TW201819990A

TW201819990A - 單中心廣視野個人顯示器

Info

Publication number: TW201819990A
Application number: TW106136654A
Authority: TW
Inventors: 約書亞蒙洛寇柏
Original assignee: 美商康寧公司
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-06-01
Also published as: US20180120567A1; WO2018081409A1; US10591732B2; JP2019536089A; EP3532889A1; CN109923461A; KR20190071799A

Abstract

一種顯示裝置，其包括至少一影像產生器，其具有產生影像承載光之一彎曲顯示表面，該顯示表面具有至少一曲率半徑為r1_d ；與該影像產生器間隔之一反射組件，該反射組件具有凹向該影像且至少一曲率半徑為r1_r 之一入射反射表面，其經設置以產生該彎曲顯示表面之一虛擬影像；以及一分光器板，其設置在該影像產生器與該反射組件之間的自由空間中，並具有傾斜向一觀看者視線的第一與第二表面，其中該反射組件與該分光器板沿著該觀看者視線定義用於該影像承載光的一觀看者眼動範圍，其中該彎曲顯示表面與該反射表面實質上為同心。

Description

單中心廣視野個人顯示器

本申請案基於專利法主張於2016年10月31日所申請之美國臨時申請序列號62/415,059之優先權，其內容受本申請案所倚賴並於此併入本文做為參考。

本揭示發明一般而言與個人顯示裝置有關，且更特別的係與用於具有一瞳孔成像系統之廣視野頭戴式或其他單一觀看者顯示器的裝置及方法有關。

個人顯示裝置使其可能提供在應用程式中提供影像內容給一觀看者，這對於傳統顯示螢幕的使用可能是一種負擔。頭戴式裝置（HMD），像是顯示護目鏡，係被認為是一種可在各種領域中使用的可穿戴式個人顯示裝置的有用形式，其應用程式範圍涵蓋軍事、醫學、牙科、工業及遊戲呈現等等。立體成像，藉由其強化的空間呈現與相關細節的改善呈現，可能相較於利用二維（2-D）平面顯示器而言，更能夠特別有用於呈現更逼真的影像以及更精確的深度資訊。

儘管已經對於可穿戴式顯示裝置的可使用性、尺寸、成本與效能改良進行許多的改進，但是仍存在相當大的改進空間。特別是，將電子處理影像呈現給觀看者的成像光學元件係已經令人失望。傳統的設計方法已經證明難以按照需要的尺寸、重量與放置需求進行縮放，通常難以解決與視野及扭曲、容眼距、瞳孔大小與其他因素有關的光學問題。

根據本揭示發明之一態樣，提供一種顯示裝置，其包括：至少一影像產生器，其具有產生影像承載光之一彎曲顯示表面，該顯示表面具有至少一曲率半徑為r1_d ；與該影像產生器間隔之一反射組件，該反射組件具有凹向該影像且至少一曲率半徑為r1_r 之一入射反射表面，其經設置以產生所述彎曲顯示表面之一虛擬影像；以及

一分光器板，其設置在該影像產生器與該反射組件之間的自由空間中，並具有傾斜向一觀看者視線的第一與第二表面，其中該反射組件與該分光器板沿著該觀看者視線定義用於該影像承載光的一觀看者眼動範圍，其中該彎曲顯示表面與該反射表面實質上為同心。

於此敘述之該顯示裝置設計在與其他設計相比之下，能夠增加視野、降低像差並在低成本下具有大瞳孔尺寸，藉此提供立即可製造且本質上適合人類視覺系統的個人化顯示裝置設計。其他的特徵及優點將於以下詳細描述中闡述，並且對於本領域技術人員而言，從說明書或透過實作於書寫敘述及其申請專利範圍以及該等附圖中所述之具體實施例而能認知的部分是顯而易見的。實踐在書面描述和其請求項中描述的實施例而被認識到中部分是顯而易見的。

應該瞭解前述一般性敘述及以下的詳細敘述兩者都僅為實例，且預期提供對於瞭解該等申請專利範圍之本質與特徵的概觀或是架構。

涵蓋該等附圖以提供進一步瞭解，其被整合於本申請書之中，並構成本申請書之一部分。該等圖式繪示一或多個具體實施例，並與該敘述一起用於說明各個具體實施例的原則與操作。

於此繪示與敘述的圖式提供，係為了說明根據各種具體實施例之光學裝置的操作與製造的關鍵原理，且這許多附圖並不用於繪出實際的尺寸或比例。可能需要某些誇示，以強調基本的結構關連或操作原則。

所提供之該等圖式可能未繪示各種的支援組件，包含為了在一顯示裝置中所使用之各種標準特徵的光學安裝座、店員、影像資料來源與相關的安裝結構。由光學領域技術人員所能理解的是，本發明之多數具體實施例可以使用許多形式的標準安裝座與支援組件，包含與可穿戴式與手持式顯示裝置兩者一起使用的那些組件。

在本申請書的上下文中，像是「頂部」及「底部」或是「以上」及「以下」或是「下方」的用詞係為相對性，並不表示一組件或表面的任何必要定向，其只用於簡單參照或區分視野、相對表面、空間關係或是在一組件或裝置內的不同光路徑。同樣的，用詞「水平」及「垂直」係可相對於該等圖式使用，舉例而言，用以敘述在相對於標準觀看條件下的不同平面中，多數組件或光的相對正交關係，但並非表示組件相對於真實水平或垂直方向的任何要求定向。

當該等用詞「第一」、「第二」、「第三」等等被使用時，其並不需要表示任何順序或優先性的關連，而是用於更清楚地辨別元件彼此或是時間間隔彼此。這些敘述詞係用於在本揭示發明與申請專利範圍的上下文中清楚地將一個元件與另一相似元件分開。

用詞「觀看者」、「觀察者」及「使用者」可於本揭示發明上下文中互換使用，以表示觀看來自一個人顯示裝置之影像的人員。

當在此使用時，用詞「通電」與一裝置或組件集合在接收電力之後實作一指示功能有關，且選擇性地是在接收一或多個致能訊號之後。舉例而言，一光源係被通電以發射光束並可經調變以根據影像資料訊號進行影像呈現。

在本揭示發明的上下文中，兩平面、方向向量或是其他的幾何特徵，當其實際或交叉投射角度係於90度的+/-4度內時，便視其兩者為正交。

在本揭示發明的上下文中，用詞「傾斜」或片語「傾角」係用來表示傾斜的非正交角度，因此其與正交不同，亦即與90度或是90度的倍數之間，沿著至少一軸相差至少大約4度或大於4度。舉例而言，在利用此一般性定義下，一傾角可為比90度大於或小於至少4度。

在本揭示發明的上下文中，用詞「耦合」係用於表示一種在二或多個組件之間的機械聯繫、連結、關連或鏈結，因此一組件的移位將影響其所耦合之組件的空間佈置。對於機械耦合而言，兩組件並不需要直接接觸，而可以透過一或多個中間組件鏈結。

在本揭示發明的上下文中，用詞「左眼影像」描述由該觀看者左眼所檢視的一虛擬影像，而「右眼影像」描述由該觀看者右眼所檢視的一對應虛擬影像。片語「左眼」及「右眼」可用為辨別形成一立體影像對之每一影像之成像組件的形容詞，因為此概念是由立體成像領域之技術人員所廣泛理解。

