TWI715386B - 虛擬實境顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種虛擬實境顯示裝置，包括至少一顯示面板與至少一第一光學組件。顯示面板用以提供影像光線至使用者眼睛。第一光學組件設置在影像光線的傳遞路徑上，且第一光學組件包括至少一第一非球面透鏡及至少一第一菲涅耳透鏡，其中第一非球面透鏡位於第一光學組件之旋轉中心，且第一菲涅耳透鏡設置於第一非球面透鏡的外側週圍。其中，第一光學組件相對於使用者的正前方視線具有第一夾角，且第一夾角介於65度至90度之間。第一光學組件之旋轉中心為使用者眼睛之中心點。

Description

虛擬實境顯示裝置

本發明關於一種顯示裝置，特別是關於一種虛擬實境顯示裝置。

為了提供使用者更具有現實感與立體感的視覺娛樂，虛擬實境(Virtual Reality，VR)成為目前顯示技術的新潮流。

常見的虛擬實境顯示裝置有頭戴式顯示面板(head-mounted display，HMD)，但傳統的虛擬實境顯示裝置往往具有垂直視角不足的缺點。因為人眼的視角並不是上下對稱，人眼下方視角約70度，比約50度範圍的上方視角範圍大，傳統的虛擬實境顯示裝置設計常常將上下方視野設計成一樣大，因此常會出現視野下方看到黑邊的問題。

除此之外，虛擬實境顯示裝置中的光學組件為了配戴舒適度，希望能減輕所使用的光學組件的重量與體積，因此會使用菲涅耳透鏡(Fresnel lens)取代傳統透鏡，但菲涅耳透鏡的表面是鋸齒狀的微結構，側面其中一邊是光學成像用的有效區，另一邊是能提供脫模方便的非光學有效區，當光線打到非光學有效區的時候會產生雜散光，造成觀看品質下降。

本發明提供一種虛擬實境顯示裝置，藉以有效地增加虛擬實境顯示裝置的清晰度。 本發明提供一種虛擬實境顯示裝置，包括至少一顯示面板與至少一第一光學組件。顯示面板用以提供影像光線至使用者眼睛。第一光學組件，設置在影像光線的傳遞路徑上，且第一光學組件包括至少一第一非球面透鏡及至少一第一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，其中第一非球面透鏡位於第一光學組件之旋轉中心，且第一菲涅耳透鏡設置於第一非球面透鏡的外側週圍。其中，第一光學組件相對於使用者的正前方視線具有第一夾角，且第一夾角介於65度至90度之間。第一光學組件之旋轉中心為該使用者眼睛之中心點。

本發明所揭露之虛擬實境顯示裝置，透過光學組件包括至少一非球面透鏡及至少一菲涅耳透鏡，且非球面透鏡位於光學組件之旋轉中心，而菲涅耳透鏡設置於非球面透鏡的外側週圍，如此一來，可以有效地增加虛擬實境顯示裝置的清晰度。

在以下所列舉的各實施例中，將以相同的標號代表相同或相似的元件或組件。

第1A圖為本發明一實施例之虛擬實境顯示裝置的側視圖。第1B圖為第1A圖實施例之虛擬實境顯示裝置的俯視圖。請同時參考第1A圖及第1B圖，在一實施例中，虛擬實境顯示裝置100包括至少一光學組件110與至少一顯示面板120(例如，第1B圖中所繪示的兩個光學組件110R與110L與兩個顯示面板120R與120L)，可適用於頭戴式裝置。顯示面板120用於提供影像光線140至使用者眼睛130，讓使用者觀賞虛擬影像，例如三維的虛擬影像。

如第1B圖所示，在本實施例中，顯示面板120包括顯示面板120R與顯示面板120L，用以分別顯示右眼影像及左眼影像，例如顯示面板120R提供右眼影像的影像光線140至使用者右眼130R，顯示面板120L提供左眼影像的影像光線140至使用者左眼130L。光學組件110包括光學組件110R與110L，分別設置於提供右眼影像及左眼影像之影像光線140的傳遞路徑上。

顯示面板120例如是液晶顯示面板(liquid crystal display, LCD)、發光二極體(light-emitting diode, LED)顯示面板、有機發光二極體(organic light-emitting diode, OLED)顯示面板、可撓式顯示面板(flexible display panel)或是其它類型的顯示面板等，用以提供左眼影像及右眼影像。

