以下’麥照圖23 ’說明使用本技術的顯示裝置75之1 種κ施例。圖的上方係視野的正面方向。從液晶面板μ 射出的光束經過透鏡73, 72後由偏振分光鏡（beam spmter) 65反射，經λ / 4板66成為圓偏光，經透鏡68, 67，在曲 面鏡76’的補償曲面70的附近形成補償後像面71。該補償 後像面71因液晶面板為平面故投影像亦幾乎為平面（相當 36 1301209 於圖22之平面成像面59)。又，經由上述補償曲面7〇的 反射’遂如圖22所述般地成像在具有既定彎曲的像面69 上。又/ 4板66及偏振分光鏡65係為儲備光量之用，若 光里充足亦可藉一般的半反射鏡代用，亦可省略又/4板 又使用◦ ’ B，R之3片液晶部時，須事先給予既定的 偏光方位’故在使用A /4板時須注意隨機偏光等。 經補償曲面70的反射，由形成於彎曲像面69的虛像 所放出的光束，介由透鏡68, 67經又/4板66成為直線偏 光，透過上述偏振分光鏡65，經魚眼型光學系統64，通 過水a曰體61後，將液晶面板74上的像鮮明地投影在眼球 62的網膜60。亦即，從彎曲的像面69射出的光，抵銷了 第2魚眼型光學系統64的像面彎曲，成為網膜6〇上的成 像面，使成像於補償後像面71的液晶面板74之像，如上 述般具有彎曲的虛像像面69，以決定補償曲面7〇的形狀 〇 本實施形態中，由於能修正魚眼型光學系統所產生的 像面變曲，因之，本法亦可利用在與本發明具相同畸變特 性的攝影機。圖，24係攝影機90的概略圖，圖面下方表示 視野方向。外界進來的光束通過光圈SB，入射至具有14〇 度晝角構成魚眼型光學系統之透鏡89, 88，穿透過偏振分 光鏡82之後，經透鏡87, 86到達修正曲面84。 構成魚眼型光學糸統之透鏡8 9，8 8具有強的像面彎曲 ’其成像面係圖中85所示之彎曲的成像面。然而，藉由 像面彎曲補償反射鏡90,的補償曲面84之反射，像面彎曲 37 1301209 如上揭方法般地受到補償，所反射出的光束之成像面，乃 成為平面狀的補償後成像面83。又，由補償後成像面83 放出的光，經透鏡86，87、λ / 4板81，經偏振分光鏡82 的反射，由透鏡80導至可變瞳光圈79。被可變瞳光圈79 縮限於既定大小之光束，受到透鏡78，77的作用，將外界 的像投影於CCD2維陣列感測器76上。 此爽，CLD2維陣列感測器76附近的成像面係彎曲， 實際上，係存在於以上述透鏡89至CCD2維陣列感測器 76的距離為半徑R之既定半徑R内的位置。因而，使得 存在於此外的半徑位置之像散焦。此處，若將上述可變瞳 光圈79縮小的話，由於NA變小、焦深變深，因此可將焦 點對準於位在既定廣域範圍之半徑内的物體。 …、 置元件76的輪出資訊’藉圖23所示的顯示裝 "，若須輸出鮮明像，只要擴大上述可變瞳光 圈79將對焦機構设置於攝影機列，將使得對隹位置以 外成輕糊像，並相對地在對焦位置重現鮮明的像。 另-：面，欲以鮮明影像來了解全 ; 述可變瞳光圈79,藉上述 、要&小上 享受具有較深的焦深的影像。4置75重現影像時，即能 如以上所揭示，若採用圖 、攝影機90,可實現至今 、所不的顯示裝置75 光憑此點尚不足道盡本發明的：：角像觀賞機構。然而， 探求更高的利用價值。以下更7 ，尚可猎由其他巧思來 來實現本發明之製品像。 進一步說明如何以具體機構 38 1301209 首先，吾人之所以要實現可供廣角輸出的顯示器裝置 ，其目的有： 1 ·不使眼睛感覺疲勞 2 ·具有勝過投影機之電影院等級的臨場感 3 ·具有投影機以上的高晝質 4·獲得無疏離感的3D影像 5·具備超越人眼之高附加價值的新功能。 以下針對第1點，分析眼睛疲勞原因及改善方法，提 供必要之改善機構。 首先’確立「眼睛疲勞乃現代人的毛病」，探求可排 除其形成原因之機構。 (1)長時間利用電視、電腦 (a)顯示器位於近處，且盯住不放—看其他物體，或 觀看遠處。 電視 >投影 (b)感受疲勞程度的順序由大而小為 〉電景》院-> 看遠處較不易感覺疲勞。

(2)利用市售的配戴式顯示器 ⑷視野角狹小（30。）、對焦距離亦固 。無法得知畫面以外的資訊—作為 月 ^ ^視遊樂器功能日#台匕 應眼球漂移（廣角功能）、可藉廣角 b 、焦點變更）。 晝面以外之物（廣 (b)眼部在對焦時具有不適感。 差 一貝1乂一般的電視 (3)追蹤快速移動的物體 39 1301209 在電車或遊樂場的乘座物上觀看、或近距離觀看劇烈 運動的物體—移動頭部以保持視線固定、或找到不移動之 物體後以其為觀測物。 矣坐考置以上έJr W, » , ° 列出欲避免眼睛疲勞的必要條件中 ’其可行性較高的，係加寬視野、提昇畫質、使眼球能自 由游移活動、可看無限遠的像、在複數點具有相異之聚焦 點、確保視野内的像不移動。 接者，寸卿第2點所示之超越投影機具電影院級的臨 感。人類係經A til BP pq ΛΑ Γ 「兩…兩眼視差」來感受遠近。根據 投^機比;T ^ &度自饤定出對焦位置。無論是如何優良的 存有下述的投影距離’憑藉家庭内的有限空間， …法感党到如電影院般遠的影像。

野内：兄明此點’以圖25表示’例如’投影於人類視 (b)所亍’曰？件輸出影像係用以表示無限遠的像時，係如 …刀別將像投影在人眼可視得之平行光束上的aL 揮視差：：，置自。二’該物體位於近處時 元件輪”傻〜對焦點以圖看清近物，故使得液晶 置及出衫像罪近内側而分別投影在人眼可視得之bL位 置的元件:置屮’對於水晶體2L，2R及至液晶型2維顯示裝 述。凡件輸出影像之投影光學系統的對焦亦f符合以上所 採用ΓΙ等雖可藉軟體修正來移動液晶元件輪出影像，然 ，不‘“(halvlng)方式亦可。若使用光學等分鏡的話 «失洛周邊資料’與軟體修正所採的移動方式相較， 40 1301209 具備可保有廣視角像的優點。亦即，裝置對焦機構，移動 對兩眼的投影像，若作成如圖25(a)中的點c，d，e，f所示 般由接觸像〜無限遠像間的任意假想像面，可做到彷若有 大邊幕騰空浮於前方之勝於電影院的臨場感。 接著討論第3點之投影機以上的高畫質。現存的投影 機之種類，從所謂QVGA型之具32〇χ24〇解析度者，到 解析度達1280 X 1024之SXGA型之各種型式，SXGA型係 以GRB之3片液晶元件分別形成彩色像而合成後成為3 倍解析度者。 若在本發明之實施形態使用解析度低者，則在電影院 同等級大小的晝面中，可以目視該液晶元件，而失去臨場 感。因而，欲具有投影機以上的晝質時，必須要導入 SXGA技術，亦即，分別以GRB3片液晶元件形成縱橫解 析度為1280X 1024之彩色像經合成而具有3倍解析度之技 術者’ 一旦該技術具有不可替代性，在眼鏡型顯示器或頭 戴式顯示器中將無法同時兼顧大小、重量等課題。 此處舉一例說明本發明之實施形態，係圖3 1所示之具 備全視角的置地型顯示器。雖然亦可固定於椅子或床，然 而考里到可輕易在住家内移動的特點，仍以此置地型顯示 裔為最佳。該機構可連接至DVD或錄放影機、電視影像 輪出機114等’亦可與先前的投影機同樣地接至電腦、電 視遊樂器113等。又，藉由影像合成、變換機121，可將 无存之複數個影像内容物（c〇ntent)同時無歪斜地顯示於顯 示器上。 13 01209 〜資料介由伸縮棒所構成的支持部115,由具複數關 即：的震動防止型瞻"6所支持的全視角顯示裝置 二顯示該變換像。此處’在同裝置中為抵銷震動防止型 關即棒U6以及全視角顯示裝^ 118的重量，安裝了配重 平衡部―咖 balance 或 weight—⑻ baiance)u7，藉 助於上述關節機構，使用者將感受不到該裝置的重量，更 能隨動於臉部的移動。

基本上，使用者僅感受到震動防止型關節棒116以及 全視角顯示H裝置118移動時的慣性力’藉由該機構的使 用’可具有高晝質。再者，ϋ由採用置地型顯示器，可分 '皆兩眼配置上述之咼畫質液晶元件，故而，若在左右像 將液ΒΒ元件的間隙設定錯開一半的話，即能獲得2倍的高 旦貝’成為超越投影機的高晝質。

再者，本實施形態中，著眼於欣賞電腦、DVD時的便 利〖生另裝備有耳機120、可輕貼於臉部之吸附型臉部貼 3機構1 1 9、以及用於電腦、電子郵件之輸入聲音用的麥 克風127 ’並可將圖13所示的假想鍵盤122或操作按鍵的 資訊輸出至顯示影像之周邊部。 繼而討論第4點之無疏離感的3D影像。雖以圖24的 攝影機90為說明例，然而，基本上，用以觀察3D影像者 ’係對兩眼依等同於眼距的間隔設置2台攝影機，成為圖 30所示的兩眼攝影機（l〇2L，102R或102L，，102R，），只要 將所取得之影像，透過依雙眼間隔而設置的2台由圖23 的〃員示裝置7 5所形成的全視角顯示裝置11 8來輸出，可 42 1301209 藉而觀得3D影像。又，在該圖中，攝影裝置（腿，贿) 係設置在攝影部旋轉機才冓i"及攝影部高度調整機構 又在圖3〇(b)所示的兩眼攝影機的臉部侧，設置有顯 不裝置94L，94R，用以顯示攝影裝置狐，，1Q2r，的像 ，亦即，係一種附顯示器之配戴式攝影裝置。

然而，經此方法顯示出的3D影像，其效果同於在電 影院中使用偏光眼鏡所觀得之影像，在實際上觀看近物的 立體像時會成為模糊像，不同於人眼所見的近物像。其原 因所在係如圖25戶斤說明者，人類在觀察近物時會自動形 成兩眼視差以圖對焦’即使成功的將遠方勞幕上的雙眼影 像挪至内側造成人眼錯以為係近處像的虛幻錯覺，但像本 身尚存於榮幕上，螢幕上的像與網膜上的像成散焦狀態。

為解决上述問題以重現如同人眼所見的影像，乃 將自動對焦機構設置在圖23所示的顯示裝置75中，㈣ 上述兩眼攝影機⑽L，職或狐，，腿，）的對焦、 像和動貝A施以自動對焦控制，則在任何位置皆無不自 然感，可獲得鮮明的立體像。 此處對兩眼攝影機⑽L，聰或·，，腿， 對焦資訊，係自動對焦於該攝影機的中心、影像，可將智 訊隨同供至全視角顯示裝置118或顯示器裝置94l，⑽ 影像資訊一併提供。提供方生^古 捉仏万去可寫入記憶機構的一部矣 如同對圖24之中的攝影機9 僻如铖y〇之說明，擴大可變瞳光圈 時，兩眼攝影機（94L 94R式 ’ R次1〇2L，102R)所觀得的影信 43 1301209 正如同人眼所視影像般的，其中央像鮮明但此外則模糊。 另一方面，若是縮小上述可變瞳光圈79，全部的像可 達相當程度的清晰度，因而，只要在投影至瞳的顯示裝置 上刻意移動兩眼影像，並根據該移動量設定對焦，即能夠 造成遠方物體縮小於近處，或近物擴大於遠方的錯覺像。 又’對焦機構可對兩眼分別賦予偏移量，只要設定時根據 於觀察者的視力做調整，可省略眼鏡或隱形眼鏡的配戴。 隶後。寸_弟5點’即超越人眼的南附加價值之新功能 。利用上述的功能，可將電腦晝面擴大於遠處，可防止孩 里因持續觀看近物而視力受損。再者，對於連續觀看電腦 所感受到的「眼睛疲勞」，本發明亦具改善之效。 以下之圖28、圖29，提供一例本發明之實施形態，可 完全實現諸項要求：（1)不使感覺眼睛疲勞（2)超越投影機， 達電影院級的臨場感（3)投影機以上的高畫質（4)無不適感的 衫像（5)超越人眼的高附加價值之新功能。圖28係用來 說明顯示裝置94，圖29係用來說明攝影裝置1〇2。 由於圖28中與圖23的裝置之共通部分不少，因此， 以下省略共通部份的說明，而以相異處為說明核心。又， 以下就明中，雖僅針對左眼，然而，右眼亦係同樣結構、 具同樣效果，此乃無庸贅言之事。 首先，為對應人眼處於視差狀態時自行設定焦點之現 象乃將魚眼型光學系統64置換，成為含目鏡的魚眼型 光學系統中具有自動對焦控制機構之魚眼、AF光學系統 95。藉由該機構的設置，能幾乎不改變像面彎曲補償反射 1301209 鏡104的成像位置而對焦於人眼的視差狀態。 圖28的影像顯示裝置，係以對應全視角之Vga液晶 兀件用於液晶面板74。以下以對應全視角之vga液晶元 件74來稱呼液晶面板74。從對應全視角之VGA液晶元件 74射出的光，通過AF(自動對焦系統）96後，通過半反射 鏡HM’被導入等同於圖23所說明之光學系統，將對應 全視角之VGA液晶元件74的像成像於眼球62的網膜 上。 Λ 另一方面，從高解析3片SXGA液晶元件ι01射出的 光，經AF(自動對焦）系統99後被導入變焦系統％。變焦 系統98 #由前後移冑凹透鏡的位置來改變倍率。此後， 該光線通過雙眼用位置移動等分鏡97,之後由半反射鏡 ΗΜ的反射，導入同於圖23說明之光學系統，而將高解析 3片SXGA液晶元件1〇1的像成像於眼球62之網膜上 精以上的組成，可獲致第 同時，亦具圖26所示的新效果。圖26乃是以_更加詳細 的例示，說明對圖12的影像資訊控制裝置27以上述半反 射鏡進行光學合成的方法，係以左眼側的影像為示例。 圖26係在平面上顯示出本實施形態之實際視野所需的 縱一5〇度〜+ 4〇度、橫-75度〜65度的視角。因使用魚 眼型光學系統投影於眼冑62，故理應會產生大的畸變，然 而部可藉由圖12戶斤揭示的相同概念作為解決方案。其較 佳實施方式’係、藉由較上述半反射鏡接近液晶元件側的光 45 1301209 學系統’來賦予與投影至眼球的光學系統所具有之畸變相 反特性之畸變。再者，圖26(a)係表示左眼用的對應全視角 之VGA液晶元件74之輪出影像9丨，可由全視角觀賞影像 之結構。中央的空白部係藉半反射鏡HM來合成影像的部 分’對應左眼視野之高解析3片SXGa液晶元件1〇1之輸 出衫像92係被合成的部分。 另一方面，對應左眼視野之高解析3片SXGa液晶元 件1〇1的輸出影像92(b)，因上述變焦系統98的使用而成 為車乂縱50度^ 40度、橫一75度〜65度之視角更小的 晝角。可能的成像在±15度晝角（相當於2公尺前方的52 吋□之影像）至全晝角之間，對應左眼視野之高解析3片 SXGA液晶疋件101的輸出影像92，具有縱橫解析度η⑽ X 760的高畫質。 此例中，之所以將觀者所視的影像分開形成，成為左 眼用的對應全視角之VGA液晶元件74之輸出影像W，以 ^對應左眼視野之高解才斤3 # SXGA液晶元# 1〇1的輸出 办像92，之後再予以合成，其原因係因現存的、錄 影帶、BS影像等之影像内容物的晝角已定，並非為廣視角 ，故晝面大小必須與其晝質相符。亦即，若隨意擴大晝角 ’則像素的粗糖可由目視觀得’相較於大畫面的好處，倒 是晝質不佳的缺點更令人不適。因之’本實施形態中，以 變焦機構設定出最適於該些影像内容物的畫角，在這之中 的高解析3片S X G A液晶元件i i之輪出影像9 2，能長保 縱橫解析度於1280 X 760之高畫質。 46 1301209 以上述半反射鏡HM來合成輸出影像91及92，成為 圖26(c)所示之合成影像93後，投影在網膜上。若是經過 軟體處理，對應最大晝面之縱橫解析度1280 X 760會隨畫 角而分割以致劣化既定畫角内的解析度。採用光學變焦則 在此點具有優勢，能使得所提供的顯示器保有高晝質。 此處，對於對應全視角之VGA液晶元件74的輸出影 像91之功能再予以進一步詳細說明。輸出影像91幾乎涵 蓋一般人的整個視野，可藉由AF光學系統96的控制，如 上述般任意設定對焦位置。倘若高解析3片SXGA液晶元 件101的輸出影像92經AF光學系統99的控制被設定成 近像可由AF光學系統96將對應全視角VGA液晶元件 74之輸出影像9”设定於無限遠，故而，對於人眼為免於 疲勞所採取的「眼球移動」動作乃提供了複數個焦點像作 為對應。 δ成複數健點像的效果在於，#—方㈣像顯示出 劇烈運動日夺，另-方的影像則為對焦位置不同之固定像。 亦即，若人眼對隹於固佘 . …、、疋像則另一方呈劇烈運動的像則 处於綠焦狀恶’可使人的意識由劇烈影像中獲得舒緩。藉 =可減少追蹤劇烈運動影像所發生#「暈眩」，總體而 〇 具有舒緩眼部疲勞的效果。 神耸目务為了Γ止孩童持續注視電視影像所發生的「失 的視 然視覺的3D影像所發生 π視力文扣，在一般「配戴式 ^ 1式頌不益」專商品中屢見有「 b歲以下孩童禁止佶用 力 J之私不。然而，本發明中提供複 47 1301209 數個焦點像，3D影像等亦可舌相&夺1 T 了重現為尋常人眼可直視之狀態 ’再者，亦具備將近像設定成無限遠之功能，㈣免凝視 ’也具有調整機構以配合眼的間隔，可提供視覺效果 父身又電腦或電視更佳的影像。