用詞「至少之一」係用於說明可以選擇該列出項目的一或多者。單參考一尺寸量測或位置使用用詞「大約」或「近似」時，其意指落在實際上可接收之量測誤差或精確性的預期公差之中。所列出的表達數值可從標稱值稍微改變，只要該標稱值的差異並不造成符合所敘述具體實施例之要求的處理或結構的失敗。

在談到尺寸時，用詞「實質上」意指其較佳地係落於一幾何精確尺寸的+/-12%內。因此，舉例而言，若一第一尺寸數值係在一第二尺寸數值的大約44%至大約56%的範圍中，則該第一尺寸數值實質上為該第二數值之半。當相對於像是一曲率半徑、焦點、組件位置、或是一光學軸上的其他點的適宜參考尺寸，其距離尺寸實質上係為相同，彼此之間不大於大約12%，較佳的是在5%、3%、1%或小於1%的距離時，其在空間中的位置便為彼此「接近」或是靠近。

用詞「可致動」具有其傳統意義，在對於一裝置或組件而言時，其係能夠回應刺激實現動作，舉例而言像是回應一電力訊號。

於本申請中使用用詞「訊號通訊」說明二或多個裝置及/或組件係能夠透過在某些訊號通路上移動的訊息彼此通訊。訊號通訊可為有線或無線的。該等訊號可為通訊、電力、資料或能量訊號，其可以沿著在一第一裝置及/或組件與一第二裝置及/或組件之間的訊號路徑，將資訊、電力及/或能量從該第一裝置及/或組件將通訊至該第二裝置及/或組件。該等訊號路徑可以包含在該第一裝置及/或組件與該第二裝置及/或組件之間的實體、電力、磁性、電磁性、光學、有線及/或無線通訊連結。該等訊號路徑也可以在該第一裝置及/或組件與該第二裝置及/或組件之間包含其他的裝置及/或組件。

用詞「示例」指出該敘述係用作為一實例，而並非暗示其為理想。

相對於一光學裝置之組件位置或曲率中心或其他特徵，用詞「靠近」具有對於光學設計領域技術人員所使用的標準意涵，其考慮了預期的製造公差或製造的不精確性，舉例而言，也考慮了再理論與實際光行為之間的預期差異。

如同被熟知的，於一特定光學系統內或來自該系統的光分佈與其整體配置有關，其對於適宜的效能而言並不需要為幾何完美或是顯現出理想的對稱性。舉例而言，對於曲面鏡的光分佈而言，其實質上聚焦在以一焦點為中心的小區域上時，係可以被精確描述；然而，為了對敘述目的，係使用像是「焦點」或是「聚焦區域」的傳統用詞。用詞「眼動範圍」表示由一光學系統所形成之一虛擬影像可被觀看到的區域。

當從一單一位置觀看場景並在兩者眼睛位置處向該觀察者呈現時，該視野缺乏深度感的第三維效果。以此方法檢視的場景稱為平面雙眼場景。然而，當一單一場景係由彼此稍微間隔的兩個位置檢視時，對該觀看者所呈現的視野具有景深。以此方式檢視的場景稱為立體雙眼場景。從一單眼位置所觀看並從一位置所產生的場景則稱為單眼場景，其缺乏第三維效果。

如成像領域技術人員所熟知的，一虛擬影像是利用從一光學系統提供至眼睛的光線發散進行合成模擬，並在眼動範圍空間中檢視。一光學系統形成一虛擬影像，其於一給定位置與距離處出現在一觀看者的視野中。在光線發散的視野中不存在對應的「實際」物件。所謂的「擴增實境」檢視系統運用一種虛擬成像系統，其提供虛擬影像對於沿著該觀看者視線所檢視之真實世界物件場景上的疊加。這種能夠與該觀看者視野中物件場景影像內容組合而形成虛擬影像的能力，區別了擴增實境成像裝置與其他不允許來自真實場景的光能夠被同時檢視而僅能提供該觀看者一虛擬影像的顯示裝置。

參考圖 1A 的示意圖，其以側視圖繪示一虛擬成像裝置10 ，其形成一虛擬影像已由一眼動範圍E中的眼瞳孔P檢視。一分光器板26 （替代用詞為板形分光器、分光器或分束器）具有第一與第二平行表面S1及S2，其沿著一觀看者視線12 傾斜設置，並與用於提供一影像的影像產生器24 相間隔，並設置在該影像產生器24 與一反射組件Rc 之間的自由空間中。在所描繪的具體實施例中，影像產生器24 係為一種具有顯示表面24’ 的顯示來源，用以提供一影像。在某些具體實施例中，如圖 1A 繪示，該影像產生器之表面24’ 為曲面，並因此產生影像承載光的彎曲視野。舉例而言，該顯示表面可為一「智能手錶」或手腕可穿戴裝置的圓柱表面。

圖 1A 描繪在此具體實施例中，該反射組件Rc 具有一反射表面20 並相對於該影像產生器24 為凹形。該反射表面20 將光朝回該影像產生器24 反射。該反射表面20 的一主軸A則實質上與該影像產生器24 顯示表面24’ 的主軸A’平行且較佳為共線（且較佳為共線）。

該影像產生器24 係為可通電，以引導影像成在光朝向分光器板26 的間隔表面S2 。該影像產生器24 、該分光器板26 與該反射組件Rc 相配合並經建構以形成可在眼動範圍E處沿著視線12 可觀看的虛擬影像。在某些具體實施例中，該影像產生器24 可以設置在該觀看者眼部上方，而該反射組件Rc 則設置在該觀看者眼部下方。在某些具體實施例中，該影像產生器24 可以設置在該觀看者眼部下方，而該反射組件Rc 則設置在該觀看者眼部上方。

在某些示例具體實施例中，該曲面顯示表面24’ 基本上為圓柱形，亦即此表面係於一橫斷面彎曲，因此其具有的半徑r1_d 係小於100mm，較佳的是不大於60mm，例如20至60mm；在另一橫斷面中，此表面基本上為平面或是（具有曲率半徑r2_d ＞100m，較佳的是＞500m且更佳的是為∞的）平面。

該顯示表面24’ 的彎曲表面與該反射組件的彎曲表面（反射表面20 ）實質上為共圓心。在某些具體實施例中，該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係共圓心於5mm內。當該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係共圓心於5mm內時，由該顯示裝置所形成並呈現給該觀看者的虛擬影像實質上係於跨及該整體彎曲視野（FOV）的焦點中（較佳的是在水平方向中）。

在某些具體實施例中，該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係共圓心於3mm內。在某些具體實施例中，該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係共圓心於2mm內。在某些具體實施例中，該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係共圓心於1mm內。在某些具體實施例中，該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係共圓心於0.5mm內。較佳的是，該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係為共圓心。（舉例而言，參考圖 1B 。）當該曲面顯示表面24’ 與該反射表面20 係為共圓心時，由該顯示器（且更具體的，由具有曲率半徑r1_r 的反射表面20 ）所形成並呈現給該觀看者的虛擬影像便落於跨及該整體彎曲視野（FOV）的焦點中（在該顯示器的視野方向中，其較佳的是在水平方向中）。

