本發(fā)明是有關(guān)于一種顯示裝置，且特別是有關(guān)于一種頭戴式顯示裝置。

背景技術(shù)：

近眼顯示器(neareyedisplay,ned)以及頭戴式顯示器(head-mounteddisplay,hmd)是目前極具發(fā)產(chǎn)潛力的下一代殺手級產(chǎn)品。在近眼顯示的相關(guān)應(yīng)用上，目前可分為擴增實境(augmentedreality,ar)以及虛擬實境(virtualreality,vr)。對于虛擬實境而言，如何營造虛擬世界的真實感是重要的開發(fā)議題。對擴增實境而言，相關(guān)開發(fā)人員則致力于如何在輕薄的前提下提供最佳的影像品質(zhì)。

在以頭戴式顯示器實現(xiàn)擴增實境的基本光學(xué)架構(gòu)中，用以顯示的影像光束由投影裝置發(fā)出后，經(jīng)由具有半反射半穿透的光學(xué)元件反射而進入使用者的眼睛。顯示影像的光束以及外界的環(huán)境光束都進入使用者的眼睛，而達(dá)到擴增實境的顯示效果。然而，在上述架構(gòu)中，投影裝置無可避免的出現(xiàn)于使用者的眼睛的視角范圍中，且上述構(gòu)件占有一定的體積。因此，頭戴式顯示器實際能顯示的影像的視角大為受限。為了實現(xiàn)廣視角的顯示效果，現(xiàn)有的一種解決方式是以可使影像光束多次反射的光學(xué)鏡組或反射系統(tǒng)，使投影裝置可以設(shè)置在使用者的眼睛的視角范圍以外。然而，上述光學(xué)鏡組或反射系統(tǒng)通常造成頭戴式顯示器的體積增大以及重量增加的問題，且光學(xué)鏡組的多個反射面的組裝精度和面型精度都有很高的要求。另外一種解決方式是利用多層分光結(jié)構(gòu)相貼合的導(dǎo)光構(gòu)件將投影裝置的影像光束導(dǎo)入使用者的眼睛。然而，上述導(dǎo)光構(gòu)件的制程包括繁復(fù)的鍍膜、貼合、對位、切割以及拋光等制程，量產(chǎn)性較差。因此，如何在實現(xiàn)擴增實境的廣視角顯示的同時，減少頭戴式顯示器的體積以及重量并簡化制程，是本領(lǐng)域相關(guān)人員值得關(guān)注的重點之一。

“背景技術(shù)”段落只是用來幫助了解本

技術(shù)實現(xiàn)要素：
，因此在“背景技術(shù)”段落所揭露的內(nèi)容可能包含一些沒有構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的已知技術(shù)。在“背景技術(shù)”段落所揭露的內(nèi)容，不代表該內(nèi)容或者本發(fā)明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發(fā)明申請前已被本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉或認(rèn)知。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種頭戴式顯示裝置，其可以實現(xiàn)廣視角，且其體積較小、重量較輕且制程較為簡化。

本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進一步的了解。

為達(dá)上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實施例提出一種頭戴式顯示裝置，包括透明顯示器、液晶透鏡以及第一菲涅耳透鏡。透明顯示器用以發(fā)出影像光束。液晶透鏡配置于透明顯示器旁。透明顯示器配置于液晶透鏡與第一菲涅耳透鏡之間。第一菲涅耳透鏡用以接收環(huán)境光束。頭戴式顯示裝置利用液晶透鏡的至少一部分發(fā)生相位調(diào)變，以使透明顯示器的至少一部分的影像光束通過光瞳。

