TWI518368B - 虛像顯示裝置 - Google Patents

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TWI518368B
TWI518368B TW102132852A TW102132852A TWI518368B TW I518368 B TWI518368 B TW I518368B TW 102132852 A TW102132852 A TW 102132852A TW 102132852 A TW102132852 A TW 102132852A TW I518368 B TWI518368 B TW I518368B
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刁國棟
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鍾隆斌
林俊全
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張啓伸
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Description

虛像顯示裝置
本揭露是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種虛像顯示裝置。
成像系統在許多醫療應用以及非醫療應用中起重要作用。舉例而言，以成像系統在內視鏡檢查術(endoscopy)的應用為例，內視鏡成像系統將可允許醫生檢查人體的內部器官或以微創方式(minimally invasive means)進行內視鏡手術。如此，將可避免傳統手術的較大傷口，保留手術切口周圍器官及肌肉組織的完整，減少輸血需求，降低組織沾黏、僵硬及細菌感染等併發症，避免不美觀的手術疤痕，並大幅縮短病人住院及康復時間。
一般而言，在內視鏡手術中，醫生需藉助監視器來觀察人體內部的手術情況，以做為調整手術器械的位移量與角度修正。然而，在目前的內視鏡手術中，由於監視器放置於遠方某一固定處，因此醫生必須長時間固定視角觀察該監視器，不但容易造成眼睛、頸、肩的疲勞，且對於經驗較淺的外科醫生而言，操作手術器械的方向感不易掌控。如此，在手術進行中，需要不斷 的修正與調適方向感，因而加長手術時間，增加手術風險。
本揭露的一實施例的虛像顯示裝置，適於應用在醫學手術上，藉以操作手術器械。虛像顯示裝置包括至少一虛像顯示模組，虛像顯示模組並配置於一使用者的至少一眼睛前方。虛像顯示模組包括一影像顯示單元以及一分光單元。影像顯示單元提供一影像光束，其中影像光束包括至少一手術資訊。分光單元配置於影像光束及來自一外界物體的一實體光束的傳遞路徑上，分光單元將至少部分實體光束傳遞至眼睛，且分光單元將至少部分影像光束傳遞至眼睛，以顯示一虛像。
本揭露的一實施例的虛像顯示裝置包括至少一虛像顯示模組以及一環境光調節單元。虛像顯示模組配置於一使用者的至少一眼睛前方。虛像顯示模組包括一影像顯示單元以及一分光單元。影像顯示單元提供一影像光束。分光單元配置於影像光束及來自一外界物體的一實體光束的傳遞路徑上，分光單元將至少部分實體光束傳遞至眼睛，且將至少部分影像光束傳遞至眼睛，以顯示一虛像。環境光調節單元位於實體光束的傳遞路徑上，用以調整至少部分實體光束亮度與至少部分影像光束亮度的比例。
為讓本揭露的上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、200a、710e、1600‧‧‧虛像顯示裝置
110、110a、110b、1210、1310、1410、1510、1610、1710、1810、1910‧‧‧虛像顯示模組
111‧‧‧影像顯示單元
111a‧‧‧光源模組
111b‧‧‧顯示面板
112‧‧‧波片
113、1213、1413、1513‧‧‧移動補償透鏡組
1413a‧‧‧第一透鏡
1413b‧‧‧第二透鏡
1513c‧‧‧第三透鏡
1813‧‧‧第四透鏡
114、1314‧‧‧反射單元
114a‧‧‧透鏡
114b‧‧‧反射膜層
115、1415‧‧‧分光單元
116‧‧‧第一補償透鏡
117‧‧‧玻璃片
1618‧‧‧導光棒
119‧‧‧出瞳
120‧‧‧控制儲存模組
121‧‧‧儲存單元
121a‧‧‧病歷資料庫
121b‧‧‧影像資料庫
121c‧‧‧視力補償資料表
123‧‧‧控制單元
125‧‧‧殼體
130‧‧‧攝像單元
140、140d、140j、140m、140’‧‧‧環境光調節單元
150‧‧‧框架
160‧‧‧驅動單元模組
170‧‧‧可旋轉支撐座
180‧‧‧機構調整單元模組
181‧‧‧固定座
183‧‧‧固定架
190‧‧‧外殼
190a1‧‧‧左部分外殼
190a2‧‧‧右部分外殼
190b1‧‧‧前蓋
190b2‧‧‧後框
AX、OX‧‧‧光軸
