[发明专利]近眼显示装置

说明书

一种近眼显示装置，包含有至少一个显示器及一个或多个光聚限结构，该光聚限结构具有一入光口及一出光口，而该入光口朝向该出光口具有一渐缩通道，其中该显示器的画素能够对该光聚限结构的入光口发出光源照射，并使穿入该光聚限结构的入射光束受到光聚限的效果、以形成一聚限光束由该出光口向外发出，由于该光聚限结构能够透过该渐缩通道来将该入射光束进行聚集并约束于该渐缩通道内，以能够向外发出亮度较高的聚限光束。

技术领域

本发明是有关一种近眼显示装置，特别是一种能够避免光源照射交迭而造成对比失真的情况发生与出射亮度不足问题的近眼近眼显示装置。

背景技术

因应现代社会对即时资讯的需求增高，随选资讯的传递备受重视。近眼显示器由于具有可携性，并结合电子装置可随时更新并传递图像、色彩或文字，因此为可携型个人资讯装置的一个很好的选择。早期近眼显示器多为军事或政府用途。近来有厂商看到商机，将近眼显示器引入家用。此外，娱乐相关业者也看中这块市场的潜力，例如家用游乐器及游乐器软体相关厂商已有投入研发。

目前近眼显示器(NED)包括了头戴式显示器(HMD)，其可将影像直接投射至观看者的眼睛中，这类显示器可藉由合成虚拟大幅面显示表面来克服其他行动显示形式因素所提供的有限荧幕尺寸，或可用于虚拟或扩增实境应用。

而该近眼显示器能再细分为两大类别：沉浸式显示器和透视显示器。其中在虚拟实境(VR)环境中可采用沉浸式显示器以使用合成呈现影像来完全地涵盖使用者的视野。而在扩增实境(AR)的应用则能够采用透视显示器，其中可在实体环境的使用者的视野中重迭文字、其他合成注解、或影像。在显示技术方面，AR应用需要半透明显示器(例如，藉由光学或电光方法来实现)，使得可以近眼显示器来同时地观看实体世界。

然而，当人眼的视网膜捕捉到的图像时，其中一实体1透过水晶体2于视网膜上呈现图像3的概念如图1所示，而当要进行近眼显示时，以Google Glass为例，则是使用LCOS投影装置于荧幕4上进行投影形成影像再反射到眼睛的视网膜上呈现图像3，如图2所示，反射光束会沿着光学路径朝向视网膜移动，以使图像能够直接于视网膜上形成，然而，这仅是单一光束，而无法让多个光束于单一点上产生聚焦，故图像是在没有焦点的视网膜上形成的，因此Google Glass在长时间使用下，将会导致头晕的情况发生。

而除了上述缺点之外，投影装置若要应用于近眼及AR显示更具有以下缺点：

1.投影装置的投影角会限制了视野，一般最大视场估计小于40或50°。

2.投影装置的对比度受到背景光的强烈干扰，因此使用投影装置，必须选择较暗的环境或高亮度光源。

3.投影装置必须很精准保持光束路径，以便于显示。

4.综上所述，投影装置应用于近眼及AR显示并不方便且不理想。

而本案的发明人将显示器搭配准直技术，以做为一近眼显示器使用，而为了使输出的影像能够保持高对比，更能够将显示器上的画素的面积设计小于该准直范围的面积，以使两个相邻的光聚限结构所穿出的聚限光束不会交迭而造成对比失真的情况发生。

但前述使用光聚限结构来使两个相邻的光聚限结构所穿出的聚限光束不会交迭而造成对比失真的情况发生，但于实际测试情况下，却发现通过光聚限结构的光束有亮度明显不足的问题发生，这是很麻烦的问题需解决。

因此，鉴于上述问题，故于本案中，透过光聚限结构内的渐缩通道，使入射光束能够聚集并限制于该通道内，如此将能够使通过该光聚限结构的光束亮度将会高出许多，因此将能够维持穿出的光束不会交迭而造成对比失真的情况发生，也同时能够使穿出的光束的亮度足够用于近眼显示，如此应为一最佳解决方案。

发明内容