基于上述，本發(fā)明的實施例至少具有以下其中一個優(yōu)點或功效。本發(fā)明的實施例中，頭戴式顯示裝置的透明顯示器配置于液晶透鏡與第一菲涅耳透鏡之間。透明顯示器用以發(fā)出影像光束，而第一菲涅耳透鏡用以接收環(huán)境光束。頭戴式顯示裝置利用液晶透鏡的至少一部分發(fā)生相位調(diào)變，以使透明顯示器的至少一部分的影像光束通過光瞳。因此，頭戴式顯示裝置可以同時發(fā)出用以顯示的影像光束以及接收外來的環(huán)境光束，且液晶透鏡可局部或全部發(fā)生相位調(diào)變而使得用以顯示的影像光束與外來的環(huán)境光束并存而實現(xiàn)擴增實境(augmentedreality,ar)的顯示效果。由于透明顯示器不會造成視角遮蔽的問題，因此頭戴式顯示裝置可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果。另外，由于頭戴式顯示裝置不必額外裝設(shè)可使影像光束多次反射的光學(xué)鏡組或反射系統(tǒng)，因此頭戴式顯示裝置的體積較小且重量較輕。除此之外，頭戴式顯示裝置不需設(shè)置具有多層分光結(jié)構(gòu)相貼合的導(dǎo)光構(gòu)件，因此頭戴式顯示裝置的制程得以簡化，量產(chǎn)性較佳。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1a示出本發(fā)明一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖1b示出圖1a實施例的頭戴式顯示裝置于另一光路示意圖。

圖2示出本發(fā)明另一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖3a示出本發(fā)明又一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖3b示出圖3a實施例的頭戴式顯示裝置于另一光路示意圖。

圖4a示出本發(fā)明再一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖4b示出圖4a實施例的頭戴式顯示裝置于另一光路示意圖。

圖5示出本發(fā)明另一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖6示出本發(fā)明又一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

圖7示出本發(fā)明再一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

具體實施方式

有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考附圖的一優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明中，將可清楚地呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。

圖1a示出本發(fā)明一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖，請參考圖1a。在本實施例中，頭戴式顯示裝置100包括透明顯示器110以及液晶透鏡120，且液晶透鏡120配置于透明顯示器110旁。具體而言，透明顯示器110用以發(fā)出影像光束il。頭戴式顯示裝置100利用液晶透鏡120的至少一部分發(fā)生相位調(diào)變，以使透明顯示器110的至少一部分的影像光束il通過光瞳p。舉例而言，頭戴式顯示裝置100的液晶透鏡120的至少一部分例如是發(fā)生相位調(diào)變而使其屈光度為正值，以使透明顯示器110的至少一部分的影像光束il通過光瞳p。在本實施例中，舉例而言，光瞳p可以是使用者的眼睛he的瞳孔。當(dāng)影像光束il通過瞳孔后，影像光束il于使用者的眼睛he的視網(wǎng)膜上形成影像。然而在其他實施例中，光瞳p也可以例如是一般光學(xué)鏡頭的孔徑光闌所在的位置，本發(fā)明并不限于此。

在本實施例中，液晶透鏡120的部分區(qū)域?qū)?yīng)于透明顯示器110的部分顯示畫面。也就是說，在透明顯示器110局部顯示出顯示畫面時，液晶透鏡120可以配合顯示的區(qū)域做局部的調(diào)變。此外，液晶透鏡120也可以整體發(fā)生相位調(diào)變，而使得通過液晶透鏡120的影像光束il通過光瞳p。具體而言，透明顯示器110可以在保持可透光的情形下，發(fā)出影像光束il以產(chǎn)生對應(yīng)的顯示畫面。進一步而言，來自外界的環(huán)境光束al的至少一部分穿過透明顯示器110而通過光瞳p。也就是說，當(dāng)光瞳p例如是使用者的眼睛he的瞳孔，來自透明顯示器110的影像光束il以及來自外界的至少一部分的環(huán)境光束al都可以通過光瞳p，并在使用者的眼睛he的視網(wǎng)膜上形成影像。因此，當(dāng)頭戴式顯示裝置100置放于使用者的眼睛he前方，且影像光束il以及環(huán)境光束al通過使用者的眼睛he的光瞳p時，使用者可以觀看到影像光束il對應(yīng)的顯示畫面所形成的虛像(未示出于圖1a)，同時，使用者也可觀看到環(huán)境光束al對應(yīng)的外界影像(未示出于圖1a)，而實現(xiàn)擴增實境的顯示效果。在本實施例中，透明顯示器110例如是透明的薄膜電晶體液晶(thinfilmtransistor-liquidcrystaldisplay,tft-lcd)顯示器、透明的有機發(fā)光二極體(organiclight-emittingdiode,oled)顯示器或是其他類型的透明顯示器，本發(fā)明并不限于此。