AB‧‧‧輔助頭帶
AT‧‧‧調整軌
BA‧‧‧實體光束遮蔽區域
CG‧‧‧玻璃蓋
DSM‧‧‧位移感測模組
EY‧‧‧眼睛
FA、FX‧‧‧鎖固構件
FC‧‧‧鎖固孔
FO‧‧‧具有黏性的物質
IB‧‧‧影像光束
IP‧‧‧反曲點
ICM‧‧‧影像擷取模組
LC‧‧‧液晶單元
PA‧‧‧局部區域
PS‧‧‧外部醫學儀器
SB‧‧‧實體光束
SCM‧‧‧語音擷取模組
SD‧‧‧手術器械
T1、T2‧‧‧可變間距
UR‧‧‧使用者
VI‧‧‧虛像
SC‧‧‧側蓋
BC‧‧‧底蓋
EL‧‧‧外部鏡片
RA‧‧‧轉軸
RX‧‧‧外部構件
x、y‧‧‧方向
S00、S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108、S109、S110、S111、S112、S113、S114、S161、S162、S163、S164、S165、S212、S213、S307、S404、S405、S406、S407、S408、S409、S505、S506、S507、S508、S509、S510、S511、S602、S603、S604、S605、S606、S702、S703、S704、S705、S706、S707、S708、S709、S710、S711、S806、S807、S808、S809、S810‧‧‧表面
圖1是本揭露一實施例的一種虛像顯示裝置應用於醫學手術中的架構示意圖。
圖2是圖1的虛像顯示裝置配戴於使用者頭上的示意圖。
圖3是圖1的控制儲存模組的架構示意圖。
圖4是圖1的虛像顯示裝置的架構示意圖。
圖5A至圖5C是圖1的虛像顯示裝置的不同成像畫面示意圖。
圖6A是圖1的一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖6B是圖1的另一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖6C是圖1的又一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖6D是圖6C的液態透鏡的結構示意圖。
圖7A是圖1的虛像顯示模組的外觀示意圖。
圖7B是圖1的虛像顯示模組的***圖。
圖7C是圖1的虛像顯示裝置的局部構件***圖。
圖7D是圖1的虛像顯示裝置的局部構件***圖。
圖7E是圖1的虛像顯示模組的另一種外觀示意圖。
圖7F是圖7E的虛像顯示模組設置於框架時的外觀示意圖。
圖8A與圖8B是圖1的另一種框架的外觀示意圖。
圖8C與圖8D是圖7E的虛像顯示模組設置於框架時的外觀示意圖。
圖9A是圖1的虛像顯示裝置的實體光束遮蔽區域的示意圖。
圖9B至圖9M是圖1的不同環境光調節單元的外觀示意圖。
圖10是圖1的另一種環境光調節單元的結構示意圖。
圖11A與圖11B是圖1的適於收納虛像顯示裝置的不同外殼的示意圖。
圖12是本揭露另一實施例的一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖13是本揭露又一實施例的一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖14A是本揭露再一實施例的一種虛像顯示裝置的架構示意圖。
圖14B是圖14A的一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖15A是本揭露再一實施例的一種虛像顯示裝置的架構示意圖。
圖15B是圖15A的一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖16A是本揭露另一實施例的一種虛像顯示裝置的外觀示意圖。
圖16B是圖16A的虛像顯示裝置的局部構件***圖。
圖16C是圖16A的一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖16D是圖16C的虛像顯示模組的架構示意圖。
圖17是圖16A的另一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖18是圖16A的又一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖19是圖16A的再一種虛像顯示模組的架構示意圖。
圖1是本揭露一實施例的一種虛像顯示裝置應用於醫學手術中的架構示意圖。圖2是圖1的虛像顯示裝置配戴於使用者頭上的示意圖。請參照圖1與圖2，在本實施例中，虛像顯示裝置100適於應用在醫學手術上，藉以操作手術器械SD，以允許醫生或使用者UR檢查人體的內部器官或以微創方式(minimally invasive means)進行內視鏡手術。具體而言，在本實施例中，虛像顯示裝置100包括一虛像顯示模組110、一控制儲存模組120、一攝像單元130、一環境光調節單元140以及一框架150。更詳細而言，如圖1所示，控制儲存模組120更包括一殼體125，且殼體125可配置於使用者UR身上，以適於方便使用者UR進行移動。在本實施例中，殼體125的材質例如為抗菌或滅菌材料。此外，如圖2所示，虛像顯示模組110與環境光調節單元140配置於框架150上，以適於配置於使用者UR的至少一眼睛EY前方。
