头戴式显示器制造技术

一种头戴式显示器包含光学部件。光学部件包含多个微透镜以及中央透镜。微透镜彼此相连。中央透镜连接于微透镜之间，并受微透镜环绕。中央透镜与微透镜实质上沿着一平面排列。光学部件便宜且轻便，并且可以有效地解决例如图像失真、小的出射光瞳、光学像差、杂散光…等习知问题。

Head mounted display

【技术实现步骤摘要】
头戴式显示器
本专利技术是有关于一种头戴式显示器。
技术介绍
人机互动领域中快速发展的技术之一是各种头戴式显示器(Head-mounteddisplay,HMD)，其可以佩戴在使用者的头上，并且具有一个或两个显示器位于使用者眼睛前面。这种类型的显示器具有多个商业应用，涉及虚拟现实的模拟，包括视频游戏，医学，运动训练，娱乐应用等。在游戏领域中，这些显示器可用于例如渲染三维(3D)虚拟游戏世界。对于头戴式显示器来说，光学系统有宽视野(FieldofView,FOV)的需求，例如大于120度。宽视野增加了沉浸感，并允许使用者可以更好地观察移动物体。几十年来，宽视野头戴式显示器的开发一直是一项技术挑战。一些习知的头戴式显示器使用多个显示单元(拼接)或多个曲面镜解决此问题。然而，前一种方法往往既昂贵又笨重，而后一种方法则容易受到图像失真和小的出射光瞳(exitpupil)的困扰。还有一种习知的头戴式显示器使用弯曲的菲涅耳透镜来解决该问题。然而，弯曲的菲涅耳透镜的制造精度难以控制，并且在使用弯曲的菲涅耳透镜时容易产生光学像差和杂散光。因此，提出一种可解决上述问题的头戴式显示器，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一目的在于提出一种可有效解决前述问题的头戴式显示器。为了达到上述目的，依据本专利技术的一实施方式，一种头戴式显示器包含光学部件。光学部件包含多个微透镜以及中央透镜。微透镜彼此相连。中央透镜连接于微透镜之间，并受微透镜环绕。中央透镜与微透镜实质上沿着一平面排列。于本专利技术的一或多个实施方式中，光学部件的中央透镜与微透镜形成一单体透镜结构。于本专利技术的一或多个实施方式中，中央透镜的横向长度大于微透镜中的任一者的横向长度。这些横向长度系沿着平面的一维度所量测。于本专利技术的一或多个实施方式中，中央透镜的横向长度为微透镜中的任一者的横向长度的约4倍至约50倍。于本专利技术的一或多个实施方式中，中央透镜的周缘的形状实质上为圆形。于本专利技术的一或多个实施方式中，微透镜中的一者的周缘的形状为六边形的至少一部分。于本专利技术的一或多个实施方式中，头戴式显示器进一步包含显示面板。显示面板具有显示面面向光学部件。于本专利技术的一或多个实施方式中，显示面包含中央显示区以及环绕中央显示区的周边显示区。中央透镜具有光轴通过中央显示区。于本专利技术的一或多个实施方式中，显示面板配置以显示中央影像于中央显示区以及多个光场影像于周边显示区。于本专利技术的一或多个实施方式中，显示面为平坦表面。于本专利技术的一或多个实施方式中，显示面为凹面。于本专利技术的一或多个实施方式中，微透镜中直接连接中央透镜的一者具有表面平滑地连接中央透镜的表面。综上所述，本专利技术的头戴式显示器提供了一种光学部件，此光学部件结合了中央透镜与多个微透镜的光学部件以扩大视野。光学部件便宜且轻便，并且可以有效地解决习知的问题(例如，图像失真、小的出射光瞳、光学像差、杂散光…等)。另外，微透镜可以用于呈现光场的深度效果，从而可以藉由深度效果进一步增强沉浸感。以上所述仅系用以阐述本专利技术所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本专利技术的具体细节将在下文的实施方式及相关图式中详细介绍。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：图1为根据本专利技术一些实施方式绘示使用者穿戴头戴式显示器的示意图。图2为根据本专利技术一些实施方式绘示头戴式显示器的部件的示意图。图3为根据本专利技术一些实施方式绘示图2中所示的光学部件的正视图。图4为绘示人的视野(FOV)的示意图。图5为根据本专利技术一些实施方式绘示头戴式显示器的部件的示意图。具体实施方式以下将以图式揭露本专利技术的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之，且不同实施方式中的相同元件以相同的元件符号标示。