虚像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种虚像显示装置，适于应用在医学手术上，用于操作手术器械。虚像显示装置包括至少一虚像显示模块，配置于使用者的至少一眼睛前方。虚像显示模块包括图像显示单元以及分光单元。图像显示单元提供图像光束，其中图像光束包括至少一手术信号。分光单元配置于图像光束及来自外界物体的实体光束的传递路径上。分光单元将至少部分实体光束传递至眼睛，且将至少部分图像光束传递至眼睛，以显示虚像。

【技术实现步骤摘要】
虚像显示装置
本专利技术涉及一种显示装置，且特别是涉及一种虚像显示装置。
技术介绍
成像系统在许多医疗应用以及非医疗应用中起重要作用。举例而言，以成像系统 在内视镜检查术（endoscopy)的应用为例，内视镜成像系统将可允许医生检查人体的内部 器官或以微创方式（minimally invasive means)进行内视镜手术。如此，将可避免传统手 术的较大伤口，保留手术切口周围器官及肌肉组织的完整，减少输血需求，降低组织沾黏、 僵硬及细菌感染等并发症，避免不美观的手术疤痕，并大幅缩短病人住院及康复时间。 -般而言，在内视镜手术中，医生需借助监视器来观察人体内部的手术情况，以做 为调整手术器械的位移量与角度修正。然而，在目前的内视镜手术中，由于监视器放置于远 方某一固定处，因此医生必须长时间固定视角观察该监视器，不但容易造成眼睛、颈、肩的 疲劳，且对于经验较浅的外科医生而言，操作手术器械的方向感不易掌控。如此，在手术进 行中，需要不断的修正与调适方向感，因而加长手术时间，增加手术风险。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的一实施例的虚像显示装置，适于应用在医学手术上，用 于操作手术器械。虚像显示装置包括至少一虚像显示模块，虚像显示模块并配置于使用者 的至少一眼睛前方。虚像显示模块包括图像显示单元以及分光单元。图像显示单元提供图 像光束，其中图像光束包括至少一手术信号。分光单元配置于图像光束及来自外界物体的 实体光束的传递路径上，分光单元将至少部分实体光束传递至眼睛，且分光单元将至少部 分图像光束传递至眼睛，以显示虚像。 本专利技术的一实施例的虚像显示装置包括至少一虚像显示模块以及环境光调节单 元。虚像显示模块配置于使用者的至少一眼睛前方。虚像显示模块包括图像显示单元以及 分光单元。图像显示单元提供图像光束。分光单元配置于图像光束及来自外界物体的实体 光束的传递路径上，分光单元将至少部分实体光束传递至眼睛，且将至少部分图像光束传 递至眼睛，以显示虚像。环境光调节单元位于实体光束的传递路径上，用以调整至少部分实 体光束亮度与至少部分图像光束亮度的比例。 为让本专利技术的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详 细说明如下。 【附图说明】 图1是本专利技术一实施例的一种虚像显示装置应用于医学手术中的架构示意图； 图2是图1的虚像显示装置配戴于使用者头上的示意图； 图3是图1的控制存储模块的架构示意图； 图4是图1的虚像显示装置的架构示意图； 图5A至图5C是图1的虚像显示装置的不同成像画面示意图； 图6A是图1的一种虚像显示模块的架构示意图； 图6B是图1的另一种虚像显示模块的架构示意图； 图6C是图1的又一种虚像显示模块的架构示意图； 图6D是图6C的液态透镜的结构示意图； 图7A是图1的虚像显示模块的外观示意图； 图7B是图1的虚像显示模块的分解图； 图7C是图1的虚像显示装置的局部构件分解图； 图7D是图1的虚像显示装置的局部构件分解图； 图7E是图1的虚像显示模块的另一种外观示意图； 图7F是图7E的虚像显示模块设置于框架时的外观示意图； 图8A与图8B是图1的另一种框架的外观示意图； 图8C与图8D是图7E的虚像显示模块设置于框架时的外观示意图； 图9A是图1的虚像显示装置的实体光束遮蔽区域的示意图； 图9B至图9M是图1的不同环境光调节单元的外观示意图； 图10是图1的另一种环境光调节单元的结构示意图； 图IlA与图IlB是图1的适于收纳虚像显示装置的不同外壳的示意图； 图12是本专利技术另一实施例的一种虚像显示模块的架构示意图； 图13是本专利技术又一实施例的一种虚像显示模块的架构示意图； 图14A是本专利技术再一实施例的一种虚像显示装置的架构示意图； 图14B是图14A的一种虚像显示模块的架构示意图； 图15A是本专利技术再一实施例的一种虚像显示装置的架构示意图； 图15B是图15A的一种虚像显示模块的架构示意图； 图16A是本专利技术另一实施例的一种虚像显示装置的外观示意图； 图16B是图16A的虚像显示装置的局部构件分解图； 图16C是图16A的一种虚像显示模块的架构示意图； 图16D是图16C的虚像显示模块的架构示意图； 图17是图16A的另一种虚像显示模块的架构示意图； 图18是图16A的又一种虚像显示模块的架构示意图； 图19是图16A的再一种虚像显示模块的架构示意图。 