進一步而言，請再參照圖1，在本實施例中，攝像單元130電性連接至虛像顯示模組110以及控制儲存模組120，用以取得並傳遞一影像資訊至虛像顯示模組110，以取得患者的組織影像。舉例而言，攝像單元130可藉由一個已***患者皮膚的套管***患者體腔。醫生或使用者UR可藉由手術器械SD將此攝像單元130橫向來回移動，以使攝像單元130可從不同角度擷取患者的組織影像，並經由控制儲存模組120傳遞至虛像顯示模組110， 以使虛像顯示模組110可於使用者UR眼前形成一虛像VI。此外，患者組織影像亦可儲存於控制儲存模組120中。以下將搭配圖3，針對控制儲存模組120的內部架構進行進一步解說。
圖3是圖1的控制儲存模組的架構示意圖。請參照圖1與圖3，在本實施例中，控制儲存模組120包括一儲存單元121以及一控制單元123，且控制儲存模組120的殼體125(如圖1所示)具有一容置空間，因此可用以容置儲存單元121以及控制單元123。具體而言，儲存單元121以儲存相關手術資訊。舉例而言，在本實施例中，儲存單元121包括一影像資料庫121b以及一病歷資料庫121a。更詳細而言，影像資料庫121b例如可儲存上述攝像單元130所取得的患者組織影像或器官影像。另一方面，使用者UR亦可事先將提供接受手術者的姓名、年齡、診斷資料、手術部位、手術方式、特別注意事項如藥物過敏、心律調節器、傳染性疾病等病歷資料輸入並儲存於病歷資料庫121a中。
另一方面，具體而言，在本實施例中，控制儲存模組120與虛像顯示模組110電性連接，且控制單元123控制儲存單元121以調整手術資訊的輸出，並將相關手術資訊傳遞至虛像顯示模組110的成像畫面中，以令使用者UR可依實際需求使虛像顯示模組110顯示所需的手術資訊。
舉例而言，控制單元123可控制儲存單元121的影像資料庫121b的影像輸出，依使用者UR的實際需求控制患者的組織影像的顯示或重播手術進行過程中的影像。或是，控制單元123 可控制儲存單元121的病歷資料庫121a的病例資訊輸出，令使用者UR可依實際需求獲知所需的病歷資訊。此外，控制單元123更可連接至少一外部醫學儀器PS，並接收至少一外部醫學儀器PS所產生的參數資訊。舉例而言，控制單元123可與手術器械SD(如圖1所示)連接，以取得手術器械SD的操作控制參數，以便於使用者UR可更精準地操控手術器械SD的定位。或是，控制單元123可與生理訊號監測儀連接，並據此取得患者於手術中的生理訊號(例如體溫、心跳、血壓、血氧濃度等資訊)，以即時掌控患者情況。
以下將搭配圖4至圖5C，針對虛像顯示裝置100的結構設計及成像原理進行進一步解說。
圖4是圖1的虛像顯示裝置的架構示意圖。圖5A至圖5C是圖1的虛像顯示裝置的不同成像畫面示意圖。請參照圖4，在本實施例中，虛像顯示裝置100更包括一驅動單元模組160，且虛像顯示模組110包括一影像顯示單元111、一分光單元115、一波片(wave plate)112以及一反射單元114。具體而言，在本實施例中，分光單元115可為一偏振分光器(Polarization Beam Splitter,PBS)、一線柵偏振分光器(wire grid type PBS)或一反射型偏光膜(Dual Brightness Enhancement Film,DBEF)，而可對具有不同偏振態的入射光線提供折射或反射作用。另一方面，波片112例如可為四分之一波片112，以改變入射光線的偏振態。此外，反射單元114例如可鍍有反射金屬膜層，而可達到反射光線的功能。 舉例而言，在本實施例中，反射單元114可為非球面凹面鏡，但本揭露不以此為限。
進一步而言，請參照圖4，影像顯示單元111可接收來自控制儲存模組120的至少一手術資訊，並據此提供一影像光束IB。舉例而言，影像光束IB可包括前述患者的器官組織影像、病歷資料、或是生理訊號等手術資訊。驅動單元模組160與虛像顯示模組110的影像顯示單元111電性連接，用以驅動影像顯示單元111提供影像光束IB。更詳細而言，在本實施例中，影像顯示單元111例如包括一光源模組111a以及一顯示面板111b。光源模組111a提供一照明光束，顯示面板111b則配置於照明光束的傳遞路徑上，並將照明光束轉換成影像光束IB。舉例而言，在本實施例中，顯示面板111b可為一液晶顯示面板111b或一矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)顯示器，但本揭露不以此為限。
