头戴式扩增实境显示系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种头戴式扩增实境显示系统，尤指一种具有互补式金属氧化物半导体(Complementary metal - oxide - semiconductor, CMOS)影像传感器和声音接收器的头戴式扩增实境显示系统。
【背景技术】
[0002]随着科技的演进，显示系统的可携性及与使用者互动性皆大幅提高，市面上亦出现显示系统与其他装置(如眼镜)结合的产品。消费者可使用该装置，在任何时间、地点观赏图片或影像。
[0003]现有技术如美国专利第2013/0044042号专利(请参考图1 )，为一有输出输入结构的可穿戴式装置，该装置可将位于眼镜架一侧摄影机所拍摄的影像，经过处理后显示于一侧的镜片(屏幕)上，惟该设计有下列缺点:一是单一摄影机的视野狭窄且无法处理立体画面；二是欠缺麦克风、耳机或插孔，无法达到「听觉」上扩增实境的效果，多媒体功能不佳。三是该装置使用 LCD (Liquid Crystal Display,液晶显不器)、CRT (Cathode Ray Tube,阴极射线管)或OLED (Organic Light-Emitting D1de,有机发光二极管)显示系统,前两者成本较低但色彩饱和度及画质皆不佳，OLED在寿命及成本上仍有无法克服的困难，且制程复杂，量产有困难。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种头戴式扩增实境显示系统，该系统可使用直视型(direct view)如 LCD、LED、0LED,或投影型如 LCOS (Liquid Crystal on Silicon,娃基液晶)作为近眼显示光学元件，特别是LCOS具有体积小、解析度高、对比度高、反应时间快、成本低以及制造较简单等较先前技术为佳的优点。该系统另提供浸入型(immersive)或透视型(see-through)近眼显示光学元件，配合所撷取之外在影像与声音，可提供使用者高画质(High Definit1n, HD)、高音质及兼顾使用安全性的立体影音扩增实境效果。
[0005]为达成上述发明目的，本发明提供一种头戴式扩增实境显示系统给一使用者，该系统包括:一驱动系统板用于产生、处理图像和声音；一近眼显示光学元件(简称「光学元件」)，该光学元件从该驱动系统板取得图像，以提供于所述使用者其眼前的视野；该光学元件可为浸入型或透视型；一互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor, CMOS)图像感应器(简称「图像感应器」)，该图像感应器撷取外在图像至该驱动系统板；一声音接收器和一耳机；该声音接收器记录外在声音至该驱动系统板并输出至该耳机；一可安装在该使用者头部的框架，用于搭载该光学元件、该图像感应器、该耳机和该声音接收器。
[0006]为加强立体影音扩增实境效果，本发明的另提供一种头戴式扩增实境显示系统给一使用者，该系统包括:一驱动系统板用于产生、处理图像和声音；二光学元件，该光学元件从该驱动系统板取得图像，以提供于所述使用者其眼前的视野；该光学元件可为浸入型或透视型；二图像感应器，该图像感应器撷取外在图像至该驱动系统板；二声音接收器和二耳机；该声音接收器记录外在声音至该驱动系统板并输出至该耳机；一可安装在该使用者头部的框架，用于搭载该光学元件、该图像感应器、该耳机和该声音接收器。
[0007]在参阅图式及随后描述的实施方式后，此技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施态样。
[0008]以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。
【附图说明】
[0009]图1为一种已知的头戴式扩增实境显示系统的示意图。
[0010]图2为本发明的头戴式扩增实境显示系统的第一实施例的示意图。
[0011]图3为本发明的色滤式近眼显示光学元件的结构图。
[0012]图4为本发明的色序式近眼显示光学元件的结构图。
[0013]图5为本发明的头戴式扩增实境显示系统的第二实施例的示意图。
[0014]图6A为本发明的头戴式扩增实境显示系统的第三实施例的前视图。
[0015]图6B为本发明的头戴式扩增实境显示系统的第三实施例的后视图。
[0016]图6C为本发明的头戴式扩增实境显示系统的第三实施例使用状态的前视图。
[0017]图6D为本发明的头戴式扩增实境显示系统的第三实施例使用状态的后视图。
[0018]附图标记说明
[0019]100:头戴式扩增实境显示系统
[0020]110:近眼显示光学元件
[0021]IlOA:色滤式近眼显示光学元件
[0022]IlOB:色序式近眼显示光学元件
[0023]120:互补式金属氧化物半导体图像感应器
[0024]130:耳机
[0025]140:声音接收器
[0026]150:框架