請繼續(xù)參考圖1a。在本實施例中，頭戴式顯示裝置100更包括第一菲涅耳透鏡(fresnellens)130以及第二菲涅耳透鏡140。透明顯示器110配置于液晶透鏡120與第一菲涅耳透鏡130之間，且透明顯示器110配置于第一菲涅耳透鏡130與第二菲涅耳透鏡140之間。此外，在本實施例中，第一菲涅耳透鏡130的屈光度例如為負(fù)值，且第二菲涅耳透鏡140的屈光度例如為正值。具體而言，第一菲涅耳透鏡130用以接收環(huán)境光束al。環(huán)境光束al的至少一部分經(jīng)由第一菲涅耳透鏡130接收后，依序穿過透明顯示器110、第二菲涅耳透鏡140與液晶透鏡120而通過光瞳p。在本實施例中，透明顯示器110發(fā)出影像光束il，而影像光束il包括影像光束il1以及影像光束il2，其中影像光束il1對應(yīng)于透明顯示器110的影像顯示區(qū)域i1，且影像光束il2對應(yīng)于透明顯示器110的影像顯示區(qū)域i2。具體而言，頭戴式顯示裝置100利用液晶透鏡120的至少一部分發(fā)生相位調(diào)變，以使透明顯示器110的影像光束il1以及影像光束il2通過光瞳p。同時，環(huán)境光束al穿過透明顯示器110而通過光瞳p。

在本實施例中，屈光度為正值的第二菲涅耳透鏡140以及液晶透鏡120可以共同地對透明顯示器110發(fā)出的影像光束il(影像光束il1以及影像光束il2)進行調(diào)整，使得影像光束il對應(yīng)的顯示畫面所形成的虛像(未示出于圖1a)可調(diào)整的程度增加。此外，第一菲涅耳透鏡130的屈光度與第二菲涅耳透鏡140的屈光度可以相互搭配調(diào)整，而同時對影像光束il以及環(huán)境光束al進行調(diào)整。舉例而言，屈光度為負(fù)值的第一菲涅耳透鏡130、屈光度為正值的第二菲涅耳透鏡140以及液晶透鏡120可同時對影像光束il以及環(huán)境光束al進行調(diào)整。當(dāng)影像光束il依序通過第二菲涅耳透鏡140以及液晶透鏡120之后，影像光束il得以通過光瞳p。同時，當(dāng)至少一部分環(huán)境光束al依序通過第一菲涅耳透鏡130、透明顯示器110、第二菲涅耳透鏡140以及液晶透鏡120之后，環(huán)境光束al并不會發(fā)生發(fā)散或匯聚，而避免環(huán)境光束al所對應(yīng)的外界影像(未示出)發(fā)生變形。

在一些實施例中，頭戴式顯示裝置100也可以不包括第二菲涅耳透鏡140，且頭戴式顯示裝置100的第一菲涅耳透鏡130的屈光度也為負(fù)值。在這些實施例中，經(jīng)相位調(diào)變后的液晶透鏡120，其屈光度與第一菲涅耳透鏡130的屈光度可以相互搭配調(diào)整，而避免環(huán)境光束al所對應(yīng)的外界影像發(fā)生變形，本發(fā)明并不限于此。在其他實施例中，可以對第一菲涅耳透鏡130的屈光度、第二菲涅耳透鏡140的屈光度以及經(jīng)相位調(diào)變后的液晶透鏡120的屈光度進行調(diào)整，而對影像光束il對應(yīng)的顯示畫面以及環(huán)境光束al對應(yīng)的外界影像進行調(diào)整。另外，在一些實施例中，也可以采用其他類型的透鏡，例如是液晶透鏡或是一般的透鏡或鏡片組，來取代第一菲涅耳透鏡130或第二菲涅耳透鏡140，本發(fā)明不限于此。