另一方面，亦如圖4所示，分光單元115配置於影像光束IB及來自一外界物體的一實體光束SB的傳遞路徑上，而波片112及反射單元114配置於部分影像光束IB的傳遞路徑上。更詳細而言，波片112位於分光單元115與反射單元114之間，並可用以改變影像光束IB的偏振態。進一步而言，在本實施例中，分光單元115將至少部分實體光束SB傳遞至眼睛EY，並將至少部分影像光束IB傳遞至眼睛EY。舉例而言，分光單元115可使至少部分實體光束SB穿透並傳遞至眼睛EY，且讓影像顯示單元111所發出的至少部分影像光束IB穿透而傳遞至反射單元114，其中 通過分光單元115的至少部分影像光束IB與實體光束SB具有一第一偏振態。接著，影像光束IB則在經過波片112後被傳遞至反射單元114中。由於在本實施例中，波片112具有四分之一波長的延遲效果，因此影像光束IB的偏振態則被改變為圓偏振態。
之後，影像光束IB被反射單元114反射後，將再度通過波片112，因此的偏振態將再度發生變化，而變為一第二偏振態，其中第一偏振態與第二偏振態例如為彼此正交的線偏振態。接著，具有第二偏振態的影像光束IB被傳遞至分光單元115，而可被反射至眼睛EY，以顯示一虛像VI。
此外，在本實施例中，由於來自外界物體的實體光束SB亦可通過環境光調節單元140以及分光單元115傳遞至眼睛EY，因此亦可令使用者UR可同時觀看到虛像顯示裝置100前方的實物影像以及上述的虛像VI。使用者UR並可透過控制單元123依實際需求來使虛像VI與實物影像以分別獨立顯示或互相疊置的方式顯示於眼前(如圖5A至圖5C所示)。
然而，一般而言，當反射單元114的焦距越小，則虛像顯示裝置100的視角會增加，並且搭配的其他光學元件的尺寸也會相應增加，如此一來，離軸光的像差(aberration)如畸變(distortion)、場曲(field curvature)與像散(astigmatism)之類的像差會變得明顯，進而影響影像品質。因此，虛像顯示模組110將可依實施需求搭配不同光學構件進行整體光學結構設計，以維持良好的影像品質。以下將搭配圖6A至圖6D，針對虛像顯示模組110 的整體光學結構設計進行詳細解說。
圖6A是圖1的一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖6A，在本實施例中，虛像顯示裝置100可更包括一移動補償透鏡組113，移動補償透鏡組113配置於影像光束IB的傳遞路徑上，且位於影像顯示單元111與分光單元115之間。當反射單元114由於需要較大視角而設計具有較小的焦距時，移動補償透鏡組113可補償因此所產生的像差，進而可改善影像品質。舉例而言，移動補償透鏡組113可為一凸透鏡。更詳細而言，在本實施例中，移動補償透鏡組113為一平凸透鏡，然而本揭露不以此為限，在其他的實施例中，移動補償透鏡組113可具有不同的光學鏡片元件，亦可因應實際需求，而達到良好的整體光學設計效果。
詳細而言，在本實施例中，移動補償透鏡組113與反射單元114的屈光度皆為正值。換言之，在本實施例中，反射單元114為一凹面鏡。並且，移動補償透鏡組113的焦距小於反射單元114的焦距。藉此，在本實施例中，影像顯示單元111可藉由配置於反射單元114的焦距與移動補償透鏡組113的焦距所綜合形成的總焦距內，以對使用者UR的眼睛EY產生一正立放大虛像VI。此外，當移動補償透鏡組113的配置於影像顯示單元111與分光單元115之間時，且移動補償透鏡組113的焦距小於反射單元114的有效焦距時，可有效地修正上述之像差而可改善影像品質。
另一方面，請參照圖6A，在本實施例中，當虛像顯示裝置100在一適用於正常視力使用者的模式下時，虛像顯示裝置100 符合d-ΣA<f，其中d為影像顯示單元111到反射單元114的一表面的距離，f為反射單元114的焦距，A為影像顯示單元111至反射單元114之間沿著光軸AX的光路徑上之任一位置的光程長度與實際長度的差值除以位置的折射率後所得到的比值，且ΣA為影像顯示單元111至反射單元114之間沿著光軸AX的光路徑上之所有位置的A之總和，其中所有位置的A至少部分不相同。具體而言，在本實施例中，d-ΣA<f可表示為： 其中，OPLi意即為影像顯示單元111至反射單元114之間沿著光軸AX的光路徑上之任一位置附近的一個微小的實際長度(例如是任一位置至下一個位置間的一個微小的距離)中的光程長度，而ti為影像顯示單元111至反射單元114之間沿著光軸AX的光路徑上之任一位置附近的一個微小的實際長度(例如是任一位置至下一個位置間的一個微小的距離)，ni為影像顯示單元111至反射單元114之間沿著光軸AX的光路徑上之任一位置的折射率。所以，OPLi亦可表示為ni×ti。當光路徑上的位置的數目趨近於無限大而ti趨近於0時，Σ運算子的概念即成為積分的概念。
