TWI824640B - Head mounted display, display device and image display method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a head-mounted display, a display device and an image display method thereof, and in particular, to a head-mounted display, a display device and an image display method of a composite light field display system.
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)。 With the advancement of electronic technology, a light field display has been proposed. Common light field displays are roughly divided into five categories: High Speed Spin, Multi-Projector, Directional Backlight, Multi Layer Display and Lens Array Formula (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。 In the conventional technical field, especially in the lens array type light field display, the main problem is that the resolution cannot be effectively improved. Therefore, how to improve the resolution of the light field display to enhance the user's image experience is an important issue for those skilled in the art.
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。 The present invention provides a head-mounted display, a display device and an image display method thereof, which can improve the display effect of images.
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。 The display device of the present invention includes a first display and a second display. The first display is used to provide a first display image to the peripheral area of the target area. The second display provides a second display image to the center area of the target area. The resolution of the second display image is greater than the resolution of the first display image.
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。 The head-mounted display device of the present invention includes a main body and the display device as described above. The display device is arranged in the main body.
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。 The image display method of the present invention includes: making the first display provide a first display image to the peripheral area of the target area; making the second display provide a second display image to the central area of the target area; making the resolution of the second display image be greater than The first displays the resolution of the image.
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。 Based on the above, the present invention uses the second display to provide a second display image with relatively high resolution in the central area of the target area where human eyes' attention is relatively concentrated. In the peripheral area of the target area, a first display image with a relatively low resolution is provided through the first display. In this way, in a light field display system, the display device of the present invention can effectively improve the display quality of images. In the application of head-mounted displays, the display performance of virtual images can be effectively improved.
100、200、301、302、420:顯示裝置 100, 200, 301, 302, 420: display device
110、210、310、330:第一顯示器 110, 210, 310, 330: first display
111、121、211-1、211-2、311、321、331、341、344:顯示面板 111, 121, 211-1, 211-2, 311, 321, 331, 341, 344: display panel
112-1、112-2、122、212-1、212-2、312、322、332、342、345:透鏡陣列 112-1, 112-2, 122, 212-1, 212-2, 312, 322, 332, 342, 345: lens array
120、220、320、340:第二顯示器 120, 220, 320, 340: Second monitor
323:半透明反射鏡 323: Semi-transparent mirror
343:分光鏡 343:Spectroscope
400:頭戴式顯示器 400:Head mounted display
410:本體部 410: Ontology Department
A:視野角度 A:View angle
EYE:眼球 EYE:eyeball
H1:開口區 H1: Opening area
IMG1:第一顯示影像 IMG1: first display image
IMG2:第二顯示影像 IMG2: Second display image
IMG21、IMG22:子顯示影像 IMG21, IMG22: sub display image
S1、S2:反射面 S1, S2: Reflective surface
S510~S530:步驟 S510~S530: steps
TG:目標區 TG: target area
圖1繪示本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of a display device according to an embodiment of the present invention.
圖2繪示本發明另一實施例的顯示裝置的示意圖。 FIG. 2 is a schematic diagram of a display device according to another embodiment of the present invention.
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。 3A and 3B are schematic diagrams of different implementations of a display device according to another embodiment of the present invention.
圖4繪示本發明一實施例的頭戴式顯示器的示意圖。 FIG. 4 is a schematic diagram of a head-mounted display according to an embodiment of the present invention.
圖5繪示本發明一實施例的影像顯示方法的流程圖。 FIG. 5 is a flowchart of an image display method according to an embodiment of the present invention.
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。
Please refer to FIG. 1 , which is a schematic diagram of a display device according to an embodiment of the present invention. The
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。
Regarding the implementation details of the configuration of the
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。
In this embodiment, the
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。
The second display image IMG2 projected by the
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。
Please note here that the
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。
Please refer to FIG. 2 , which is a schematic diagram of a display device according to another embodiment of the present invention. The
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。
In this embodiment, in the first display 210, the lens arrays 212-1 and 212-2 are respectively disposed in front of the display panels 211-1 and 211-2, and the display panels 211-1 and 211-2 provide the first The image IMG1 is displayed to the peripheral area of the target area TG, where the target area TG corresponds to the position of the user's eyeballs. In the second display 210, the
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。 By disposing the second display 210 in the opening area H1 in the center area of the first display 210, the second display 210 can effectively provide the second display image IMG2 for the center area of the target area TG. And by making the resolution of the second display image IMG2 higher than that of the first display image IMG1, the user can directly see the second display image IMG2 with high resolution, which can effectively improve the visual effect experienced by the user.
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。 Incidentally, in this embodiment, the shape of the opening area H1 can be configured to match the shape of the second display 210 . For example, the opening area H1 can be a circle, an ellipse, a rectangle, a rhombus, or any regular polygon, etc., without any fixed limitation.
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。
Please refer to FIG. 3A and FIG. 3B below. FIG. 3A and FIG. 3B are schematic diagrams of different implementations of a display device according to another embodiment of the present invention. In FIG. 3A , the
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。
In detail, the
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。
In addition, the first display image IMG1 projected by the
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。
Similar to the previous embodiment, the
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。
Incidentally, in this embodiment, the image projection directions of the
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。
In FIG. 3B , the
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。
Different from the embodiment of FIG. 3A , in this embodiment, the
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344則用以投射第二子顯示影像IMG22至分光鏡343的反射面S2。分光鏡343的反射面S2並用以反射第二子顯示影像IMG22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。
The
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。
Please note here that the first distance between the geometric centers of the
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。 It is worth mentioning that in this embodiment, by making the above-mentioned first distance and the second distance the same, the first sub-display image IMG21 and the second sub-display image IMG22 can be superimposed on each other to form a high-resolution image. Display image. By making the above-mentioned first distance and the second distance different, the first sub-display image IMG21 and the second sub-display image IMG22 can become two images with parallax, thereby generating a three-dimensional image.
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。
Please refer to FIG. 4 below, which is a schematic diagram of a head-mounted display according to an embodiment of the present invention. The head mounted
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。 Please refer to FIG. 5 below, which is a flow chart of an image display method according to an embodiment of the present invention. In step S510, the first display is caused to provide the first display image to the peripheral area of the target area. In step S520, the second display is caused to provide the second display image to the center area of the target area. Furthermore, in step S530, the resolution of the second display image is made greater than the resolution of the first display image.
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。 The implementation details of the above steps have been described in detail in the previous embodiments and will not be described again here.
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。 In summary, the display device of the present invention provides a second display to project a second display image with relatively high resolution to the central area of the target area. Thereby, by causing the second display image to be presented within a certain viewing angle range of the user, the display The quality of the display image generated by the device can be effectively improved, and the user's experience with the display image can also be improved accordingly.
100:顯示裝置 100:Display device
110:第一顯示器 110:First display
111、121:顯示面板 111, 121: Display panel
112-1、112-2、122:透鏡陣列 112-1, 112-2, 122: Lens array
120:第二顯示器 120: Second display
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EYE:眼球 EYE:eyeball
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IMG2:第二顯示影像 IMG2: Second display image
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