另外，虛擬實境顯示裝置100還包括一間距調整器160，連接光學組件110與顯示面板120，用以調整光學組件110與顯示面板120彼此的間距。間距調整器160可以包括齒輪或是其他的間距調整器會用到的機械元件，例如齒條、滑軌、螺絲、彈簧等，或是上述元件或其他適當機械元件的組合。此外，本發明的實施例所繪示的間距調整器160的配置位置僅為示意，任何所屬技術領域中具有通常知識者可依據需要做適當變化，本發明對此並不限制。

舉例來說，如第1B圖所示，使用者的視線平面P1是包含雙眼連線EL(例如沿X軸方向)及兩眼平視時的視線的平面。舉例來說，當使用者垂直於地面站立時，使用者的視線平面P1是使用者正前方方向且平行於地面，例如可視為X軸及Y軸所構成的XY平面。當使用者是平躺狀態時，即平行於地面，雙眼視線是朝向天空方向，此時使用者的視線平面P1會變成相對於地面的垂直面。

換言之，使用者的視線平面P1是相對於使用者的頭部150的位置狀態而定，意即使用者的視線平面P1會隨著使用者頭部150的移動/轉動而進行相對移動或轉動。在第1A圖中，使用者的視線平面P1是平行於XY平面。

若光學組件110與顯示面板120相對於使用者的視線平面P1具有一前傾夾角θ，其中前傾夾角θ為直角或銳角。

若光學組件110與顯示面板120垂直於使用者的視線平面P1，則表示光學組件110與顯示面板120相對於使用者的視線平面P1的前傾夾角θ為90度，如第1A圖所示。假設在第1A圖中之光學組件110距離使用者眼睛130約13毫米且光學組件110的寬度w及厚度h分別為105毫米(mm)及50毫米。若光學組件110的中心點(例如為幾何中心)位在水平視線平面P1上且上述前傾夾角θ等於90度時，此時虛擬實境顯示裝置100所能提供在視線平面P1上方的顯示視野α及在視線平面P1下方的顯示視野β之範圍均約為66.57度，已超過人眼上方視角的臨界值(例如為50度)。

若光學組件110的中心點(例如為幾何中心)位在水平視線平面P1上且上述前傾夾角θ等於70度時，此時虛擬實境顯示裝置100所能提供在視線平面P1上方的顯示視野α之範圍約為50.47度且在視線平面P1下方的顯示視野β之範圍約為84.45度。此時，顯示視野α之範圍與人眼上方視角的臨界值(例如為50度)相當接近，且顯示視野β之範圍大於人眼下方視角的臨界值(例如為70度)，故虛擬實境顯示裝置100所能提供顯示視野可完全包含使用者眼睛130的上方及下方視野。因此，上述傾斜角的最小值約為70度，否則虛擬實境顯示裝置100所能提供在視線平面P1上方的顯示視野α之範圍將會小於人眼上方視角。因此，在本實施例中，光學組件110與顯示面板120相對於使用者的視線平面P1的前傾夾角θ例如可表示為：

。換言之，光學組件110與顯示面板120的表面相對於使用者的視線平面P1的法線向量的前傾角

介於0度及20度之間。

在一些實施例中，光學組件110與顯示面板120分別相對於使用者的視線平面P1也可以具有不同的夾角，例如光學組件110與顯示面板120的傾斜角可分別用

及

表示。

請參考第1B圖，虛擬實境顯示裝置100的光學組件110與顯示面板120相對於使用者的雙眼連線EL斜向擺放。舉例來說，光學組件110L及110R與顯示面板120L及120R並非平行雙眼連線方向EL，也就是說光學組件110L及110R與顯示面板120L及120R不是平行於X軸。

詳細而言，光學組件110L及110R相對於使用者視線S1分別具有一夾角σ，且夾角σ為銳角，夾角σ的範圍例如介於65度至90度之間。當夾角σ是90度時，表示光學組件110L及110R平行雙眼連線方向EL擺放(平行X軸)，雖然在此情況下使用者可以獲得最好的立體效果，但是使用者在XY平面上的全範圍的可視角往往不足使用者左眼130L及使用者右眼130R的全視野，亦即此時虛擬實境顯示裝置100所提供的可視角小於180度。當夾角σ小於90度時，光學組件110L及110R相對於使用者的雙眼連線方向EL為斜向擺放，因此，能夠擴展使用者在視線平面P1(即XY平面)的視野，進而能在維持立體視覺效果的狀況下，提升使用者的水平視野範圍。