又，亦可在對應全視角之VGA液晶元件74的輸出影 、91 ^期跳出人物畫像等’強返觀賞者的意識受此吸附 /避免持續凝視高解析3片SXGA液晶元件⑻的輸出 衫像92，對眼部視覺更具保護效果。 如上述以變焦機構隨意改變輸出影像92的輸出大小時 ’理所當然的’也須施以控制以對輸出影像91的範圍設 限而避免重疊於上述影像。基本上，對輸出影像Μ的設 限，只要重疊部分落於明亮的影像邊框内，並使兩者的影 像邊框僅有些微重疊，對觀f者而言，就如同看到螢幕或 電視的外框，對合成影像不會有疏離感。 ^ 此處以VGA液晶元件作為因應全視角之用，但

右此¥ 'v像的可視度不良的話’亦會成為降低臨場感的原 因。原本，周邊影像係作為哺使使用者感f「失神」或’「、 疲勞」的功能，因此無須對應劇烈變化的動畫。因之，亦 可採用數位相機等所使用之應答速度慢的高解析度靜止影 像用之液晶元件。 ~ 到目前為止，詳述了合成方法，以說明如何合成對應 全視角VGA液晶元件74的輸出影像91及SXGA液晶^ 件1〇1的輸出影像92，然而，若分別將之用於2眼，則合 計須4個液晶元件。就大小或成本考量皆非吾人所樂見。 48 1301209

另一方面，亦可括田p ^ L 立的液晶元件 —作法’其係不對雙眼提供個別獨

液曰元# 74而以光學方式分割上述對應全視角之VGA 影像92,再八衫像9USXGA液晶元件⑻的輸出 拽， 刀別對兩眼提供影像，惟此方法並A法對兩把 傳送相異影像，W ^ 對兩眼 備視差的影像資4個別傳達出可感受為立體影像之具 SXGA y曰 下所示的圖52之中，採用2個 之用，=?，對個別光束設有分光鏡以作合成及分割 * 处、分先鏡切換於半反射鏡功能及全反射（或是全 二二此，所形成的機構即可提供上述的畫面合成及立體 像兩者之資訊。 在圖52中，圖52⑷係合成大小相異的影像X，y，對 左右眼提供同樣影像，即圖⑷之示例，χ相當於上述 GA液aB元件丨〇丨的輸出影像％，丫則相當於上述ΜΑ 液晶元件H)0的輸出影像91。另一方面，（b)係將同樣大 小的相異影像X，y，各自作為左右眼的影像，即⑷之示例 ’如圖8業已說明之内容n y影像為具有視差之不同 影像時，能享受立體影像的樂趣。圖52⑷，⑻所示中，在 設計光程時，半稜鏡153係用以合成高解析3片SXGA液 晶兀件150X的輸出光束x與高解析3片SXGA液晶元件 15 0Y的輸出光束y者，另具有光程同於該半稜鏡ι53之光 學構件154，而光束X，y的光程系統統切換於該兩者（半稜 鏡153及光學構件154)。 圖52(a)中，高解析3片SXGA液晶元件15〇y的輸出 光束y，藉由光學變焦機構151y，縮成對應於影像内容物 49 1301209 的輸出影像解析度之大小。另一方面，3片高解析度 SXGA液晶元件150X的輸出光束X，藉由光學變焦機構 1 5 1 X提升為全視野影像大小。光束y與光束χ分別由半棱 鏡1 53分割，各個分割後的一方光束與另一方光束合成， 以中、纟k光學系統i52y、中繼光學系統152χ將光束x，y作 為投影至左眼球2L的網膜上及右眼球2R的網膜上之相同 影像（c)。

另一方面，在圖52(b)中，高解析3片SXGA液晶元 件150Y的輪出光束y，藉由變焦機構ι51γ，伸縮成對應 既定影像之大小。另一方面，3片高解析度SXGA液晶元 件150X的輸出光束χ，藉由光學變焦鏡頭ΐ5ΐχ伸縮成光 束y的同樣大小。光束χ及光束y均未被分割及合成即穿 透光學元件154,分別投影在左眼球2L的網膜上及右眼球 2R的網膜上成為相異的影像（d)。 在本實施形態中，兩方影像乃是使用SXGA液 ----W Ά日日

勺门旦貝〜像，在（c)所示之周邊影像部分亦可保有鮮明 了例如，右以（c)的光束y為電影院的螢幕影 ’則所提供之周邊影像係、包含電影院之觀^。因周邊影 具良好畫質’可享受等同於電影院的臨場1 非但如此，僅憑…XGA:r元 /、卩同於上述共4個液晶元件構成之機構，故可收 低成本及縮小體積之效。 接著敘述對VE暈眩之對 . 、 軍眩，即virti

Environment量防，咅4匕如上 軍眩'“對虛擬實境之平衡失調，以下 50 1301209 滴稱為VE暈眩）。VE冑眩不同於眼部疲勞，係觀看廣視 角：像時所產生的現象。VE暈眩非僅發生於顯示劇烈運 :日守’即使因刼作錄影機時的手的晃動而造成輸出影像的 U小搖動’或是錄影機的變焦動作所造成的影像擴大或縮 :(尤其是影像變小之縮小動作，係人在高速後退時所能觀 不到的像’並不會成為記憶。在車内觀察車後景色時，易 發生暈眩現象)而帶來的景色變化，移動錄影機以取得廣域 :色的觀察像等’即使操作者本身並未移動，腦部卻對動 恶的景像感到不適應’甚至偶有觀賞者因VE *眩而顯得 不舒服。尤其是觀察者對於視覺内的流動風景感覺尤為明 顯，當影像的解析度提高、視野越廣時，越能獲得臨場感 及立體感，但卻難以完全避免此現象。 本U所揭示纟’係使用光學變焦以確保既定的影像 解析度’對於動態影像，雖“可縮小其晝面大小以克服 ，然而如此做法則顧不得廣角畫面的臨場感效果。電影影 像通常不會讓人❹j VE暈眩的原因，係因為執鏡者考量 上述VE冑眩而提供岐攝影機之影像，或是大量活用了 以中心物體為基準之由主角觀點取鏡的影像 '然而，不以 電影上映為其原本目的之DVD影像、高畫質影像、衛星 t送、地面傳送，並非以提供廣角畫面播放之影像為其前 提，若勉強作為廣視角影像使用，會發生VE暈眩。 此揭不中，保有廣視角影像而避免發生上$ π暈眩 的方法’係先使影像資訊存入内部緩衝槽，配合影像動態 對影像資訊進行加工，之後再將所記憶的資訊示予觀察者 51 1301209 :::係將卿、或衛星傳送、高畫質傳送、地 料存入内部緩衝器，將内部緩衝器輸出的影像* =周邊影像區塊及中㈣像區塊，算出區塊内之既定; ::的移動量’對於該周邊影像及該中心影像朝同方向: 視為手的晃動或畫面移動，為了避免既定時間内之馬 像移動，乃對影像加工，對影像像素全體施以相等但逆： 於像移方向之移動量，使得畫面全體看似靜止，以防止既 定時間内的影像移動。 尤