符号说明 100、200、200a、710e、1600 :虚像显示装置 110、110a、110b、1210、1310、1410、1510、1610、1710、1810、1910 :虚像显示模块 111:图像显示单元 Illa:光源模块 Illb :显示面板 112:波片 113、1213、1413、1513 :移动补偿透镜组 1413a :第一透镜 1413b :第二透镜 1513c:第三透镜 1813:第四透镜 114、1314 :反射单元 114a:透镜 114b:反射膜层 115、1415 :分光单元 116:第一补偿透镜 117:玻璃片 1618 :导光棒 119:出瞳 120 :控制存储模块 121 :存储单元 121a :病历数据库 121b:图像数据库 121c :视力补偿数据表 123 :控制单元 125 :壳体 130 :摄像单元 140、140d、140j、140m、140' ：环境光调节单元 150 :框架 160 :驱动单元模块 170:可旋转支撑座 180 :机构调整单元模块 181 :固定座 183:固定架 190 :外壳 190al :左部分外壳 190a2 :右部分外壳 190bl :前盖 190b2 :后框 AX、0X:光轴 AB :辅助头带 AT :调整轨 BA:实体光束遮蔽区域 CG :玻璃盖 DSM :位移感测模块 EY :眼睛 FA、FX:锁固构件 FC :锁固孔 FO :具有黏性的物质 IB:图像光束 IP:反曲点 ICM :图像撷取模块 LC :液晶单元 PA :局部区域 PS :外部医学仪器 SB :实体光束 SCM :语音撷取模块 SD :手术器械 T1、T2:可变间距 UR:使用者 VI :虚像 SC:侧盖 BC :底盖 EL:外部镜片 RA:转轴 RX:外部构件 x、y:方向 S00、S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108、S109、S110、S111、S112、S113、 S114、S161、S162、S163、S164、S165、S212、S213、S307、S404、S405、S406、S407、S408、S409、 S505、S506、S507、S508、S5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚像显示装置，适于应用在医学手术上，用于操作手术器械，其特征在于，包括：至少一虚像显示模块，配置于使用者的至少一眼睛前方，且该至少一虚像显示模块包括：图像显示单元，提供图像光束，其中该图像光束包括至少一手术信号；以及分光单元，配置于该图像光束及来自外界物体的实体光束的传递路径上，该分光单元将至少部分该实体光束传递至该眼睛，且该分光单元将至少部分该图像光束传递至该眼睛，以显示虚像。

【技术特征摘要】
2013.09.11 TW 1021328521. 一种虚像显示装置，适于应用在医学手术上，用于操作手术器械，其特征在于，包 括： 至少一虚像显示模块，配置于使用者的至少一眼睛前方，且该至少一虚像显示模块包 括： 图像显示单元，提供图像光束，其中该图像光束包括至少一手术信号；以及 分光单元，配置于该图像光束及来自外界物体的实体光束的传递路径上，该分光单元 将至少部分该实体光束传递至该眼睛，且该分光单元将至少部分该图像光束传递至该眼 睛，以显示虚像。2. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括环境光调节单元，位于该实 体光束的传递路径上，用以调整该至少部分实体光束亮度与该至少部分图像光束亮度的比 例。3. 如权利要求2所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元包括至少一滤 光片、偏光片、遮板、变色镜片的任一者或其组合，用以调整被反射至该眼睛的该至少部分 实体光束的亮度，并于该眼睛中形成实体光束遮蔽区域。4. 如权利要求3所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一滤光片为多个滤光片，部 分该些滤光片具有不同尺寸，且该使用者选择其中一该滤光片，以切换该实体光束遮蔽区 域的尺寸。5. 如权利要求2所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括控制存储模块，并与该虚像 显示模块电连接，且该控制存储模块包括： 存储单元，用以存储该至少一手术信号；以及 控制单元，该控制单元控制该环境光调节单元以调整环境光，并控制该存储单元以调 整该手术信号的输出，且控制切换该虚像的成像位置以及成像画面尺寸。6. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元包括液晶单元， 用以调整通过该液晶单元的局部区域的该至少部分实体光束的亮度或偏振态，并于该眼睛 中形成实体光束遮蔽区域。7. 如权利要求6所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元调整该液晶单元的该 局部区域的范围，以切换该实体光束遮蔽区域的尺寸。8. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该存储单元还存储视力补偿数据 表，且该控制单元查询该视力补偿数据表以取得视力补偿信号。9. 如权利要求8所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示模块还包括第一补偿 透镜，该第一补偿透镜配置于该图像光束的传递路径上，且位于该分光单元与该眼睛之间。10. 如权利要求9所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一补偿透镜为镜片，且该使 用者根据该视力补偿信号选择该第一补偿透镜，以进行视力补偿。11. 