需注意的是，在本實施例中，光學組件110L相對於顯示面板120L以及光學組件110R相對於顯示面板120R可以不平行擺放。舉例來說，顯示面板120L及120R相對於使用者的視線S1具有一夾角δ，夾角δ為銳角，且夾角δ與夾角σ之差值介於0至15度，但本發明並不限於此。在本實施例中，光學組件110L相對於顯示面板120L以及光學組件110R相對於顯示面板120R均具有夾角δ，故可修正場曲像差。

在本實施例中，對應於左眼的光學組件110L的光學中心A _L與對應於右眼的光學組件110R的光學中心A _R彼此的間距L2大於使用者的雙眼之間的間距L1，其中使用者的雙眼之間的間距L1例如是使用者左眼的旋轉中心EC _L與使用者右眼的旋轉中心EC _R沿雙眼連線方向EL的間距，且使用者左眼及右眼的旋轉中心EC _L及EC _R分別為使用者之左眼眼球及右眼眼球的中心點。在第1B圖的實施例中，L2＞L1代表光學組件110向外側偏心，其中外側例如是朝向使用者太陽穴的方向。換句話說，使用者雙眼的正前方視線S1不會與光學組件110的光學中心A _L或A _R產生交點。

在本實施例中，由於光學組件110的光學中心可以不與其幾何中心重合，因此光學組件110若以光學中心為參考點，其左右邊寬度可以不等長。例如，光學組件110R的光學中心A _R到光學組件110R之鄰近使用者的太陽穴的一端EO _R的距離是D1 _R，光學中心A _R到光學組件110R之鄰近使用者的鼻子的一端EI _R的距離是D2 _R，其中D1 _R＞D2 _R。例如，光學組件110L的光學中心A _L到光學組件110L之鄰近使用者的太陽穴的一端EO _L的距離是D1 _L，光學中心A _L到光學組件110L之鄰近使用者的鼻子的一端EI _L的距離是D2 _L，其中D1 _L＞D2 _L。

在本實施例中，藉由將光學組件110設置成朝外側偏心，可改善中心視野的場曲像差，提升影像的清晰度。

在本實施例中，光學組件110可以是由非球面透鏡202及菲涅耳透鏡(Fresnel lens)204組成的複合式透鏡，如第2A圖所示。請參考第2A圖，非球面透鏡202位於光學組件110之旋轉中心C，且菲涅耳透鏡204設置於非球面透鏡202的外側週圍。在本實施例中，非球面透鏡202的區域例如至少大於15毫米(mm)。另外，非球面透鏡202及菲涅耳透鏡204的數量可以為一個或多個。

此外，光學組件110例如為凹型結構，且凹型結構的凹部面對使用者眼睛130，如第2B圖所示。請參考第2B圖，光學組件110之旋轉中心C到外側邊緣的距離例如定義為DS1，且光學組件110的深度定義例如為DP1，而DP/DS>0.17，且DS>90mm。如此，透過上述距離DS1及深度DP1的設定，使得光學組件110形成凹型結構。

第3A圖為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凸透鏡形式的部分剖面示意圖。第3B為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凸透鏡形式的另一部分剖面示意圖。第3C為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凸透鏡形式的另一部分剖面示意圖。

請參考第3A圖，光學組件110包括至少一個菲涅耳透鏡204，且菲涅耳透鏡204例如為一凸透鏡。舉例來說，光學組件110的菲涅耳透鏡204的微結構表面250可以是背對使用者眼睛130而面向顯示面板120。在此實施例中，菲涅耳透鏡204的微結構表面250具有鋸齒狀的微結構，具有多個環形齒210，每一個環形齒210的側面，其中一邊是光學成像用的光學有效側面212，另一邊是非光學有效側面214，其中非光學有效側面214為環形齒210之靠近該光學組件110之的光軸O的內側面。當光線230入射到光學有效側面212時，光線230會經過菲涅耳透鏡204折射而通過光學組件110變成光線232。非光學有效側面214稱為脫模角，其為了在製作菲涅耳透鏡204時方便脫膜，所以在設計上是不會控制光線成像。

