TWI677711B - 虛實影像整合裝置 - Google Patents
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Abstract
一種虛實影像整合裝置，其用以穿戴於一使用者，使該使用者眼睛同時看見一虛擬影像及一實際影像以產生一虛實影像，該虛實影像整合裝置包含一虛擬影像投射模組及一前罩，該虛擬影像投射模組的一顯示器用以產生一第一影像光組及一第二影像光組，並將該第一影像光組及該第二影像光組分別投射至一光路分離元件，通過該光路分離元件的該第一影像光組及該第二影像光組分別投射至一第一反射鏡及一第二反射鏡，該第一反射鏡及該第二反射鏡分別反射該第一影像光組及該第二影像光組至該前罩，該前罩再分別反射該第一影像光組及該第二影像光組至該使用者的眼睛並產生該虛擬影像，且該虛實影像整合裝置以外的光能夠通過該前罩並投射至該使用者的眼睛以產生該實際影像，以使該使用者的眼睛能夠同時看見該虛擬影像及該實際影像。
Description
本發明是關於一種虛實影像整合裝置，其用以產生一虛擬影像，且使用者可藉由該虛實影像整合裝置同時看見該虛擬影像及一實際影像。
請參查台灣專利申請第105218538號「用於近眼顯示器之穿透式目鏡」其包含一第一稜鏡、一第二稜鏡以及一部分反射層，該第一稜鏡以一第一接合面與該第二稜鏡的一第二接合面而成，該部分反射層係設置於第一稜鏡的該第一接合面與該第二稜鏡的該第二接合面之間，其用以增加光線於該第一稜鏡及該第二稜鏡內的行程距離及視角。
然由於該「用於近眼顯示器之穿透式目鏡」是以該第一稜鏡及該第二稜鏡接合而成，因此該第一稜鏡的該第一接合面與該第二稜鏡的該第二接合面在製造時，其傾斜角度必須相互配合，始能讓部分反射層反射光線，當該第一稜鏡的該第一接合面與該第二稜鏡的該第二接合面的傾斜角度無法相互配合時或有間隙時，將產生模糊的虛擬影像或無法成像，此外為了增加光線於該第一稜鏡及該第二稜鏡內的行程距離，其必需增加該第一稜鏡及該第二稜鏡的厚度，相對地也增加了該穿透式目鏡的重量。
在習知的虛實影像整合裝置中通常必須設置二顯示器，且各該顯示
器必需分別以不同的驅動電路控制，此外必須將各該顯示器分別設置於對應使用者左、右眼睛外側的位置，其將增加虛實影像整合裝置的重量，而造成使用者鼻樑及耳朵的負荷。
本發明一種虛實影像整合裝置的發明目的是用以使一使用者的眼睛能夠同時看見一虛擬影像及一實際影像，且可降低該虛實影像整合裝置的重量及體積，並可縮短光的反射路徑，以提升該虛擬影像的清晰度。
本發明的一種虛實影像整合裝置用以穿戴於一使用者，該虛實影像整合裝置包含一虛擬影像投射模組及一前罩，該虛擬影像投射模組包含一顯示器、一光路分離元件、一第一反射鏡及一第二反射鏡，該光路分離元件位於該顯示器與該第一反射鏡之間，且該光路分離元件位於該顯示器與該第二反射鏡之間，該顯示器用以產生一第一影像光組及一第二影像光組，並將該第一影像光組及該第二影像光組分別投射至該光路分離元件，該光路分離元件用以分離該第一影像光組及該第二影像光組，並分別使該第一影像光組通過該光路分離元件後投射至該第一反射鏡，以及使該第二影像光組通過該光路分離元件後投射至該第二反射鏡，該第一反射鏡用以反射通過該光路分離元件後的該第一影像光組，該第二反射鏡用以反射通過該光路分離元件後的該第二影像光組，該前罩具有一第一反射區及一第二反射區，經由該第一反射鏡所反射的該第一影像光組投射至該第一反射區，經由該第二反射鏡所反射的該第二影像光組投射至該第二反射區，該第一反射區用以將該第一影像光組反射至該使用者的一眼睛，該第二反射區用以將該第二影像光組反射至該使用者的另一眼睛以產生一
虛擬影像，且該前罩能使該虛實影像整合裝置以外的光通過並投射至該使用者的眼睛以產生一實際影像，使該實際影像與該虛擬影像結合一虛實影像。
由於該虛實影像整合裝置以該顯示器產生該第一影像光組及該第二影像光組，並以該光路分離元件分離該第一影像光組及該第二影像光組，以使該第一影像光組及該第二影像光組分別投射至該第一反射鏡及該第二反射鏡，因此可以一驅動電路控制該顯示器，以降低該虛實影像整合裝置的重量及體積，以減低使用者鼻樑及耳朵的負荷。
此外由於該虛實影像整合裝置是以該第一反射鏡、該第二反射鏡及該前罩分別反射該顯示器所產生的該第一影像光組及該第二影像光組至該使用者的眼睛並產生該虛擬影像，因此可縮短該第一反射鏡及該第二反射鏡與該顯示器之間的距離，以提升該虛擬影像的清晰度，且由於該第一反射鏡及該第二反射鏡僅為反射該第一影像光組及該第二影像光組，因此其厚度可降低，相對地也降低了該虛實影像整合裝置的重量。
100‧‧‧虛實影像整合裝置
110‧‧‧虛擬影像投射模組