因此，根據某些具體實施例，該顯示裝置包括： (a) 至少一影像產生器24 ，其具有一曲面顯示表面24’ ，其產生影像承載光60 ，該曲面顯示器平面具有至少一曲率半徑r1_d ； (b) 一反射組件Rc ，其與該影像產生器24 相間隔，該反射組件Rc 具有凹向該影像產生器24 的一入射反射表面20 ，其具有一曲率半徑為r1_r ，具有該入射反射表面20 之反射組件Rc 係經建構並設置，以建立該曲面顯示表面24’ 的一虛擬影像（舉例而言，參考圖 1B ）；及 (c) 一分光器板26 ，其設置在該影像產生器24 與該反射組件Rc 之間的自由空間中，該分光器板26 具有對一觀看者視線為傾斜的第一與第二表面S1 、 S2 ，其中該反射組件Rc 與該分光器板26 定義用於沿著該觀看者視線之影像承載光的觀看者眼動範圍，其中該曲面顯示表面24’ 與該曲面反射表面20 實質上在至少一橫斷面中共圓心（例如，在一水平方向中）。

根據在此敘述的某些具體實施例，一擴增實境顯示器包括用於一觀看者左眼的左顯示裝置以及用於一觀看者右眼的右顯示裝置，其中每一左及右顯示裝置都包括以上敘述的顯示裝置。如以上敘述，在至少某些具體實施例中，一擴增實境顯示裝置包括用於一觀看者左眼的左顯示裝置以及用於一觀看者右眼的右顯示裝置。若於這些具體實施例中運用兩個分離影像產生器（每一個都具有一顯示表面24’ ）時，該兩顯示裝置的每一者都經建構，因此每一顯示裝置的反射表面20 主軸A實質上係與該對應影像產生器24 之顯示表面24’ 主軸A’ 共線（且較佳的為同軸）。

該分光器板26 與該反射組件Rc 為一單一眼睛的影像定義一光學路徑40 ，沿著此路徑40 來自該分光器板26 的光便被傳送透過自由空間，於第一方向入射至該反射組件Rc 的反射表面20 上。光接著從該反射表面20 反射，接著繼續沿著該光學路徑40 反射回移動透過自由空間並回到該分光器板26 。該分光器板26 的表面S1沿著一未中斷路徑反射來自該反射組件Rc 反射回的光，該未中斷路徑係朝向沿著一觀看者視線12 的觀看者眼動範圍E ，其中該物件場景的視線12 係延伸穿過該分光器板26 。該分光器板26 提供一傾斜窗，透過該傾斜窗可觀看該物件場景。因此該分光器係經建構並設置為由該影像產生器所產生之該影像承載光在當其朝向該反射組件Rc 傳播時橫向於該分光器，並在其由該反射器組件Rc 反射之後從該分光器反射。根據某些具體實施例，該分光器板26 重量小於25公克（例如＜20公克、＜15公克、＜10公克），並提供至少30度的水平完整視野，在某些具體實施例中係超過40度（例如，40至70度，舉例而言50至60度）。在某些具體實施例中，該分光器板26 重量為2至10公克，舉例而言不大於5公克，且在某些具體實施例中為2至5公克。根據某些具體實施例，該分光器板26 具有一部份反射表面，該部份反射表面係經設置以面向該（等）反射組件Rc 。在於此敘述之示例具體實施例中，該部份反射表面反射該可見頻譜傳輸中至少25%的光（例如25%至75%，或30%至70%，或40%至60%，或45%至65%），並傳輸該可見頻譜傳輸中至少25%的光（例如25%至75%，或30%至70%，或40%至60%，或45%至65%）。舉例而言，該部份反射表面可以：(i)傳輸45%的光並反射55%的光，或(ii)可以傳輸50%的光透過並反射回50%的光，或(iii)可以傳輸55%的光並反射可見頻譜中45%的光。

根據某些具體實施例，該顯示表面24’ 為圓柱形，且該反射組件Rc 的入射反射凹表面係為旋轉對稱。在某些具體實施例中，該顯示表面為環形，而該反射組件的入射反射凹表面係為旋轉對稱。

該反射組件Rc 的彎曲反射表面20 較佳的係為旋轉對稱，並根據某些具體實施例係為具有曲率半徑r1_r 的球形。在某些具體實施例中，該彎曲顯示表面24’ 係為具有曲率半徑r1_d 的圓柱形。較佳的是，該兩表面的曲率中心可被設置為彼此靠近，更具體的彼此係在5mm內－亦即該兩半徑r1_d 和r1_r 係起源於相同點或接近為相同點。舉例而言，在某些具體實施例中，該兩表面Rc 及24’ 的曲率中心可落於3mm內，且在某些具體實施例中，彼此係落於1mm內。

此配置有利的是即使在該彎曲視野超過40度時仍可獲得良好聚焦的影像。

根據在此敘述的具體實施例，較佳的是2.1≥r1_r /r1_d ＞1.5。在某些具體實施例中，120mm≥r1_r ≥60mm且60mm≥r1_d ≥30mm。在某些具體實施例中，100mm≥r1_r ≥50mm且50mm≥r1_d ≥45mm。舉例而言，在某些具體實施例中，r1_r =100mm、r1_d =50mm而r1_r /r1_d =2。舉例而言，在某些具體實施例中，r1_r =100mm且r1_d =55mm。在某些具體實施例中，r1_r =80mm且r1_d =45mm。

當在此參照時，「彎曲影像視野」係意指跨及視野的彎曲影像面。當在此參照時，由該影像產生器24 所產生之「影像彎曲視野」及「影像承載光的彎曲視野」係意指一彎曲顯示表面24’ 或從此表面放射跨及由該來源24 所顯示之（目標）視野的光。

可以使用該光學系統中的一或多個其他透鏡L1、L2（未繪示）交替地校正影像扭曲。然而，扭曲也可以利用一種直接的方式，藉由對該影像資料適當調整而進行數位校正。

圖 1A 繪示（該顯示裝置30 之）虛擬成像裝置10 之多數組件的佈置，用於形成一單一左眼或右眼影像。圖 2 的示意圖繪示從一顯示裝置30 配置前方的立體圖，利用該裝置30 從該顯示表面的不同部分提供左眼與右眼影像內容至在每一對應眼動範圍處的個別瞳孔P（觀看者的眼瞳孔）。更具體的，圖 2 繪示一顯示裝置30 如何利用一單一分光器板26 形成一立體雙眼虛擬影像，其具有在個別眼動範圍EL及ER處可檢視的左眼與右眼影像。在此具體實施例中，兩影像產生器24l 、 24r 具有個別的彎曲（圓柱形）表面24’l 及24’r ，其分別產生實際的左眼與右眼影像32L 及32R 。來自左眼影像32L 之影像承載光的彎曲視野傳輸透過該分光器板26 及左反射組件Rc_L 。利用此佈置，該影像產生器24L 與該反射組件Rc_L 形成一左眼虛擬成像裝置10L ，其與該分光器板26 結合。同樣的，來自右眼影像32R 之影像承載光的彎曲視野傳輸透過該分光器板26 及右反射組件Rc_R 。該影像產生器24R 與該反射組件Rc_R 與該分光器板26 一起形成一右眼虛擬成像裝置10R 。使用一單一分光器板26 與兩反射組件Rc_L 、Rc_R 以定義左眼及右眼虛擬影像的眼動範圍部分係為有利於減少部件數量並簡化組件安裝。圖 2 的佈置在提供適宜的左眼及右眼影像內容時，能夠提供立體影像。該影像內容可為立體的或可替換為非立體的。