在本實施例中，菲涅耳透鏡204的每一個環形齒210的非光學有效側面214塗覆黑色光阻216，其可利用曝光顯影製程所實現。當光線240入射到非光學有效側面214，會被黑色光阻216吸收而無法通過光學組件110。也就是說在此實施例中，菲涅耳透鏡204的這些非光學有效側面214形成非光學有效區260，並且菲涅耳透鏡204的非光學有效區260塗覆有黑色光阻216。本發明並不限制黑色光阻216的材料種類或塗覆方式，其可由本領域具有通常知識者依據實際應用情況作適當選擇。

請參考第3B圖，菲涅耳透鏡204具有背對這些環形齒210的平滑表面270，且平滑表面270上設有抗反射層280。抗反射層280可以降低平滑表面270反射光線232的反射率，以減少平滑表面270反射光線232而產生雜散光的機會。抗反射層280例如是抗反射多層膜或單層的抗反射膜。此外，在其他實施例中，平滑表面270例如為平面，且這些環形齒210位於顯示面板120與平滑表面270之間。

請參考第3C圖，菲涅耳透鏡204具有背對這些環形齒210的平滑表面270，且平滑表面270上設有抗反射蛾眼結構層290。另外，菲涅耳透鏡204之環形齒210的光學有效側面212上也設有抗反射蛾眼結構層290。在本實施例中，抗反射蛾眼結構層290具有多個蛾眼結構410，如第4圖所示。請參考第4圖，標號”D”為蛾眼結構410的深度，標號”W”為蛾眼結構410的寬度，標號”P”為兩個蛾眼結構410之間的間距。

在本實施例中，蛾眼結構410之深度D與寬度W之比(D/W)例如至少大於1，且兩個蛾眼結構410之間的間距P例如小於750nm之可見光波長。如此，透過抗反射蛾眼結構層290可以降低平滑表面270反射光線232的反射率以及菲涅耳透鏡204之環形齒210的光學有效側面212反射光線230的反射率，以減少平滑表面270反射光線232以及菲涅耳透鏡204之環形齒210的光學有效側面212反射光線230而產生雜散光的機會。

第5A圖為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凹透鏡形式的另一部分剖面示意圖。第5B為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凹透鏡形式的另一部分剖面示意圖。第5C為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凹透鏡形式的另一部分剖面示意圖。

請參考第5A~5C圖，第5A~5C圖與的3A~3C圖之光學組件110的差異在於第5A~第5C圖之光學組件110所包括之菲涅耳透鏡204例如為一凹透鏡，其具有多個環形齒210，且菲涅耳透鏡204的每一個環形齒210的非光學有效側面214屬於該非光學有效區260，其中非光學有效側面214為環形齒210之遠離光學組件110的光軸O的外側面。因此，藉由在菲涅耳透鏡204的非光學有效區260上塗覆黑色光阻216，以阻止光線由非光學有效區通過光學組件110，進而改善雜散光問題，提升虛擬實境的觀賞品質。

在其他實施例中，光學組件110中的菲涅耳透鏡204也可以選擇不塗覆黑色光阻。前述的實施例或圖示的結構，任何所屬技術領域中具有通常知識者可依據需要做適當變化或修飾，本發明對此並不限制。

在本實施例中，菲涅耳透鏡204之環型齒210例如透過鉋銷加工法產生。亦即，使用鑽石刀具的刀腹側壁對對應菲涅耳透鏡204之塊材研磨出菲涅耳透鏡204之環型齒210之光學有效側面212。因此，菲涅耳透鏡204之環型齒210之光學有效側面212的平整性可以與鑽石刀具一致，以保證菲涅耳透鏡204之光學有效側面212的表面粗糙度佳而不會有彩虹紋。另外，鑽石刀具的R值可以設置較小，例如小於3um。此外，透過鉋銷加工法可以環型齒210之間的間距大於0.5mm並減少R角數目，可以降低產生雜散光的機會且不會造成成像不佳的問題。

