头戴式显示装置的制作方法

本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种头戴式显示装置。

背景技术：

近年来，各种头戴式显示装置(Head-Mounted Display)不断地被研究发展出来。特别是说，由于重型机车运动的兴起，当在重型机车高速行驶的状态下，若机车骑士将视线移开前方视线以观看重型机车仪表板上的资讯，则会造成安全上的问题。因此，通过头戴式显示设备显示仪表板上的资讯，再结合传统的安全帽，可以解决上述安全上的问题。

一般来说，具有头戴式显示设备的安全帽会在人眼附近设置光学元件或者是结合其他的显示器(例如是影像叠合器)以显示影像内容。但是此方式除了会对机车骑士造成视线上的干扰之外，若发生剧烈震荡或者是碰撞时，可能会对机车骑士的眼睛造成伤害。

所以，较安全的作法是，将安全帽上的透光面罩当作显示屏幕以显示影像内容。虽然此方式可以解决上述关于安全性的问题，但一般来说头戴式显示设备若以透光面罩作为显示屏幕还需要复杂的透镜模组或者是离轴光学系统以校正光学像差，以维持一定的影像品质。此外，复杂的透镜模组或者是离轴光学系统同时也占用了安全帽部分的体积，而牺牲了部分原有安全帽的内部防撞设计。接着，当机车骑士更换透光面罩或者是透镜模组时，除了透光面罩与透镜模组本身需要做复杂的校正之外，还需要考虑组装在安全帽上的组装公差，以维持头戴式显示设备的显示影像品质。但在一般的状况下，机车骑士常常无法仅更换透光面罩或透镜模组其中之一以校正像差，而是需要更换整个安全帽，缺乏了使用上的弹性。

应注意的是，“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中普通技术人员所知道的公知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容 或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种头戴式显示装置，其具有良好的显示品质，且具有较小的体积。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种头戴式显示装置，其包括装置本体、装置配件以及投影装置。装置配件包括反射面，且枢设在装置本体上。投影装置包括液晶透镜元件，设置在装置本体内，且适于将影像光束投射至装置配件的反射面。装置配件将影像光束反射至投影目标。投影装置利用液晶透镜元件来校正装置配件因反射面所产生的像差。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明的实施例的头戴式显示装置通过投影装置中的液晶透镜元件其光学上可调变的特性，校正因装置配件因反射面所产生的像差，具有良好的显示品质。接着，本发明的实施例的头戴式显示装置避免使用复杂的透镜模组或者是离轴光学系统，具有较小的体积，可以不需牺牲原有的安全帽的安全设计。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A与图1B为本发明的一实施例的头戴式显示装置的示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。 因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A为本发明的一实施例的头戴式显示装置100的示意图。请参照图1A，本实施例的头戴式显示装置100包括装置本体110、装置配件120以及投影装置130。装置配件120包括反射面122，且装置配件120枢设在装置本体110上，装置本体110及装置配件120之间形成空间D，其中装置配件120的反射面122可以是平面或曲面。投影装置130包括液晶透镜元件132a，且设置在装置本体110内。进一步而言，投影装置130内建于装置本体110内部且适于将影像光束B投射至装置配件120的反射面122。装置配件120将影像光束B反射至投影目标OB，其中投影目标OB位于上述空间D且投影目标OB例如是使用者的眼睛。投影装置130利用液晶透镜元件132a校正装置配件120因反射面122所产生的像差。具体而言，因反射面122所产生的像差是指反射面122所产生的像差，反射面122可以是平面或曲面。在本范例实施例中，液晶透镜元件132a可由所属技术领域的任一种液晶透镜元件来加以实施，本发明并不加以限制。举例而言，液晶透镜元件132a例如是电压调变焦距的液晶透镜，其操作及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

举例而言，在本实施例中，头戴式显示装置100例如是安全帽。装置本体110例如是安全帽的头盔本体。装置配件120例如是安全帽的透光面罩。头盔本体及透光面罩之间所形成的空间D可容置使用者的头部(未示出)且提供使用者头部良好的保护，而投影装置130内嵌于装置本体110(头盔本体)内部。于本实施例中，投影装置130是配置于装置本体110(头盔本体)的上部，则投影光束B从装置本体110(头盔本体)的上部内由上往下被投射至装置配件120(透光面罩)的反射面122。其中，安全帽的透光面罩通常设计成可抗风阻的流线外形，若影像光束B未经校正而投射至同样具有流线形状的反射面122，容易产生像差，则使用者会看到扭曲的影像。因此，头戴式显示装置100透过液晶透镜元件132a校正因反射面122所产生的像差，用以提供良好的影像品质。

