单体折射成像显示机制造技术

一种影像显示装置，主要包括；一显示单元；二第一折射镜组，位于显示单元的一侧；二反射单元，相对于第一折射镜组位于该显示单元的同一侧；二第二折射镜组，位于反射单元的一侧，但第二折射镜组不位于该反射单元及第一折射镜组形成的直线；以及二虚像成像镜组，是分别位于该二折射镜组的另一侧，且虚像成像镜组将该折射镜组所形成的影像转换成虚像；其中，折射镜组位于该反射单元与虚像成像镜组之间；且该显示单元所显示的影像，是经由第一折射镜组折射形成一与原影像倒立的影像，之后再经由反射单元反射至第二折射镜组，并穿透第二折射镜组偏折形成一与原影像正立的实像，再经由虚像成像镜组转换成与原影像正立的虚像。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种影像显示装置，尤指一种适用于眼镜型或头盔型的影像显示装置。
技术介绍
近年来，各种视听设备与显示装置的进步日新月异，除了功能加强之外，轻薄短小、方便携带亦为显示器发展的主流；其中一种新兴的显示装置便为虚拟实境(virtualreality)技术，藉由各种科技的整合，如显示器科技、电脑科技、感官科技与音效科技等，将原本大尺寸的视听设备缩小于方寸之间，成为可携带式眼镜型投影显示装置。而一般的平面显示器虽然重量减轻，但是其尺寸受限于材料重量以及成本，并无法做到同时放大影像尺寸并容易携带的功效。是以目前的显示器并无法符合市场追求大尺寸影像显示的消费需求。近来，诸多业者竞相看好投影的显示器，尤其是眼镜型显示器，因为其体积小，却可以利用光学元件的组合，让使用者可以达到大尺寸屏幕的观赏效果。一般预料眼镜型的显示器可以节省一般显示器的占用空间以及大幅减低达到同等效果显示器的重量，满足高级视听的需求。然而目前的眼镜型投影显示装置虽然重量较轻，但是配戴于头上仍然过于沉重。以往的眼镜型显示器是以两个小尺寸CRT映像管架设于使用者的眼前，藉由缩短CRT与眼睛的距离达到放大尺寸的效果。但是此种设计对于使用者头部的重量负荷大，且辐射线强，并不实用。近来现有的一般眼镜型投影显示装置采用平面显示装置，其原理如图1所示，包含一液晶显示器110、一双向分光器120、一偏光光束分离器130、一投影镜头140以及二平面镜或凹面镜150、160。该液晶显示器110所提供的影像经由该二镜面150与160进行两次反射，将影像投射于观测者眼中。但此种投射方式所形成的最终影像为实像，使用时因为近距离观测，会强迫眼睛的水晶体弯曲而压迫眼球；请接着参见图2(a)至2(e)，此是现有的都卜勒效应于人眼作用的示意图。正如同时下许多人所使用的录影机或照相机一般，当使用者手持照相机在移动中尝试对焦时，会发现照相机的镜头一直在前后调整其焦距，这是因为照相机必须尝试去厘清究竟哪些部分是所欲拍摄的主体、该主体距离相机的距离等等，才能正确地调焦而拍出清楚的影像。人类的眼睛正如相机的镜头一般，必须随时快速地调整水晶体的曲率、眼轴的长短以适应不同距离的景物。如图2(a)所示，当眼睛所见物体影像为静止的实像6时，眼球5与水晶体51维持在正常的状态；接着请参见图2(b)，当实像61与眼球501处在一相对移动中时，眼球501为了抓住正确的影像因此必须快速调整眼轴的长度以及水晶体511的曲率，如在图2(c)中水晶体512曲率变小而变得较为扁平，并且眼球502的眼轴长为了适应水晶体512的曲率而变短；或者如图2(d)中水晶体513的曲率变大而变得较为厚圆，并且眼球503的轴长为了适应水晶体513的曲率而变长；最后，如图2(e)所示，水晶体514调整到一正确的曲率，眼轴也随之调整到504的状态。在调整的过程当中由于物体移动的速度高于于眼球调整的速度，因此会有残像62的产生，亦即现有的都卜勒效应。并且，在快速调整焦距的过程中，眼球周围的微血管大量流通血液会给眼球造成压力，长时间、频繁地调整焦距之下所造成的眼压过高不仅会对人眼形成不舒适的感觉，严重者更恐有视网膜剥离的危险，因此该种实像投影装置若应用于眼镜型显示装置中，观测时间(数小时内)拉长时结果会造成观测者眼压升高，而产生晕眩不适的症状，甚至严重者导致视网膜剥离，所以不适合幼小孩童或患有心脏病或高血压病患使用。而投射实像于眼球成像，其放大倍数若欲提升，则需要拉长投射镜组与眼球的距离，如此若欲加大影像放大倍率，则需要加大投影系统所占用的空间，于实际上并不实用。另外，该形成投影实像于眼中的显示装置，于使用者头部移动时，会产生因为鬼影以及杜卜勒效应引起的影像模糊或严重晃动，所以显示品质不佳，应用领域不广。因此，目前市场上仍需要一种新的显示装置，可有效放大微显示器所提供的影像，并维持高解析度，其成像方法不会压迫眼球，即使近距离、长时间使用亦不会造成眼压升高的症状。