圖 3 繪示一側視圖，（為了簡化敘述）其對應於圖 2 中繪示之該虛擬成像裝置10 的單一眼部分（左眼或右眼之一）。當然，有兩個（右眼和左眼）成像裝置，且對於對應的左眼或右眼具有對應的左或右視線12 。如圖 2 及圖 3 繪示，每一影像產生器24L 、24R 都具有一圓柱形表面24’L 、 24’R ，同時該反射組件20 的表面為球形。要注意每一眼的視野都可為水平分對稱。亦即，該視野至該眼外側，其周圍視野水平延伸至右側及左側，係可能大於該眼內側的視野。

圖 4A 繪示另一具體實施例的立體圖，圖 4B 為分別使用分離的左眼及右眼影像產生器24L 及24R 之一具體實施例的側視圖，而圖 4C 為其前方平面圖。該影像產生器24L 及24R 可位於相同平面中或彼此偏移、傾斜或調整以例如改良封裝或因觀看者解剖學而調整。

圖 5A 及圖 5B 描繪另一具體實施例的立體圖，其使用一單一分光器板26 與分別的分離左眼及右眼影像產生器24L 及24R 。此替代佈置舉例而言係有用於提供更小型的封裝。

圖 1 至圖 5B 的具體實施例舉例而言可以運用液晶顯示器或基於有機發光二極體的影像產生裝置。在一具體實施例中，基於發光二極體的影像產生裝置具有小於或等於44μmx44μm的像素。在一具體實施例中，這種基於有機發光二極體的影像產生裝置具有小於或等於44μmx44μm、40μmx40μm、30μmx30μm、24μmx24μm、20μmx20μm的像素，或甚至是可為具有更小尺寸像素的影像產生裝置。也可以運用其他的影像產生裝置。於此揭示之顯示器設計可以形成一種在8mm至40mm（例如，10mm至30mm）之間的容眼距（亦即，在該眼瞳孔與該分光器最接近邊緣之間的水平距離）、介於30至70度之間的水平視野（例如，40至70度）以及介於1min/pixel及7min/pixel之間的解析度。在某些具體實施例中，解析度為4min/pixel。在某些具體實施例中，解析度為2min/pixel。舉例而言，若一使用者使用像是具有20μmx20μm像素的有機發光二極體顯示器時，便可以達到1min/pixel的解析度。根據某些具體實施例，該反射組件Rc 之該等反射表面20 係經建構，因此該等反射表面20 之光學軸係彼此於1弧分內平行，並彼此以介於50mm及80mm之間的距離相隔（例如，60至70mm）。該顯示裝置之光學系統進一步包括出射瞳孔直徑為Dp≥7mm的出射瞳孔，舉例而言，7mm≤Dp≤20 mm（例如，8mm、10mm、12 mm、15mm、18mm、20mm或其之間）。

根據某些具體實施例，該光學系統進一步包括具有出射瞳孔直徑為Dp≥7mm的出射瞳孔，並也具有一垂直全視野FOVv與一水平全視野FOVh，因此該水平視野對於該垂直視野的比例為FOVh/FOVv＞1.5。在某些具體實施例中，FOVh/FOVv＞1.7，舉例而言，3≥FOVh/FOVv＞1.7。

根據某些具體實施例，該影像產生器24 與該等反射組件Rc 之間的距離為20至60mm，舉例而言為30至50mm或20至45mm、30至45mm或35至45mm。根據某些具體實施例，該顯示裝置呈現以下至少一項：(a)水平視野介於30至70度之間，容眼距介於5mm至50mm之間，反射組件Rc 的焦長介於30mm及60mm之間，出射瞳孔直徑介於7mm及20mm之間，而該反射組件Rc 與該顯示表面24’ 之間的距離為30mm至70mm；或(b) 容眼距介於5mm至40mm之間，水平視野介於30及70度之間，而解析度介於1min/pixel及4min/pixel之間。根據某些具體實施例，該顯示裝置呈現無側向色差。（側向顏色為利用紅、綠及藍色（R、G、B）的放大變化）。根據某些具體實施例，該顯示裝置呈現小於一像素大小的側向色差，亦即，因此R、G、B係落在該相同像素內。根據某些具體實施例，該顯示裝置呈現的側向色差係不大於該影像產生器的像素大小。

以下表1提供與圖4b至圖4c對應之許多示例的各種效能特性。在表1具體實施例中的彎曲顯示表面24’為圓柱形，亦即在一橫斷面中此表面為彎曲並具有＜100mm的半徑R1_d ，較佳的是不大於60mm，而在另一橫斷面中此表面基本上為平面。表 1 示例具體實施例的效能 註1：表1具體實施例1及2的角度解析度數值係以具有大約每英吋500像素的可商購裝置。具體實施例3運用具有每英吋500像素的顯示裝置。具體實施例4運用具有每英吋1040像素的顯示裝置。

應該注意，對於物件場景的觀看者視野（亦即，對於該觀看者視野中的真實物件而言），係大於於其內形成該虛擬影像的視野。該等揭示具體實施例的光學佈置為擴增實境顯示而言提供大視野（FOV）。

有利的是，該分光器板為輕量。根據一示例具體實施例，適合用於大於40度水平視野的分光器板，像是80x150mm的分光器板，其重量小於25公克。介於該分光器板表面的光學厚度小於3mm（例如，0.5mm、1mm、2mm或於其之間）。

相比之下，其他提出的擴增實境顯示器設計是使用稜鏡。然而，基於稜鏡的光學系統需要相對大的稜鏡以提供大視野，使其難以將基於稜鏡的設計擴展至大視野的應用。使用對於雙眼而言具有標稱40度水平視野之單一分光器稜鏡的頭戴裝置，必須支撐超過700公克的稜鏡重量。大稜鏡的額外重量大大限制了可利用的視野，也增加了相當的體積與重量。

圖 6 的示意側視圖與圖 1A 的類似，但圖 6 的具體實施例運用偏振方式於分光器板26 處引導光。如圖 6 繪示，影像產生器24 具有一彎曲表面24’ 提供影像內容成為具有一第一偏振狀態（舉例而言，p偏振）的偏振光。該分光器板26 經配置為一偏振分光器，傳輸該第一狀態（p偏振，以箭頭表示）並反射該正交狀態（s偏振，以點線表示）。兩者傳輸（透過）穿過一四分之一波板40’ ，將該第一（p）偏振狀態轉換成為該正交（s）偏振狀態，以從該分光器板26 進行反射。該波板40’ 可為一四分之一波板（於此也稱為1/4波板）。該波板40’ 可為一消色四分之一波板。較佳的是，該波板40’ 係跨及可見頻譜消色。在圖 6 的具體實施例中，該波板40’ 係設置於該反射組件Rc 與該分光器板26 之間。影像產生器

