本發(fā)明涉及一種頭戴式顯示裝置，特別涉及一種具有回反射膜的頭戴式顯示裝置。

背景技術(shù)：

近年來，顯示裝置不斷的發(fā)展當中，由以往大型顯示器、顯示熒屏一直到各種手持裝置的顯示，顯示圖像畫面的方式持續(xù)的進步，與此同時，各種頭戴式顯示裝置的概念也陸續(xù)被提出。頭戴式顯示裝置可將顯示熒屏配合設(shè)置在使用者頭上穿戴的頭盔或眼鏡，由于顯示熒屏距離使用者眼睛近，能以較小的熒屏體積即達到產(chǎn)生較廣視角的效果。不過，現(xiàn)有的顯示熒屏往往構(gòu)造復雜，需要配戴較為笨重的裝置，因此在使用上較為不便。

因此，為解決上述問題，利用投射式或反射式的頭戴式顯示裝置也陸續(xù)提出，由于頭戴式顯示裝置大多原本即具有鏡片的結(jié)構(gòu)，因此常利用投射裝置將圖像投射至鏡片或屏幕上以供使用者檢視，但投射式的顯示裝置，往往有顯示亮度與清晰度的問題，如何以輕量化、微型化的光學結(jié)構(gòu)，投射清晰明亮的成像給使用者，使投射式或反射式的頭戴式顯示裝置的發(fā)展重點。

綜觀前所述，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)多年苦心潛心研究，思索并設(shè)計一種頭戴式顯示裝置，以針對現(xiàn)有技術(shù)的缺失加以改善，進而增進產(chǎn)業(yè)上的實施利用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的就是在提供一種頭戴式顯示裝置，以解決現(xiàn)有的頭戴式顯示裝置在顯示圖像時，產(chǎn)生亮度及清晰度的問題。

根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種頭戴式顯示裝置，包括回反射膜、反射膜、1/4波長板以及投影機。其中，回反射膜具有多個微結(jié)構(gòu)。多個微結(jié)構(gòu)當中具有反射凹面，反射凹面使入射至回反射膜的光由原入射路徑反射 離開回反射膜。反射膜對應于使用者的眼球位置，反射膜使第一偏振光反射而第二偏振光穿透，第一偏振光與第二偏振光具有不同偏振極性。1/4波長板設(shè)置在回反射膜面向反射膜的表面上。投影機與回反射膜設(shè)置在反射膜的同一側(cè)，投影機將第一偏振光投向反射膜。反射膜將第一偏振光反射至1/4波長板，第一偏振光穿過1/4波長板后入射至回反射膜，經(jīng)由原入射路徑反射再次穿過1/4波長板后回到反射膜，第一偏振光經(jīng)過1/4波長板改變偏振極性成為第二偏振光而穿透反射膜，到達眼球形成使用者所見的圖像。

較優(yōu)選地，回反射膜可包括透明襯底及鍍膜。其中，透明襯底于光線入射面的另一側(cè)表面形成多個凸起結(jié)構(gòu)，多個凸起結(jié)構(gòu)呈緊密的陣列排列。鍍膜設(shè)置在透明襯底的多個凸起結(jié)構(gòu)的表面上，使多個凸起結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成多個微結(jié)構(gòu)的反射凹面。

較優(yōu)選地，回反射膜可包括襯底及鍍膜。其中，襯底在光線入射面形成多個內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，多個內(nèi)凹結(jié)構(gòu)呈緊密的陣列排列。鍍膜設(shè)置在襯底的多個內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的表面上，使多個內(nèi)凹結(jié)構(gòu)形成多個微結(jié)構(gòu)的反射凹面。