专利技术人本着积极专利技术的精神，亟思一种可以解决上述问题的『单体折射成像显示装置』，几经研究实验终至完成此项嘉惠世人的专利技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是在提供一种影像显示装置，以便能有效放大微显示器所提供的影像，占用空间小，维持影像解析度，避免压迫眼球，延长使用时间，材料成本低，电力消耗低，放大倍率调整容易，影像亮度对比高，减少杜卜勒及鬼影效应，适合作为眼镜型或头盔型显示装置。为达成上述的目的，本专利技术『单体折射成像显示机』包含一显示单元；二第一折射镜组，位于该显示单元的一侧，用以偏折该显示单元所发出的光线；二反射单元，相对于该第一折射镜组位于该显示单元的同一侧，用以偏折自该第一折射镜组射出的光线，其中该二第一折射镜组皆位于该二反射单元之间；二第二折射镜组，位于该反射单元的一侧，但该第二折射镜组不位于该反射单元及该第一折射镜组形成的直线，用以分别偏折自该反射单元穿透或反射的光线；以及二虚像成像镜组，是分别位于该二折射镜组的另一侧，以偏折由该折射镜组所传来的光线，且该虚像成像镜组将该折射镜组所形成的影像转换成虚像；其中，该折射镜组位于该反射单元与该虚像成像镜组之间；且该显示单元所显示的影像，是经由该第一折射镜组折射形成一与原影像倒立的影像，之后再经由该反射单元反射至该第二折射镜组，并穿透该第二折射镜组偏折形成一与原影像正立的实像，再经由该虚像成像镜组转换成与原影像正立的虚像。上述的显示装置可应用于任何影像、图片、符号及文字显示的用途或设备，较佳为电视、电脑、印表机的信息显示装置、屏幕、运输载具(vehicle)的信息显示装置、信号机器、通讯设备(例如无线手机，电话)的信息显示装置、电话的信息显示装置、交谈式电子书、微显示器(microdisplay)、钓鱼(fishing)设备的显示、个人数位助理(personal digitalassistant)、虚拟游戏机(game)、虚拟飞行训练的信息显示装置、飞机(airplane)设备的显示及游戏眼罩的显示等。请光参见图3及图4，此二图为眼睛成像的实像、虚像差别示意图。图3为现有的投影系统所投射为实像4的状况，在眼睛所视为实像的情况下，眼睛必须正确调焦以使影像成像在视网膜上，才能『看见』影像41，而如前段所述，调焦的过程会带给眼睛压力。图4(a)至图4(c)为本专利技术眼睛所视为虚像的情况。在此情况下，当该成像镜组(凹面镜)260为透明时，显示单元(图中未示)所投射的实像42会在该成像镜组260之后形成一虚像43，而由于人眼睛于观察反射面的虚像时，眼球是调整其焦点于该反射面，是以人眼睛于观看反射面的虚像时，眼睛无须另外调整焦距，仅需要对焦于反射面。而反射的物体或显示器中投射于反射面的影像若有运动时，因为眼睛所对焦者仅为反射面，亦即眼球无须因为反射的物体或显示器中影像运动而大幅调整焦距，只要反射的物体影像或显示器中运动的影像，于经过眼球中水晶体后投射于视网膜上的成像，可以为数层视网膜所辨识的景深，即可以让眼睛清楚地看见影像或分辨影像的运动，但是不必随着影像快速地调整眼球的长短以适应影像的运动，是以眼压不会升高。而眼球内感觉非透明反射面虚像的远近，约略可以图4(b)及图4(c)来说明。因为眼球的视网膜为多层的结构，眼球可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像显示装置，其特征在于，主要包括：一显示单元；二第一折射镜组，位于该显示单元的一侧，用以偏折该显示单元所发出的光线；二反射单元，相对于该第一折射镜组位于该显示单元的同一侧，用以偏折自该第一折射镜组射出的光线，其 中该二第一折射镜组皆位于该二反射单元之间；二第二折射镜组，位于该反射单元的一侧，但该第二折射镜组不位于该反射单元及该第一折射镜组形成的直线，用以分别偏折自该反射单元穿透或反射的光线；以及二虚像成像镜组，是分别位于该二 折射镜组的另一侧，以偏折由该折射镜组所传来的光线，且该虚像成像镜组将该折射镜组所形成的影像转换成虚像；其中，该折射镜组位于该反射单元与该虚像成像镜组之间；且该显示单元所显示的影像，是经由该第一折射镜组折射形成一与原影像倒立的 影像，之后再经由该反射单元反射至该第二折射镜组，并穿透该第二折射镜组偏折形成一与原影像正立的实像，再经由该虚像成像镜组转换成与原影像正立的虚像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕兴增，胡锦标，
申请(专利权)人：吕兴增，胡锦标，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]