當在此使用時，影像產生器24 可為任何能夠放射影像承載光以對於該觀看者的一或兩眼形成影像的來源，包含手持式個人通訊裝置、智能手機、平板、電腦螢幕或其他顯示器來源或影像投射來源。在某些具體實施例中，該影像產生器能夠放射平坦的影像承載光，亦即傳輸不為彎曲影像的影像。能夠使用的影像產生器裝置可以包含彎曲面板個人通訊裝置，像是手機、所謂的「智能手機」提供某些行動操作系統的形式、功能性手機具有至少某些計算與顯示功能的度量、「智能手錶」以及各種型式的電子平板及類似的裝置，其包含能夠顯示圖形內容的至少一顯示區域。如可由前述表1中所給出的數值可明確看到，本揭示發明的裝置係特別適合於使用來自於一可攜式、個人通訊裝置所產生之影像的應用，像是來自於手機或智能手錶。在某些具體實施例中，該影像產生器24係為一智能手機裝置，其整合至少以下之一項：GPS感測器、用於檢視並取得由該使用者所檢視之場景的第一相機，以及面向與該第一相機相對方向之另一相機「自拍相機」。

該影像產生器24 可為任何影像產生來源，且並不必須要能夠被使用作為由人眼所觀看的影像顯示裝置。根據某些具體實施例，該影像產生器係為一彎曲螢幕，其具有由另一裝置（例如，投影器）於其上進行投射之一影像投影。

可適用於產生影像承載光的其他影像產生器形式包含各種形式的空間光調制器（SLM）組件。舉例而言，可被使用的各種形式空間光調制器（SLM）舉例而言包含德州達拉斯市德州儀器公司的數位光源處理器（DLP）；液晶裝置（LCD）、有激發光二極體（OLED）、矽基液晶（LCOS）裝置或是光柵電機裝置。替代的也可以使用一線性光調制器。分光器板 26

有利的是，利用在此敘述的具體實施例，只有該分光器板26 係設置在該觀看者的視線12 中。此佈置提供對於非常寬的物件場景內容的水平視野（FOV），而其視野僅從該玻璃板的無阻礙視線略為垂直偏移。

根據一具體實施例，該分光器板26 可被形成在一玻璃基板上，其具有平行於緊密公差範圍內的表面，像是在小於50弧秒內，更有利的係在30弧秒內，或甚至20弧秒內。在某些具體實施例中，該分光器26 之玻璃基板具有的表面係平行於小於10弧秒內（例如，8至10弧秒）。平行表面係為高度有利的，其將重影與其他可能來自於僅為輕微楔型之分光器表面的效果最小化。

該分光器板26 可被形成在利用融合拉引處理獲得的一片玻璃上。此方法提供具有高度平行相對側的玻璃片。標準型式的玻璃可能需要進行雙面拋光以減少若該等分光器板表面並非高度平行時可能產生的重影。

理想上，該分光器板26 係為儘可能的薄，獲得儘可能大的視野。在某些具體實施例中，該分光器板26 具有小於4mm的寬度，更佳的是小於3mm，甚至更佳的是小於2mm，或甚至更佳的是小於1mm（例如，0.3至0.7mm）。藉由整合具有所述小厚度的分光器，當該影像承載光係朝向該觀看者眼睛從該兩者表面反射離開時，此兩反射光之間的距離係夠小，因此該觀看者並不會「看到」雙重影像。在某些具體實施例中，該分光器板26 具有一第一與第二主要表面，且該分光器板的這些表面係彼此平行於50弧秒內。在某些具體實施例中，該分光器板26 具有一第一與第二主要表面，且該分光器板的這些表面係彼此平行於1弧分內，或是在75弧秒內，更佳的是在55弧秒內、45弧秒內且甚至更加的是在40弧秒內。在某些具體實施例中，該分光器板26 具有一第一與第二主要表面，且該分光器板的這些表面係彼此平行於30或甚至於20弧秒內。該分光器板舉例而言可由康寧公司可購得的融合成型玻璃製造，並可以具有平行於10弧秒內的表面（例如，4至10弧秒）。在某些具體實施例中，該分光器板26具有小於20μm峰谷（PV）差的平坦度以及小於0.025mm的厚度變化（在該玻璃的中心90%面積上（例如，至少為該玻璃面積的95%上）或至少在該影像被檢視的區域中）。在某些具體實施例中，該分光器板26具有小於10μm（峰谷差）的平坦度以及小於0.02mm的厚度變化（例如，0.002mm至0.01mm）。在某些具體實施例中，該分光器板26具有小於7μm峰谷差的平坦度（例如，4或5μm峰谷差）以及跨及一表面長度係例如為75mm或100mm或跨及該分光器長度時小於0.015mm的厚度變化，或甚至為0.01mm或更小（例如，0.002mm、0.005mm或0.01mm或介於其之間）。

具有總厚度變化小於0.02mm且其表面係彼此平行於30弧秒內或小於30弧秒的分光器玻璃實例有可從紐約州康寧市康寧公司購得的Gorilla^® 玻璃、Lotus^TM XT玻璃、Lotus^TM NXT玻璃，或EAGLE XG^® 玻璃。使用具有所述平坦度與厚度精確性的玻璃夠大大改善影像品質而不具有重影，因為在該影像從該兩者表面反射離開的情形中，其係夠靠近使其在視網膜上位於幾乎相同的位置。該分光器板較佳的是在一側上以部分反射塗層塗佈，並於該另一側上以抗反射（AR）塗層塗佈。當該部分反射器接近達到50%反射度（意指跨及該頻譜可見區域有50%的平均反射性）時，舉例而言，當該部分反射器達到介於大約40%至60%之間，更佳的是跨及該頻譜可見區域有介於45%至55%的反射性之間，且當在該另一側上有一抗反射塗層時，便可獲得該顯示系統的最高效率。舉例而言，可以透過蒸發塗佈技術塗佈一鋁金屬塗層，以達到所述的部分反射性。

在某些具體實施例中，該抗反射塗層呈現小於10%，更佳的是小於5%，甚至更佳的是小於2%，且更佳的是小於1%或甚至小於0.5%的反射性（意指跨及該頻譜的可見區域具有小於0.5%的平均反射性）。舉例而言，可以運用像是透過蒸發塗佈技術所塗佈的介電層或介電層堆疊，以達到所述的抗反射性質。這將可以阻擋來自真實世界物件場景的50%的光。隨著該分光器的反射減少，該顯示影像變得更黯淡，而該外側場景變得明亮。因此，改變這些塗佈參數可有助於平衡來自該顯示與該外側場景的光程度。反射組件

反射組件Rc 可為模製塑膠或玻璃。根據某些反射組件，Rc_L 、Rc_R 係設置為彼此接觸。根據某些具體實施例，反射組件Rc_L 、Rc_R 係一起形成（例如，模製）為一單片組件。根據在此敘述之某些具體實施例，該等反射組件Rc_L 、Rc_R 係經形成或塑形，以提供使用者鼻部提供空間，以至少部分配合於其之間。舉例而言，該等反射組件Rc_L 、Rc_R 可一起被模製為單片結構，其具有一切口或倒稜部，以於其之間產生「鼻部插入空間」。

根據某些具體實施例，該等反射組件Rc的反射與折射表現係經建構，因此該兩反射表面20 的光學軸係彼此平行於1弧分內，並彼此以50mm及80mm之間的距離相隔（例如，60mm至70mm）。