根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種頭戴式顯示裝置，包括回反射膜、反射膜、1/4波長板以及投影機。其中，回反射膜具有多個微結(jié)構(gòu)。多個微結(jié)構(gòu)當中具有反射凹面，反射凹面使入射至回反射膜的光由原入射路徑反射離開回反射膜。反射膜對應于使用者的眼球位置，反射膜使第一偏振光反射而第二偏振光穿透，第一偏振光與第二偏振光具有不同偏振極性。1/4波長板設(shè)置在回反射膜面向反射膜的表面上。投影機與回反射膜設(shè)置在反射膜的不同側(cè)，投影機將第二偏振光投向反射膜。第二偏振光穿透反射膜朝向1/4波長板，第二偏振光穿過1/4波長板后入射至回反射膜，經(jīng)由原入射路徑反射再次穿過1/4波長板后回到反射膜，第二偏振光經(jīng)過1/4波長板改變偏振極性成為第一偏振光，反射膜反射第一偏振光，使其到達眼球形成該使用者所見的圖像。

根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種頭戴式顯示裝置，包括回反射膜、反射膜、第一1/4波長板、投影機以及第二1/4波長板。其中，回反射膜具有多個微結(jié)構(gòu)。多個微結(jié)構(gòu)當中具有反射凹面，反射凹面使入射至回反射膜的光由原入射路徑反射離開回反射膜。反射膜對應于使用者的眼球位置，反射膜使第一偏振光反射而第二偏振光穿透，第一偏振光與第二偏振光具有不同偏振極性。第一1/4波長板設(shè)置在反射膜面向回反射膜的表面上。投影機 與回反射膜設(shè)置在反射膜的同一側(cè)，投影機將第二偏振光投向反射膜。第二1/4波長板設(shè)置在投影機投射第二偏振光至反射膜的投射路線上，使第二偏振光先穿過第二1/4波長板及第一1/4波長板后，改變偏振極性成為第一偏振光并傳至反射膜。反射膜將第一偏振光反射，通過第一1/4波長板后入射至回反射膜，經(jīng)由原入射路徑反射再次穿過第一1/4波長板后回到反射膜，第一偏振光經(jīng)過第一1/4波長板改變偏振極性成為該第二偏振光而穿透反射膜，到達眼球形成使用者所見的圖像。

承上所述，依本發(fā)明的頭戴式顯示裝置，其可具有一或多個下述優(yōu)點：

(1)此頭戴式顯示裝置能利用回反射膜將光線反射為原路徑的特性，應用在反射式或投影式顯示裝置上，減少復雜的鏡片結(jié)構(gòu)，讓頭戴式顯示裝置能更為簡單及輕量化。

(2)此頭戴式顯示裝置能利用偏振片改變光線的偏振極性，使光線能穿透反射膜，進而提升成像效果，不會因為經(jīng)由分光作用而降低圖像的亮度或清晰度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖2為本發(fā)明的另一頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖3為本發(fā)明的又一頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖4及圖5為本發(fā)明的回反射膜反射光線的示意圖。

圖6為本發(fā)明的頭戴式顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明

1、2、3、5：頭戴式顯示裝置

10、20、30、40、50：回反射膜

10a、20a、31a、41a：微結(jié)構(gòu)

11、21、51：反射膜

12、52：1/4波長板

13、23、53：投影機

15、25、55：眼球

22：第一1/4波長板

24：第二1/4波長板

31：透明襯底

32、42：鍍膜

32a、33a、42a、43a：入射光

32b、33b、42b、43b：反射光

41：襯底

L1：第一偏振光

L2：第二偏振光

具體實施方式

為了更清楚的說明本發(fā)明的技術(shù)特征、內(nèi)容與優(yōu)點及其所能達成的功效，茲將本發(fā)明配合附圖，并以實施例的表達形式詳細說明如下，而其中所使用的附圖，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發(fā)明實施后的真實比例與精準配置，因此，不應就所附的附圖的比例與配置關(guān)系解讀、局限本發(fā)明于實際實施上的權(quán)利范圍，合先敘明。