請再參考第1A圖，虛擬實境顯示裝置100之光學組件110的光學中心A在視線平面P1的法線上相對於使用者的正前方視線的交點B偏心(decenter)。其中，正前方例如為正Y軸方向。

使用者的正前方視線投影在光學組件110表面的位置即為交點B，而光學組件110的光學中心A是光學組件110的光軸O通過該光學組件110的面對使用者眼睛130的表面的位置，交點B與光學中心A在視線平面P1的法線（例如正Z軸方向或負Z軸方向）上具有偏心距離。

舉例來說，當光學組件110的光學中心A往上偏心，亦即光學中心A在視線平面P1的法線之往上方向上高於交點B，則下視野β的影像清晰度提升。反之，當光學組件110的光學中心A往下偏心，亦即光學中心A在視線平面P1的法線之往上方向低於交點B，則上視野α的影像清晰度提升，如第1A圖所示。因此在此實施例中，藉由光學組件110的光學中心A與使用者的正前方視線的交點B偏心，可以使影像清晰範圍移至立體角視角之內，進而提升立體視角內的影像清晰度。而依據光學組件110的光學中心A與交點B的偏心關係可改變上下視野的影像清晰度。

請再參考第1B圖，在此實施例中，當在調整光學組件110之傾斜夾角或偏心的位置時，光學組件110L及110R的光軸(optical axis)O _L及O _R會分別通過使用者左眼130L的眼球的中心點(EC _L)及使用者右眼130R的眼球的中心點(EC _R)，如第1B圖所示。舉例來說，使用者左眼130L及使用者右眼130R在平視時的視線並不是對準光學組件110之光軸O。然而，當使用者左眼130L或使用者右眼130R在轉動後的視線在上述情況下則可以正對光學組件110L或110R之光軸O _L或O _R，且光學組件110L或110R之光軸O _L或O _R之附近區域的成像效果會比光學組件110之其他區域的成像效果佳。若光學組件110L或110R之光軸O _L或O _R並分別未通過使用者左眼130L及使用者右眼130R，則使用者左眼130L或使用者右眼130R在轉動後的視線在上述情況下則無法對光學組件110L或110R之光軸O _L或O _R，因此，使用者所觀賞到的虛擬實境影像會較不清晰。

詳細而言，當調整光學組件110L及110R相對於使用者視線S1的水平角度時，會將光學組件110L及110R進行旋轉，且光學組件110L及110之旋轉中心分別為使用者左眼130L的中心點及使用者右眼130R之中心點。意即，光學組件110L及110R的光軸O _L及O _R會分別通過使用者左眼130L的眼球之中心點(EC _L)及使用者右眼130R的眼球之中心點(EC _R)。

第6圖為本發明另一實施例之虛擬實境顯示裝置的俯視圖。請參考第6圖，虛擬實境顯示裝置600包括至少一第一光學組件610、至少一第二光學組件620與至少一顯示面板120(例如，第6圖中所繪示的兩個第一光學組件610R與610L、兩個第二光學組件620R與620L兩個顯示面板120R與120L)，可適用於頭戴式裝置。在本實施例中，顯示面板120與第1A及1B圖之顯示面板120相同，可參考第1A及1B圖之實施例的說明，故在此不再贅述。

第一光學組件610與第二光學組件620平行設置且設置在影像光線的傳遞路徑上，且第二光學組件620位於顯示面板120與第一光學組件610之間。在本實施例中，第一光學組件610與第二光學組件620可以分別由非球面透鏡202及菲涅耳透鏡204組成，如第2A圖所示。亦即，可參考第2A圖之實施例的說明，故在此不再贅述。

另外，第一光學組件610與第二光學組件620分別例如為凹型結構，且凹型結構的凹部面對使用者眼睛130，如第2B圖所示。在本實施例中，第一光學組件610與第二光學組件620之旋轉中心C到外側邊緣的距離定義為DS，且第一光學組件610與第二光學組件620的深度定義為DP，如第2B圖所示。

在一些實施例中，第一光學組件610與第二光學組件620的尺寸可以相同。例如，第一光學組件610與第二光學組件620之凹型結構例的設定可以為DP/DS>0.17，且DS>90mm。