一反射塗層20’ 可以形成該等反射組件Rc的反射表面20 。根據一具體實施例，該反射塗層為一種二向色塗層20’ 。替代的，可以塗佈一金屬塗層。如以上敘述，該等反射組件Rc1 及Rc2 可被一起形成為一單一模製組件。封裝選項

本揭示發明之裝置可利用傳統的眼鏡形式框架、頭帶或其他將該顯示器對該頭部抵住安裝的機構，而組裝成為一頭戴式裝置的部分。根據預期的應用，該裝置可替代的被連接至一頭部覆蓋物、帽子或頭盔。

本揭示發明之具體實施例可以利用該分光器板26之少量組件數量、寬鬆的公差、減輕的重量與結構剛性的優點，以允許顯示裝置30的多種改進封裝佈置。

圖 7A 與圖 7B 的側視圖繪示根據本揭示發明一具體實施例該顯示裝置30之一可折疊式版本的簡易圖式。分光器板26 係利用一第一鉸件42 或其他形式的可撓性連結件，彈性連接至該等反射組件Rc_L 、Rc_R ，像是沿著該分光器板26 的一邊緣連接。一第二鉸件44 將該分光器板26 連接至支撐該影像產生器24 的一外殼或框架46 ，舉例而言，像是用於一智能手機裝置的暫時插入及簡易移除的外殼。圖 7A 繪示觀看配置的顯示裝置30 。圖 7B 繪示用於攜帶或存放的經折疊顯示裝置30 （該影像產生器24 被移除）。可以理解的是，能夠預想多種可能的機械佈置，以提供一種只使用少數量機械組件便可以對於垂直方向折疊該顯示裝置30 的形式。

圖 8 描繪該顯示裝置30 之一具體實施例，其包括一機械外殼90 。在此具體實施例中，兩個影像產生器24 （例如，兩個「智能」手錶，其具有表面24’ ，未繪示於圖中）係安裝於一外殼90 中於該眼部高度上方。表面24’ 係經取向，因此其於該外殼90 內面向設置於內側的光學組件。來自該觀看者正在觀看之一實體場景的光便沿著至該觀看者眼部的視線12 （參考圖 1A ）傳輸透過該分光器26 （設置在該外殼90 內側），並與來自該影像產生器24 的光組合，以形成一種擴增實境（AR）影像。該外殼90 也支撐一外側保護罩100 （也示意繪示於圖 5B ）。該外側保護罩100 可由像是聚碳酸酯的塑膠製成，以保護該顯示裝置30 之該等光學組件免受塵土及傷害。該外側保護罩100 也可以包括抗刮擦強化玻璃，舉例而言，可從紐約州康寧市康寧公司購得的Gorilla^® 。該保護罩可以一抗反射塗層或一吸收塗層塗佈，以控制來自該真實場景抵達該觀看者眼睛的光量。舉例而言，在某些具體實施例中，該外側保護罩100 可以包括光致變色材料或是一偏光器。在此具體實施例中，來自實體場景的光進入該顯示裝置30 透過該外側保護罩100 並與由該影像產生器24 所提供的光疊加。

圖 8 中也繪示一電力啟動器110 （例如，彈簧柱塞或按鈕，或其他組件），其至少部分設置在該外殼90 內，而當由該使用者接合以開啟該影像產生器時，便按壓該影像產生器24 上的電力按鈕。

圖 8 中也繪示設置在該外殼90 側部上的多數窗口130L ，因此該觀看者/裝置使用者具有外圍的景象。在該外殼90 右側切進有一對應的窗口130R 。圖 8 的顯示裝置也使用一內部保護罩105 （圖 8 未繪示）。該內部保護罩105 （參考圖 5B ）也保護該等光學組件免於塵土等等，並額外可以做為觀看者眼睛對於紫外光（UV）的額外保護（若在其上具有紫外光塗層時），或是對於其他環境傷害的保護。保護罩100 及105 兩者都可由聚碳酸酯製成。該內部保護罩105 可以一抗反射塗層塗佈以降低雜散光及眩光。因此，根據某些具體實施例，該顯示裝置30 包含由聚碳酸酯製成的一彎曲保護罩100 ，其傳輸來自該實體場景由該分光器所組合之前的光。根據某些具體實施例，該顯示裝置30進一步包含由聚碳酸酯製成的一彎曲保護罩105 ，其傳輸來自該實體場景由該分光器組合之後的光。根據某些具體實施例，該彎曲保護罩105 在面向該觀看者一側上包含抗反射塗層。根據某些具體實施例，該彎曲保護罩100 在面向該觀看者一側上包含抗反射塗層。根據某些具體實施例，該等彎曲保護罩100 、105 的至少一者係包含一抗油及/或防霧塗層（未繪示）。

該（等）影像產生器24 可在透過該影像產生器24 對彈簧柱塞125R 及125L （未繪示）施加力量時，利用固定螺絲120R 及120L 轉動該影像產生器的方式對齊。舉例而言，組件120R 為一固定螺絲，其透過該影像產生器24 對彈簧柱塞125R 施加力量。該對應固定螺絲120L 與彈簧柱塞125L 也用於使該影像產生器24 關於該主軸A轉動。根據某些具體實施例，該顯示裝置30 包含調整該影像產生器關於一軸而轉動的組件，該軸則平行於該反射表面的主軸。

根據某些具體實施例，該顯示裝置30包含調整該影像產生器關於一軸而轉動的機制，該軸則平行於該反射表面的主軸。

該顯示裝置可以包括一光學組件250 ，其折疊與該影像產生器24 相關之成像系統2 4 0 的觀看方向。舉例而言，在圖 8 的具體實施例中，該影像產生器24 可為一手機或「智能」手錶，其具有一彎曲顯示表面24’ 並可以包含一相機240 （例如，一手機的成像系統）。一光學組件250 ，像是一折疊鏡或稜鏡係設置相鄰於該相機240 。該光學組件250 係經建構以折疊一相機的觀看方向。因此，該相機可「觀看」或「看見」由該使觀看者透過該分光器所觀看之景象的一至少一部份。亦即，該相機在該光學組件250 的協助下，可以在該觀看者正在觀看的相同方向中「觀看」。舉例而言，在某些具體實施例中，該光學組件250 包括一反射表面，因此該相機的視野包含該觀看者透過該分光器的視線。舉例而言，該反射表面可由一反射塗層形成。該顯示裝置可以進一步結合至少一成像系統240’ （舉例而言，在手機中經建構及放置以取得該端點使用者「自拍」照片的相機）。該成像系統240’ （例如，相機鏡頭）係適合於或舉例而言與光學折疊光學組件250’ （其可以與上述的光學組件250 類似）結合，以「看」穿在該觀看者眼部的分光器，並因此追蹤該觀看者正在觀看的地方。

該顯示裝置也可以包括至少一護目鏡300A 、300B ，用以阻擋陽光（使日眩光最小化）。在該具體實施例中，護目鏡300A 係經鉸接且其位置（角度）可由該觀看者在需要時調整。一替代護目鏡300B 係可隨需要滑進及滑出位置。根據某些具體實施例（未繪示），也可以在該側邊窗口（及周圍窗口130L 、130R ）上運用側部護目鏡。護目鏡300A 、300B 以及該等側部護目鏡可為不透光或可以包括一偏光器或包括光致變色材料，以使日眩光最小化。