請參閱圖1，其為本發(fā)明的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。圖中，頭戴式顯示裝置1包括回反射膜10、反射膜11、1/4波長板12以及投影機13。配合如頭盔、安全帽上原有的鏡片，回反射膜10可貼附于其鏡片上，其表面上具有多個半圓形凸起的微結(jié)構(gòu)10a，附圖中微結(jié)構(gòu)10a的大小及間距僅為示意，實際的微透鏡結(jié)構(gòu)10a可為緊密排列的半球狀陣列，其截面可為圓形、三角形、六角形或是多邊形的排列方式。在微結(jié)構(gòu)10a半圓形凸起的表面可鍍上金屬膜作為反射鏡面，使得由另一側(cè)入射進入回反射膜10的光線，通過微結(jié)構(gòu)10a而沿著原入射路徑反射射出。反射膜11對應于使用者眼球15的位置，設(shè)置在回反射膜10與眼球15之間，反射膜11與回反射膜10的夾角可為45°，但本發(fā)明不以此為限，反射膜11可依照投影機13設(shè)置的位置調(diào)整傾斜的角度。反射膜11同時具有反射及穿透的特性，可將第一偏振光L1反射而使第二偏振光L2穿透，第一偏振光L1可為S偏極光(S-polarized light)，第二偏振光L2可為P偏極光(P-polarized light)，兩者在偏振極性上具有不同的振蕩方向。為此，在回反射膜10面向反射膜11的表面上設(shè)置1/4波長板12，由此轉(zhuǎn)換光線的偏振極性。

經(jīng)由相對于反射膜11設(shè)置在頭戴式顯示裝置1的投影機13，將第一偏振光L1(S光)投向反射膜11，反射膜11將第一偏振光L1反射至1/4波長板 12，光線穿過1/4波長板12后入射至回反射膜10，經(jīng)由多個微結(jié)構(gòu)10a將光線由原入射路徑反射，再次穿過1/4波長板12后回到反射膜11，由于第一偏振光L1經(jīng)過1/4波長板改變偏振極性而成為第二偏振光L2(P光)，因而可穿透反射膜11，到達使用者的眼球15，形成使用者所看見的圖像。

請參閱圖2，其為本發(fā)明的另一頭戴式顯示裝置的光路示意圖。圖中，頭戴式顯示裝置2包括回反射膜10、反射膜11、1/4波長板12以及投影機13。本實施例與前一實施例具有類似的結(jié)構(gòu)，其相同標號的元件參照前一實施例所述而不重復敘述。本實施例主要的差異在于回反射膜10設(shè)置的位置以及投影機13投射光線的偏振極性。本實施例的回反射膜10位于頭戴式顯示裝置2內(nèi)，可設(shè)置在反射膜11的上方，并使回反射膜10上的1/4波長板面向反射膜11，而投影機13與回反射膜10設(shè)置在反射膜11的兩側(cè)。回反射膜10與反射膜11的夾角可為45°，但本發(fā)明不以此為限，可依據(jù)投影機13設(shè)置的位置或角度調(diào)整角度的大小。

投影機13將第二偏振光L2投向反射膜11，第二偏振光L2會穿過反射膜11并朝向1/4波長板12，光線穿過1/4波長板12后入射至回反射膜10，經(jīng)由多個微結(jié)構(gòu)10a將光線由原入射路徑反射，再次穿過1/4波長板12后回到反射膜11，由于第二偏振光L2經(jīng)過1/4波長板改變偏振極性而轉(zhuǎn)換成第一偏振光L1，因而可通過反射膜11反射到達使用者的眼球15，形成使用者所看見的圖像。本實施例與前一實施例均利用單一1/4波長板12來改變光線的偏振極性，由于投影機13所投射圖像的光可能具有不同偏振極性，因此可依需求調(diào)整回反射膜10的位置。

請參閱圖3，其為本發(fā)明的另一頭戴式顯示裝置的光路示意圖。圖中，頭戴式顯示裝置3包括回反射膜20、反射膜21、第一1/4波長板22、投影機23以及第二1/4波長板24?；胤瓷淠?0可貼附于頭戴式顯示裝置2的鏡片上，其面向入射光的一側(cè)表面上形成多個內(nèi)凹的微結(jié)構(gòu)20a，并在凹面表面上鍍上金屬膜，使入射光線通過反射凹面沿原入射路徑反射，附圖中微結(jié)構(gòu)20a的大小及間距僅為示意，實際的微結(jié)構(gòu)20a可為緊密排列的陣列結(jié)構(gòu)。反射膜21設(shè)置在回反射膜20與眼球25之間，反射膜21與回反射膜20的夾角可為45°，但本發(fā)明不以此為限，反射膜21可依照投影機23設(shè)置的位置調(diào)整傾斜的角度。反射膜21同時具有反射及穿透的特性，可將第一偏振(S光)反射，使第二偏振光(P光)透射。為此，本實施例以另外一種1/4波長 板的設(shè)置方式來轉(zhuǎn)換光線的偏振極性。