如权利要求9所述的虚像显示装置，其特征在于，当该第补偿透镜为液态透镜，该 第一补偿透镜与该控制单元电连接，且该控制单元根据该视力补偿信号调整该第一补偿透 镜，以切换该虚像的成像位置。12. 如权利要求8所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示模块还包括移动补偿 透镜组，该移动补偿透镜组配置于该图像光束的传递路径上，并位于该图像显示单元与该 分光单元之间。13. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元根据该视力补偿信 号调整该图像显示单元与该移动补偿透镜组的相对位置，以调整该虚像的成像位置或成像 画面尺寸。14. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元根据该视力补偿信 号调整该图像显示单元与该移动补偿透镜组相对于该分光单元的位置，以调整该虚像的成 像位置或成像画面尺寸。15. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组包括凸透镜。16. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组包括至少二 非球面透镜。17. 如权利要求16所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组包括从该分 光单元往该图像显示单元依序排列的第一透镜以及第二透镜，且该第一透镜以及该第二透 镜的屈光度分别为正、负。18. 如权利要求17所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜分别 为双凸透镜与凸凹透镜，且该第一透镜与该第二透镜为非球面透镜。19. 如权利要求18所述的虚像显示装置，其特征在于，当沿着该第二透镜的光轴切开 该第二透镜面向该图像显示单元的凸面时所得到的截线具有至少一个反曲点。20. 如权利要求18所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一透镜的阿贝数大于40以 及该第二透镜的阿贝数小于40。21. 如权利要求17所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组还包括第三 透镜，配置于该图像显示单元与该第二透镜之间，且该第三透镜的屈光度为正。22. 如权利要求21所述的虚像显示装置，其特征在于，该第三透镜为双凸透镜，该第三 透镜为非球面透镜。23. 如权利要求21所述的虚像显示装置，其特征在于，当沿着该第三透镜的光轴切开 该第三透镜面向该图像显示单元的凸面时所得到的截线具有至少一个反曲点。24. 如权利要求21所述的虚像显示装置，其特征在于，该第三透镜的阿贝数大于40。25. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制存储模块还包括壳体，该 壳体具有容置空间，用以容置该存储单元以及该控制单元，且该壳体配置于该使用者身上。26. 如权利要求25所述的虚像显示装置，其特征在于，该壳体的材质为抗菌或灭菌材 料。27. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括框架，且该环境光调节单 元配置于该框架上。28. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括图像撷取模块，并配置于 该框架上，与该控制单元电连接，用以撷取手势图像信号，该手势图像信号并被传递至该控 制单元，该控制单元根据该手势图像信号来执行对应至该手势图像信号的功能。29. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括重力感测器、陀螺仪或其 任意组合所构成群组的其中之一，配置于该框架上，用以判别该框架的转动方向及速度，并 产生位移信号，且该位移信号被传递至该控制单元，该控制单元根据该位移信号来执行对 应至该位移信号的功能。30. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括语音撷取模块，与该控制 单元电连接，并配置于该框架上，用以撷取语音信号，该语音信号并被传递至该控制单元， 该控制单元根据该语音信号来执行对应至该语音信号的功能。31. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，虚像显示装置还包括： 驱动单元模块，与该至少一虚像显示模块的该图像显示单元电连接，用以驱动该图像 显示单元提供该图像光束；以及 可旋转支撑座，配置于该驱动单元模块下方，其中该至少一虚像显示模块、该可旋转支 撑座与该框架组合成眼镜式虚像显示装置。32. 如权利要求31所述的虚像显示装置，其特征在于，该驱动单元模块还包括机构调 整单元模块，其中该机构调整单元模块包括： 多个锁固构件； 固定座，具有调整轨；以及 至少一固定架，位于该调整轨上，其中该固定架具有多个锁固孔，该至少一虚像显示模 块通过部分该些锁固构件锁附于该固定架上，以使该至少一虚像显示模块适于沿该调整轨 移动。33. 如权利要求32所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块通过其 中一该锁固构件将该驱动单元模块与该图像显示单元耦接，且适于通过该锁固构件调整该 驱动单元模块与该图像显示单元的相对位置。