所田然的，因影像的相對移動而欠缺了周邊影像， 在運用此控制方法時，在顯示影像f訊之内，必須先確保 周邊〜像部足以用於像的移動修正。其作法，係在該相對 移動量較周邊修正用影像部為大時，則不實施影像的相對 :動而廷自替換成下一個畫面。亦即，如手的晃動般地些 U搖動可完全被修正，如同觀察者視線内的風景流動之移 動'V像，遂成為如同逐次微挪攝影機的拍攝位置所得的影 像。其原理如同人眼在觀看廣域風景時，於風景在視線内 的移動瞬間眨眼，吾人在此時無須過早看見影像的流動， 而能降低VE暈眩的發生。 若將本發明之裝置用於3D遊戲而以遊戲玩家的觀點 來看其價值，在先前，因移動搖桿改變視角所造成觀看流 動風景時的VE暈眩，藉由本裝置，對玩家而言則彷若是 在風景移動的瞬間眨眼般地將畫面全體依序切換為次一影 像内容物。可藉而減少在廣視角影像發生的VE暈眩。當 °亥VE暈眩係因過去未有之經驗而造成頭部思緒之錯 52 1301209 亂’將隨習慣而改善。 因而，可藉由ON/ OFF機構自行決定是否使用該軟 體修正模式。對於孩童、老年人、病人、或以休閒為目的 之使用者，以上述控制軟體來防止VE暈眩頗具效果，對 於原本即因VE暈眩而富有刺激性的魔術秀或遊戲等，則 以提供未經加工的影像為佳。原來在廣角影像輸出時即須 進行畸變修正，故希在同一控制機構進行畸變修正及上述 防止VE暈眩之加工。 ^再者，除避免VE暈眩外，不使感覺疲勞亦屬重要課 題因而，對各使用者提供之影像須合於各個人的左右眼 1人類眼球的間隔為6.5〜75em，藉著修正左右的影像間 隔，可提供不會招致疏離感及疲勞感的影像。 敌仏“、、限遠像時，須將左 察者雙眼間隔之距離’因而’觀察者在安裝本發明之 =須進行校準。校準的方法，可對左右眼交互提示^ 旦 α 子像调整至重豐為一之狀態為止。兩方的 :猎等分機構或數位影像調整軟體來改變兩影像的間 輸入機構取得觀察者視線十的十字像重疊，以校 於硯察者眼部間隔。 此處’必彡舊u八 朝縮小其間隔的=:的方向視為預設值’調整時 像時雖然易看見會 乃在於，觀者在觀看近 字像分離程产* 豐’然:而，在無限遠像時若十 眼並無法看二兩眼間隔相等之左右影像間隔，則人 像之重疊。因之，以分離十字像的方向 53 1301209 為預认值並非僅針對近的風景像，即對無限遠像亦易於 量測眼球間隔。 接著U ® 29來说明攝影裝i ! 〇2的實施形態例。由 於圖29中與圖24的裝置有諸多共通部分，以下省略共通 部分的說明，以相異點為說明核心。 /首先’以CCD2維陣列感測器11〇的近前方之af光 予系統109的對焦控制機構來對焦時，造成像面彎曲修正 反射鏡90,的成像位置改變。為對此做修正，乃將設於物 體側’包含對物光學系统1〇3(所包含的對物光學系統 係與圖24的魏88, 89為相同特性之透鏡）的魚眼型光學 糸、、先9〇 ’置換成配置有自動對焦控制機構之魚眼AF光學 、、在® 29的構成中，藉反射鎖；1〇5使光束偏向，之後， ，過變焦系統107、可變瞳光圈系統1〇8、AF(自動對焦)系 1 〇9將外界像投影於CCD2維陣列感測器11 〇上。” 、、再者，記憶其變焦條件與對焦條件，將該資訊傳送至 上述全視角顯示裝i 94,藉由重現完全相同的條件，使具 :相等的畸變特性，無須以影像合成暨變換機構經由軟體 式補償畸變，故可獲得良好的影像。 圖27⑷係表示至上述為止之既存影像内容物的影像輪 、:況，（b)則表示以全視角晝面觀看來自本攝影裝置I” 的貝Λ時。此作法係將上述變焦系統1〇7對應於全視野影 像，使全視角顯示裝置94内的變焦系統％ : 54 1301209 此處，若驅動本攝影裝置102的變焦系統將投影像 設定成大於CCD2維陣列感測器的有效晝角，本攝影裝置 102即成為具變焦機構的魚眼型光學系統，可擴大外界像 的中心部>。觀察該輪出影像資訊時，若在全視角顯示裝 置94中將變焦系統固定於原位，可觀察全視角影像的中 心部之擴大像。在此時，因彼此的畸變條件互異，必須以 軟體進行畸變修正，然而，比起以往係切取魚眼型光學系 統影像的-部分後料以擴A，以此法可取得具高解析度 的擴大像。因而，用在防炎、保全、動物鐘賞等須從廣角 的監視區域中取出-部分以觀察其擴大像者，能夠發揮絕 佳效果。 亦可將圖30(a)所示的固定型攝影裝置1〇2L，i〇2r， 用於上述防災、保全、或是動物鑑賞等用途。又，如圖 30(b)所示，可利用顯示裝置（94L，94R)、或是經由已在身 上安裝全視角顯示裝置118的觀察者之上下左右的轉頭動 作，對遠端的攝影裝置（102L，102R)下達指令要求使隨動 於使用者的動作，故可在任意的場所，體會到與攝影裝置 (102L，102R)的架設場所相同地上下9〇度、左右36〇产方 向的臨場感。 然而，若透過無線或網際網路的方式來傳送上述資讯 ，影像貧訊的量過多，耗費傳送時間。此處可以不使用動〜 畫傳輸，而採楨框傳送（frame feed)之靜態影像傳送模式， 將現場狀況立即傳送。 又’圖30(b)係附顯示器之可攜式攝影裝置 55 1301209 102R、94L，94R) ’顯示器的功能僅作為監測攝影動晝的 拍攝狀態，故也可使用如圖24之廉價輕巧的液晶元件， 以利於攜帶上的方便性。藉由該攝影裝置⑽l，舰” 可得到任意場所的全視角影像、3D影像，可望因新的影像 内容物而擴大市場規模，並能產生各種新的商業機會。 士圖32表示在就寢時使用圖31的全視角顯示裝置118 =的示意圖。對於行動不便的病人，或是臥病在床的老人 家’能提供富有臨場感的影像，具有極大娛樂效果，就提 供身體康復所需活力之角度觀之，實具備極大的市場性。 圖33係側看目31㈤全視角顯示裝置ιΐ8時之概略截 面圖。如圖中所示，錯直方向的必要視角較水平方向為小 ’故而在設計時使偏振分光鏡65朝鉛直方向偏向，以縮 小偏振分光鏡65的尺寸。又，在各光學系統之光束未行 經的鉛直方向之部分予以切除，以有效利用空間。 汝S 33所示，全視角顯示裝置118具備吸附型臉部貼 合機構。在全視角顯示裝置118本體與臉部之間以密合材鲁 碑胃4T雄封此廣闊面積，以吸力機構對内部設定成弱的 引壓’藉此巧思’能夠避免因眼鏡麼迫鼻襟造成的不適應 ’或是安裝耳機時對耳部造成的緊迫感。最近亦開發出多 種產生負離子的機構或產生香氣的機構，若裝置入本裝置 内’更具有疏緩身心的效果。又，因密合材料ΐ24τ並非 完全密封，故内部空氣並非為滞流態，尚能夠感受到些許 風力而不成使用上的不快感。又，密合材/料124Τ具 有安全設計’以防止眼部與目鏡的間隔縮得比既定間隔更 56 !3〇1209 #另，密合材料124T的下側之密合材料U4B，係以可 · 觀/Γ、外界的牙透構彳i 25設置在眼部下方全體在裝置全 視角顯示裝置118本體的同時’尚可從飲料杯128等吞入 飲料。此穿透構件125具有減光濾鏡以限制入射的光量， 防止外界的光進入内部的顯示器影像内造成劣化畫質。 圖34係俯視圖，表示由上俯視圖31的全視角顯示裝 置118。震動防止型關節棒116係介由關節機構126支持 全視角顯示裝i 118本體，其設置位置係在含耳機部 胤，聰的整體重心部位。藉此設計可將全視角顯示裝 置118本體維持在原姿勢，不論座姿、睡姿皆能免於裝置 本體時帶來的不適感。其原因乃在於，裝置中具有配重平 衡部117，所建構的平衡態使觀察者感受不到本體的重量 0 耳機部120L，120R亦經由密合材料124緊貼於頭部， 沒有先前耳機所具有的緊繃感或耳部的疼痛感。欲將全視肇 角顯不裝置118與頭部分開時，只要將耳機部12〇l，12〇r 如圖不虛線朝左右撥開，使内部壓力回復成大氣壓，即可 簡易地使之分離。 以上係說明本發明之實施形態，接著說明用於本發明 之簡單的光學設計例。圖35、圖36係相同之光學設計， 圖35係考量到人眼的眼球轉動動作，係水晶體移動2〇mm 時之± 70。的光束示意圖。光學系統a部係含圓錐面之目 鏡群組a ’此例中最初的目鏡係使用雙曲面以抑制慧形像 57 1301209 差。該曲面Z(r)的表示，係以C為曲率、Γ2=χ2+〆時的式 (1) z(r)=—___cxr2 l + (1 +A:)xc2 χγ2} 來表示，k係圓錐係數且k< — 1。 然而，儘官改善了慧形像差，卻因雙曲面的使用而發 生大的像面彎曲，各光束的遠心亦在目鏡群組（4的射出成 像位置（與網膜的共軛位置）呈大偏斜。該像經由中繼透鏡參 群組b中繼至曲面鏡部c後，理所當然的重現出大像面彎 曲及歪斜的主光線入射角狀態。然而，由曲面鏡部c反射 的光束’具有反轉像面彎曲的特性之效，經過設置在瞳附 近的半反射鏡HM使其偏向後，由對物透鏡群組d所投影 的最終像面f幾乎為平坦的像面，故為不可或缺者。 在圖3 5似乎感受到大的球面像差，此係為確認光束之 晦暗情況而繪製者，在實際像中能經由瞳孔大小（以觀室内 像日守人眼的目里孔大小為3mm為其前提）確認出的球面像差 籲 或慧形像差幾乎沒有。 再者，若將本曲面鏡設置在成像面附近，可減少反射 鏡的反射動作對慧形像差或球面像差的影響。又，若將曲 面鏡邛c酉己置在離成像面稍遠的位置，能刻意、發生慧形像 差或球面像差，以對透鏡群組a，b，d所發生的慧形像差或 球面像差施以逆補償。 又曲面鏡部C之中，如圖所示，主光線入射角（主光 線的入射方向）之傾斜度因目鏡部的入射角度而大有差異。 58 1301209 為了予以補償，必須使曲面反鏡部c為非球面反射鏡，以 強行改變主光線入射角的傾斜度。 此處係以非球面反射鏡的曲面Z(r)為旋轉對稱2次曲 面，以 c 為曲率、r2=x2+y2，以 A，B，c，D，E，F，G，H，J 為 非球面係數（偶數次） (式2) zWW:(;:fc^+~4+脚6+〜8+~。 + £：x^12+Fxr14+Gxx16+i/xr18+t/xr20 籲 來表示，K為圓錐係數，κ= — 1，a>1.0Xl〇-7 (其中的反射鏡為凹面。若為凸面時則a<_ 1·〇Χ 1〇—7)，使 用碟型曲面鏡。 故而，如同圖35所示，可確認所有的光束並未被擠開 而進入投影區域。圖3 6係基於該認知將眼部瞳孔大小設 定為一般室内時的3mm時，瞳孔朝光軸方向時的光束示意 圖 圖36係表不〇、1〇、20、30、40、50、60至70产為 止的光束，可確認在平坦像面之形成像當中少有像差。再 _ 者’此部分的主光線入射角亦被補償為線形，在這之後， 易於置入上述例示所提的變焦系統、自動變焦系統、或等 分系統。 以下說明另一個光學設計例。在上述實施形態的前提 係為’對焦位置會隨人眼的眼球漂移而改變，而人眼係隨 動於此而對焦。圖37、圖38、圖39係同一設計例，圖38 係眼球漂移動作時的光線圖。在圖37的示例中，人類眼 睛並非在廣泛範圍皆同時具備精確的識別力，而只能看清 59 1301209 楚以眼睛所示中心為基礎之土數度的範圍内，利用該點， 根據視野角偏離注目中心點的程度刻意地賦與離焦的像面 彎曲。並將非球面透鏡al設在接眼光學系統a與網膜構成 第1共軛面的附近，以減少構成片數及優化周邊的主光線 入射角。 此處之光學系統a部係包含錐面之目鏡群組a，此例 中係使用雙曲面，以抑制最初的目鏡a2的瞳側反面所發生 的慧形像差。該曲面Ζ(Γ)，係c為曲率、r2=x2+y2時之（式 3) ζ(γ)^__ cxr2 1 + *\/{l — (l + A：)x c2 x 1 來表示，以k為圓錐係數，k<— 1。 又’非球面透鏡al將一面配置在與上述網膜的第1共 車厄面附近，以該曲面z(r)為旋轉對稱2次曲面，以c為曲 率、Γ2=χ2+γ2，以 A，B，C，D，E，F，G，H，J 為非球面係數（ 偶數次）時， (式4) γί \ _ CX/2 ^Εχγη ^Fx/UGx/^Hx/^Jxr^ 來表不’ K為圓錐係數，K= — 1，a<~ 1.0X 10一 7 之碟 型曲面鏡。 此時’為避免遠心傾斜隨目鏡部的入射角度而有大差 異’至少須以2片非球面來進行補償，故使用一般的球面 反射鏡為曲面反射面c。其原因係基於要強制改變遠心傾 1301209 斜度，使瞳位置（光束聚光的位置）位在對物透鏡群組d的 射入位置附近zi。再者，可刻意地使瞳位置位在對物方向 ，亦利於縮小所設計之光學系統。 使瞳位置（光束的聚光位置）位在對物透鏡群組d的射 入位置附近Z1之理由，亦為了對眼球轉動進行對焦修正 ，如圖38所示，即使在眼球轉動時亦不太影響對焦位置 。亦即，將非球面透鏡dl插入對物透鏡群組d的射入部 ’在隨眼球轉動時遠心偏移所造成的瞳位置偏移（如圖％ 所示的通過瞳面周邊的光束）條件下，使通過曲率較中心為 緩之透鏡面’以拉長對焦位置。原本，目鏡群组&之中且 有隨眼球轉動使對焦點靠近接眼方向之特性，藉著非球^ 透鏡cH㈣焦位置靠近對物位置，俾抑制對焦面的大改 變。 之瞳側面為雙曲面， 之方式來表示之下式 其曲面 此處採用的非球面透鏡dl z(r)係以c為曲率、Γ2=χ2 2 . (式5) Ζ{γ)^____ 1+ 其中k為圓錐係數，。 。因 小 示秒動作發生像面 較佳:::、面透鏡dl無法僅憑雙曲面以完全補 ⑴’係以曲面Z⑴為旋轉對稱2次 干 Λ rZ = Y24-xr2 ^ 偶數次)時，以表B:: D’、E，、F，G，H，1為非球面 下式表不者，以成為理想的可修正像面 1301209 之非球面。 (式6) ^Εχγλ1 ^ρχγΗ +βχγ16 ^-Ηχγη -hjxr20 圖39係表示目視50cm前方物時的光束。可確認僅改 變對物焦點位置對於畸變特性或像差幾乎沒有影響p因而 ，藉著調整該對物透鏡群組d的透鏡間隔或最終像面f與 該對物透鏡群組d的間隔，對焦修正時能易於調整5〇咖二 無限遠的對焦距離。 又，在該光學設計中，係用曲面鏡部c強制改變主光 線入射角傾斜度，俾使瞳位置（光束聚光的位置）位在對物 透鏡群組d的射人位置附近，然而，在設計目鏡群組a、 中、，攏透鏡群組b時，若將雙曲面透鏡用於目鏡群組的第1 目鏡’將上述旋轉對稱2次曲面透鏡作為第1共輕面附近 的透鏡’亦可在上述的曲面鏡c的位置獲得良好的第2共 輛面Jtb B夺，亦可在上述反射鏡位置直接設置液晶，亦可鲁 在6亥分设置第1液晶’反轉本光學系統的分割反射鏡部 2光束直接導人對物透鏡群組d，介由變焦群（未圖示） 等設置第2液晶（實務上係將來自液晶部的發光收斂於瞳位 置，然而為便於觀察光束，圖中所示係彷如從瞳位置射出 無限遠光束以成像於液晶表面者）。 再者’此處雖未提及色像差的補償，基本上，亦可插 入由複數凹凸透鏡，折射率相異的透鏡組合以作為補償系 統’運用在錄影機時、感光系統、顯示器時，亦可將發光 62 1301209 系統的液晶分離為紅、藍、綠三色，分離後始補償倍率色 像差或z軸上色像差。 再者’原本的反射鏡摺疊方向係所需視角較窄的上下 方向’實際上的光學b與d未如圖示般的接觸。又，以上 示例係雙曲面及凸透鏡及非球面碟型凹反射鏡的組合，或 是雙曲面及凸透鏡及非球面碟型凹透鏡的組合，然而，其 應用不侷限於此，尚可考量多種組合。 以下藉由圖40〜圖42，進一步詳述先前圖31、圖32 說明的裂置。該裝置被設計成置地型的目的，乃是為避免 視聽者承受顯示光學系統的重量，其中，儘管可設計成藉 感測為等偵得臉部動作，藉致動器的驅動使顯示裝置隨動 於臉部之動作，然而，該種控制方式將會提高成本。因此 ，在以下的實施形態中盡量以未使用致動器的方法來說明 〇 基本上，欲避免視聽者承受顯示器的重量，所具備之 對應機構，必須為臉部移動於6個自由度内不造成負荷者 。因之，圖40係採用機械臂（magic hand)技術（以臉部的運 動驅動於X、y、0 z方向）、圖41係採用天平⑷技 術(驅動於Ζ、θζ方向）、圖42係採用重心保持技術(驅動 於0χ、0y方向）。 圖40所示者，係如同機械臂般，交又部CR為活動式 之連結態，係可伸縮的機構。機械臂部(震動防止型關節棒 )116的支持部115對配重平衡部的距離與對全視角顯示裝 置118的距離比為m: n，s為同—重量時的力距（__) 63 1301209 比為m ·· η。含懸吊線的配重平衡部i 17與含懸吊線的全視 角顯示裝置118之重量比為n: m，故而，施予支持部115 之貫際的力距保有一定的m X n=n X m的關係而不受機械臂 部116的伸縮影響。因而，只要上述各交又部CR的連結 及支持部115的旋轉軸藉由球型軸承或氣體軸承等活動順 暢’可在^乎不感覺負荷的情況下驅動X、y、0Z。又， 藉此平衡機構，無須大幅提高支持部的剛性，亦可抑制震 動。有利於避免本體傾倒等的風險。

在圖41的構造中，如同天平結構般，當配重平衡名 117與全視角顯示裝置118的重量比為n: m日夺，藉由滑車 PU使其保持平衡。例如，在n : m=2 : i時，可使用圖4 的π輪型式。支持部可藉手的動作而上下移動，可隨著库 文座姿、或疋立姿’調整成令使用者感到舒服的高度（ 另方Φ在既疋狀態下，若使用者的臉部上下移動，并 使全視角顯示裝置118上下移動2〜3〇cm左右。此時。

要上述滑輪部PU的旋轉軸能以球型軸承或氣體軸承等i| 順地移動’可在幾乎不感到任何負荷的情況下驅動Z轴。 圖42的示例ψ 收 J中將旋轉軸AX設置在全視角顯示裝3 的重。不淪臉部如何移動，都保有對0 χ^、0 動之自由度。（a)係從顯示器前（接眼方向）的右上方向f) 見之立體圖。（以尨从丄 (b)係從後方所見之立面圖，該結構具有 的可旋轉角度，當頁足多 員口P以萬向接頭（universal joint)為中心 朝左右旋轉時，可i m T " 立π 足為因應。（c)表示左右擺盪頭部時之开 意圖。又，（d)係伽二门 丁心可 ’、丨面圖，表示前後擺盪頭部時，萬向接馬 64 1301209 所保有的自由度。尤為特別者，⑷圖中所提供的角度 足以供視聽者在入睡前使用時可前傾達9〇。。 上揭内容雖分別陳述w 40、41、42，其中，為充分發 揮各自的功能，對各關節部的線f曲用之滑輪（未圖示冰 以巧思，使得在線的伸展面上（沿機械臂之延展向），線伸 縮力與線張力保持平衡。再者’受線所牵引的懸吊部，受 制於引導機構’僅能在上述懸吊線中進行上下方向的驅動 ，以防止顯示器或配重平衡部如同鐘擺般擺動。

在上述實施形態中，根據全視角顯示裝置118的重量 與配重平衡部117的重量比’分別調整其距支持部ιΐ5的 距離以取得平衡。然而’在該結構當中S&重平衡部117本 身係獨立於旋轉中心外4以支持部115為旋轉中心朝水 平面移動全視角顯示裝| 118時’將因慣性力而造成使用 者之不適感。再者’配重平衡部117的㈣線發生鐘擺作 用，殘留有低頻震動。

解決上揭問題的辦法，係以圖50所示的構成來保持全 視角顯示裝置118。圖5〇(a)係側面圖，⑻係俯視圖。再者 ，與圖40、圖41為同一符號者，係表示同一構件，此處 省略其說明。又’在該機構中，可由固定於機械臂部116 之滑輪116b來拖曳出懸吊線U6a，懸吊線 全視角顯示裝置11 8及配重平衡部丨J 7。 116a用以保持 在該構成中’將配重平衡部117設置在作為旋轉甲心 的支持部H5 <内部。因之’即使以支持部為中心使全視 角顯示裝4 118旋轉移動，不會有因配重平衡部117而發 65 1301209 的慣性力=合藉而’全視角顯示裝置118由移動至靜止時 高： θ在配重平衡部117發生，可抑制使用時之不 適感。 ^ 再者如圖50所示的構成中，設有重量較配 -為輕的第2配重平衡部117a，使重心落於支持：二 的中心附近’以減低支持部"5與機_ " 所承受之負荷。其重量較圖4。所示之配重平衡部= 輕’故全視角顯示裝置118移動時產生的慣性力小。 。所示的構成具有更佳的穩定性，係增加支持 部115的設置面積’並具有腳部115a直延伸於重心位置的 正下方。因腳部1 1 5 a μ I 士人a 乙伸於重心正下方，將本裝置設置於 地板時，有助維持轉定从 μ疋生。再者，圖51(a)係側視圖， 係俯視圖。又’圖5〇與圖51為同一符號者係同一構件：) 此時’對支持部115的力之分布並非對稱性，故對支 持部⑴及其旋轉機構造成負荷。因而，若使球型轴承具 有2 &设置面，以提高剛性，並將上述設置部固定在使用