111‧‧‧顯示器
112‧‧‧光路分離元件
113‧‧‧第一反射鏡
113a‧‧‧第一反光面
114‧‧‧第二反射鏡
114a‧‧‧第二反光面
115‧‧‧支持件
120‧‧‧前罩
120a‧‧‧第一反射區
120b‧‧‧第二反射區
120c‧‧‧第一鏡面
120d‧‧‧第二鏡面
121‧‧‧反射層
210‧‧‧眼睛
220‧‧‧眼睛
L1‧‧‧第一影像光組
L2‧‧‧第二影像光組
L3‧‧‧光
第1圖：本發明虛實影像整合裝置的示意圖。
第2圖：本發明虛實影像整合裝置的示意圖。
請參閱第1及2圖，本發明的一種虛實影像整合裝置100，其用以穿戴於一使用者，以產生一虛擬影像，該使用者可藉由該虛實影像整合裝置100同
時看見該虛擬影像結合於一實際影像。
請參閱第1及2圖，該虛實影像整合裝置100包含一虛擬影像投射模組110及一前罩120，在本實施例中，當該虛實影像整合裝置100穿戴於該使用者時，該前罩120位於該使用者的視線前方，該前罩120的材質係為玻璃、樹脂或聚碳酸酯。
請參閱第1及2圖，該虛擬影像投射模組110包含一顯示器111、一光路分離元件112、一第一反射鏡113及一第二反射鏡114，在本實施例中，該顯示器111位於該前罩120與該第一反射鏡113之間，且該顯示器111位於該前罩120與該第二反射鏡114之間，或者，在不同的實施例中，該顯示器111可位於該前罩120的前方，既是該前罩120位於該顯示器111與該第一反射鏡113之間，且該前罩120位於該顯示器111與該第二反射鏡114之間。
請參閱第1及2圖，該顯示器111用以產生一第一影像光組L1及一第二影像光組L2，該顯示器111可選自於具有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)面板，該光路分離元件112位於該顯示器111與該第一反射鏡113之間，且該光路分離元件112位於該顯示器111與該第二反射鏡114之間，該光路分離元件112可為二透鏡所組成，但不以此為限。
請參閱第1及2圖，該顯示器111產生的該第一影像光組L1及該第二影像光組L2分別投射至該光路分離元件112，該光路分離元件112用以分離該第一影像光組L1及該第二影像光組L2，並分別使該第一影像光組L1通過該光路分離元件112後投射至該第一反射鏡113，以及使該第二影像光組L2通過該光路分離元件112後投射至該第二反射鏡114。
請參閱第1及2圖，該第一反射鏡113具有一第一反光面113a，該第
二反射鏡114具有一第二反光面114a，該第一反光面113及該第二反光面114a朝向該前罩120，該第一反射鏡113及該第二反射鏡114可選自於凹透鏡。
請參閱第1及2圖，該第一反射鏡113用以反射通過該光路分離元件112後的該第一影像光組L1至該前罩120，該第二反射鏡114用以反射通過該光路分離元件112後的該第二影像光組L2至該前罩120，在本實施例中，該第一反射鏡113以第一反光面113a反射該第一影像光組L1，該第二反射鏡114以該第二反光面114a反射該第二影像光組L2。
請參閱第1及2圖，該虛擬影像投射模組110另包含一支持件115，該支持件115可選擇性地結合或拆離該前罩120，該第一反射鏡113及該第二反射鏡114設置於該支持件115，當該虛實影像整合裝置100穿戴於該使用者時，較佳地，該第一反射鏡113及該第二反射鏡114位於該使用者的鼻樑前上方。
請參閱第1及2圖，該前罩120具有一第一反射區120a及一第二反射區120b，該第一反射區120a位於該使用者的一眼睛210的視線前方，該第二反射區120b位於該使用者的另一眼睛220的視線前方，經由該第一反射鏡113所反射的該第一影像光組L1投射至該第一反射區120a，經由該第二反射鏡114所反射的該第二影像光組L2投射至該第二反射區120b，該第一反射區120a用以將該第一影像光組L1反射至該使用者的該眼睛210，該第二反射區120b用以將該第二影像光組L2反射至該使用者的另一該眼睛220以產生一虛擬影像。
請參閱第1及2圖，該前罩120具有一第一鏡面120c、一第二鏡面120d及一反射層121，在本實施例中，該反射層121設置於該第一鏡面120c，該第一鏡面120c位於該反射層121與該第二鏡面120d之間，該前罩120以該反射層121分別反射該第一影像光組L1及該第二影像光組L2，該反射層121可選自於多層高低
折射率交錯鍍膜，且對於400nm~700nm的無偏振光的平均反射率在大於50%的鍍膜。
請參閱第1及2圖，該前罩120能使該虛實影像整合裝置100以外的光L3通過並投射至該使用者的該眼睛210及該眼睛220以產生一實際影像，以使該實際影像與該虛擬影像結合一虛實影像。