根據某些具體實施例（未繪示），該顯示裝置包括至少以下之一：GPS感測器、至少一頭部追蹤感測器、眼部追蹤感測器、加速計或設置於該兩鏡頭之間並「看」穿在該觀看者眼部處分光器的相機。

要注意的是，利用兩個小型影像產生器24R 、24L 有力地降低該整體顯示裝置的尺寸。這些影像產生器24R 、24L 可以安裝於該觀看者眼睛以上或以下。該顯示裝置可以進一步結合一或兩個相機240’ （如圖 8 所示意繪示），其適合或經建構為例如與光學折疊光學組件250’ 一起「看」穿在該觀看者眼部的分光器，並因此追蹤該觀看者正在觀看的地方。舉例而言，一成像系統或相機240’ 可以設置靠近或鄰近該等影像產生器24R 、24L 。替代的，一或多個相機240’ 可以設置於該兩透鏡之間，以「看」穿在該觀看者眼部的分光器。該等相機240’ 也可以安置在該顯示裝置中的其他位置，舉例而言相鄰或設置在該等保護罩100 或105 上，因此其可追蹤該使用者眼睛（或眼瞳孔）的位置。這些相機240’ 單獨或與其他光學組件一起，可以追蹤該等眼睛，因此由該觀看者所觀看之真實場景的位置便由該顯示裝置所「已知」，而該擴增實境疊置的虛擬部分可（為每一眼睛）放置在由該觀看者所觀看真實場景之中的適宜位置中。如以上敘述，舉例而言，這可以透過多數相機、利用一透鏡/稜鏡系統，及/或一反射器以將該（等）影像多工至多數適當位置的方式而實現。此外，可以使用軟體演算法結合一或多個眼睛追蹤相機（或使用者視線追蹤相機）以建立虛擬影像在該觀看者正觀看之一真實/實際場景的適宜疊置。

據此，如於此敘述，該顯示系統的某些具體實施例進一步包括以下至少一項：GPS感測器、至少一眼（或眼部追蹤）追蹤感測器、加速計或看穿在該觀看者眼部或由該觀看者所觀看之場景的相機。

也應該要注意的是，對於不想要虛擬實境而只想要一電子生成影像的具體實施例而言，來自該真實世界物件場景的光可另外為一或兩眼加以阻擋，像是由一屏蔽件所阻擋。除非另外明確陳述，否則不以任何方式預期於此闡述的任何方法係需要以一特定順序實作其步驟的方式所建構。據此，在一方法請求項實際上並沒有說明其步驟必須要遵循的順序下，或是在該等申請專利範圍或說明書中並未另外具體所指明這些步驟係需要被限制為一特定順序時，預期並不以任何推斷任何特定的順序。

根據某些具體實施例，根據態樣1，該該顯示裝置包括：至少一影像產生器，其具有產生影像承載光之一彎曲顯示表面，該顯示表面具有至少一曲率半徑為r1_d ；與該影像產生器間隔之一反射組件，該反射組件具有凹向該影像且至少一曲率半徑為r1_r 之一入射反射表面，其經設置以產生該彎曲顯示表面之一虛擬影像；及一分光器板，其設置在該影像產生器與該反射組件之間的自由空間中，並具有傾斜向一觀看者視線的第一與第二表面，其中該反射組件與該分光器板沿著該觀看者視線定義用於該影像承載光的一觀看者眼動範圍，其中該彎曲顯示表面與該反射表面實質上為同心。

根據態樣2，於態樣1的顯示裝置中，其中所述彎曲顯示表面與該反射表面係為同心係於5mm內，且較佳的是在3mm內或甚至1mm內。根據態樣3，所述彎曲顯示表面與該反射表面係為同心。

根據態樣4，於態樣1至態樣3的顯示裝置中：(i)該顯示表面為圓柱形，且該反射組件的入射反射凹表面係為球形；或(ii)該顯示表面為圓柱形，且該反射組件的入射反射凹表面係為旋轉對稱；或(iii)該顯示表面為環形，且該反射組件的入射反射凹表面係為旋轉對稱。

根據態樣5，於態樣1至態樣4的顯示裝置中，其中2.1≥r1_r /r1_d ＞1.5。

根據態樣6，於態樣1至態樣5的顯示裝置中，其中120mm≥r1_r ≥60mm，舉例而言，60mm≥r1_d ≥30mm或100mm≥r1_r ≥50mm。

根據態樣7，於態樣6的顯示裝置中，50mm≥r1_d ≥45mm。

根據態樣8，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，該分光器板之該第一與第二表面係於50弧秒內平行，且較佳的是在40弧秒內，舉例而言在20弧秒內。

根據態樣9，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，該分光器板係由融合成型玻璃所製造。

根據態樣10，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，該反射組件包括一主體，其具有至少一彎曲表面以及於其上的反射塗層，該主體包括由以下構成之群集所選擇的材料：丙烯酸、苯乙烯、聚碳酸酯、光學玻璃或其組合。

根據態樣11，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，其經建構因此來自一可見場景的光沿著該觀看者視線而透過該分光器，且來自該可視場景的光係與該影像承載光同時對該觀看者呈現。

根據態樣12，根據前述態樣任一態樣的顯示裝置，進一步包括一彎曲保護罩，其傳輸來自一實體場景在由該分光器所組合之後的光，較佳的是該彎曲保護罩於面向該觀看者一側上包含一抗反射塗層及/或包括抗油及/或防霧塗層。

根據態樣13，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，該影像產生器包括一液晶螢幕顯示器或一有機發光二極體（OLED）顯示器。

根據態樣14，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，該影像產生器包括一個人通訊裝置，舉例而言一手腕可穿戴式裝置（例如，手錶）。

根據態樣15，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，該分光器板重量小於26公克（例如，小於20公克或不大於15公克），並提供超過40度的水平完整視野。舉例而言，該分光器板可重為3至15公克。

根據態樣16，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，來自一實體場景的光係傳輸透過該分光器板至觀看者的眼睛，並與由該影像產生器所提供的光組合，舉例而言，由聚碳酸酯所製成的一彎曲保護罩，其傳輸來自一實體場景在由該分光器板所組合之前的光。

根據態樣17，於根據前述態樣任一態樣的顯示裝置中，該分光器板為一種偏振分光器，並進一步包括設置於該分光器板與該反射組件之間的一四分之一波板。

根據態樣18，根據前述態樣任一態樣的顯示裝置，進一步包括調整組件，其經建構以(i)調整該影像產生器對於一軸的轉動；及/或(ii)調整所述顯示裝置的位置。

根據態樣19，根據前述態樣任一態樣的顯示裝置係可由該觀看者穿戴。

根據態樣19，一種擴增實境顯示器包括用於一觀看者左眼的一左側顯示裝置以及用於一觀看者右眼的一右側顯示裝置，其中每一左側與右側顯示裝置都包括根據前述態樣任一態樣的顯示裝置。

對於本領域技術人員顯而易見的是，在不背離申請專利範圍之精神與範圍下，可以進行各種修改與變化。因為對於本領域技術人員而言可以進行結合本發明精神與實質之揭示具體實施例的修改組合、子組合與變化，因此本發明應被解釋為包括在所附申請專利範圍及其等同物之範圍內的所有內容。