[0027]151:折叠式框架
[0028]160:驱动系统板
[0029]210:硅基液晶型面板
[0030]220:偏极化分光镜
[0031]230:光学目镜
[0032]240:白色发光二极管照明系统
[0033]250:聚光镜
[0034]260:双色分光镜
[0035]270:蓝色发光二极管照明系统
[0036]280:绿色发光二极管照明系统
[0037]290:红色发光二极管照明系统
[0038]300:双眼头戴式扩增实境显示系统
[0039]400:折叠型双眼头戴式扩增实境显示系统
【具体实施方式】
[0040]以下将透过实施例来解释本
【发明内容】
。然而，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例该任何环境、应用或方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以直接限制本发明。需说明者，以下实施例及图示中，与本发明非直接相关或为该领域具有通常知识者可以理解如何实施的元件已省略而未绘示。且熟知此技艺者当可了解，本发明所揭露的头戴式扩增实境显示系统得应用于各种不同场合。
[0041]请参考图2。图中所示者为一头戴式扩增实境显示系统100的正面外观。图中所不者是本发明的第一实施例，其包含一驱动系统板160可产生一图像和一声音；一近眼显示光学元件110 ;该光学元件110从该驱动系统板160取得图像，并提供于所述使用者其眼前的视野。该光学元件110可提供720p、1SOi或1SOp等HD高画质及其他不同解析度影像，对于需要观赏高画质影像的使用者而言，若该光学元件110为投影型，则可挂载于使用者配戴的眼镜上，观赏该光学元件110投射于眼镜上的图像；若该光学元件110为直视型，则使用者得以肉眼直接观赏该光学元件110所显示的图像。若该光学元件110为浸入型，SP该光学元件110显示的影像会完全「包覆」使用者的视野，浸入型能提供使用者较佳的视觉效果，但对于在户外、危险环境或移动中使用者，其安全性和便利性较差。据此，本发明另提供一种透视型近眼显示光学元件110，该光学元件110不需要使用背光源，故其体积较小、厚度较薄，虽然该光学元件110显示影像不能完全「包覆」使用者的视野，但能让使用者看到该光学元件110后之外在环境，该光学元件110较适合在户外、危险环境或移动中使用。
[0042]另外，在第一实施例中，本发明具有一互补式金属氧化物半导体图像感应器120 ；该图像感应器120的功能为撷取外在图像至该驱动系统板160，而该驱动系统板160可输出单一图像，如该驱动系统板160所储存或下载的图像(内在图像)、外在图像和内在图像整合后的图像(整合图像)，或多重图像，如左右(上下)分别显示两图像(Pictureby Picture, PBP)、母子图像(Picture in Picture, PIP)或环绕图像(Picture outPicture，POP)等方式至该光学元件110。举例来说，使用者可穿透或在该光学元件110上看到外在天气情况，如天气为阳光普照或乌云密布，此时系统板会在该光学元件110以单一或多重图像显示本日下雨几率、湿度和温度等天气信息，甚至是未来一周的气象预报。又或使用者可在该光学元件110上同时收看多个的电视频道、监视器频道或不同影像画面的组合。
[0043]又在第一实施例中，本发明具有一声音接收器140和一耳机130 ;该声音接收器140的功能是记录外在声音至驱动系统板160和输出至该耳机130。该耳机130可分离或混合拨放外在声音和该驱动系统板160所储存或下载的多媒体信息声音(下称内在声音)，由于使用者得同时观赏该光学元件110的图像和收听该耳机130播放的声音，可能有难以察觉外在环境变化的潜在缺点，如使用者一边使用本发明，一边乘坐大众交通工具，如公车或捷运，使用者可能疏于注意交通工具广播目前位置而坐过站，抑或是他人呼唤其名字却未留意而失礼于人。据此，在第一实施例的较佳实施态样中，该声音接收器140亦可为具有高灵敏度的声音接收器，可以依据外在声音大小、方向或频率高低而自动切换该耳机130输出的音源，譬如该耳机130仅输出内在声音，当该声音接收器140检测到有特定频率之外在声音，如人声、动物声、鞭炮声或脚步声等，或外在声音达到一定的强度大小，该驱动系统板160会依据出厂或使用者设定，自动切换该耳机130的输出模式，譬如仅输出内在声音改成仅输出外在声音，或是同时输出内在和外在声音，只是略为调整两者的输出强度大小。据此，该自动切换音源功能可改善上述潜在缺点。
[0044]又在第一实施例中，本发明具有一可安装在该使用者头部的框架150，用于搭载该光学元件110、该图像感应器120、该耳机130和该声音接收器140。如图2所示，该驱动系统板160位于该框架150外,两者间可以有线或无线方式传输信号,亦或该驱动系统板160直接设于该框架150内(未显不)。
[0045]请参考图3。图中所示者为本发明的色滤式(color f