[发明专利]反射式虚像显示装置

说明书

本发明公开了一种反射式虚像显示装置，其包含影像源以及部分反射单元。影像源用以投射投影影像。部分反射单元包含第一表面及第二表面。第一表面用以接收并反射由影像源投射的投影影像至使用者的至少一双眼睛。使用者的至少一双眼睛穿过第一表面并在第二表面同侧看到与投影影像具有相同信息内容、放大尺寸且呈二维或立体三维的虚像及外部背景。其中，使用者眼睛对应部分反射单元定义的眼睛盒(Eye Box)为圆形或长方形，若眼睛盒为圆形，则其直径大于等于60mm；若眼睛盒为长方形，则其长度大于等于60mm，高度大于等于6mm。借此可获得多样化的应用型态。

技术领域

本发明是关于一种显示装置；更特别言之，本发明是关于一种可具有多种应用型态的反射式虚像显示装置。

背景技术

各种显示装置已是现行日常生活中所必需。公知显示装置多半以固定屏幕显示所需信息，例如配置于电脑的电脑屏幕、配置于各种仪器设备的控制屏幕、或配置于车辆仪表板的嵌入式屏幕等。惟基于对各种应用需求日渐多样化，前述固定式的显示装置已逐渐不敷所需。

现今已发展有各种显示装置的扩展应用方式。举例而言，用于车辆的抬头显示器(HUD，Head Up Display)已可见于新发售的汽车上。此外，基于现代人们对获取即时信息的需求日渐殷切，显示装置朝轻薄微小方向发展已是必然趋势。现行如google glass等小型显示装置已展现此小型化发展趋势。另外头戴式显示装置(HMD，Head Mounted Display)也为近年热门议题。头戴式显示装置一般可将影像信息呈现于使用者头上所穿戴的显示器。早期是用于飞行员所使用的头盔以便能获得各种信息增加飞行安全性。近期也有将头戴式显示装置用于虚拟实境(VR，Virtual Reality)或扩增实境(AR，Augmented Reality)的应用。于前述各种显示装置中，大多是呈现二维的影像信息。近期基于对拟真及互动的需求，虚拟实境(VR，Virtual Reality)或扩增实境(AR，Augmented Reality)则呈现立体三维影像，而能有进一步升级的应用型态。

然而，上述无论是大型或小型的显示装置，为了呈现出所需的二维或立体三维影像信息，其光学构件仍复杂，也因此局限了立体影像显示装置可扩展的应用范围。

缘此，发展具有简易结构、易于与现行仪器设备整合使用且能呈现二维或立体三维影像的显示装置，已为立体影像显示装置改进的当务之急。

发明内容

本发明提供一种具简易结构及可呈现二维或立体三维影像的反射式虚像显示装置。通过调变影像源、部分反射单元、各种光学元件以及虚像间的相对位置、相对距离，可获得多样化的应用型态。调变影像源、部分反射单元、各种光学元件以及虚像间的相对位置、相对距离及光学参数最佳化的配置，获得多样化的应用型态。本发明并一并公开最佳化光学参数，以便获得更佳的显示效果。

为达上述目的，本发明提供一种反射式虚像显示装置，其包含影像源以及部分反射单元。影像源用以投射投影影像。其中投影影像可为二维影像或立体三维影像。部分反射单元包含第一表面及第二表面，第一表面用以接收并反射由影像源投射的投影影像至使用者的眼睛，使用者的眼睛看穿第一表面，并于第二表面同侧看到与投影影像具有相同信息内容、放大尺寸且呈二维或立体三维的虚像及外部背景。其中使用者的眼睛对应部分反射单元的眼睛盒(Eye Box)为圆形或长方形，若眼睛盒(Eye Box)为圆形，则其直径大于等于60mm；若眼睛盒(Eye Box)为长方形，则其长度大于等于60mm，高度大于等于6mm。使用者的眼睛与虚像的距离为大于等于250mm。部分反射单元的第一表面与使用者的距离为10～1500mm。部分反射单元的第一表面为凹面且为球面、非球面或自由曲面，其有效焦距(EFL)大于等于10mm，小于等于1000mm，借此调变虚像的放大倍率。部分反射单元的第二表面上可镀有抗反射膜。

上述反射式虚像显示装置中，其中在部分反射单元的第二表面同侧装设有液晶显示面板，其是用以通过液晶分子旋转切换外部背景的光线穿透比例。