者座洛處的椅子下或庄{击I -，，由下，口而去除走向逆於本體之驅 動物’在空間利用及安全面上俱有優點。 再者，在圖50及圖51所示的置地型全視角顯示裝置 中’懸吊線116“系藉由固定在機械臂116的交叉部⑶附 近之滑輪U6b，來保持全視角顯示裝置118。因之，即使 在機械臂部H6伸縮時，懸吊線U6a始終保持與機械臂部 116的平仃’ +會因機械臂部的伸縮而發生力，線的存在 對機械臂杳"16的水移動動幾乎沒有影響(不造成負荷）， 66 13〇12〇9 可降低使用時的不舒服感。 儘管業已在機構上施以改善，力圖降低使用時的不舒 服感，但在全視角顯示裝置11 8的重量超過丨時，隨著 重里產生的摩擦難免造成移動全視角顯示裝置118時的些 卉負荷。為解決此問題，最好是能設置致動器，監測懸吊 線116a的張力及機械臂丨丨6的交叉部CR的相對角度，在 初啟動時賦與驅動力至交又部CR或懸吊線u6a。尤其是 用於移動靜止物時’因最大靜摩擦大於動摩擦，故須根據 上述線的張力及交又部CR之相對角度提供力的反饋控制 以上已經具體詳述置地型全視角顯示裝置ιΐ8的保持 ^ ^而仏言本機構能夠以預設條件隨動於使用者的 臉部動作，卻亦有可能受到外力（例如地震或地板設置部位 :地面不平）的影響。亦即，因發生地震而使支持部115本 f發生震動時，有可能因機械㈣或全視角顯示裝置 18本體的慣性力而大幅度來回震動以致波及周邊安危。 116發生異^在本體設置地震測知器，在機械臂 八吊作時予以鎖死（lock)，並有從旋轉方向解除 置ι181=構’ μ幫助使用者能輕易地將全視角顯示褒 將、止成朝、^的接觸部分開。又地板設置部位之地面不平 戊：為方向動作時的負荷，而發生使用時的不舒適 解本裝置的水平本裝置具有水平測知裝置，以了 整至水平的狀態有水平調整裝置，以利將裝置調 乂建構一種利於使用者朝各方位移動之 67 1301209 環境。 又’使用頭配顯示器或眼鏡型 。 臉部的微動，此時λ e a、時係瞬間隨動於 置本體#a# x 军眩。本發明的影像顯示裝 =Γ板所支持’一部分由臉部(含頭部、耳部等) 小移動而隨動於慣性力，僅有大的^^會因使用者的微 故不易發i VE暈眩βΛ =的動作始具有隨動反應， 法利用本裝置，較佳的作 安二=構(st°pper)，當使用者已經處於覺得 '文日夺，推止機構能抑制支持機械臂部116或懸吊 線116c的滑輪U6b等繼續動作。 藉助擋止機構的使用，可將顯示器固定在期望的位置 ，因此’對於那些即使僅有少部分接觸臉部仍會感到不舒 /使用者而S，使用時可以完全不接觸臉部，對於臨場 •I的有更進—步的貢獻。特別是，對於稽後所示的圖 之只把例中，所能供給高晝質影像之範圍，並非僅揭限 於眼球轉動帶動水晶體移動時其網膜能涵蓋的影像檢出範 圍’縱使在臉部與顯示器具有相對移動動作時亦在高畫質 影像之供給範圍，故可提供影像的顯示範圍更廣，效果' 佳。 、士所揭不者，置地型全視角顯示裝置π 8與頭配顯示 器或眼鏡型顯示器相較，具有諸多優點，再者，對於已横 躺在床但尚未\睡的人而t，更具效#。因為本發明的顯 不益係配合臉部的動作，故而，睡覺前可以维持睡姿欣賞 顯不器提供的影像，對於失眠的人亦可提供有助入睡的影 68 1301209 像及音樂’以創造出使人易於入眠的環境。 然而，對於入睡之後的翻身動作，該顯示器卻極可能 反倒礙事。為解決此問題，本發明乃在該顯示器裝置118 設有計時器，以形成本裝置之定時性自動上提機構，在使 用者入眠後不必施以開關控制’可自動將料線心上提 以分離顯示裝置與臉部，避免造成已入睡者的困擾。再者 ，5亥機構亦具有驅動功能，在上提該顯示器之後，可使機 械臂部116伸縮俾移至使用者起床後不覺礙事的位置。 藉而’在就寝前可^情愉悅的使用本裝置，亦能顧及 =睡後的舒適性及安全性。理所當然的，可對上提的力量 設限，俾作為萬—顯示裝置觸及部分臉部而無法上提時之 安全措施。 以上所說明的方法’係使用魚眼型光學系統將lcd輸 出像投眼在眼球内的網膜，丨中，用來對應眼球晚動的光 學糸統，係如上述，藉菩也而# a 曰者曲面鏡及非球面透鏡的組合，以 確保光束投影於瞳面時未祐施姑、

了衣衹擠開。然而，儘管可對焦於眼 球轉動時所見的中心位置虬儋兰 直且像差不大，但在周邊則明顯劣 化像差及對焦。 為解決此問題，在以下用以說明對應於眼球轉動之機 '冓’係採目20、圖23、圖28、圖35〜圖39所示實施形 恶中’利用在液晶型2 %龜；势壯班v丨/ 、，择顯不态裝置側（眼球的相反側）所 形成的中間像，在該位詈栖A 4良I Λ β ^ 罝插入擴放玻璃以作為可對應眼球 轉動的機構。圖43的光學系統係用以說明此作法之示命 ，該光學系統係使用雙曲面透鏡，以縮小成像面的像面臂 69 1301209 曲及擴散玻璃附近的主光線入射角傾斜。影像輪出係介由 擴散玻璃131、目鏡群組132而聚光在眼球1的 N不日日體〇 (a)表未有眼球轉動之示意圖、（b)表具有30。的眼球轉動 之示意圖。在該例中，係以最靠近眼球1的透鏡為雙曲面 透鏡132a。雙曲面透鏡係透鏡的單面為雙曲面者，在$圖 中離眼球1較遠的面呈現雙曲面。 其光學系統特性示於圖44。圖44(a)表示瞳注視中心 時，圖45(a)則表此時之諸項像差。目鏡系統132係主光線 入射角幾乎為直線的魚眼型光學系統。亦即，對此光學系 統的设計，目鏡系統丨32在插入擴散玻璃丨3丨的位置上^ 各光束的主光線幾乎平行（考量±1〇。左右的傾斜度），且 與擴散玻璃131的入射面之法線幾乎平行，故與魚眼型光 學系統發生相同的畸變。因而，在±6〇。的視野角具有 50%左右的畸變。冑44⑻表示瞳帛3〇。方向時，圖仰) 表示此時之各像差。 此圖與圖44⑷的遠心相較，可知具有1〇。左右的遠 心傾斜度。亦即，與水晶體2朝〇。方向的圖⑷相較，各 主光線傾斜10。左右。其後的圖44⑷表示人並非 减看無限遠而係觀看^前的物體，圖45⑷表示各像差 此：中：目鏡部132的設計亦使對焦位置不落於目鏡 中，經觀察圖45(b)、⑷即可了解，與圖45⑷ 二'、：：較小的畸變變動’故只要將螢幕等設置在成像 〇的全視角具有良好的影像。 “亥接眼光學系統時的上述擴散玻璃"I之使 1301209 用方法予以說明。圖43(a)表示瞳朝中心注視時，圖43(b) 表示曈視於30。方向時。經比較圖（a)、（…即可了解，儘 管畸變量少，但具有上述±10。左右的主光線入射角傾^ 度。可據以明瞭，在製作該種可對應眼球轉動的魚眼型光 學系統時，如上述實施形態所述般光束不會在瞳處晦暗而 悉可投影之光學系統，當中具有少量的像差。 此例中對上述問題採取的對策，係將液晶型2維輸出 裝置至擴散玻璃131之光學系統中的NA設計為可達充份 解析度’藉由光束在擴散玻璃13 1的擴散，將對應於上述 主光線入射角傾斜變化之光束傳送至瞳孔。亦即，即使水 晶體2的傾斜度改變，能經由擴散玻璃131的光線擴散以 確保有入射至水晶體2的光線存在。藉由擴散玻璃，'彳^發 自二維型光電元件的像傳至水晶體的光束間形成有中間像 ，從該中間像發出的各位置光束之發散角，具極大角度。 如之前所述，隨眼球轉動動作帶動的瞳位置的改變， 將造成通過瞳中心之全部主光線與中間像形成面所形成角 度之改變。此處，從使得中間像發出的光束之擴散角等於 或大於該變化量。採用此作法，即使水晶體發生移動時，' 亦能由中間像將光束送至瞳孔處，故即使是眼球轉動動作 時，二維型顯示裝置亦能提供良好影像供使用者觀賞。此 例中，希使用在視野±30。時具有1〇。左右的擴散角，且 為人眼無法看見顆粒之等級為佳，亦即，以毛玻璃等級而 吕’係相當於#700以上之Α型擴散角。 理所當然的，據研究，人眼的眼球轉動角度為士 5〇。 71 1301209 ，宜使用在±20。左右不會大幅改變光強度分布者為佳。 再者，擴散玻璃131係如上述設於成像位置以發揮擴散成 像光線之功能者，故而，只要具有如上述之光線的擴散作 用’即使以樹脂代替擴散玻璃13丨亦可。 又，如下法製得之擴散玻璃丨3丨亦能發揮良效。該種 擴散玻璃之製造方法，係在表面平滑的聚酯膜均勻塗布接 著劑，又，在無塵室塗布微米級粒徑的粒體。再者，粒體 之製造，以碳化矽、氧化鉻、氧化錫、氧化鈦、氧化鎂、 氧化鋁等碳化物或氧化物為最佳，可製出〇3〜4〇#瓜左 右的極精細均句之擴散玻璃131 ’產生不良品的機會亦少 ❿ 若將該些素材加工成球狀則呈不透明，可將均句粒體 隨機積層至既定厚度’藉以擴大擴散角，即使在则影 像或高晝質影像亦完全感受不到顆粒狀，可確# 6〇度： 上的視角。又，亦有利於以便宜成本製出該擴散玻璃in 。再者，希使該粒體層的厚度在投影像的焦深以内。 再者’粒體大小可選自網號(mesh __#32〇〜 15,〇〇〇者，因使用強動的聚醋，故耐久性佳。又，若使用 石反化梦、氧化絡、氧化媒畜几 乳化錫、氧化鈦、氧化錳、氧化鋁等之 命支米級粒體，將成為不透明狀。 边月狀此日守，必須提高對擴散玻 璃131的投影照度。i中， ^ ψ 右疋使用於上述之置地型者， 可使用咼功率的光源，故能夠依 幻伋照擴散玻璃1 3 1的透明度 使用具適度功率的光源。 再者’因光源本身且屈夠 牙，、足夠強度，投影像的亮度亦極充 72 1301209 足，即使未將遮光機構（goggle等）裝置在目鏡與雙眼間， 仍可降低迷光（stray light)或熱點（h〇t sp〇t)的影響，可防止 使用裝置時之不舒適感。然:而，光源本身為大的發熱源， 必須在本體設置使其冷卻的風扇等。若風扇的排出部朝向 使用者將令人覺得不適’故風扇的排出方向必須設計為不 直接朝向使用者。再者，若該風扇的震動帶來本體的震動 ’同樣會帶來使用者的不適感。此時，亦可將光源與本體 分開而設置在地板的支持部側’並藉由光纖等將光束導入 本體。 _ 以下藉由圖46、目47，說明光學系統如何由液晶型2 維輸出裝置將光束中繼至擴散玻璃131。圖46中，來自高 解析3片SXGA液晶元件1〇1的存在面或其共軛面f的光 束，；I由變焦及自動對焦控制系統g與對物透鏡群組d， 穿透過半反射鏡HM，藉由曲面鏡部c的反射藉以修正目 鏡系統的畸變後，藉由半反射鏡HM的反射，介由中繼透 鏡群組b，成像於LCD共軛面141(將擴散玻璃131設在該 籲 位置）。本光學系統的像差特性如圖上所示，與圖45(4相 較，可得知在相反方向發生50%的畸變。此乃因光學系統 業已對上述畸變施以反修正的結果，以本光學系統的桶形 畸變修正目鏡系統發生的枕形畸變，未經軟體修正即可將 格子像正確的重現於網膜。 第47圖之例，係如先前揭示之以軟體修正畸變為設計 前提之一種擴大光學系統，不具有圖46的曲面鏡部。發 自高解析3片SXGA液晶元件1〇1的存在面或其共軛面f 73 1301209 之光束，介由變焦及自動對焦控制系統g，通過色消透鏡 h，經反射鏡Μ1、M2的反射後，介由中繼透鏡群組b，經 反射鏡M3、M4的2次反射，之後，成像於LCD共軛面 141(擴散玻璃131設在該位置）。為了減少透鏡片數及像面 彎曲，如上述所揭示，在目鏡系統（未圖示）及中繼透鏡群 組b使用雙曲面透鏡（透鏡的單面為雙曲面之透鏡）。該光 學系統的像差小，可實現良好的投影像。再者，色消透鏡 並非絕對必要者。 如所揭示者，本實施例中，係將擴散玻璃插入目鏡附 近的像面，使成為能對應眼球轉動的光學系統，可簡化之 後的擴大光學系統之構造。 圖4 8係液晶型2維輸出裝置之概略圖，係利用圖 44(a)及圖47之光學系統的本發明之實施形態。 在圖48中使用GRB3片LCD模組142，經由分色鏡

(dichroic mirror)使得 G 用 LCD、R 用 LCD、及 B 用 LCD 聚為同一光束（視為圖中LCD共軛面f)，該光束介由以凸 1凹1凹2凸2計4片透鏡所構成之變焦及自動對焦控制 系統g ’經反射鏡Μ1、M2的偏向，介由中繼透鏡b、反 射鏡M3、M4後擴大投影在上述擴散玻璃丨3 1上。此例中 係以兼為目鏡的凸1透鏡面為雙曲面透鏡，且對物透鏡面 亦為雙曲面透鏡，以較少片透鏡來修正像面彎曲。 上述構造中，在擴散玻璃131擴散20。左右的光束介 由上述目鏡群組132將LCD像投影於眼球的網膜上。此例 中’在觀察無限遠時擴散玻璃1 3 1位於離目鏡較遠處，藉 74 1301209 者移動上述變焦及自動 LCD . 十“、、糸，-先g之2片凹透鏡，使得 LCD共軛面f與擴散玻 50cm it ίΛ ^ ^成為共軛。又，在觀察 月的像日守係驅動擴散姑 曰铲.^ ，、政玻离本身从使擴散玻璃131靠近 2片凹,:位置藉移動上述變焦及自動對焦控制系統g的 兄’以達成咖共耗面f與擴散玻璃131面的共 季厄0 ，與另-方面’在此狀態時的LCD影像之視角廣達±6〇。