值得注意的是，在本實施例中，由於移動補償透鏡組113、分光單元115、反射單元114與波片112等光學元件皆配置於空氣中(亦即折射率接近於1)，因此在影像顯示單元111至反射單元114之間沿著光軸AX的光路徑上，配置上述光學元件之處 的光程長度OPLi才會與實際長度ti有差異，而其餘配置於空氣中的部分的光程長度OPLi與實際長度ti實質上相等，亦即光程長度OPLi與實際長度ti的差值為零。此外，在本實施例中，亦假設每一個光學元件的折射率為一定值(亦即假設光學元件都是均勻的材質)，藉此，上式可簡化為： 其中，nj代表任一光學元件(如圖1中所繪示的移動補償透鏡組113、分光單元115、反射單元114與波片112等光學元件)的折射率，而k代表在影像顯示單元111至反射單元114之間沿著光軸AX的光路徑上所包括的光學元件的數量，而tj則代表任一光學元件(如圖1中所繪示的移動補償透鏡組113、分光單元115、反射單元114與波片112等光學元件)沿著光軸AX上的厚度。舉例而言，在本實施例中，n1可代表移動補償透鏡組113的折射率，n2可代表分光單元115的折射率，而t1可代表移動補償透鏡組113的沿著光軸AX上的厚度，t2可代表分光單元115沿著光軸AX上的厚度，依此類推。然而，上述的光學元件的數量僅用於舉例說明本實施例，在其他實施例中可具有不同數量與折射率的材質，並且上述的光學元件亦可配置於折射率不等於1的材質中，本揭露不以此為限。
更詳細而言，在本實施例中，影像顯示單元111、移動補償透鏡組113、分光單元115、反射單元114與波片112可共同設 計以決定虛像VI的成像特性。其中，詳細的光學參數設計如表1A：
在表1A中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，而材質中的BK7代表一種光學玻璃，其折射率約為1.517且阿貝數約為 64.2。材質欄的編號為業界公用的材質編號。並且，表1A中的表面S00至S114分別如圖6A中所繪示，其代表光束由虛像VI處至影像顯示單元111的路徑上所依序經過的表面。其中，表面S00代表虛像VI的位置，而S114代表影像顯示單元111的顯示面。
更具體而言，表面S101代表虛像顯示裝置100的出瞳119(Exit pupil)。在本實施例中，虛像顯示模組110具有大出瞳119直徑，可容許眼睛EY的位置有較大的橫向可視範圍，並讓眼睛EY的瞳孔能在表面S101的出瞳119直徑範圍內移動而虛像VI品質仍可不受影響。換言之，眼睛EY的瞳孔在配戴虛像顯示裝置100時仍可具在一定的移動範圍內觀看到良好的虛像VI品質，藉此可讓眼睛EY能夠自然地觀看虛像VI所顯示的內容而不致使眼睛EY容易疲勞。此外，在本實施例中虛像顯示模組110的出瞳119實質上等於孔徑光闌。表面S102與表面S103代表光穿透一玻璃片117的兩表面。在本實施例中，玻璃片117為一平光玻璃鏡片(cover glass)，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，玻璃片117可依使用者UR的實際需求來選擇適當鏡片，以進行視力補償。
接著，表面S104代表分光單元115面向玻璃片117的一表面。表面S105與S106代表波片112的兩表面。表面S107代表反射單元114的反射面。表面S108及S109代表光線再次依序穿透的波片112的兩表面。表面S110與S111代表光線再次依序穿透的分光單元115的兩表面。表面S112及S113代表移動補償透 鏡組113(即平凸透鏡)的兩表面。
更詳細而言，上述表面的間距代表這些表面與下一表面之間的距離，在本實施例中，距離為負值的意義代表其成像為虛像VI。然本揭露不以此為限，上述的說明與表格僅用於輔助說明本實施例。
另一方面，茲將虛像顯示模組110的一些重要參數值列舉如下。在本實施例中，虛像顯示模組110的視場角為30度，光圈數為2.6，橫向色差為7.95μm，且反射單元114的直徑與出瞳119的直徑比為2.89。此外，上述非球面(如表面S107)的非球面參數可參照表1B如下：
其中，非球面的函數如下式：
在上式中，Z(Y)為表面頂點或相關垂直線沿光軸AX方 向之偏移量，C是密切球面(osculating sphere)的半徑之倒數，也就是接近光軸AX處的曲率半徑(如表1A內S107的曲率半徑)的倒數。k是二次曲面係數(conic)，Y是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度，而A4、A6、A8以及A10為非球面係數(aspheric coefficient)。藉此，虛像顯示裝置100可在具有精簡體積之情況下，表現出良好的成像品質。
更進一步而言，在本實施例中，如圖6A所示，使用者UR可依據個人習慣並透過控制單元123調整影像顯示單元111到反射單元114的距離以相對應地改變虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸，以利使用虛像顯示裝置100。更詳細而言，在本實施例中，影像顯示單元111和移動補償透鏡組113將可沿著光軸AX方向同時移動，以調整虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸，其中影像顯示單元111到反射單元114的距離與虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸的關係可參照如表1C：