在本實施例中，由于頭戴式顯示裝置100利用液晶透鏡120的至少一部分發(fā)生相位調(diào)變，以使透明顯示器110的至少一部分的影像光束il通過光瞳p。因此，頭戴式顯示裝置100可以同時發(fā)出用以顯示的影像光束以及接收外部的環(huán)境光束。同時，液晶透鏡120可局部或全部發(fā)生相位調(diào)變而使得用以顯示的影像光束il與外來的環(huán)境光束al并存而實現(xiàn)擴增實境的顯示效果。另外，由于透明顯示器110不會造成視角遮蔽的問題，因此頭戴式顯示裝置100可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果。此外，由于頭戴式顯示裝置100不必額外裝設(shè)使影像光束多次反射的光學(xué)鏡組或光學(xué)系統(tǒng)，因此頭戴式顯示裝置100的體積較小且重量較輕。除此之外，頭戴式顯示裝置100不需設(shè)置具有多層分光結(jié)構(gòu)相貼合的導(dǎo)光構(gòu)件，因此頭戴式顯示裝置100的制程得以簡化，量產(chǎn)性較佳，并且有利于成本的降低。在本實施例中，頭戴式顯示裝置100包括第一菲涅耳透鏡130，且透明顯示器110配置于液晶透鏡120與第一菲涅耳透鏡130之間。因此，調(diào)變后的液晶透鏡120其屈光度與第一菲涅耳透鏡130的屈光度可以相互搭配調(diào)整，避免環(huán)境光束al所對應(yīng)的外界影像發(fā)生變形。也就是說，頭戴式顯示裝置100可以同時地顯示出透明顯示器110的畫面以及環(huán)境光束al對應(yīng)的外界影像，且環(huán)境光束al所對應(yīng)的外界影像不會發(fā)生變形，而達(dá)到更理想的擴增實境顯示效果。

在一些實施例中，頭戴式顯示裝置100的透明顯示器110可以設(shè)計成曲面狀(curved)，且頭戴式顯示裝置100的其他構(gòu)件，例如是液晶透鏡120、第一菲涅耳透鏡130以及第二菲涅耳透鏡140也可對應(yīng)設(shè)計成曲面狀，使頭戴式顯示裝置100提供更佳的包覆性。此外，在一些實施例中，也可以透過透明顯示器與液晶透鏡的調(diào)整，使頭戴式顯示裝置將透明顯示器所發(fā)出的兩種影像光束分別通過兩光瞳，其中各影像光束各自通過一光瞳。經(jīng)由透明顯示器與液晶透鏡適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，當(dāng)此兩光瞳分別對應(yīng)于使用者的雙眼的瞳孔時，使用者可以觀看到三維的顯示效果。在這些實施例中，頭戴式顯示裝置可以帶給使用者更為立體的擴增實境顯示效果。

圖1b示出圖1a實施例的頭戴式顯示裝置于另一光路示意圖，請參考圖1b。在本實施例中，透明顯示器110發(fā)出的影像光束il包括影像光束il3，且影像光束il3對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i3。頭戴式顯示裝置100的液晶透鏡120可以整體發(fā)生相位調(diào)變，而使得通過液晶透鏡120的影像光束il3(影像光束il)通過光瞳p。當(dāng)光瞳p例如是使用者的眼睛he的瞳孔時，使用者可以觀看到影像光束il3(影像光束il)對應(yīng)的影像顯示區(qū)域i3所形成的虛像vi3。同時，使用者也可觀看到環(huán)境光束al對應(yīng)形成的外界影像(未示出于圖1b)。在本實施例中，液晶透鏡120整體發(fā)生相位調(diào)變，且液晶透鏡120的相位為連續(xù)的調(diào)變。因此，透明顯示器110從位于邊緣處到位于中心處所發(fā)出的影像光束il3都可以通過光瞳p。然而，在其他實施例中，液晶透鏡120的相位也可以是不連續(xù)的調(diào)變，本發(fā)明并不限于此。

圖2示出本發(fā)明另一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖，請參考圖2。在本實施例中，頭戴式顯示裝置200類似于圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100。頭戴式顯示裝置200的構(gòu)件以及相關(guān)敘述可以參考圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100，在此便不再贅述。頭戴式顯示裝置200與頭戴式顯示裝置100的差異如下所述。頭戴式顯示裝置200包括透明顯示器210、液晶透鏡220、第一菲涅耳透鏡130以及第二菲涅耳透鏡140。透明顯示器210用以發(fā)出影像光束il，且影像光束il包括影像光束il4以及影像光束il5，其中影像光束il4對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i4，且影像光束il5對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i5。另外，透明顯示器210具有第一區(qū)域a1以及第二區(qū)域a3，且液晶透鏡220具有第三區(qū)域a2以及第四區(qū)域a4，其中透明顯示器210的第一區(qū)域a1對應(yīng)影像顯示區(qū)域i4，且透明顯示器210的第二區(qū)域a3對應(yīng)影像顯示區(qū)域i5。