’、'、要將可於土 60°視角感光之由上述廣域影釋 的錄影影像予以重現即可。 ^ 兄P 了然而，以一般的錄影機信號或

電腦晝面輸出時，並不容易見到如此廣角的影像。亦即， :、車乂佳的像輸出疋人類可由眼球轉動自如欣賞之視野士 3丨 乂下者本發明中，可藉著移動上述變焦及自動對焦控 制g之2片凹透鏡，將視野縮小至視野士3〇。以下。再者 對於衫像内容物的對應像素數為76〇χ4〇〇左右（錄影機、 DVD)者，將影像縮小為15。左右的視野、對於 左右者（BS、高畫質輸出動畫）者，縮小為±3〇。左右的親 野，可在不會看見像素的情況下視得鮮明的影像。 如所揭示者，藉著變焦機構之擴大縮小的使用，可任 意選擇與像素整合之晝面大小，故可對應各種影像別。 再者’變焦機構對改善VE暈眩亦有助益。一般之影 像別並未假定由廣視角影像輸出，因而，在掌鏡時，用以 攝入影像的攝影機並未設置在固定位置，且常基於影像效 果的考量，朝各種方向取景而濫用變焦功能。在相當於一 般的10〜50吋電視影像時其顯示尚無問題，然而在本發 75 1301209 明二6。，。：上(相當於1〇〇忖)的晝面中可能產生『自我運 動：”錯以為自己正處於運動的狀態’而影響平 衡2供廣角之動態影像資訊時可能損及平衡感，因影 像心的視覺資訊與自身感受的失去協調，導致不適應與 暈眩症狀。』 然而’經由固定的攝影趟 。、 J ^〜狨所侍到的風景像，或是遠方 60°以上（相當於1〇〇吋、的盔 — 丁）的無限逖廣角影像，實際上係近 影像’ S有6¾場感，益視差亦呈古&处 "、、祝垚亦具有自然立體感，因此對於

休閒用途或消除眼部疲勞頗有助益。因而，影像顯示裝置 不僅決定於影像内容物的解析度，亦可根據影像内容以變 焦機構調整影像資訊而得到理想的影像資訊。因之，變焦 機構的使用，最好是約2倍以上之變焦機構，彳由自我;^ 動錯覺發生機會高的60。以上（相當於1〇〇吋）的無限遠廣 角影像變焦成自我運動錯覺不易發生的3〇。以下（相當於 50 吋）。 再者’可设置2對本光學系統俾作為上述之對應於2 眼之光學機構’此點應無庸贅言。 又，用在2眼光學系統時，可對各自光學系統配置各 個GRB3片LCD模組142，亦可將GRB 3片LCD模組142 共用於左、右眼。 此時’可將GRB3片LCD模組142的放射光束，以半 反射鏡或偏振分光鏡等分岐光學元件，分割成複數的光束 後’分配至左眼及右眼之各自光學系統。又，因半反射鏡 或偏振分光鏡的反射像會左右反轉，故只要在光程中配置 76 1301209 反射光學元件，使得反射的光束經再一次的反射，將光束 入射至2眼光學系統的其中之一光學系統即可。再者，在 光束分割後，為將GRB 3片LCD模組142的像中繼至圖 48所示的光學系統，希使光學系統的中間像先形成於上述 LCD共扼面f。 以上所示之本發明的實施形態中，其影像顯示裝置具 有輸出影像資料之光電元件，該光電元件的輸出像至少介 由2個曲面形狀的反射面投影在眼球内的網膜上，其中， 使入射眼球前的光束偏向之第1曲面形狀的反射面係第1 搞圓反射鏡，眼球的水晶體附近具有該第1橢圓反射鏡的 第1焦點，因為該第1橢圓反射鏡的第2焦點存在於上述 第1橢圓反射鏡及第2曲面形狀的反射面之間，故而可有 效率地將廣視角的像傳達至眼球。 再者，以上述第2曲面形狀的反射面為第2橢圓反射 :，以含上述第2橢圓反射鏡的補償光學系統施以大的畸 ^修正’使得上述光電元件上的像投影在眼球内的網膜上 4 ’具良好的顯示像。 ，1不‘倜圓汉射鏡 ^亡述帛！橢圓反射鏡的第2焦點與上述第2橢圓 ΓΓ1焦點幾乎一致，並且，使該第1擴圓反射鏡的第 2:=第2焦點、上述第2擴圓反射鏡的第1焦點及第 射：的第列在同一直線上。據此，從上述帛2橢圓反 述第點投影至·1焦點的廣角影像資訊，係從上 …擴圓反射鏡的第2焦點被投影至第1焦‘點，可將上 77 1301209 述弟2橢圓反射鏡的第2焦點像完全復原於上述第1橢圓 反射鏡的第1焦點。進一步的，只要上述第1橢圓反射鏡 與上述第2橢圓反射鏡的曲率幾乎相同，即能獲得更近於 完全之投影像。 又’最好是能使通過上述第1橢圓反射鏡的第1焦點 與弟2焦點的連結線中心之正交平面，交叉於使該第1橢 圓反射鏡的光束偏向之反射面，通過上述第2橢圓反射鏡 的第1焦點與第2焦點的連結線中心之正交平面，亦交叉 於使該第2橢圓反射鏡的光束偏向之反射面，將魚眼型光 學系統配置在上述第2橢圓反射鏡與上述該光電元件之間 ’藉使上述光電元件的像投影在眼球内的網膜上。據此， 舁魚眼型光學系統將廣角像投影至平面上的感光機構效果 相反，係將上述光電元件上的平面像經由魚眼型光學系統 k換成廣角像，又，所使用的橢圓反射鏡之反射面大，通 過各焦點中心的正交平面交叉於反射面，故可使廣域影像 的資訊在無畸變的情況下成像於眼球内的網膜。為了得到 120°之廣域影像，即固定視角6〇。及對應於眼球漂移動 作之左右30。視角的合計值，上述通過上述第1焦點及第 2焦點的連結線中心之正交平面，交叉於使各橢圓反射鏡 的光束偏向之反射面，係不可或缺之構成要件。 另一方面，上述魚眼型光學系統，由於係將含影像資 ^ 、光束仏給至隨著眼球旋轉使水晶體移動而形成於網

膜的〜像檢出冑圍，使得上述光電元件的像投影於眼球内 的網膜時不合姑士 A 卜《被大幅擠出，因此，如圖5所示，在眼睛為 78 1301209 擴大視野而轉動時，亦能提供充份的視野。對於人眼因連 縯進行同-動作致眼部功能漸漸無法負荷所感受之「眼睛 疲勞」’係重要的預防性動作，本發明之實施形態所提供 的視野可對應於使用者之「眼球轉動」，即眼部疲勞之預 防動作，對於避免「眼部疲勞」具有重要貢獻。 所採用的方法，為了使上述第i魚眼型光學系統縮小 因球面像差造&的模肖，係縮小瞳孔附近㈣〇，以較小 的να將像投影至上述第i感光元件。另一方面，上述第 2魚眼型光學系統雖採用畸變特性近於上述第1魚眼型光 學系統者，但瞳孔附近的開口則較上述第〗魚眼型光學系 統的開口為大。藉而，對於眼部為擴展視野所進行的眼球 轉動動作亦能提供充分視野。其係因為人眼水晶體發揮上 述小開口的功能，在眼球轉動時光束可達水晶體。 又，本發明之實施形態的應用範圍，可將上述顯示裝 置配置在左右眼球的至少其中一方，或者是將上述顯示裝 置對左右眼球各別配置，並根據眼球間隔調整位置等，可 k供各種構造’依用途不同有諸多活用方法。 再者，上述光電元件可導入正交於光束方向的2維發 光型液晶顯示裝置，以提供更細緻的解析度、更低的消耗 電力、及更近於真貫視野的影像資訊。理所當然者，本發 明之光電元件不侷限於此，可適用各種2維發光型的元件 〇 在另一有別於上述形態之他種實施形態中，具有第1 魚眼型光學系統，用以將既定廣域影像投影至正交於光束 79 1301209 方向的2維陣列感光型第丨光電元件上，在上述感光型的 苐1光電元件感光的影像資料，係從正交於光束方向的2 維發光型第2光電元件送出，俾將該第2光電元件的輸出 像介由第2魚眼型光學系統及曲面形狀的反射面投影至眼 球内的網膜上。 口亥例中，魚眼型光學系統係廣域影像投影至平面上的 感光機構，先由上述感光型的第丨光電元件讀取該影像資 訊，再將該影像資訊從發光型的第2光電元件輸出，而後 再以相同特性的魚眼型光學系統施以逆補償，俾將上述光 電兀件上的平面像變換成廣域影像。亦即，即使該些魚眼 型光學系統形成大畸變的平面影像，在第2魚眼型光學系 統的射出部之平面影像的畸變業已被完全修正，可形成良 好的廣域影像。 里戶^田然的，所使用的第j光電元件及第2光電元件 甚至疋第1魚眼型先學系統及第2魚眼型光學系統之間 ，存有製造誤差或具有相異性能時1多少具有畸變。所 且木的L制方法’可對第！光電元件的感光影像資訊根 據該畸變程度施以數位式修正後由第2光電元件輸出，可 獲更佳的影像資訊。 又’較佳之實施方法 成上述曲面形狀的反射面 2焦點内，使其中一方幾 配置於幾乎同一直線上。 從第2魚眼型光學系統射 ’係以至少2面的橢圓反射鏡形 在5亥2面橢圓反射鏡之各自的 乎配置在相同位置，且全部焦點 此作法之目的在於，以上述方法 出的影像資訊即使完全復原成廣 80 1301209 或〜像的資訊，從該處投麥 。從上述第2 # ® ^ 、球網膜的像不會有像歪斜 m橢固反射鏡的第 像資訊具有的畴 '、、、點技衫至第1焦點之影 影至第1 逆橢岐射鏡的第2焦點投 上述第2橢二Γ: 光程而完全復原。因之，可將 礼罘2橢囡反射鏡的第2隹 ^ 圓反射鏡的第i焦點部分者原於上述第1橢 與上述第2椭圓者，右上述第1橢圓反射鏡 乎完全的投影像。 全相同，可得到更近 上述影像顯示裝置之較佳係，且 左右眼，對兩旦彡偾_ -继班 〃、有1對之裝置俾用於 〜像』4置的間隔之調整，係使 …眼型光學系統的間隔與 ^ F W ^ ^ κ間隔相專，以使影像顯示 展置之間隔配合左右眼的間隔。 寻Mi咨1 W . 邗凌之用思在於，使得 心像貝訊輸入部的間隔配合兩 的間隔，俾利於提供相同 視角以圖獲得逼真的立體影像。又，亦可刻意地改變該間 k以取得更具壓迫感的立體影像。將本裝置用於電視遊 戲等尤具效果。 亦可採用其他方法，以至少2面的f"反射鏡形成 上述曲面形狀的反射面，將—…θ反射鏡的焦點配置 在眼球的水晶體附近’另一方的焦點配置在第2魚眼型光 學系統的附近。此作法的目的，可作為伸入耳内之可攜式 結構，以防止上述使用橢圓反射鏡的方法中，上述第 眼型光學系統及第2光電元件朝前突起的狀況。然而，若 採用該方法，外側視野有可能產生晦暗，因此最好是能視 其用途選擇使用。 81 1301209 又，上述第2魚眼型光學系統於供給含有影像資料的 光束時’係供給至隨眼球旋轉使水晶體的移動所形成之網 膜的影像檢出範圍，故而，上述光電元件上的像投影於眼 球内的網膜上時不會大幅產生晦暗。據此，可如上述般地（ 茶照圖5) ’即使對於眼球為擴展視野而自發的眼球轉動動 作，亦可提供充分的視野。其意義在於，「眼球轉動」對 於人眼因連續進行同一動作造成眼部功能漸失追蹤能力之 所明「疲勞」的現象係重要的預防動作，本實施形態對於 「眼球轉動」之預防性動作可提供充足視野，對免於使用 者感到「疲勞」實具有重大的貢獻。. 又’可將上述顯示裝置配置於左右眼球的至少其中一 方，或分別配置於左右眼球，並根據眼球間隔調整位置， 其構造之運用，可依用途而具有廣泛的活用方法。 又，上述第2光電元件可為正交於光束方向的2維發 光型液晶裝置，上述第丨光電元件則為正交於光束方向的 2維陣列感光型CCD2維陣列感測器，可具有細緻解析能 力及低消耗電力，以提供更近於真實視野的影像資訊，理 所§然地，本發明不侷限於此，只要是2維發光型的元件 及2維陣列感光型的元件者，俱為適用之列。在本說明書 之中的「發光型」所意旨者，亦含即是本身不發光而係以 δ素k或LED $其肖光源者（LCD)、或將擴散玻璃等設在 液日日月面，藉由自然光而發光者、或是反射型的液晶元件 (LCOS)等，含上揭各項之全部發光型者倶為適用之列。 再者，另一種有別於上述實施形態之另一種實施形態 82 1301209 ，係將既定的廣域影像投影在正交於光束方向的2維球面 感光型之弟1光電元件上，感光於上述感光型之第1光電 70件的影像資料，從正交於光束方向的2維球面發光型之 第2光電元件輸出，透過曲面形狀的反射面投影在眼球内 的網膜上。又，上述第1光電元件在球面具有開口，在該 開口部设置凸透鏡，在球面内壁上設置複數個CcD2維陣 列感測器，在第2光電元件的球面具有開口，在該開口部 β又置凸透鏡’在球面内壁上設置複數個液晶裝置，若採用 ”亥種結構，可直接將廣域影像影像資訊送至眼球内的網膜 而無須經過變換成平面影像資訊之步驟。 再者’另一種有別於上述實施形態之他種實施形態中 ，具備第1魚眼型光學系統，俾將既定的廣域影像投影在 正交於光束方向的2維陣列感光型之第1光電元件上，並 具有控制機構，當感光於上述感光型的第1光電元件之影 像貧料，從正交於光束方向的2維發光型之第2光電元件 輸出，將該第2光電元件的輸出像介由第2魚眼型光學系 統投影於眼球内的網膜上之際，係藉控制機構施以必要的 控制。藉而，可以由數位方法觀得廣域影像以確保視野之 完整’不會有習知裝於兩眼後即完全遮蔽視野之不便利性 〇 再者’在他種實施形態中，將上述既定廣域影像投影 於眼球内的網膜上之際用以進行必要控制之控制機構，至 少含有下述的其中一方：焦點調整機構，用以合焦上述既 定的廣域影像；或是得任意控制廣域影像的輸出範圍之機 83 1301209 j糟而，即是平常須配戴眼鏡的人，亦可不配戴眼鏡而 2由本發明看見影像資訊。再者，亦可僅對廣域影像資訊 田中的必要部分以數位方法予以擴大以看見廣域影像，對 ;、力不佳者而έ，亦具有放大鏡的效果。再者，對於患 有眼疾一般的像均視為歪斜像的患者而言，可依昭該畸 變情況對輸出影像予以修正，使得該類患者能看見^影 像。 *上述t制機構具有影像合成功能，能夠將來自 該影像顯示裝置以外的外部所輸入…影像資訊，與來 二上述第1光電元件的帛2影像資訊合成，並由該第2光 电兀件輸出’若具備該功能，可於任意的場所一邊觀看廣 = 象，-邊依實際需要觀看廣角晝面的高畫質畫面、錄 ”:像、D V D影像及電腦顯示器的影像等。再者，因為 :顯不廣角影像’若與報紙尺寸的晝面或雜誌尺寸的晝面 S’能夠邊確認周圍的狀況’邊閱讀浮於空間的假想報 紙或雜誌。 上述第1影像資訊，根據上述第】魚眼型光學系統發 与的畸變資訊’將影像修正為同樣的歪曲後，與上述第2 衫像資訊合成以輸出之。若根據此作法，如圖12所示般 傻^表示任意的廣域影像細，以⑻表示來自外部的影 从貝2〇1 ’此時，從第2光電元件輸出的影像包含上述 =1魚眼型光學系統所發生的崎變資訊’成為如⑷所示之 周邊部影像資訊已遭錢者。此處，對於來自外部 貧訊2〇1係如⑷所示般，施以逆於上述第！魚眼型光學系 84 1301209 、’充所見條件之修正，合成後，在網膜上復原成如⑷影像所 不之無畸變投影像，故可提供良好的影像資訊。 _ $者，上述第1影像資訊的其一形態為錄影帶影像之 ' 用以供給上述錄影帶影像輸出資訊之錄影帶影 像輸入裝置’係固定在上述影像顯示裝置，並可依實際需 要而卸下，藉而’可將本發明品代用於先前之錄影機。使 用先前之錄影機時，只能藉著錄影機的顯示幕或目視光學 序:統來觀看對象物(對象者因之，在擴大錄影機的倍率 2 ’時而會錯失目標物的身影，亦難以預料到拍攝時是否 ^有遮蔽目標物之障礙物出現。 然而，本實施形態中，錄影機係如^所示般地裝置 發明裝置的橫向，可以一邊觀看含目標物的廣域影像 將一 Γ分的錄影機的影像資訊合成為廣域影像影 像的一部分俾藉同一晝面同時 。士 u守観看兩者。又，發現障礙物 牙’可將錄影機取下，在不受陸 隹不又p早礙物遮住的位置進行擴大 像攝衫’在混雜時亦可藉由 k錄影機，故可在任意 场所正確攝取影像。理所當然者，在上述控制裝置中，廣 域影像影像及錄影機影像的分配比 ^ 影像資訊之資料預為儲存，再生日J::，，將兩方的 冉生時亦可任意改變其分配比 〇 又’上述弟1影像資訊的里一带能达兩 次 心為電腦的影像輸出 -貝訊，或為電腦鍵盤輪入資訊。其使用方式如圖13所示 者，圖14則用來說明影像資訊的合成。在圖中，必須 在⑻所示之廣域影像影像2〇〇中’合成入(c)，係須以高解 85 13〇12〇9 析度處理之電腦影像2(n 冢203，⑷，係顯示於電腦晝面周邊的 工具列2〇4;以及⑷，係鍵盤的輸入資訊_。月邊的 如以上所述，從第2光電元件輸出的影 1魚眼型光學系統所發生的崎變資訊，成為如⑷所干= 邊部影像資訊已遭壓縮者。此處，對於來自外部的影= ^ 204, 205 ’係如（e)所示，以上述第2魚眼型光學系統且 有㈣變施以逆補償以改變影像資訊，與廣域象影像 ⑽合成，俾在眼球的網膜上復原成如（f)影像般之益崎變象 投影像，因而提供良好的影像資訊。 又，上述第1影像資訊係來自附著於手部之可攜式鍵 盤所輸入之資訊，上述可攜式鍵盤之輸入資訊，係將設置 :拇指的電磁元件資訊’藉由設置於其他指的電磁力感測 «而測知，變換成拇指與他指的距離及方向資訊，以作為 办像貝讯，俾原原本本地將手部動作顯示於圖丨4的（d)。 (d)^卩分係表示由假想鍵盤提供的影像，只要使用者將拇指 固定於任一位置後將他指移至任意位置，即可變換成含有 相對距離及方向（上下左右）的2維位置資訊，經由移動於 上述假想鍵盤上的各指來點亮鍵盤上的鍵，作為影像資訊 。藉而，可邊確認影像，邊正確選擇鍵盤上的鍵。 再者’上述配戴式鍵盤之輸入資訊，可藉由設置於各 才曰之麼力感測器來測知施加於物體之各指壓力，將各指的 4曰壓變換成對應之影像資訊，可藉由例如燈色的變換與否 ’來判定操作者是否業已正確地押在上述已經點亮的鍵上 ’作為確認是否正確輸入影像資訊資料之判斷依據。此例 86 1301209