在表1C中，表面S00的間距代表使用者UR眼中所看到虛像VI的位置，亦即在本實施例中，眼睛EY與出瞳119的位置近似。表面S111的間距代表移動補償透鏡組113中最靠近分光單元115的鏡片表面沿著光軸AX方向與分光單元115的距離。在本實施例中，控制單元123可依實施際需求調整影像顯示單元111與移動補償透鏡組113沿著光軸AX方向相對於分光單元115的位置。如此一來，即可得到相對應的虛像VI的成像位置或成像畫面尺寸。此外，在本實施例中，當表面S111的間距為8.334毫米時，將可得到最大的虛像VI的成像畫面尺寸。
另一方面，對於有近視或遠視的使用者UR，虛像顯示裝 置100亦可透過控制單元123來改變影像顯示單元111到反射單元114的距離，來適應不同使用者UR眼睛EY的屆光度。因此，在本實施例中，有近視或遠視的使用者UR可不必額外佩帶矯正眼鏡而亦可清楚地觀察虛像顯示裝置100所顯示的畫面。
更進一步而言，請再次參照圖3，在本實施例中，儲存單元121可更儲存一視力補償資料表121c。更具體而言，在本實施例中，控制單元123可依據使用者UR視力的實際需求，查詢視力補償資料表121c以取得一視力補償資訊，並可再根據此視力補償資訊調整影像顯示單元111與移動補償透鏡組113相對於分光單元115的位置，並藉此改變影像顯示單元111到反射單元114的距離，以調整虛像VI的成像位置或成像畫面尺寸。舉例而言，影像顯示單元111與移動補償透鏡組113相對於分光單元115的位置與使用者UR眼睛EY的屈光度的關係可列舉如下表1D及表1E：
在表1D及表1E中，使用者UR眼睛EY的屈光度的正負分別代表遠視與近視，且屈光度的大小可換算為相應的遠視或近視度數。另一方面，表面S111的間距的意義可參照表1C中所述，在此不再贅述。
此外，需說明的是，在表1D及表1E中，虛像顯示裝置 100雖以藉由調整影像顯示單元111與移動補償透鏡組113相對於分光單元115的位置來達到改變影像顯示單元111到反射單元114的距離，但本揭露不以此為限。舉例而言，在本實施例中，虛像顯示裝置100亦可根據上述的視力補償資訊來調整影像顯示單元111與移動補償透鏡組113的相對位置，來達到改變影像顯示單元111到反射單元114的距離的類似效果。如此，虛像顯示裝置100亦可達到調整虛像VI的成像位置或成像畫面尺寸，以適應不同使用者UR眼睛EY的屈光度的需求。舉例而言，影像顯示單元111與移動補償透鏡組113的相對位置與使用者UR眼睛EY的屈光度的關係可列舉如下表1F及表1G：
表1G
在表1F及表1G中，屈光度與度數的意義可參照表1D及表1E中所述，在此不再贅述。此外，表面S113的間距的意義代表移動補償透鏡組113中面向影像顯示單元111的表面S113沿著光軸AX方向與影像顯示單元111的顯示面(即表面S114)的距離。
此外，在表1D至表1G中，僅列舉只列出虛像VI位置位於3公尺和50公分處時的相應視力補償資訊，但本揭露不以此為限。當虛像VI位於其他位置時，亦有其相應的相應視力補償資訊，在此不予贅述。
此外，亦需說明的是，前述的虛像顯示模組110雖以藉由改變影像顯示單元111到反射單元114的距離來達到適應不同使用者UR眼睛EY的屈光度的功能，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，虛像顯示模組110亦可搭配內部光學元件的不同光學特性，來達到適應不同使用者UR眼睛EY的屈光度的效果。以下將搭配圖6B至圖6D，進行進一步解說。
圖6B是圖1的另一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖6B，本實施例的虛像顯示模組110a與圖6A的虛像顯示模組110類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，虛像顯示模組110a更包括一第一補償透鏡116，且第一補償透鏡116為具有屈光度的鏡片。舉例而言，在本實施例中，第一補償透鏡116的材質可為玻璃。具體而言，第一補償透鏡116配置於影像光束IB的傳遞路徑上，且位於分光單元115與眼睛EY之間。更詳細而言，在本實施例中，第一補償透鏡116位於玻璃片117與出瞳119之間。
在本實施例中，由於第一補償透鏡116為具有屈光度，因此第一補償透鏡116亦可用以補償及適應不同使用者UR眼睛EY的屈光度。換言之，使用者UR可根據視力補償資訊選擇具有合適焦距的第一補償透鏡116，以進行視力補償。舉例而言，第一補償透鏡116的焦距與使用者UR眼睛EY的視力的關係可列舉如下表1H：表1H