在本實施例中，液晶透鏡220于第二區(qū)域a3發(fā)生相位調(diào)變，以使第一區(qū)域a1發(fā)出的影像光束il4通過第二區(qū)域a3時，影像光束il4的光學(xué)路徑改變。另外，液晶透鏡220于第四區(qū)域a4發(fā)生相位調(diào)變，以使第三區(qū)域a2發(fā)出的影像光束il5通過第四區(qū)域a4時，影像光束il5的光學(xué)路徑改變。具體而言，第一區(qū)域a1發(fā)出的影像光束il4，即對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i4的影像光束il4通過第三區(qū)域a3時，液晶透鏡220于第二區(qū)域a3發(fā)生相位調(diào)變，而使影像光束il4轉(zhuǎn)折并匯聚而通過光瞳p。此外，第三區(qū)域a2發(fā)出的影像光束il5，即對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i5的影像光束il5通過第四區(qū)域a4時，液晶透鏡220于第四區(qū)域a4發(fā)生相位調(diào)變，而使影像光束il5轉(zhuǎn)折并匯聚且通過光瞳p。也就是說，在本實施例中，通過第二區(qū)域a3的影像光束il4以及通過第四區(qū)域a4的影像光束il5共同地通過光瞳p。

在本實施例中，液晶透鏡220的相位發(fā)生不連續(xù)的調(diào)變。當(dāng)光瞳p例如是使用者的眼睛he的瞳孔時，使用者可以觀看到影像顯示區(qū)域i4所形成的虛像vi4以及影像顯示區(qū)域i5所形成的虛像vi5。具體而言，液晶透鏡220于第二區(qū)域a3發(fā)生相位調(diào)變的程度與液晶透鏡220于第四區(qū)域a4發(fā)生相位調(diào)變的程度不同，而使得虛像vi4與虛像vi5位于不同的位置。進一步而言，使用者觀看到的第一區(qū)域a1所對應(yīng)的虛像vi4與第三區(qū)域a2所對應(yīng)的虛像vi5具有不同的焦深。也就是說，頭戴式顯示裝置200可以通過液晶透鏡220的相位發(fā)生不連續(xù)的調(diào)變，而使顯示影像具有視覺景深的效果。另外，在本實施例中，頭戴式顯示裝置200具有類似于圖1a至圖1b實施例中頭戴式顯示裝置100所述的技術(shù)效果。頭戴式顯示裝置200可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果，且其體積較小、重量較輕且制程較為簡化。

圖3a示出本發(fā)明又一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖，圖3b示出圖3a實施例的頭戴式顯示裝置于另一光路示意圖，請先參考圖3a。在本實施例中，頭戴式顯示裝置300類似于圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100。頭戴式顯示裝置300的構(gòu)件以及相關(guān)敘述可以參考圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100，在此便不再贅述。頭戴式顯示裝置300與頭戴式顯示裝置100的差異如下所述。頭戴式顯示裝置300包括透明顯示器310、液晶透鏡320、第一菲涅耳透鏡130以及第二菲涅耳透鏡140。透明顯示器310用以發(fā)出影像光束il，且影像光束il包括影像光束il6，其中影像光束il6對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i6。另外，透明顯示器310具有第一區(qū)域a5，且液晶透鏡320具有第二區(qū)域a6，其中透明顯示器310的第一區(qū)域a5顯示出影像顯示區(qū)域i6。在本實施例中，液晶透鏡320于第二區(qū)域a6發(fā)生相位調(diào)變，使透明顯示器310的第一區(qū)域a5發(fā)出的影像光束il6通過第二區(qū)域a6而通過光瞳p。具體而言，第一區(qū)域a5的位置對應(yīng)于第二區(qū)域a6的位置。