係以鍵的點亮或轡洚A 色為其頌不方法，然而，本發明非 再者’上述第1影俊眘 、 〜像貝之其一形態，係將來自麥克 風或耳機的有聲音$ I獻立 歲…、4曰、交換成文字而作為影像資訊者 4控制裝置具備將聲音變換成文字資訊的功能。尤為特 別者，耳機塞人兩耳時，所受噪音影響較小 的狀態，亦可藉由黨叙且她从φ # 曰由震動耳機的震動紙而變換成有聲音，若 以傳達梢梢話的要領來推/咨 文項木進仃貝汛輸入，可變換成文字資訊 型式之影像資訊。再者，口至如$ ΑΑ & 、 ^ 丹# /、要相連的電腦具有電子郵件功 能及電話功能，可高速地接收及傳送該文字資訊。 限於此，尚有諸多應用方法俱可適用 本發明另一種構造，係對左右眼球分別配置上述第2 光電元件及第2魚眼型光學系統，共用第1光電元件及第 ^魚眼型光學系統，根據兩眼間隔來變換輸入至上述第！ 光電兀件的輸入資訊之位置，作為各自輸出至左右眼的對 應第2光電元件之相異資訊。如圖1〇所示，兩眼所能見 的視野區域係隨兩眼分隔的距離程度而異。若共有的第1 光電元件9的資訊未被補償而逕供至左右的第2光電元件（ 液曰9型2維輸出裝置）6L，6R，所視之像成為雙重像。為了 要呈現合為一體的像而採上述方法，能獲得良好的投影$ 像。 如以上所述，本發明能取得廣域影像的影像資訊，運 用此特點再施以各種型式的組合，可提供成熟的可攜式資 訊輸出入裝置，其功能勝於配戴式顯示器或配戴式電腦。 再者’經有效利用該廣域影像，有助於販賣具有全新感覺 87 1301209 的遊戲軟體、或是呈_ & & …域影像錄影帶再:象：高晝質影像， 境系統統。 再者，亦可提供更逼真的虛擬實 又Φ可使圖15所示的影像資訊輸入裝置35、立體 衫像輸入裝置36、咬高俾座旦/你认 宛1 m 4 d h像輸人裝置37等從本影像 顯：裝置脫離，藉由各種組合，達成用途的多樣化；可將 a置作為紅外線、紫外線、放射線的檢出裝置，活用在 仪間活動或危險區域。 本發明之應用，险了日P供 一 m士 除了眼鏡型顯不器保持方法、頭戴顯 不裔的保持方法外，尚可直接設置在電影院或飛機座椅， 休閒用躺椅、臥病在床的老人之看護專用床等，係一種開 放性機構’不因重量或裝置而發生不適感。 々人解決重置或裝置所帶來的不適感，其具體的方法， 係另設置-個用來獨立保持該顯示機構的支持台，將該顯 不裝置設置在手臂構件的前端，該手臂構件具備可朝3維 移動的關節機構。手臂構件以該支持台為中心在逆向於該 顯不裝置處設置配重平衡部’俾發揮抵銷該顯示裝置重量 ’再者員示蒇置本體設有布狀的遮簾俾播住從外界 ~入=光、線ϋ在其内造成吸附空氣之弱的引麼（較外塵為 弱的壓力），故而使該裝置能隨動於臉部動作但人卻感受不 到其重里，裝置時，係輕輕貼附於臉部全體，不具有裝置 時之不適感。 藉由該機構的採用，亦可使裝置内部具有空氣的循環 ’防止内部的潮濕。然％，若全面遮蔽外界光、線，在使用 88 13 ο 1209 本裝置的同時難以兼顧飲食等動作，故希 F玟布望能由顯示裝 的下方取得來自外界的資訊。然而，若下部保持開放 该處滲入的光線亦可能減損成像鮮明度。此广， ▲ 处，係在該部 分設置不致影響顯示裝置的鮮明度之渡光片’在抑制 渗入的光量之同時，亦保持内部引壓，且利於取得外部： 訊，故可提供更舒適的系統統。再者，本發明的外部資二

輪入機構不侷限於有線或無線之傳送方或， 貝A 丁、乃八可用於全部用 途。 又，本發明之實施形態中，曲面形狀的反射面係假定 為塗布金屬膜所形成之反射面。儘管亦得以透明的玻 件或塑膠構件的内面為反射面，《而，若將具有光學折射 力的構件作為曲面形狀的反射面，會在從空間進人的入射 位置、射出位置發生色分散，故非為吾人所好^缺而， 若以2牧具同-曲面形狀之反射面構成線對稱或點對稱， 在對稱的位置配置從空間進入的入射位置、射出位置，亦 可作為補償色分散之用。透明玻璃構件或塑勝構件的折射 率較大氣内為高，&而，以大角度入射的光束係以更小角 度到達曲面形狀的反射面。因而，具有易於製造曲面形狀 的優點。利用該種技術時，若將2枚同一曲面形狀的反射 面以-體成型的透明玻璃構件或塑膠構件來製&，則構造 將更簡單。 ，又，本發明之實施形態中儘管使用了 2枚的同一曲面 形狀之反射面，然而，在為中繼用途所採的組合可高於此 處所舉之數。在光學設計時有完全的自由度。 89 1301209 又’本發明範圍尚包含有，將圖22或圖23揭示之具 肴曲面反射面的魚眼型光學系統所發出之光束，供給至圖 1或圖2揭示之含2枚反射面的光學系統，光束迄達使用 者的目里為止，能排除歪曲像差等的影響並有效地將光束供 、σ 里L ’再者’亦可再將其他光學系統設置在含2枚反 t面的光學系統之射出側，設計自由度之提昇亦屬本發明 的範圍内，此點應不言自明。 又，所使用的擴散玻璃係將上述金屬氧化物或金屬碳 化物以接著劑保持於聚_膜上，Μ魚眼型光學系、統將發自 \ θ 1 2維輸出裝置的影像投影至該擴散玻璃時亦能對應 於眼球轉動，故可提供富於臨場感之頭戴式顯示裝置。 又，本發明的實施形態之影像顯示裝置中，具有控制 機構，當正交於光束放出方向之2維發光型的第丨光電元 件所放出的光，介由第丨魚眼型光學系統與中繼光學系統 成像投影於眼球内的網膜上，而形成上述第丨光電元件之 輸出像時，係由該控制機構予以控制；該控制機構至少具 有下列之其中一項··焦距調整機構，用於合焦既定的廣域 影像；或是可任意控制該廣域影像輸出範圍之機構；因上 述廣域影像的視角為60。以上，故極具臨場感，再者，更 能根據影像内容選擇最適當的顯示方法來投影影像。藉而 ，即使是平時配戴眼鏡的人，亦可在不配戴眼鏡的條件下 憑藉本發明觀看影像資訊。再者，在廣域影像資訊之中， 能夠獨針對必要部分以數位方法擴大以便觀看廣域影像， 對於眼力不佳的人亦具有放大鏡的效果。 90 1301209 1影影像顯示裝置更具有影像合成機構，俾將第 貝〜、異於上述第1影像資訊的第2影像資訊厶成 後，從上述第】土 + _ μ 不貝口tL 口成 音、尸 、先電疋件輸出；藉由影像合成機構，在任 ^ ^ % —邊觀看廣域影像，並依需要同時觀看高畫質影 錄〜▼影像、DVD影像、電腦顯示器的影像等。、 的查再者、因為可觀看廣域影像之故，只要合成報紙尺寸 、旦面、或雜總尺寸的晝面，可邊確認周圍狀況邊閱讀浮 於空間的假想報紙或雜誌。 一“又，上述影像顯示裝置之控制機構，具有將上述第i ^電疋件輸出的第1影像資訊及上述第2光電元件輸出的 第2影像資訊^光學合成，進而使成像投影於上述眼球 =的網膜上之功能’藉由此功能，以影像處理機構將影像 貝Λ輪出至第1光電元件時，進行影像處理時之負荷可較 為疏k。再者’為降低帛1魚眼型光學系統發生的畸變， 將逆畸變加於f 2光電元件與控制機構之間，以降低因畸 變修正造成的影像劣化。 再者，若將該些控制機構與影像處理部共同設置在固 疋的場所，以無線（紅外線、電波等）方式對影像顯示部提 供資訊，可提高影像顯示裝置的可攜能力。又，對於上述 第1影像資訊及上述第2影像資訊的至少其中一方，顯示 於光電元件之際，由光電元件所顯示的像係歪曲程度逆於 第1魚眼型光學系統所發生的畸變者，此時，可減少光學 元件的使用，具有輕薄化的優點。 再者’上述第1影像資訊及上述第2影像資訊的至少 1301209 :中一方’係為錄影帶影像、或DVD輸出資訊、或電腦 影像輸出資訊、或鍵盤的輸入資tfl，可根據所喜好的生活 形態來設定所投影的資訊。 又，本發明中由鍵盤輸入之資訊，係以安裝於手部的 可t式鍵盤來提供輸人資訊，本實施形態的影像顯示裝置 斤又置的鍵盤’係採用可攜式鍵盤，纟資訊的輸入能不受 限於當時之使用環境。 再者，忒種可攜式鍵盤之資訊輸入方法的一示例，係 將置於拇^日的電磁元件資訊，冑由設於他指的電磁力感 、J器所測知’ H而變換成拇指與他指間的距離及方向資訊 ’俾藉：類方法輸入各種資訊。X，其他輸入方法之一示 1系藉"又置於各指之壓力感測器測得施於物體之各指壓 將各才曰指壓變換成可辨識的影像資訊。 又，亡述第1影像資訊及上述第2影像資訊的至少其 月匕將來自麥克風或是耳機的有聲音或無聲音變換 成文子以作為影像資訊。 以上所揭示之輸入機構， 省略詳細說明。 悉已揭示於之前所述，此處 亦可具有2個上述影德- ^ ^ Bp ^ ^ ^ 〜像.、，員不凌置，將該2個影像顯示 衣置刀別配置給左右眼球，▲ 綱敉 u 對這2個影像顯示裝置的間 ^^ n p. ^ 象.4不裝置的上述第1魚眼塑光學系 、，死間的間隔等同於眼球 置係各被組裝在一個僮體^:,時：若各個影像顯示装 示裝置，使得發自第1光 了在1^體内移動各影像靡 胥7〇件的影像以幾乎等同左右眼 92 1301209 的間隔進行影像之投影。 亦可僅憑藉單一個影像顯示裝置本體，以光學元件乐 第1光電元件的光束各自分割給左右眼球之用，對第17 眼型光學系統之投影間隔的調整，係使得各設置於分割： 束的上述帛i魚眼型光學系統間的間隔等同於眼球二隔 ，以使投影像的間隔配合左右眼間隔。來自第丨光電元件 的光束經半反射鏡或偏振分光鏡分割成複數條光束，可^ 單一個光電元件對左右兩眼投影出廣角影像。 曰 又，上述第1魚眼型光學系統的至少一部分之光學系 統，亦可包含用以輸出上述影像資料的光電元件，以及配 置在至水晶體的光程中之成像面處的光擴散體，經擴散後 的穿透光聚光於水晶體附近，使物面的像成像於網膜上。 使光學系統的中間像先投影在光擴散體，再使投影在光擴 散體的像成像於使用者的網膜，可藉以排除投影至光擴散 體之W的光學系統之射出瞳的影響，故提供的影像顯示裝 置能對應於眼球漂移。 光的擴散體之較佳者，係將金屬氧化物或金屬碳化物 之微米等級粒徑的粒體塗布於穿透板上而形成之穿透型擴 散板，粒體的材料宜選自碳化矽、氧化鉻、氧化錫、氧化 鈦、氧化鎂、氧化鋁中的至少一種，上述穿透板以聚酯膜 為佳。 該種穿透型擴散板的特徵係具有極大的散亂角，藉由 魚眼型目鏡的使用將穿透型擴散板的像導至使用者眼部之 水晶體，可得到清晰的廣角投影像。 93 1301209 i 4影像顯示裝置的1& 用者以外的部分 _ 一邛为，係由使 隨使用者臉部的動^ 要亦接觸於使用者的臉部且能 是，若使_4〇、Γ降低使用者裝置時的不適感。特别 使得影像顯示裝置J」1、圖42所示之支持機構，即能夠 方向、丫方向忍移動於以χγ平面為其座落面之x 6軸方向，能自'η方向、以方向及方向之 .、、>地隨使用者的臉部移動。 再者’為利於影像顯示裝置可在 乃以上述影像顯示裝置本體的…甘方θ任忍|£動， 降低移動影像顯示裝置時產=；；附近為支持點，以 移動時亦可保有自缺的= 即使使用者臉部 配㈣以其具體之機構，係設有 構==述影像顯示裝置本體的平衡，並藉軟性 述衫像顯示裝置本體及上述配重部。再者， 件係因影像顯示裝置的移動而移動，希在： 的摺動部分^滑輪，對降低滑㈣分的阻力頗具效果。 立 任w控制廣域影像輸出範圍之控制機構，係具2 倍^上可變倍率之光學變焦機構，根據變焦狀態將第！影 ，資訊及第2影像資訊的合成影像重疊區域控制在既定^ 寬以下，有降低VE暈眩之效。 又，另一種任意控制廣域影像輸出範圍之控制機構， 係移動影像檢出機構，用以檢出仿如觀察者的視線上之流 動風景的移動影像’並具備加工記憶機構，俾將該影像加 工成仿如未在既定時間移動且予以記憶，採如此作法，對 降低VE *眩亦具良效，再者’不會劣化觀察者的臨場感 94 1301209 再者，用以任意控制廣域影像輸出範圍之控制機構， 具：選擇機構，使用者可根據個人意原員，隨意選擇是否使 用榀出機構及加工記憶機構，故所提供的影像顯示裝置能 更切合使用者的需求。 一者…體而。，在檢出機構及記憶機構中，係將影 像貝料存人内部暫存器，從内部暫存器輸出的影像被分成 m 周邊影，區塊及中心影像區塊，㈣區塊内之既定時間内 的移動1 ’逢該周邊影像與該中心影像朝同向移動時則判 斷為手的晃動或畫面的移動，使影像像素全體朝反向於像 移方向㈣，且移動量一致，經此一加工，使得畫面全體 看似彷如未在既定日夺間内有影像移動而呈靜止，藉而降低 VE暈眩。 經整理上述内容後，利用本發明可望具有下述各項之 市場價值。 、 <可攜式顯示器（圖3〇之94R、9礼、l〇2R，、1〇21^〉 、此以裸眼進仃攝影、不會失敗之自製影帶、將富有臨 =感的f像傳送給未在場者、使用紅外線之夜間警備、3D 象貝取機、大晝面之攜帶型電腦、攜帶型遊戲（機密性 、：畫面之攜帶型的數位化報紙、虛擬實境之顯示器。 <固定、遠端作動型（圖30之102R、l〇2R)> 保王、防災用之廣角監視、注視部分之擴大功能、須 量，察者安全問題之動物鑑賞、動晝攝影、設置於景點 〜i面傳送、人未能至的場所之廣角監視、影像 95 1301209 &供、&樂場嘴雜狀況專之廣角影像提供。 <置地型（圖3 1)> 不會感覺其重量或產生疲勞感之大晝面電腦、CAD(電 腦辅助設計）、電影院、取代投影機之大畫面顯示器、提供 富臨場感之3D大畫面影像、將取自上述錄影機器的影像 以網際網路傳送、對臥病在床的老人及病人提供具臨場感 的影像、即時影像之顯示裝置、提供具另類感覺之τν遊 戲影像、在狹小空間内提供大畫面影像、個人專用之有保 密功能的顯示器、虛擬實境顯示器、可遠端操作之大畫面 顯不裔、廣晝面之數位化報紙接收器、飛機頭等艙的娛樂 設施° 最後以圖4 9將現存製品與本發明的實施形態之製品 作比較。㉟了在共有性受到侷限之外，本發明的製品在其 他各點倶能發揮更佳的功能性。 /、 曰、又，本發明之實施形態中，儘管已以實例揭示出本發 月=構成要素之特定組合，然而，本發明的範圍亦包含可 將°亥些要素予以、组合者，究竟何種、组合係含於本發明 ^之内’可從專利巾請範圍所揭事項據以判％，此點不 言自明。 示者，若採用本發明， 之可攜式影像顯示裝置 顯示裝置。 如以上所揭 到近於人眼所見 貼近眼部之影像 可提供所見視野大 ，以及，使用時可 【圖式簡單說明】 !3〇12〇9 (一）圖式部分 第1圖’係本發明實施形態之第1例之概要圖。 第2圖’係本發明實施形態之第2例之概要圖。 第3圖’係本發明實施形態之第3例之原理圖。 第4圖’係本發明實施形態之第3例之概要圖。 第5(a)、（b)圖，係眼球旋轉時視野可見之影像資訊範 圖’係本發明第4實施形態例之原理圖。 圖’係本發明實施形態之第5例之概要圖。 圖’係本發明實施形態之第6例之概要圖。 第 第 第 第9圖，係本發明實施形態之第7例之概要圖 轉換L:l(a)〜⑷圖，係將第7實施形態之影像輸入資訊 、〜像輸出資訊時之說明圖。 ®，係本發明實施形態之"例之概要圖。 弟12⑷〜（d)圖，係影像合成時對外部輸入影像資 施以畸變修正之示意圖。 ^像貝δίι 第13圖，係本發明實施形態之第9例之概要圖。 t第Η⑷〜（f)圖1像合成時對複數個外部輸入 貝汛施以畸變修正之示意圖。 心像 圖’係藉本發明之第1〇實施形態例 : = 讀人機構可從f彡”讀㈣構卸下 種 各式替換之實施態樣。 j進仃 第16⑷、（b)圖，係2個習知技術例之概念圖。 弟1 7圖，係表示3 _ rk上 個由相異方向入射至水晶體A的 97 1301209 平行光束在魚眼透鏡附近之成像位置β 第18圖，係表示將補償光學系統插入兩橢圓反射鏡的 共通焦點附近俾緩和該像面之非對稱性。 第19圖，係一種對眼球設置反魚眼透鏡機構以縮小視 角的方法示意圖。 第20圖，係表示自眼球的光中繼至具有既定尺寸大小 的液晶2維輸出裝置日夺，所使用之&射鏡的結構圖 〇 第21圖，係表示分別對左右眼配置第2〇圖所示機構 的圖。 第22圖，係一種使用曲面鏡以修正該像面彎曲之方法 例的圖。 第23圖，係顯示裝置之一種實施形態例。 第24圖，係攝影機的概略構成圖。 第25(a) (b)圖，係表示在遠處形成影像時及在近處 形成衫像日夺’左纟的影|顯示I置之對焦纟置及兩眼視線 方向的圖。 第26(a)〜（c)圖，係一以更詳細示例，說明以半反射 鏡將影像予以光學合成時之示意的。 一第27(a)、（b)圖，係調整上述變焦系統時之影像合成 示意圖。 第28圖，係顯示在包含目鏡之魚眼型光學系統中配置 自動對焦控制機構例的圖。 第29圖’係將包含目鏡的魚眼型光學系統，置換成配 98 1301209 置有自動對焦控制機構之魚眼af光學系統的圖。 第30(a)、（b)圖，係用於保全、防災、動物鑑賞等之 固定型攝影機構的一例。 第31圖，係置地型影像顯示裝置之全體構成的圖。 第32圖，係於就寢時使用全視角顯示裝置之示意圖。 第33圖，係全視角顯示裝置之吸附型臉部貼合機構的 概要圖。 第34圖’係由上方俯視全視角顯示裝置之俯視圖。 第35圖，係本發明實施形態中含目鏡之魚眼型光學系 統的概略圖，顯示考慮人眼在進行眼球轉動動作，在水晶 體移動20mm時±70。之光束的圖。 弟3 6圖，係本發明貫施形態中含目鏡之魚眼型光學系 統的概略圖，表示將眼睛瞳孔大小設定成一般室内環境之 3 mm左右時的光束示意圖。 第37圖，係本發明實施形態中含目鏡之魚眼型光學系 統的概略圖，表示刻意使光束隨著距視野中心的視角而具 有離焦像面彎曲時的光束示意圖。 第3 8圖，係本發明實施形態中含目鏡之魚眼型光學系 統的概略圖，圖中光束顯示即使在眼球種動動作亦不太改 變對焦位置。 第39圖，係本發明實施形態中含目鏡之魚眼型光學系 統的概略圖’表示眼球觀看50cm前的物體時之光束示意 圖。 第40圖，係使用機械臂技術以保持全視角顯示裝置之 99 1301209 示例圖。 曰第41圖，係使用配重平衡部以抵鎖全視角顯示裝置重 量之示例圖。 第42⑷〜⑷圖，係使用萬向接頭使得全視角顯示& 置成為可自由移動之機構的示例圖。 、第43⑷、⑻圖，係在光學系統中使用雙曲面透鏡以 鈿小成像面之像面彎曲及主光線入射角傾斜之一示例圖。 第44(a)〜（c)圖，係圖43的光學系統特性圖。 第45(a)〜（c)圖，係對應於圖44所示特性之各項像差 圖。 第46(a)、（b)圖，係顯示將光束由液晶輸出面中繼至 擴散玻璃之光學系統例的圖。 第47(a)、（b)圖，係顯示將光束由液晶輸出面中繼至 擴散玻璃之光學系統例的圖。 第48圖，係利用第44圖（a)及圖47的光學系統之本 發明實施形態的概略裝置圖。 第49圖，係習知製品與本發明實施形態的製品之比較 圖。 第50(a)、（b)圖，係將配重平衡部收納於支持部而藉 此保持全視角顯示裝置時之示意圖。 第5 1 (a)、（b)圖，係將配重平衡部收納於支持部而藉 此保持全視角顯示裝置時之示意圖。 第52(a)〜（d)圖，係本發明實施形態中一光學系統例 之概略圖。 100 1301209 (二）元件代表符號 1，44, 61，62 1L 1R 2