34. 如权利要求31所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括外壳，具有容置空间，且 为可拆卸式壳体，用以容置该图像显示单元、该分光单元以及该反射单元。35. 如权利要求34所述的虚像显示装置，其特征在于，该外壳的材质为抗菌或灭菌材 料。36. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该存储单元还存储病历数据库。37. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元还连接至少一外部医 学仪器，并接收该至少一外部医学仪器所产生的参数信号。38. 如权利要求2所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括反射单元，配置于部分该 图像光束的传递路径上，其中该分光单元让该图像显示单元所发出的至少部分该图像光束 穿透而传递至该反射单元，该分光单元将被该反射单元反射的至少部分该图像光束反射至 该眼睛，且该分光单元让至少部分该实体光束穿透而传递至该眼睛。39. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该图像显示单元包括： 光源模块，提供照明光束；以及 显示面板，配置于该照明光束的传递路径上，该显示面板并将该照明光束转换成该图 像光束。40. 如权利要求39所述的虚像显示装置，其特征在于，该显示面板为液晶显示面板或 娃基液晶显不器。41. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该分光单元为偏振分光器、线栅 偏振分光器或反射型偏光膜。42. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元为偏光片，用 以调整该至少部分实体光束的偏振态。43. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括波片，配置于该至少部分 图像光束的传递路径上，且位于该分光单元与该反射单元之间。44. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该反射单元镀有反射金属膜层。45. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该反射单元为非球面凹面镜或 是歪像凹面镜。46. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该分光单元为部分穿透部分反射 分光兀件。47. 如权利要求46所述的虚像显示装置，其特征在于，该图像显示单元为有机发光二 极管显示面板。48. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示装置还包括摄像单 元，与该虚像显示模块电连接，用以取得并传递图像信号至该虚像显示模块，且该虚像显示 模块的该图像显示单元依据该图像信号提供该图像光束。49. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块为二个虚 像显示模块，且该二个虚像显示模块分别显示图像，且该二图像的视角不同，以形成立体图 像。50. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块为二个虚 像显示模块，且该二个虚像显示模块分别显示图像，且该二图像的视角相同，以形成平面图 像。51. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，当该虚像显示装置在适用于正常 视力使用者的模式下时，该虚像显示装置符合d-I：A〈f，其中d为该图像显示单元到该反射 单元的表面的距离，f为该反射单元的焦距，A为该图像显示单元至该反射单元之间沿着光 轴的光路径上的任一位置的光程长度与实际长度的差值除以该位置的折射率后所得到的 比值，且2A为该图像显示单元至该反射单元之间沿着该光轴的光路径上的所有位置的A 的总和，其中该所有位置的A至少部分不相同。52. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块还包括导 光棒，位于该图像显示单元与该分光单元之间，且该导光棒的阿贝数大于40。53. 如权利要求52所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括反射单元，且该反射单元 与该导光棒的材质不同。54. 如权利要求52所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括第四透镜，位于该导光棒 与该图像显示单元之间，且该第四透镜的阿贝数小于40。55. 如权利要求52所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括环境光调节单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淇霖，刁国栋，陈添源，钟隆斌，林俊全，陈治诚，张启伸，杨卿洁，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71