在表1H中，使用者UR視力度數的正負分別代表遠視與近視，焦距則代表第一補償透鏡116的焦距。
另一方面，在本實施例中，第一補償透鏡116雖以鏡片為例，但本揭露不以此為限。在其他的實施例中，第一補償透鏡116亦可為具有其他光學特性的光學構件。以下將搭配圖6C至圖6D，進行進一步解說。
圖6C是圖1的又一種虛像顯示模組的架構示意圖。圖6D是圖6C的液態透鏡的結構示意圖。請參照圖6C與圖6D，本實施例的虛像顯示模組110b與圖6B的虛像顯示模組110a類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，虛像顯示模組110b的第一補償透鏡116為一液態透鏡。舉例而言，在本實施例中，第一補償透鏡116是採用Varioptic公司的的液態透鏡，其型號為Arctic 416。
具體而言，在本實施例中，第一補償透鏡116可更與控制單元123電性連接，且控制單元123可根據視力補償資訊調整第一補償透鏡116，以切換虛像VI的成像位置，藉此達到適應不同使用者UR眼睛EY的屈光度的功能。其中，第一補償透鏡116的詳細光學參數設計如表1I，且使用者UR眼睛EY的視力與第一補償透鏡116的光學參數的關係可列舉如表1J：
在表1I中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位。表面S161、S162及分別為表面S163、S164為液態透鏡的兩玻璃蓋CG的兩表面，用以保護液態透鏡。此外，表面S161是液態透鏡面向出瞳119的表面，S165是液態透鏡面向玻璃片117的表面。進一步而言，在本實施例中，液態透鏡可由不同材質組成，表面S163則為分隔 液態透鏡不同材質的界面，且控制單元123可控制液態透鏡的表面S163的可變曲率半徑以及表面S162、S163的可變間距T1、T2，以進行調變液態透鏡的焦距。另一方面，在表1J中，使用者UR視力度數的正負分別代表遠視與近視，且液態透鏡的表面S163的可變曲率半徑以及表面S162、S163的可變間距T1、T2將可透過控制單元123進行對應性地調整，以適應不同使用者UR眼睛EY的屈光度的需求。
以下將搭配圖7A至圖7D，針對虛像顯示裝置100的外觀進行進一步地說明。
圖7A是圖1的虛像顯示模組的外觀示意圖。圖7B是圖1的虛像顯示模組的***圖。圖7C是圖1的虛像顯示裝置的局部構件***圖。圖7D是圖1的虛像顯示裝置的局部構件***圖。請參照圖7A及圖7B，在本實施例中，虛像顯示模組110是將虛像顯示模組110的光學元件例如玻璃片117、分光單元115、反射單元114和移動補償透鏡組113以及底蓋BC等構件依序組裝。之後，再將虛像顯示模組110的側蓋SC推入，使得玻璃片117及分光單元115能卡入側蓋SC的溝槽中，再以螺絲固定移動補償透鏡組113以及影像顯示單元111，以構成虛像顯示模組110(如圖7A所示)。更詳細而言，在本實施例中，更可透過移動補償透鏡組113的位置來定位虛像顯示模組110的中心。
另一方面，如圖7C所示，在本實施例中，虛像顯示裝置100更包括一機構調整單元模組180以及一可旋轉支撐座170。具 體而言，在本實施例中，機構調整單元模組180包括多個鎖固構件FA、固定座181以及至少一固定架183。更詳細而言，在本實施例中，固定座181可為驅動單元模組160的外殼，且固定座181的外部具有一調整軌AT。此外，固定架183位於調整軌AT上，且固定架183具有多個鎖固孔FC。
進一步而言，至少一虛像顯示模組110透過部份這些鎖固構件FA鎖附於固定架183上，以使至少一虛像顯示模組110適於沿調整軌AT移動。如此一來，在本實施例中，虛像顯示裝置100將可透過固定座181上的調整軌AT，進行左右方向的移動。此外，虛像顯示裝置100亦可透過其中一鎖固構件FA將驅動單元模組160(即固定座181)透過固定架183與虛像顯示模組110的影像顯示單元111耦接，且虛像顯示裝置100適於透過鎖固構件FA調整驅動單元模組160與影像顯示單元111的相對位置。如此，虛像顯示模組110將可進行垂直方向的微量調整。
此外，在本實施例中，可旋轉支撐座170配置於固定座181(即驅動單元模組160)下方。具體而言，可旋轉支撐座170用以於使用者UR的鼻樑上支撐眼鏡式虛像顯示裝置100的重量，並能於框架150上提供微量的旋轉以利於不同使用者UR的臉型差異。
另一方面，如圖7C所示，在本實施例中，當至少一虛像顯示模組110為二個虛像顯示模組110時，將可具有形成立體影像或平面影像的功能。舉例而言，當二個虛像顯示模組110分別 顯示一影像，且二影像的視角不同時，將可形成一立體影像。另一方面，二個虛像顯示模組110分別顯示的二影像的視角相同時，將可形成一平面影像。