接著，請參考圖3b。在本實施例中，透明顯示器310具有第一區(qū)域a7，且液晶透鏡320具有第二區(qū)域a8，其中透明顯示器310的第一區(qū)域a7顯示出影像顯示區(qū)域i7。在本實施例中，液晶透鏡320于第二區(qū)域a8發(fā)生相位調(diào)變，使透明顯示器310的第一區(qū)域a7發(fā)出的影像光束il7通過第二區(qū)域a8而通過光瞳p。具體而言，第一區(qū)域a7的位置并不對應(yīng)于第二區(qū)域a8的位置，且影像光束il7通過第二區(qū)域a8而通過光瞳p時形成不對稱的張角。請同時參考圖3a以及圖3b，在本實施例中，圖3a的第一區(qū)域a5可以與圖3b的第一區(qū)域a7位于透明顯示器310的相同位置。在一時間范圍內(nèi)，液晶透鏡320由第二區(qū)域a6發(fā)生相位調(diào)變(如圖3a所示出)逐漸地轉(zhuǎn)變成由第二區(qū)域a8發(fā)生相位調(diào)變(如圖3b所示出)。也就是說，液晶透鏡320發(fā)生相位調(diào)變的區(qū)域在一時間范圍內(nèi)逐漸地改變，而使得液晶透鏡320發(fā)生相位調(diào)變的區(qū)域?qū)ν该黠@示器310所發(fā)出的影像光束形成不同的成像效果。液晶透鏡320發(fā)生相位調(diào)變的區(qū)域從原本對應(yīng)于透明顯示器310顯示影像的區(qū)域，轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚?yīng)于透明顯示器310顯示影像的區(qū)域，并且液晶透鏡320發(fā)生相位調(diào)變的區(qū)域在一時間內(nèi)逐漸地改變。在圖3a中，使用者可以看到影像顯示區(qū)域i6所形成的虛像vi6，而在圖3b中，使用者可以看到影像顯示區(qū)域i7所形成的虛像vi7。具體而言，由于影像光束il7通過第二區(qū)域a8而通過光瞳p時形成不對稱的張角，因此使用者觀看到頭戴式顯示裝置300的顯示影像由虛像vi6逐漸轉(zhuǎn)變到虛像vi7時，會感受到頭戴式顯示裝置300的顯示影像產(chǎn)生移動的感覺。在本實施例中，頭戴式顯示裝置300具有類似于圖1a至圖1b實施例中頭戴式顯示裝置100所述的技術(shù)效果。頭戴式顯示裝置300可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果，且其體積較小、重量較輕且制程較為簡化。

圖4a示出本發(fā)明再一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖，而圖4b示出圖4a實施例的頭戴式顯示裝置于另一光路示意圖，請先參考圖4a。在本實施例中，頭戴式顯示裝置400類似于圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100。頭戴式顯示裝置400的構(gòu)件以及相關(guān)敘述可以參考圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100，在此便不再贅述。頭戴式顯示裝置400與頭戴式顯示裝置100的差異如下所述。頭戴式顯示裝置400包括透明顯示器110、液晶透鏡420、第一菲涅耳透鏡130以及第二菲涅耳透鏡140。在本實施例中，透明顯示器110用以發(fā)出影像光束il，且影像光束il包括影像光束il8，其中影像光束il8對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i8。當(dāng)光瞳p例如是使用者的眼睛he的瞳孔時，使用者可以觀看到影像光束il8(影像光束il)對應(yīng)的影像顯示區(qū)域i8所形成的虛像vi8。

在本實施例中，頭戴式顯示裝置400通過調(diào)整液晶透鏡420的至少一部分的相位調(diào)變的程度，以調(diào)整通過光瞳p的影像光束的張角。具體而言，請同時參考圖4a以及圖4b。在圖4a中，通過光瞳p的影像光束il8對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i8，且影像光束il8具有張角θ1。接著，在圖4b中，頭戴式顯示裝置400通過調(diào)整液晶透鏡420的至少一部分的相位調(diào)變的程度，以使液晶透鏡420達(dá)到更大程度的光線匯聚效果，而使得通過光瞳p的影像光束的張角變大。進一步而言，在圖4b中，通過光瞳p的影像光束il8’對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i8，虛像vi8’也對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i8。影像光束il8’具有張角θ2，且張角θ2大于張角θ1。同時，使用者可以觀察出虛像vi8’較虛像vi8為大。也就是說，在本實施例中，頭戴式顯示裝置400通過調(diào)整液晶透鏡420的至少一部分的相位調(diào)變的程度，而對透明顯示器的顯示影像造成放大的效果。在其他實施例中，頭戴式顯示裝置400也可以通過調(diào)整液晶透鏡420的至少一部分的相位調(diào)變的程度，而對透明顯示器的顯示影像造成其他的顯示效果，例如是縮小或平移等，本發(fā)明并不限于此。具體而言，在本實施例中，頭戴式顯示裝置400具有類似于圖1a至圖1b實施例中頭戴式顯示裝置100所述的技術(shù)效果。頭戴式顯示裝置400可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果，且其體積較小、重量較輕且制程較為簡化。