2L

2R 3 4 5 6

6L，6R 7 8 9

9M 10 11 12, 49, 50 13 14 15 16 眼球（部） 左眼球（部） 右眼球（部） 水晶體 左眼水晶體 右眼水晶體 輪廓 鼻部 3維橢圓反射鏡 液晶型2維輸出裝置 第2光電元件 第2魚眼型光學系統 影像處理裝置 CCD2維陣列感測器 第1光電元件 第1魚眼型光學系統 光束 反射鏡 畸變修正光學系統 第2 f0反射鏡 第1 f0反射鏡 第2橢圓反射鏡

101 1301209 17 第1橢圓反射鏡 18, 21，46, 47, 48 透鏡 19 球面型液晶裝置 20 球面型CCD感光感測器 22 視野範圍 23L，23R，24L，24R 影像顯示裝置 25, 26 影像顯示裝置外罩 27 影像資訊控制裝置 28 攝影元件 29 變焦開關 30, 32L 左手 31 控制裝置 32R 右手 33L， 33R 可攜式鍵盤 34L， 34R 影像輸出裝置 35 影像資訊輸入裝置 36 立體影像輸入裝置 37 高倍率影像輸入裝置 38, 42 投影光學系統 39 影像輸出元件 40 半反射鏡 41 光學元件 43 補償光學系統 45 目鏡 1301209 51, 52, 53

55 55L 56 57, 59 58 60 61 64 65, 82 67, 68, 73, 77, 78, 80 69 70, 84 71，83 74 75 76 76f 79 81 85 86, 87, 88, 89 90 90，，104 透鏡 光學系統結構 機構 曲面（球面） 成像面 曲面鏡 網膜 水晶體 魚眼型光學系統 偏振分光鏡 透鏡 像面 補償曲面 補償後像面 液晶面板 顯示裝置 CCD感光元件 曲面鏡 可變瞳光圈 λ / 4板 彎曲的成像面 透鏡 攝影機 像面彎曲補償反射鏡 103 1301209 91，92 輸出影像 93 合成影像 94 顯示機構 96, 99, 103 AF光學系統 97, 106 移動等分鏡 98, 107 變焦系統 101 高解析3片SXGA液 102 攝影裝置 105 反射鏡 108 可變瞳光圈系統 111 攝影部旋轉機構 112 攝影部高度調整機構 115 支持部 116 震動防止型關節棒 117 配重平衡部 118 全視角顯示裝置 119 吸附型臉部貼合機構 120 耳機 121 影像合成、變換機 122 假想鍵盤 123 吸附機構 124B， 124T 密合材料 125 穿透構件 126 關節機構 104 1301209 127 輸入聲音用之麥克風 128 水杯 131 擴散玻璃 132 目鏡（群組、系統、部） 141 LCD共軛面 142 GRB3片LCD模組

105

Claims (1)

1. 1301209 拾、申請專哥ϋι: 一― f 1 · 一種影像顯示裝置，係安裝在使用者眼球前方，具 有2維發光型之光電元件及魚眼型光學系統，該光電元件 之顯示面正交於光束放出方向；該魚眼型光學系統，具有 60度以上之視角，以將該光電元件放出的光束投射至使用 者的眼球内，其特徵在於： 該魚眼型光學系統，係形成中間像； 從遠中問像形成位置至配置於該眼球側的光學元件中 ，最罪近該眼球的光學元件，係由單面透鏡構成之非球面 光學元件，該光學元件之距該眼球較遠面之面形狀，係錐 面之非球面形狀，以使射入該眼球瞳孔之光束，大致垂直 射入該光電元件之距眼球較遠的面，且該錐面的圓錐係數 小於一 1。 2 ·如申請專利範圍第丨項之影像顯示裝置，其中，從 该魚眼型光學系統之中間像朝眼球傳送之光束之發散角， 其角度相較於隨眼球的移動而改變之通過眼球瞳孔中心之 所有主光線與中間像形成面所夾角度之可變範圍，為相等 或較大。 3 ·如申請專利範圍第丨項之影像顯示裝置，其中，進 一步的，在该中間像的形成位置或其附近具有使光束擴散 之光擴散體。 4 ·如申請專利範圍第3項之影像顯示裝置，其中，該 光擴散體係一穿透型擴散板，其係將粒徑被控制在微米等 級之金屬氧化物或金屬碳化物的粒體塗布在穿透板上所形 煩請委員明示，本案修正後是否變更原實質内交 106

   1301209 成者。 5 ·如申請專利範圍第4項之影像顯示裝置，其中，該 粒體係選自碳化矽、氧化鉻、氧化錫、氧化鈦、氧化鎂、 氧化鋁中的至少一種，該穿透型擴散板係聚酯膜。 6·如申請專利範圍第1項之影像顯示裝置，其中，構 成影像顯示元件之光學元件中，從該眼球側算起之第2個 光學元件’係由單透鏡所構成，該光學元件之距眼球較遠 之面的面形狀，係使入射至眼球瞳孔的光束，能大致垂直 地入射至該光學元件之距眼球較遠的面。 7 ·如申請專利範圍第1項之影像顯示裝置，其中，該 非球面光學元件，係配置在最靠近該眼球的位置。 8 ·如申請專利範圍第7項之影像顯示裝置，其中，從 該魚眼型光學系統之中間像朝眼球傳送之光束之發散角， 其角度相較於隨眼球的移動而改變之通過眼球瞳孔中心之 所有主光線與中間像形成面所夾角度之可變範圍，為相等 或較大。 9 ·如申請專利範圍第7項之影像顯示裝置，其中，進 一步在該中間像的形成位置或其附近具有用以使光束擴散 之光擴散體。 10 ·如申請專利範圍第9項之影像顯示裝置，其中， 該光擴散體係穿透型擴散板，其係將粒徑被控制在微米等 級之金屬氧化物或金屬碳化物的粒體塗布在穿透板上所形 成者。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項之影像顯示裝置，其中， 107 1301209