請參閱第1及2圖，由於該虛實影像整合裝置100以該顯示器111產生該第一影像光組L1及該第二影像光組L2，因此可以一驅動電路控制該顯示器，以降低該虛實影像整合裝置100的重量及體積，以減低使用者鼻樑及耳朵的負荷，此外由於該虛實影像整合裝置100是以該第一反射鏡113、該第二反射鏡114及該前罩120分別反射該顯示器111所產生的該第一影像光組L1及該第二影像光組L2至該使用者的該眼睛210及該眼睛220，因此可縮短該第一反射鏡113該顯示器111之間的距離，以及縮短該第二反射鏡114與該顯示器111之間的距離，以有效提升該虛擬影像的清晰度，且由於該第一反射鏡113及該第二反射鏡114僅為反射該第一影像光組L1及該第二影像光組L2，因此可降低該第一反射鏡113及該第二反射鏡114厚度，以減輕該虛實影像整合裝置100的重量及體積。
請參閱第1及2圖，由於該第一影像光組L1及該第二影像光組L2是經由該第一反射鏡113、該第二反射鏡114及該前罩120分別反射至該使用者的眼睛210及220，因此該第一反射鏡113及該第二反射鏡114並不會阻擋該使用者的眼睛210及220的視線及視角而影響該實際影像，其有效地使該虛擬影像重疊於該實際影像，而達到虛實影像整合的目的。
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬
於本發明之保護範圍。
Claims (10)
- 一種虛實影像整合裝置，其用以穿戴於一使用者，該虛實影像整合裝置包含：一虛擬影像投射模組，包含一顯示器、一光路分離元件、一第一反射鏡及一第二反射鏡，該光路分離元件位於該顯示器與該第一反射鏡之間，且該光路分離元件位於該顯示器與該第二反射鏡之間，該顯示器用以產生一第一影像光組及一第二影像光組，並將該第一影像光組及該第二影像光組分別投射至該光路分離元件，該光路分離元件用以分離該第一影像光組及該第二影像光組，並分別使該第一影像光組通過該光路分離元件後投射至該第一反射鏡，以及使該第二影像光組通過該光路分離元件後投射至該第二反射鏡，該第一反射鏡用以反射通過該光路分離元件後的該第一影像光組，該第二反射鏡用以反射通過該光路分離元件後的該第二影像光組；以及一前罩，具有一第一反射區及一第二反射區，經由該第一反射鏡所反射的該第一影像光組投射至該第一反射區，經由該第二反射鏡所反射的該第二影像光組投射至該第二反射區，該第一反射區用以將該第一影像光組反射至該使用者的一眼睛，該第二反射區用以將該第二影像光組反射至該使用者的另一眼睛以產生一虛擬影像，且該前罩能使該虛實影像整合裝置以外的光通過並投射至該使用者的眼睛以產生一實際影像，使該實際影像與該虛擬影像結合一虛實影像。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該顯示器位於該前罩與該第一反射鏡之間，且該顯示器位於該前罩與該第二反射鏡之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該第一反射鏡具有一第一反光面，該第二反射鏡具有一第二反光面，該第一反光面及該第二反光面分別朝向該前罩。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該前罩具有一反射層，該前罩以該反射層分別反射該第一影像光組及該第二影像光組。
- 如申請專利範圍第4項所述之虛實影像整合裝置，其中該反射層可選自於多層高低折射率交錯鍍膜，且對於400nm~700nm的無偏振光的平均反射率在大於50%的鍍膜。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該虛擬影像投射模組另包含一支持件，該第一反射鏡及該第二反射鏡設置於該支持件。
- 如申請專利範圍第6項所述之虛實影像整合裝置，其中該支持件可選擇性地結合或拆離該前罩。
- 如申請專利範圍第4項所述之虛實影像整合裝置，其中該前罩具有一第一鏡面及一第二鏡面，該反射層設置於該第一鏡面，該第一鏡面位於該反射層與該第二鏡面之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該前罩位於該顯示器與該第一反射鏡之間，且該前罩位於該顯示器與該第二反射鏡之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該第一反射區於該使用者的一眼睛的視線前方，該第二反射區位於該使用者的另一眼睛的視線前方。
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