在一些實施例中，第一光學組件610與第二光學組件620的尺寸可以不同。例如，第二光學組件620之旋轉中心C到外側邊緣的距離DS大於第一光學組件610之旋轉中心C到外側邊緣的距離DS，且該第二光學組件620之深度DP小於第一光學組件610之DP深度。其中，第二光學組件620之凹型結構例的設定可以為DP/DS>0.17，且DS>90mm。

藉由上述實施例的說明，本發明實施例之虛擬實境顯示裝置100、600的光學組件包括由至少一非球面透鏡及至少一菲涅耳透鏡組成的複合透鏡，可以將虛擬實境顯示裝置100、600的清晰度提升約66%。而傳統使用菲涅耳透鏡之虛擬實境顯示裝置的清晰度約為30%。因此，相對於傳統的虛擬實境顯示裝置來說，本發明之虛擬實境顯示裝置100、600可以有效地增加清晰度，以提升虛擬實境的觀賞品質。

綜上所述，本發明所揭露之虛擬實境顯示裝置，透過光學組件包括至少一非球面透鏡及至少一菲涅耳透鏡，且非球面透鏡位於光學組件之旋轉中心，而菲涅耳透鏡設置於非球面透鏡的外側週圍，如此一來，可以有效地增加虛擬實境顯示裝置的清晰度。另外，透過在光學組件之菲涅耳透鏡的非光學有效區(例如脫模角)塗覆黑色光阻，可以阻止光線由非光學有效區通過光學組件，以改善雜散光問題並提升虛擬實境的觀賞品質。此外，透過在菲涅耳透鏡背對環形齒的平滑表面上設有抗反射層，或是在菲涅耳透鏡背對環形齒的平滑表面上設有抗反射蛾眼結構層以及在菲涅耳透鏡之環形齒的光學有效側面上也設有抗反射蛾眼結構層，可以降低平滑錶面及光學有效側面反射光線的反射率，以改善雜散光問題並提升虛擬實境的觀賞品質。再者，菲涅耳透鏡之環型齒透過鉋銷加工法產生，可以降低產生雜散光的機會且不會造成成像不佳的問題。

本發明雖以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此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。

100、600:虛擬實境顯示裝置

110、110L、110R:光學組件

120、120L、120R:顯示面板

130:使用者眼睛

130L:使用者左眼

130R:使用者右眼

132、134:視線

140:影像光線

150:頭部

160:間距調整器

202:非球面透鏡

204:菲涅耳透鏡

210:環形齒

212:光學有效側面

214:非光學有效側面

216:黑色光阻

230、232:光線

250:微結構表面

260:非光學有效區

270:平滑表面

280:抗反射層

290:抗反射蛾眼結構層

410:蛾眼結構

610、610R、610L:第一光學組件

620、620R、620L:第二光學組件

P1:視線平面

EL:雙眼連線

θ:前傾夾角

θ’:前傾角

w、W:寬度

h:厚度

α、β:顯示視野

σ:夾角

δ:偏差角度

B:交點

A、AL、AR:光學中心

L1、L2、P:間距

ECL、ECR、C:旋轉中心

S1:視線

X、Y、Z:方向

D1L、D2L、D1R、D2R、DS:距離

EIR、EOR、EIL、EOL:端點

O、OL、OR:光軸

D、DP:深度

第1A圖為本發明一實施例之虛擬實境顯示裝置的側視圖。 第1B圖為第1A圖實施例之虛擬實境顯示裝置的俯視圖。 第2A圖為本發明一實施例之光學組件的示意圖。 第2B圖為本發明一實施例之光學組件的結構示意圖。 第3A圖為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凸透鏡形式的部分剖面示意圖。 第3B為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凸透鏡形式的另一部分剖面示意圖。 第3C為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凸透鏡形式的另一部分剖面示意圖。 第4圖為依據本發明一實施例之抗反射蛾眼結構層的示意圖。 第5A圖為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凹透鏡形式的另一部分剖面示意圖。 第5B為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凹透鏡形式的另一部分剖面示意圖。 第5C為第2A圖之光學組件之菲涅耳透鏡的凹透鏡形式的另一部分剖面示意圖。 第6圖為本發明另一實施例之虛擬實境顯示裝置的俯視圖。