   該粒體係選自碳化石夕、氧化鉻、氧化錫、氧化㉟、氧化鎮 、乳化銘中的至少一種，該穿透型擴散板係聚酯膜。 12 ·如申請專利範圍第1項之影像顯示裝置，其中， 癯魚眼型光學系統包含··含中繼光學系統之第丨透鏡群組 ，以及用以將該第丨透鏡群組形成的中間像投射至眼球内 的目鏡系統。 13 ·如申請專利範圍第12項之影像顯示裝置，其令， 進一步於該第1透鏡群組中設置至少一個以上之非球面光 學元件。 14 ·如申請專利範圍第丨2項之影像顯示裝置，其中， 從”亥”、、眼型光學系統之中間像朝眼球傳送之光束之發散角 /、角度相較於隨眼球的移動而改變之通過眼球瞳孔中心 之所有主光線與中間像形成面所夾角度之可變範圍，為相 等或較大。 15 ·如申請專利範圍第丨2項之影像顯示裝置，其中， 進一步在該中間像的形成位置或其附近具有用以使光束擴 散的光擴散體。 16 ·如申請專利範圍第15項之影像顯示裝置，其中， =光擴散體係穿透型擴散板，其係將粒徑被控制在微米等 、及之至屬氧化物或金屬碳化物的粒體塗布在穿透板上所形 成者。 1 7 ·如申請專利範圍第丨6項之影像顯示裝置，其令， 該，體係選自碳化石夕、氧化鉻、氧化錫、氧化鈦、氧化錢 、氧化鋁中的至少一種，該穿透型擴散板係聚酯膜。 108 13〇12〇9 姉丨匕::议:'一… J g # . 由《X 一 · 〇甲請專利範圍第12至17項中任一項之影像顯 不裝置，盆中十雄 、 ^ /、 4苐1透鏡群組，至少具有1片用以修秦 遂心性之曲面鏡。 裳置19j =申請專利範圍第1至17項中任一項之影像顯系 者 忒衫像顯示裝置的一部分可接觸於使用者臉部，再 “、光電元件及魚眼型光學系統係由使用者以外的 持機構所支#，且胃支持機構能隨使用I的臉部動作來 動匕3忒光電元件及魚眼型光學系統的單元。 _ 2〇如申請專利範圍第丨9項之影像顯示裝置，1中， 该支持機構可於6軸方向任意變位。 ’、 ^ 21如申請專利範圍第20項之影像顯示裝置，其中， /支持機構係在影像顯示裝置的重心或其附近進行支持。 ^ 士申叫專利範圍第2 1項之影像顯示裝置，其中， 該支持機構包含·· 〃 複數個關節部； 配重部； 昌有柔軟性之連接構件，係用來將該含魚眼型光學系 、-、及光電元件之單元與該配重部加以結合·以及 保持構件，係設在該關節部用以保持連接構件； 該保持構件在該連接構件移動時所生之阻力小。 =如中請專利範圍第u i7項中ρ項之影像顯示 去1、中’進—步具有影像合成機構，係將提供給該使 二之弟二影像資訊’與異於”1影像資訊之第2影像 以5成’並將合成影像資訊輸出至該光電元件。 109 1301209 嘗 K L—— : 24如申睛專利範園第2 3項之影像顯示裝置，其令， 該影像合成機構係對該第丨影像資訊及第2影像資訊的至 少其中一方，預先進行赋予畸變之影像處理，以吸收該魚 眼型光學系統所生畸變，對該使用者投射出良好的影像。 25 ·如申請專利範圍第23項之影像顯示裝置，其_， 該影像合成機構具有影像合成機構控制部，用以控制輪出 至該光電7C件的合成影像資訊，使得至少由第1影像資訊 或第2影像資訊的其中一方與其他影像之合成部分中，重 疊區域不大於既定區域。 26 ·如申請專利範圍第23項之影像顯示裝置，其中， 進-步具有VE暈眩降低機構，係將彷如風景流浪般的移 動影像予以檢測出，對該影像加工使該影像在既定的時間 内呈現靜止狀態。 ^ 27 \如申請專利範圍第26項之影像顯示裝置，其中， 及VE ^眩降低機構中進_步具有任意選擇使用或木使用 該VE暈崎低機構的VE暈眩功能選擇機構。 ^ 28 ·β如申請專利範圍第26項之影像顯示裝置，其中， ^ VE軍眩降低機構對影像所為之加卫，係將該影像分為 ^^ g及中心影像區塊’算出各區塊内的像在既定 4間内的移動量，冬锋闽、盒 田Μ周邊影像區塊的像與中心影像區塊 而像朝相同方向移動時即判斷為手的晃動或晝面的移動， :該影像整體在既定時間内、往與像之移動方向相反之 ^移動相同的移動量，使得畫面整體看似靜止。 申明專利範圍第23項之影像顯示裝置，其中， 110 1301209 該第l影像資訊及該第…2 i 包含錄 的至少 步z衫像資訊中的至少一方， 影帶影像、DVD輸出影像、 古 。像或疋兩晝質輸出影像中 一項。 τ 置，其中， 方，包含來 3〇·如申請專利範圍第23項之影像顯示裝 该弟1影像資訊及該第2影像資訊中的至少_ 自處理運异機構之影像輸出資訊。 3 1 ·如申請專利範圍第 該處理運算機構接有鍵盤， 運算機構；該影像輸出資訊 訊0 30項之影像顯示裝置，其卡， 用來將既定資訊輸入至該處理 ’包含輸入至該鍵盤之輸入資 32·如申請專利範圍帛31㉟之影像顯示裝置，1十， 該鍵盤係安裝於手部之可攜式鍵M。 ’、 33如申凊專利範圍第32項之影像顯示裝置，其中， 該可攜式鍵盤具有： 八 電磁元件，係設置在拇指； 電磁力感測器，係設置在其他指頭；以及 ，控制邛’係從該電磁力感測器所檢測之電磁場狀態， 來判疋该拇指與其他指頭間的距離及方向資訊，並視該距 離及方向資訊，賦與相對應之特定編碼。 34 ·如申請專利範圍第32項之影像顯示裝置，其中， 該可攜式鍵盤具有： 壓力感測器，係設置於各指頭；以及 控制部’係根據該壓力感測器所檢測之各指頭之指壓 ，賦與相對應之特性編碼。 111 19)126317號申請案申請 % HC^ 1301209 35·如申請專利範圍第3〇 公 、 衫像顯示裝詈，ΐ 士 該處理運算機構係根據輸出自麥克風 ，、中， ，轉換成㈣編碼後，以對應該㈣= u音的有無 像輸出資訊來加以輸出。 m扁碼之影像作為該影 %·如申請專利範圍第】至17項 裝置，JL φ θ 士 、Τ任一項之影像顯示 其中，具有VE暈眩降低機構， 投影的影像當中，檢測ά+ πI 其係攸该光電元件 該影像予以：風景流動般的移動影像，對 像予以加工使該影像在既定時間内看似靜止。 該νΓ·/口申請專利範圍第36項之影像顯示裝置，其中， 人 軍眩降低機構進一步具有任咅逆楼祐田、’、 VE暈眩胳供她摄 心、選擇使用或不使用該 軍眩降低機構的^暈眩功能選擇機構。 38如申凊專利範圍第36項之影俊_ 一壯 '亥ve暈眩降低機構對影像所為之力工、y、置’其中’ 周邊影像區塊及中心影像’/，係將該影像分為 時間内的移動量，本兮門：，异出各區塊内的像在既定 的像朝相同…：Γ 區塊的像與中心影像區塊 干Μ日U万向移動時即矣 而將节w # Μ 斷為手的晃動或畫面的移動， =像整體在既定時間内、往與像 = 々叼移動一相同的旦 >/丨汉之 3〇 里，使得畫面整體看似靜止。 σ申清專利範圍第 骏置，其中，該魚眼型光風系項中任一項之影像顯示 ’其係將複數個光電元株統具有先學式影像合成機構 成，使複數個影像投影成:輪出之複數個影像予以光學合 4〇 ,, 、成像於該眼球内的網膜上。 40 ·如申請專利範圍 讀光學式影像W_jf9項之影像顯示裝置，其中， ，、備對至少一個影像具2倍以上可 112 1301209 變倍率之光學變If :#一~^— 機構…： 另具有光學式影像合成 甘 以控制該光學變焦機構，使得該莽一影 =域其他影像之合成部分區域，不致於重疊於既定以上之 進一 +⑹中明專利範圍第39項之影像顯示裝置，其I中， ㈣Γ具肖VE冑眩降低機構，其係將彷如風景流動般\ :像予以檢測出’對該影像進行加工使得該影像在⑨、: 疋的時間内看似靜止。 \ 42·如申請專利範圍第41項之影像顯示裝置，其中， δ亥VE暈眩降低機槿 — Λ/ϋ . -狨構進步具有任意選擇使用或不使用該 軍眩降低機構的VE晕眩功能選擇機構。 士 43二如申請專利範圍第41項之影像顯示裝置，其中， =VE軍眩降低機構對影像所為之加工，係將該影像分為 士 g 〜像^塊，异出各區塊内的像在既定 1内的移動量’當該周邊影像區塊的像與中心影像區塊 的像朝相同方向移動時即判斷為手的晃動或畫面的移動， 而將該影像整體在既定時間内、往與像之移動方向相反之 方向移動-相同的移動量’使得畫面整體看似靜止。 44 · 一種對應兩眼之影像顯示裝置，其特徵在於： 將申請專利範圍第1 i ! 7话& , 至17項中任一項之影像顯示裝置 ，分別對左右眼球配置，並具有可視使用者之眼球間隔來 調整各該魚眼型光學糸# + M t 尤子糸統之間隔的間隔調整機構。 45 · 一種對應兩眼之影像顯示裝置，其特徵在於： 在申請專利範圍第^ 17項中任一項之影像顯示裝置 113 1301209

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   ，進一步具有將該光電元件放出的光束分割成複數個 的分 割光學系統’並具備分別針對被分割之光束所設的該魚眼 型光學系統’且進一步具備視使用者之眼球間隔來_整各 該魚眼型光學系統之間隔的調整機構。 ； 46 · —種影像顯示裝置，其特徵在於： 將申請專利範圍第1至17項中任一項之影像顯示裝置 ’對左右眼球的至少一方配置。 47 ·如申請專利範圍第j至丨7項中任一項之影像顯示 I置，其中，具有2個該光電元件，並進一步具備： 分割合成機構，係將該2個光電元件發出的各光束分 別刀割為對左右眼球之影像，且將不同光電元件所發出之 被分割後之光束加以彼此合成；以及 &切換機構’係用來將該分割合成機構之功能，在停止 狀態與啟動狀態間進行切換。 狀 士申”月專利範圍第1至17項中任一項之影像顯示 衣置，其中，該影像顯示裝置至少具有地震感測器、水平 量測與調整震置、及固定裝置之3者中的任一者。 女申巧專利範圍第1至17項中任一項之影像顯示 ^晉 5 甘-» " ，、千，該影像顯示裝置具有定時裝置，及視定時裝 輸出來移動影像顯示部的移動裝置。 50·如中請專利範圍第丨至^項中任一項之影 裝置，其中，、# ..,^ 一步具有影像移動控制機構，其係視該眼 从^轉’來移動射人眼球瞳孔内、發自該第1光電元件

   114 1301209 顧I 5 1 · —種投影光學系統，置在使用者眼前，用以 將像投影在使用者眼球内，其特徵在於： 具有60度以上的晝角； | 構成該投影光學系統之光學元件中，最靠近該眠球的 光學元件係由單透鏡構成之非球面光學元件，該光學元件 距眼球較遠之面的面形狀，係錐面之非球面形狀，可使射、 入眼球瞳孔之該光束，能大致垂直射入該光學元件之距眼 球較遠之面，且該錐面之圓錐係數小於一 1。 52 ·如申請專利範圍第5 1項之投影光學系統，其令， 該非球面光學元件係配置在最接近眼球的位置。 53 ·如申请專利範圍第5 1或52項之投影光學系統， 其中’隨著該眼球移動而改變的通過該眼球瞳孔中心之所 有主光線與中間像形成面所夾角度之可變範圍，具有與由 像傳至眼球之各光束的發散角相同或較小之角度。 54 ·如申請專利範圍第5 1項之投影光學系統，其中， 構成投影光學系統的元件中，從該眼球側算起之第2個之 光學元件，係單透鏡所構成，該光學元件距眼球較遠面之 面形狀，具有能使射入眼球瞳孔的光束大致垂直射入該光 學元件之距眼球較遠面的形狀。 55 · —種影像顯示裝置，係裝於眼球前方使用，包含 •具備顯示面正交於光束放出方向的2維發光型之光電元 件’與將該光電元件放出的光束投射至使用者眼球内、具 6〇度以上視角的魚眼型光學系統，其特徵在於·· 該魚眼型光學系統係用來形成中間像者，· 115 l3〇l2〇9 …、'..'n一. _ 於該中間像之形成位置或其附近設置光擴散體，從該 - 中間像形成位置至眼球側所配置的光學元件中，至少1 係右奋小 ^ 夕一面是由錐面構成之非球面形狀的非球面光學 凡件’且具有至少將該魚眼型光學系統及光電元件支持成 可移動之支持機構，以使其隨使用者的動作移動。、 5 6 · —種影像顯示裝置，係裝於眼球前方使用，包含、 •具備顯示面正交於光束放出方向的2維發光型之光電元 件，與將該光電元件放出的光束投射至使用者眼球内、具 \ 6〇度以上視角的魚眼型光學系統，其特徵在於： 鲁 該顯示裝置之一部分可抵接於使用者臉部； 至少該光電元件及該魚眼型光學系統，係以使用者以 外之支持機構加以支持； 且該支持機構能隨使用者的臉部動作來移動包含該光 · 電元件及魚眼型光學系統的單元。 57 ·如申請專利範圍第56項之影像顯示裝置，其中， 該魚眼型光學系統係用來形成中間像； 從該中間像之形成位置朝眼球傳送之光束從該中間像· 之發散角，在因該眼球之橫移而使眼球瞳孔位置產生變化 時’其具有較通過該眼球瞳孔中心之所有主光線往該中間 像形成面之入射角度可變範圍大的角度。 58 ·如申請專利範圍第56項之影像顯示裝置，其中， 進一步具備間隔調整機構，係對應左右眼球分別配置，能 視該使用者眼球間隔調整各該魚眼型光學系統之間隔。 59 ·如申請專利範圍第56項之影像顯示裝置，其至少 116 1301209 具有地震感測器、水平量測輿謫整裝置、及固定裝置之 者中的任一者。 60 ·如申請專利範圍第56項之影像顯示裝置，★具有 定時裝置，及視定時裝置之輸出來移動影像顯示部#移動 裝置。 \ V

   6 1 ·如申請專利範圍第57項之影像顯示裝置，其中> 進步的’在5亥中間像的形成位置或其附近具有使光束擴 散之光擴散體。 62 ·如申請專利範圍第61項之影像顯示裝置，其中， 籲 該光擴散體係一穿透型擴散板，其係將粒徑被控制在微米 等級之金屬氧化物或金屬碳化物的粒體塗布在穿透板上所 形成者。 63 ·如申請專利範圍第62項之影像顯示裝置，其中， 該粒體係選自硝仆石々、备&处 y , ’ # %目厌化矽、氧化鉻、氧化錫、氧化鈦、氧化鎂 、乳化銘中的至少-種，該穿透型擴散板係聚醋膜。

   64·如申請專利範圍帛56,之影像顯示裝置，豆中， 該支持機構可於6軸方向任意變位。 6\如中睛專利範圍第56項之影像顯示裝置，其 ::錢持機構，在包含該光電元件與該魚眼型光學 、早凡的重心位置或其附近位置進行支持。 該支::機Γ包:專利範圍 複數個關節部； 配重部； 117 1301209 ?r °\ ^ ι.... ….......... 富有柔軟性之連接構件，係用來將該含魚眼型光學系 統及光電元件之單元與該配重部加以結合；以及 、 保持構件，係設在該關節部用以保持連接構件；丨 該保持構件在該連接構件移動時所生之阻力小。 67 ·如申請專利範圍第56項之影像顯示裝置，其中 ’進-步具有VE *眩降低機構，係將彷如風景流沒般的 移動影像予以檢測出，對該影像加卫使該影像在既定 間内呈現靜止狀態。 68·如申請專利範圍第67項之影像顯示裝置，其中， 該VE暈眩降低機構具有任意選擇使用或不使用言亥π晕 眩降低機構的VE暈眩功能選擇機構。 69·如申請專利範圍第67或68項之影像顯示裝置， 其中’該VE f眩降低機構對影像所為之加卫，係將該影 像分為周邊影像區塊及中心影像區塊，算出各區塊内的像 在既疋時間内的移動量，當該周邊影像區塊的像與中心影 像區塊的像朝相同方向移動時即判斷為手的晃動或晝面的 移動，而將㈣彡像_在既定日㈣内、往與像之移動方向 相反之方向移動一相同的移動量，使得畫面整體看似靜止 〇 70·如申請專利範圍第56項之影像顯示裝置，其 用以知明该2維發光都去雷分技 一 電件之光源，係與包含該光電 兀件與该魚眼型光輋糸μ @ — 糸、、先之早70为離，藉光纖來引導光束 118