为使更清楚地表示本实施例的头载式显示装置100，图1B将投影装置130的部分以实线示出，而装置本体110与装置配件120的部分以虚线示出。 请参照图1B，在本实施例中，装置配件120为一具有半穿透半反射功能的合光元件，其用以组合影像光束B与环境光束E，以将影像光束B与环境光束E所组合的影像投射至投影目标OB。换言之，对于本实施例的头戴式显示装置100的使用者来说，其视觉效果是可穿透视式(see-through)，也就是说使用者可以同时看到影像光束B所提供的影像内容和环境光束E所提供的背景环境。接着，装置配件120具有第一侧S1与相对于第一侧S1的第二侧S2。也就是说，装置配件120的相对两侧S1、S2是以装置配件120为中心的两相对空间。投影目标OB位于装置配件120的第二侧S2且投影光束B是投射于位在第二侧S2的反射面122，而环境光束E则是由装置配件120的第一侧S1穿透装置配件120至第二侧S2。应注意的是，投影装置130所投射的影像光束B在装置配件120的第一侧S1显示影像，且此影像为虚像。

具体来说，在本实施例中的投影装置130包括透镜模组132、控制模组134以及影像源(未示出)，其中透镜模组132包括液晶透镜元件132a，而控制模组134与透镜模组132中的液晶透镜元件132a电连接，影像源则发出影像光束B。透镜模组132配置于影像光束B的光束传递路径上，且透镜模组132可包括多个透镜(未示出)，用以将影像光束B投射至装置配件120的反射面122。于其他实施例中，透镜模组可包括多个液晶透镜元件，藉此可减少其他透镜的数量，亦可达到校正像差的功效。影像光束B的影像内容可以是仪表板上的资讯内容、使用者预先设定的资讯内容或者是其他资讯内容，本发明并不限于此。接着，本实施例的头戴式显示装置100还包括一输入介面(未示出)，输入介面与控制模组134电连接。使用者可在输入介面中对控制模组134下达调整液晶透镜元件132a的透镜参数的指令，以使控制模组134再使液晶透镜元件132a改变其透镜参数(例如是透镜的折射率，但不限于此)，以校正透镜模组132中其他透镜所产生的像差以及反射面122所产生的像差。简言之，使用者可根据本身的需求以达到动态校正像差，以达到最适合自己的影像品质。例如当使用者将装置配件120相对于装置本体110枢转后，可透过输入介面调整液晶透镜元件132a的透镜参数，用以校正因枢转后装置配件120的反射面122所产生的像差。当然，在本实施例中，头戴式显示装置100还可包括如运算模组、储存模 组、通讯模组、电源模组等适当的功能性元件，本发明并不加以限制。

值得一提的是，本实施例的头戴式显示装置100通过液晶透镜元件132a可调变的特性，来校正装置配件120因反射面122所产生的像差。接着，由于装置配件120、投影装置130以及装置本体110具有组装公差，本实施例的液晶透镜元件132a也可以通过其光学上可调变的特性，来校正因组装所产生的公差而造成的像差，而不需更换整个头戴式显示装置100(例如是安全帽)，增加了使用上的弹性。例如使用者若更换装置配件120，则透过调变液晶透镜元件132a可校正新的装置配件120与装置本体110之间的新的组装公差所产生的像差。因此，本实施例的头戴式显示装置100所形成的影像具有良好的显示品质之外，也避免使用较复杂的透镜模组或离轴光学系统，并不需牺牲原有的安全帽的安全设计，且也具有较小的体积。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明的实施例的头戴式显示装置通过投影装置中的液晶透镜元件其光学上可调变的特性，校正因装置配件的反射面所产生的像差或者是校正因装置配件、投影装置以及装置本体的组装公差所产生的像差，具有良好的显示品质。接着，使用者可以通过输入介面以动态调整液晶透镜元件的透镜参数，而不需更换整个安全帽，增加了使用者使用上的便利性及弹性。此外，本发明的实施例的头戴式显示装置避免使用较复杂的透镜模组或离轴光学系统，具有较小的体积，并不需牺牲原有的安全帽的安全设计。本发明的实施例的头戴式显示装置利用装置配件来结合影像光束与环境光束，不需要在使用者的眼睛及装置配件之间配置额外的影像叠合器，可增进安全帽的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

【符号说明】

100：头戴式显示装置

110：装置本体

120：装置配件

122：反射面

130：投影装置

132：透镜模组

132a：液晶透镜元件

134：控制模组

D：空间

B：影像光束

E：环境光束

S1：第一侧

S2：第二侧

OB：投影目标