續(xù)如圖3所示，在反射膜21面向回反射膜20的表面上設(shè)置第一1/4波長板22，而第二1/4波長板24設(shè)置在投影機23投射光線至反射膜21的投射路線上，靠近于投影機23的出光口，且不會阻擋于回反射膜20及反射膜21之間。投影機23投射出來的第二偏振光會先經(jīng)過第二1/4波長板24，再經(jīng)過第一1/4波長板22后才傳至反射膜21，反射膜21將偏振極性改變而形成第一偏振光的光線反射，再次通過第一1/4波長板22入射至回反射膜20，經(jīng)由多個微結(jié)構(gòu)20a將光線由原入射路徑反射，再次穿過第一1/4波長板22后回到反射膜21，再次經(jīng)過波長板改變偏振極性的第二偏振光可穿透反射膜21，到達眼球25而形成使用者所見的圖像。

請參閱圖4及圖5，其為本發(fā)明的回反射膜反射光線的示意圖。在圖4中，回反射膜30包括透明襯底31以及鍍于透明襯底31表面上的鍍膜32，其中，透明襯底31在表面上形成多個陣列排列的微結(jié)構(gòu)31a，此處的微結(jié)構(gòu)31a呈半圓球狀，其形成的方式可包括在透明襯底上貼上具有多個透明半球形的薄膜，或是利用模具在透明襯底31上壓印形成半球形的凸起，但本發(fā)明不局限于此，在透明襯底表面形成半球形微結(jié)構(gòu)31a的方法均包括在本發(fā)明當中。再者，在凸出的半球形表面上可鍍上鍍膜32，使透明襯底31在微結(jié)構(gòu)31a部分形成具有反射凹面31b的反射鏡，也可由此將回反射膜30平坦化而易于貼附在頭戴式顯示裝置的原有鏡片上。此回反射膜30遇到不同入射角度的入射光32a、33a時，可利用反射凹面31b將其由原入射路徑反射出去，如對應的反射光32b、33b。

在圖5中，回反射膜40包括襯底41以及鍍于襯底41表面上的鍍膜42，其中，襯底41可為一般的薄膜襯底，不一定為透明襯底。在襯底41入射光的表面形成多個陣列排列的微結(jié)構(gòu)41a，與前述差異在于微透鏡結(jié)構(gòu)41a在此處為內(nèi)凹的半圓球狀，在表面鍍上鍍膜42，使微結(jié)構(gòu)41a形成可反射光線的反射凹面41b，此反射凹面41b使回反射膜40可將入射光42a、43a由原入射路徑反射出去，形成對應的反射光42b、43b。

請參閱圖6，其為本發(fā)明的另一頭戴式顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，頭戴式顯示裝置5可為安全帽或頭盔，但本發(fā)明不以此為限，各種眼鏡、雪鏡等裝置也可加裝本發(fā)明的顯示裝置。如圖所示，頭戴式顯示裝置5包括回反射膜50、反射膜51、1/4波長板52以及投影機53?；胤瓷淠?0可貼附于 原有鏡片54上，對應于使用者眼球55位置，1/4波長板52設(shè)置在回反射膜50上，而反射膜50設(shè)置在1/4波長板52與使用者眼球55之間。頭戴式顯示裝置5上裝設(shè)微型投影機53，將圖像投射至反射膜51，其具有偏振極性的光線先被反射，通過1/4波長板52后入射入回反射膜50，再利用回反射膜50特性以原路徑反射出光線，通過1/4波長板52回到反射膜51，此時光線經(jīng)過轉(zhuǎn)換而可穿透反射膜51，進而到達使用者眼球55來顯示圖像。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包括于本發(fā)明專利范圍中。