100:虛擬實境顯示裝置

110:光學組件

120:顯示面板

130:使用者眼睛

140:影像光線

150:頭部

160:間距調整器

162:法線

132、134:視線

P1:視線平面

θ:前傾夾角

θ’:前傾角

w:寬度

h:厚度

α、β:顯示視野

B:交點

A:光學中心

O:光軸

X、Y、Z:軸

Claims (8)

1. 一種虛擬實境顯示裝置，包括：至少一顯示面板，用以提供一影像光線至一使用者眼睛；以及至少一第一光學組件，設置在該影像光線的傳遞路徑上，且該第一光學組件包括至少一第一非球面透鏡及至少一第一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，其中該第一非球面透鏡位於該第一光學組件之旋轉中心，且該第一菲涅耳透鏡設置於該第一非球面透鏡的外側週圍；其中，該第一光學組件相對於一使用者的正前方視線具有一第一夾角，且該第一夾角介於65度至90度之間，其中，該第一光學組件之旋轉中心為該使用者眼睛之中心點，其中，該第一菲涅耳透鏡包括複數個環形齒，且每一該些環形齒的一非光學有效側面塗覆一黑色光阻，且該黑色光阻由一曝光顯影製程所實現，其中，該第一菲涅耳透鏡具有背對該些環形齒的一平滑表面，且該平滑表面上設有抗反射層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境顯示裝置，其中該第一光學組件為一凹型結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境顯示裝置，其中該些環型齒透過一鉋銷加工法產生。
4. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境顯示裝置，其中該第一菲涅耳透鏡為凹透鏡，且該第一菲涅耳透鏡的各環形齒的 該非光學有效側面為該環形齒之遠離該第一光學組件的光軸的外側面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境顯示裝置，其中該第一菲涅耳透鏡為凸透鏡，且該第一菲涅耳透鏡的各環形齒的該非光學有效側面為該環形齒之靠近該第一光學組件的光軸的內側面。
6. 一種虛擬實境顯示裝置，包括：至少一顯示面板，用以提供一影像光線至一使用者眼睛；至少一第一光學組件，設置在該影像光線的傳遞路徑上，且該第一光學組件包括至少一第一非球面透鏡及至少一第一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，其中該第一非球面透鏡位於該第一光學組件之旋轉中心，且該第一菲涅耳透鏡設置於該第一非球面透鏡的外側週圍；其中，該第一光學組件相對於一使用者的正前方視線具有一第一夾角，且該第一夾角介於65度至90度之間，其中，該第一光學組件之旋轉中心為該使用者眼睛之中心點，其中，該第一菲涅耳透鏡包括複數個環形齒，且每一該些環形齒的一非光學有效側面塗覆一黑色光阻，且該黑色光阻由一曝光顯影製程所實現，其中，該第一菲涅耳透鏡具有背對該些環形齒的一平滑表面，且該平滑表面與每一該些環形齒的一光學有效側面上設有一抗反射蛾眼結構層。
7. 一種虛擬實境顯示裝置，包括：至少一顯示面板，用以提供一影像光線至一使用者眼睛；至少一第一光學組件，設置在該影像光線的傳遞路徑上，且該第一光學組件包括至少一第一非球面透鏡及至少一第一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，其中該第一非球面透鏡位於該第一光學組件之旋轉中心，且該第一菲涅耳透鏡設置於該第一非球面透鏡的外側週圍；以及至少一第二光學組件，設置在該影像光線的傳遞路徑上，且位於該顯示面板與該第一光學組件之間，該第二光學組件包括至少一第二非球面透鏡及至少一第二菲涅耳透鏡，其中該第二非球面透鏡位於該第二光學組件之旋轉中心，且該第二菲涅耳透鏡設置於該第二非球面透鏡的外側週圍；其中，該第一光學組件相對於一使用者的正前方視線具有一第一夾角，且該第一夾角介於65度至90度之間，其中，該第一光學組件之旋轉中心為該使用者眼睛之中心點，其中，該第二光學組件之旋轉中心為該使用者眼睛之中心點。
8. 如申請專利範圍第7項所述之虛擬實境顯示裝置，其中該第二光學組件之旋轉中心到外側邊緣的距離大於該第一光學組件之旋轉中心到外側邊緣的距離，且該第二光學組件之深度小於該第一光學組件之深度。

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