具视焦距压缩组的单体折射成像显示装置制造方法及图纸

一种具视距压缩组的单体折射成像显示装置，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；　　　　二视焦距压缩单元，分别位于该单一第一折射单元与该单一反射单元之间，以改变光的景深；　　　　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，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，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。（*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，除了功能加强的外，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(virtual reality)技术，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萤幕的观赏效果。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。而且，目前一般传统的眼镜型投影显示装置的影像景深并不大，其产生的影像虽可以辨识，但是影像的品质(例如景深)尚待提升。影像景深的加大，即可以提高显示影像的品质。往昔的眼镜型显示器是以两个小尺寸CRT映像管(阴极射线管)架设于使用者的眼前，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。尔近常用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；请接著参见图2a至2e，此为公知的杜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2a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；接著请参见图2b，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5 11的曲率，如在图2c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2d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2e所示，水晶体514调整到一正确的曲率，眼轴也随的调整到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，亦即公知的杜卜勒效应。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、频繁地调整焦距的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之虞！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。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种影像显示装置，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，加大影像景深，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。为实现上述目的，本专利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；二视焦距压缩单元，分别位于该单一第一折射单元与该单一反射单元之间，以改变光的景深；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，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，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。其中该第二折射镜组同时具聚光及放大影像的功能以分别偏折自该反射单元穿透或反射的光线，形成放大实像；且该虚像成像镜组将该折射镜组所形成的实像转换成虚像。其中该第一折射镜组与第二折射镜组为一聚光镜组。其中该自反射单元的入射光与该第二折射镜组入射面法线形成一夹角Y；且该夹角Y大于0度，小于90度。其中每一第一折射镜组为二单凸透镜，且该二单凸透镜的曲率不同。其中该第二折射镜组为一凸透镜，用以偏折该反射单元的光线，并同时放大穿透该第二折射镜组的影像。其中该显示单元为一平面微显示器。其中该显示单元为LCD、L-COS微显示器或DMD微显示器。其中该第一折射镜组为具部分反射与部分穿透功能的三棱镜。其中该反射单元为具反射功能的三棱镜。其中该虚像成像镜组为凹面镜组或凹透镜组。其中该虚像成像镜组为平面镜组。其中经该第二折射镜组形成的实像与该虚像成像镜组的间距小于该虚像成像镜组的焦距。其中该第二折射镜组与该显示单元间的夹角介于0度及70度之间。其中经该反射单元反射的像与该第二折射镜组的间距介于该第二折射镜组的焦距与其两倍焦距之间。其还包含至少一光源，用以提供该显示单元光线。其还包含至少一半固态液晶层遮罩于该虚像成像单元的一侧，以控制外界光线的进入。其还包含至少一可调式遮罩于该虚像成像单元的一侧，以控制外界光线的进入。其还包含一绕射镜组，该绕射镜组位于该折射镜组与该虚像成像镜组之间，用以提高自该反射单元发出的光线的半辉度角。其作为眼镜型(Goggle type)显示装置或头盔型(Head Mount)显示装置。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、印表机的资讯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：