请参照图1，其为根据本专利技术一些实施方式绘示使用者穿戴头戴式显示器100的示意图。如图1所示，头戴式显示器100包含壳体110，壳体110配置以穿戴在使用者的头上。于一些实施方式中，头戴式显示器100可与计算机装置无线通讯(例如，WiFi、Bluetooth等)。于一些实施方式中，头戴式显示器100可直接连接至计算机装置或经由网路(例如，互联网)与计算机装置通讯。举例来说，计算机装置可为网路上提供视频或游戏服务的服务器。于一些实施方式中，头戴式显示器100为游戏装置，且游戏由头戴式显示器100直接执行而无须外部装置运行。请参照图2，其为根据本专利技术一些实施方式绘示头戴式显示器100的部件的示意图。如图2所示，头戴式显示器100包含光学部件120以及显示面板130。光学部件120与显示面板130设置于壳体110上。显示面板130配置以显示影像。光学部件120配置以将影像传送到使用者的眼睛。请参照图3，其为根据本专利技术一些实施方式绘示图2中所示的光学部件120的正视图。如图2与图3所示，光学部件120包含多个微透镜121以及中央透镜122。微透镜121彼此相连。中央透镜122连接于微透镜121之间，并受微透镜121环绕。中央透镜122与微透镜121实质上沿着平面P排列。换言之，微透镜121与中央透镜122是并排连接。于一些实施方式中，如图2所示，显示面板130具有显示面131。显示面131面向光学部件120。显示面131包含中央显示区131a以及环绕中央显示区131a的周边显示区131b。中央透镜122具有光轴A通过中央显示区131a。中央透镜122的物距是对应至中央显示区131a，而微透镜121的物距是对应至周边显示区131b。如此，中央透镜122是配置以放大显示于中央显示区131a内的影像内容并呈现高分辨率的虚像，而微透镜121系配置以放大显示于周边显示区131b的影像内容并呈现较低分辨率的虚像。于一些实施方式中，中央透镜122采用面型设计(surfacedesign)，其具有高分辨率且设计来满足中央视野的高分辨率需求。虽然周围的微透镜121的分辨率不如中央透镜122高，但已可满足周边视野的低分辨率需求。请参照图4，其为绘示人的视野(FOV)的示意图。根据视觉生理学(visualphysiology)，位于视网膜的黄斑部对于色觉的敏感度最高，因此对于影像的分辨率最高。从图4所示的视角范围可以看出，与黄斑部的中央区域(即中央窝(fovea))相对应的视角为约5度，而黄斑部的周边区域为约8度至约18度。在视网膜除了黄斑部以外的部分，色觉的敏感度较低，并且对应的视角在约18度至约60度，甚至最大视角可达到约110度。换言之，当人眼观看外在环境时，中央视野(相对于观看方向约正负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种头戴式显示器，其特征在于，包含一光学部件，该光学部件包含：/n多个微透镜，彼此相连；以及/n一中央透镜，连接于该些微透镜之间，并受该些微透镜环绕，其中该中央透镜与该些微透镜实质上沿着一平面排列。/n

【技术特征摘要】
20181005 US 62/741,5521.一种头戴式显示器，其特征在于，包含一光学部件，该光学部件包含：
多个微透镜，彼此相连；以及
一中央透镜，连接于该些微透镜之间，并受该些微透镜环绕，其中该中央透镜与该些微透镜实质上沿着一平面排列。


2.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中该光学部件的该中央透镜与该些微透镜形成一单体透镜结构。


3.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中该中央透镜的一横向长度大于该些微透镜中的任一者的一横向长度，且该些横向长度是沿着该平面的一维度所量测。


4.如权利要求3所述的头戴式显示器，其中该中央透镜的该横向长度为该些微透镜中的任一者的该横向长度的约4倍至约50倍。


5.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中该中央透镜的一周缘的形状实质上为圆形。

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【专利技术属性】
技术研发人员：邓清龙，
申请(专利权)人：宏达国际电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71