圖5示出本發(fā)明另一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖，請參考圖5。在本實施例中，頭戴式顯示裝置500類似于圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100。頭戴式顯示裝置500的構(gòu)件以及相關(guān)敘述可以參考圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100，在此便不再贅述。頭戴式顯示裝置500與頭戴式顯示裝置100的差異如下所述。頭戴式顯示裝置500包括透明顯示器110、液晶透鏡120、第一菲涅耳透鏡130以及第二菲涅耳透鏡540。具體而言，液晶透鏡120配置于透明顯示器110與第二菲涅耳透鏡540之間，且至少一部分環(huán)境光束al經(jīng)由第一菲涅耳透鏡130接收后，依序穿過透明顯示器110、液晶透鏡120與第二菲涅耳透鏡540而通過光瞳p。在本實施例中，由于第二菲涅耳透鏡540并非直接地配置于透明顯示器110的旁邊，因此第二菲涅耳透鏡540不會因靠近透明顯示器110而被使用者觀看到。具體而言，使用者不會因為第二菲涅耳透鏡540太靠近透明顯示器110，而在觀看透明顯示器110所顯示的影像的同時，觀看到第二菲涅耳透鏡540的樣貌。在本實施例中，頭戴式顯示裝置500具有類似于圖1a至圖1b實施例中頭戴式顯示裝置100所述的技術(shù)效果。頭戴式顯示裝置500可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果，且其體積較小、重量較輕且制程較為簡化。

圖6示出本發(fā)明又一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖，請參考圖6。在本實施例中，頭戴式顯示裝置600類似于圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100。頭戴式顯示裝置600的構(gòu)件以及相關(guān)敘述可以參考圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100，在此便不再贅述。頭戴式顯示裝置600與頭戴式顯示裝置100的差異如下所述。頭戴式顯示裝置600采用以液晶透鏡650以及液晶透鏡660，分別取代第一菲涅耳透鏡130以及第二菲涅耳透鏡140。在本實施例中，液晶透鏡650以及液晶透鏡660可以通過相位調(diào)變而達(dá)到適合的屈光度，因此可具有更多元化的調(diào)變方式。舉例而言，經(jīng)相位調(diào)變的液晶透鏡650其屈光度例如為負(fù)值，經(jīng)相位調(diào)變的液晶透鏡660其屈光度例如為正值。在本實施例中，頭戴式顯示裝置600具有類似于圖1a至圖1b實施例中頭戴式顯示裝置100所述的技術(shù)效果。頭戴式顯示裝置600可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果，且其體積較小、重量較輕且制程較為簡化。