10‧‧‧虛擬成像裝置

10L‧‧‧左眼虛擬成像裝置

10R‧‧‧右眼虛擬成像裝置

12‧‧‧觀看者視線

20‧‧‧反射表面

24‧‧‧影像產生器

24'‧‧‧顯示表面

24L‧‧‧影像產生器

24L'‧‧‧圓柱形表面

24R‧‧‧影像產生器

24R'‧‧‧圓柱形表面

26‧‧‧分光器板

30‧‧‧顯示裝

32L‧‧‧左眼影像

32R‧‧‧右眼影像

40‧‧‧光學路徑

42‧‧‧第一鉸件

44‧‧‧第二鉸件

46‧‧‧外殼或框架

60‧‧‧影像承載光

90‧‧‧外殼

100‧‧‧外側保護罩

105‧‧‧內部保護罩

110‧‧‧電力啟動器

120L‧‧‧固定螺絲

120R‧‧‧固定螺絲

125L‧‧‧彈簧柱塞

125R‧‧‧彈簧柱塞

130L‧‧‧窗口

130R‧‧‧窗口

240‧‧‧相機

250‧‧‧光學組件

300A‧‧‧護目鏡

300B‧‧‧護目鏡

A‧‧‧軸

E‧‧‧眼動範圍

eye‧‧‧眼睛

eye box‧‧‧眼動範圍

P‧‧‧眼瞳孔

S1‧‧‧平行表面

S2‧‧‧平行表面

圖1A為繪示用以向一觀察者眼睛形成虛擬影像之光學特性與關連的示意側視圖。

圖1B為繪示在圖1A中之光學組件之間關連性的示意圖。

圖2為繪示用以在一觀看者眼動範圍處形成雙眼或立體影像之顯示裝置的立體圖。

圖3為圖2中繪示之裝置的側視圖。

圖4A、圖4B及圖4C分別為該顯示裝置之一具體實施例的立體圖、側視圖及前視圖。

圖5A及圖5B為該顯示裝置另一替代具體實施例的立體圖。

圖6為係用偏振以在分光器板處引導光之替代具體實施例的示意側視圖。

圖7A及圖7B為根據本揭示發明之一具體實施例用於一顯示裝置之可折疊封裝佈置的側視圖

圖8描述在一機械外殼中該顯示裝置的具體實施例，該機械外殼具有一保護罩及外圍窗、用以折疊位於相機上方之影像產生器之觀看方向的光學組件，以及用於使日眩光最小化的遮陽板。

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Claims

一種顯示裝置，包括：至少一影像產生器，其具有產生影像承載光之一彎曲顯示表面，該顯示表面具有至少一曲率半徑為r1_d ；與該影像產生器間隔之一反射組件，該反射組件具有凹向該影像且至少一曲率半徑為r1_r 之一入射反射表面，其經設置以產生該彎曲顯示表面之一虛擬影像；及一分光器板，其設置在該影像產生器與該反射組件之間的自由空間中，並具有傾斜向一觀看者視線的第一與第二表面，其中該反射組件與該分光器板沿著該觀看者視線定義用於該影像承載光的一觀看者眼動範圍，其中該彎曲顯示表面與該反射表面實質上為同心。
如請求項1所述之顯示裝置，其中所述彎曲顯示表面與該反射表面係為同心係於5mm內。
如請求項1所述之顯示裝置，其中所述彎曲顯示表面與該反射表面係為同心係於3mm內。
如請求項1所述之顯示裝置，其中所述彎曲顯示表面與該反射表面係為同心係於1mm內。
如請求項1所述之顯示裝置，其中所述彎曲顯示表面與該反射表面係為同心。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示表面為圓柱形，且該反射組件的入射反射凹表面係為球形。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示表面為圓柱形，且該反射組件的入射反射凹表面係為旋轉對稱。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示表面為環形，且該反射組件的入射反射凹表面係為旋轉對稱。
如請求項1所述之顯示裝置，其中2.1≥r1_r /r1_d ＞1.5。
如請求項1所述之顯示裝置，其中120mm≥r1_r ≥60mm。
如請求項10所述之顯示裝置，其中60mm≥r1_d ≥30mm。
如請求項10所述之顯示裝置，其中100mm≥r1_r ≥50mm。
如請求項12所述之顯示裝置，其中50mm≥r1_d ≥45mm。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該分光器板之該第一與第二表面係於50弧秒內平行。
如請求項14所述之顯示裝置，其中該分光器板之該第一與第二表面係於40弧秒內平行。
如請求項14所述之顯示裝置，其中該分光器板之該第一與第二表面係於20弧秒內平行。
如請求項14所述之顯示裝置，其中該分光器板係由融合成型玻璃所製造。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該反射組件包括一主體，其具有至少一彎曲表面以及於其上的反射塗層，該主體包括由以下構成之群集所選擇的材料：丙烯酸、苯乙烯、聚碳酸酯、光學玻璃或其組合。
如請求項1所述之顯示裝置，進一步包括來自於沿著該觀看者視線而透過該分光器的可視場景的光，所述來自該可視場景的光係與該影像承載光同時對該觀看者呈現。
如請求項19所述之顯示裝置，進一步包括一彎曲保護罩，其傳輸來自一實體場景在由該分光器所組合之後的光。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該影像產生器包括一液晶螢幕顯示器。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該影像產生器包括一有機發光二極體（OLED）顯示器。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該影像產生器包括一個人通訊裝置。
如請求項23所述之顯示裝置，其中該個人通訊裝置為一手錶。
如請求項24所述之顯示裝置，其中該個人通訊裝置為一手腕可穿戴式裝置。
如請求項20所述之顯示裝置，其中該彎曲保護罩包含在面向該觀看者一側上的抗反射塗層。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該分光器板重量小於26公克，並提供超過40度的水平完整視野。
如請求項25所述之顯示裝置，其中該分光器板重量為3至15公克。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該反射組件係由塑膠模製而成並於其上具有一反射塗層。
如請求項1所述之顯示裝置，其中來自一實體場景的光係傳輸透過該分光器板至觀看者的眼睛，並與由該影像產生器所提供的光組合。
如請求項30所述之顯示裝置，進一步包括由聚碳酸酯所製成的一彎曲保護罩，其傳輸來自一實體場景在由該分光器板所組合之前的光。
如請求項20所述之顯示裝置，其中該彎曲保護罩包括一抗油及/或防霧塗層。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該分光器板為一種偏振分光器，並進一步包括設置於該分光器板與該反射組件之間的一四分之一波板。
如請求項1所述之顯示裝置，其進一步包含調整組件，其經建構以調整該影像產生器對於一軸的轉動。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該等調整組件係進一步包含經建構以調整所述顯示裝置位置的調整組件。
如請求項35所述之顯示裝置，其中所述調整組件包括在一側處與該影像產生器接合的至少一螺絲，以及在另一側處與該影像產生器接合的至少一彈簧柱塞。
如請求項35所述之顯示裝置，其中該等調整組件包括在一側處與該影像產生器接合的複數個螺絲，以及在另一側處與該影像產生器接合的複數個彈簧柱塞。
如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示裝置係可由該觀看者所穿戴。
一種擴增實境顯示器，其包括：用於一觀看者左眼的一左側顯示裝置以及用於一觀看者右眼的一右側顯示裝置，其中每一左側與右側顯示裝置都包括如請求項1所述之顯示裝置。