圖7示出本發(fā)明再一實施例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖，請參考圖7。在本實施例中，頭戴式顯示裝置700類似于圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100。頭戴式顯示裝置700的構(gòu)件以及相關(guān)敘述可以參考圖1a至圖1b的頭戴式顯示裝置100，在此便不再贅述。頭戴式顯示裝置700與頭戴式顯示裝置100的差異如下所述。頭戴式顯示裝置700更包括液晶面板770，且透明顯示器110配置于液晶透鏡120與液晶面板770之間。液晶面板770的至少一部分通過液晶面板770的相位調(diào)變而令環(huán)境光束無法穿透。舉例而言，液晶面板770的區(qū)域a例如發(fā)生相位調(diào)變，而使環(huán)境光束al’無法穿透區(qū)域a。相對而言，液晶面板770的區(qū)域a以外的區(qū)域并未發(fā)生如區(qū)域a所發(fā)生的相位調(diào)變。因此環(huán)境光束al可以順利穿透區(qū)域a以外的區(qū)域。在本實施例中，區(qū)域a的位置可以對應(yīng)于透明顯示器110顯示出影像的區(qū)域，例如是區(qū)域a的位置對應(yīng)于影像顯示區(qū)域i2的位置。當(dāng)使用者觀看影像光束il2(影像光束il)對應(yīng)的影像顯示區(qū)域i2所形成的虛像(未示出)時，影像光束il2所形成的虛像不會與環(huán)境光束al’對應(yīng)的外界影像(未示出)相重疊。因此，環(huán)境光束al’對應(yīng)的外界影像不會對影像光束il2所形成的虛像造成干擾，當(dāng)使用者觀看影像顯示區(qū)域i2所對應(yīng)的虛像時，可以達(dá)到較清楚的顯示效果。相對而言，環(huán)境光束al可以順利穿透區(qū)域a以外的區(qū)域，因此當(dāng)使用者觀看影像光束il1(影像光束il)對應(yīng)的影像顯示區(qū)域i1所形成的虛像(未示出)時，影像光束il1所形成的虛像會與環(huán)境光束al對應(yīng)的外界影像相重疊。具體而言，可以依據(jù)實際顯示需求，而使液晶面板770的至少一部分通過液晶面板770的相位調(diào)變而令環(huán)境光束無法穿透，本發(fā)明并不限于此。在一些實施例中，也可以使液晶面板770整體發(fā)生相位調(diào)變，而使環(huán)境光束無法穿透，使得使用者使用頭戴式顯示裝置時并不會看到對應(yīng)于外界影像的環(huán)境光束。此時，頭戴式顯示裝置可以實現(xiàn)虛擬實境的顯示效果。在本實施例中，頭戴式顯示裝置700具有類似于圖1a至圖1b實施例中頭戴式顯示裝置100所述的技術(shù)效果。頭戴式顯示裝置700可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果，且其體積較小、重量較輕且制程較為簡化。

綜上所述，本發(fā)明的實施例至少具有以下其中一個優(yōu)點或功效。本發(fā)明的實施例中，頭戴式顯示裝置的透明顯示器配置于液晶透鏡與第一菲涅耳透鏡之間。透明顯示器用以發(fā)出影像光束，而第一菲涅耳透鏡用以接收環(huán)境光束。頭戴式顯示裝置利用液晶透鏡的至少一部分發(fā)生相位調(diào)變，以使透明顯示器的至少一部分的影像光束通過光瞳。因此，頭戴式顯示裝置可以同時發(fā)出用以顯示的影像光束以及接收外來的環(huán)境光束，且液晶透鏡可局部或全部發(fā)生相位調(diào)變而使得用以顯示的影像光束與外來的環(huán)境光束并存而實現(xiàn)擴增實境的顯示效果。由于透明顯示器不會造成視角遮蔽的問題，因此頭戴式顯示裝置可以實現(xiàn)廣視角的顯示效果。另外，由于頭戴式顯示裝置不必額外裝設(shè)可使影像光束多次反射的光學(xué)鏡組或反射系統(tǒng)，因此頭戴式顯示裝置的體積較小且重量較輕。除此之外，頭戴式顯示裝置不需設(shè)置具有多層分光結(jié)構(gòu)相貼合的導(dǎo)光構(gòu)件，因此頭戴式顯示裝置的制程得以簡化，其量產(chǎn)性較佳。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即所有依本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書所作的簡單的等效變化與修改，都仍屬本發(fā)明專利覆蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實施例或權(quán)利要求不須實現(xiàn)本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點或特點。此外，摘要和發(fā)明名稱僅是用來輔助專利文件檢索之用，并非用來限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。此外，本說明書或權(quán)利要求書中提及的“第一”、“第二”、“第三”或“第四”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區(qū)別不同實施例或范圍，而并非用來限制元件數(shù)量上的上限或下限。

附圖標(biāo)記說明

100、200、300、400、500、600、700：頭戴式顯示裝置

110、210、310：透明顯示器

120、220、320、420、650、660：液晶透鏡

130：第一菲涅耳透鏡

140、540：第二菲涅耳透鏡

770：液晶面板

a：區(qū)域

a1、a5、a7：第一區(qū)域

a3、a6、a8：第二區(qū)域

a2：第三區(qū)域

a4：第四區(qū)域

al、al’：環(huán)境光束

he：使用者的眼睛

i1、i2、i3、i4、i5、i6、i7、i8：影像顯示區(qū)域

il、il1、il2、il3、il4、il5、il6、il7、il8、il8’：影像光束

p：光瞳

vi3、vi4、vi5、vi6、vi7、vi8、vi8’：虛像

θ1、θ2：張角