接著，如圖7D所示，在本實施例中，亦可在外部鏡片EL的四角落加工並植入有磁性材質，並使外部鏡片EL可直接貼附到虛像顯示模組110上，如此一來，亦可依照使用者UR的眼睛EY視力需求，進行視力補償，且亦可達到快速拆換度數匹配的鏡片的功能。此外，在本實施例中，框架150可與上述的至少一虛像顯示模組110、可旋轉支撐座170以及機構調整單元模組180組合成一眼鏡式虛像顯示裝置，但本揭露不以此為限。
圖7E是圖1的虛像顯示模組的另一種外觀示意圖。圖7F是圖7E的虛像顯示模組設置於框架時的外觀示意圖。請參照圖7E與圖7F，本實施例的虛像顯示模組710e與圖7A的虛像顯示模組110類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，位於虛像顯示模組710e兩側的側蓋SC於其與玻璃片117之間的夾角並不垂直。此外，在本實施例中，虛像顯示模組710e於配戴時，靠近並面向眼睛EY的一面(即玻璃片117所在一側)的寬度小於遠離並背向眼睛EY的另一面的寬度。換言之，虛像顯示模組710e的外觀呈一梯形體狀，而兩側的側蓋SC之間所夾的夾角隨著越遠離眼睛EY而越大。如此，將可使入射虛像顯示模組710e的光線配合眼睛視角，以減少光線遮蔽的情形。
圖8A與圖8B是圖1的另一種框架的外觀示意圖。圖8C 與圖8D是圖7E的虛像顯示模組設置於框架時的外觀示意圖。如圖8A與圖8B所示，框架150亦可具有一輔助頭帶AB，而可與上述的至少一虛像顯示模組110、可旋轉支撐座170以及機構調整單元模組180組合成一頭盔式虛像顯示裝置。此外，在本實施例中，框架150亦可配置鎖固孔FC，以與固定座181的兩端耦接。更詳細而言，框架150與固定座181兩端的耦接處更可設計成一適於軸向接合的轉軸。如此，將可令使用者UR可對至少一虛像顯示模組110做旋轉或掀開的動作(如圖8B所示)。此外，如圖8C與圖8D所示，虛像顯示模組710e亦可搭配輔助頭帶AB，並與可旋轉支撐座170以及機構調整單元模組180組合成頭盔式虛像顯示裝置，而亦可達到前述的功能。
以下將搭配圖9A至圖10，針對環境光調節單元140的結構設計及功能進行進一步解說。
圖9A是圖1的虛像顯示裝置的實體光束遮蔽區域的示意圖。圖9B與圖9C是圖1的不同環境光調節單元的外觀示意圖。請再次參照圖2、圖4、圖9A以及圖9B，在本實施例中，環境光調節單元140位於實體光束SB的傳遞路徑上，用以調整至少部分實體光束SB亮度與至少部分影像光束IB亮度的比例。舉例而言，在本實施例中，環境光調節單元140可包括至少一濾光片，濾光片並可用以調整被反射至眼睛EY的至少部分實體光束SB的亮度，並於眼睛EY中形成一實體光束遮蔽區域BA。如此，在使用者UR眼中，將可具有一清晰的虛像VI區域，而利於手術進行。
此外，如圖4、以及圖9C所示，由於本實施例的分光單元115亦位於實體光束SB的傳遞路徑上，且位於環境光調節單元140與使用者UR的眼睛EY之間，因此環境光調節單元140亦可為一偏光片，用以調整至少部分實體光束SB的偏振態。
另一方面，前述圖9B與圖9C實施例中的環境光調節單元140雖以配置在框架150上為例示，但本揭露不以此為限。在其他的實施例中，環境光調節單元140亦可配置虛像顯示裝置100的其他機構件上。以下將搭配圖9D至圖9M進行進一步地解說。
圖9D至圖9M是圖1的不同環境光調節單元的外觀示意圖。請參照圖9D及圖9E，在本實施例中，環境光調節單元140d可為一濾光片、一偏光片、一遮板、一變色鏡片的任一者，而可達到前述圖9B與圖9C實施例中的環境光調節單元140類似的功能。此外，在本實施例中，環境光調節單元140d並可配置在虛像顯示模組110的外側上，而可以滑動的方式進行調整及裝卸。
另一方面，請參照圖9F及圖9G，在本實施例中，當環境光調節單元140d配置在虛像顯示模組110的外側上時，亦可與虛像顯示模組110的其他機構件組裝，並以掀蓋式的方式進行調整與開闔。
此外，如圖9I及圖9H所示，當環境光調節單元140d採用掀蓋式的方式組裝於虛像顯示裝置100上時，環境光調節單元140d更可包括多個濾光片或是濾光片、偏光片、遮板、變色鏡片的任一者或其組合，且這些濾光片(或偏光片)具有不同尺寸， 而可同時組裝於虛像顯示模組110的一側上(如圖9I所示)。如此，使用者UR將可視實際需求選擇其中一濾光片，以切換實體光束遮蔽區域BA的尺寸，以獲得所需的影像畫面。
此外，請參照圖9J及圖9K，本實施例的環境光調節單元140j與圖9B的環境光調節單元140類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，環境光調節單元140j可為一目鏡形狀的濾光片、偏光片、遮板、變色鏡片的任一者，框架150亦可配置鎖固構件FX，以與環境光調節單元140j耦接。更詳細而言，框架150與環境光調節單元140j的耦接處更可設計成一適於軸向接合的轉軸RA。如此，將可令使用者UR可對環境光調節單元140j做旋轉或掀開的動作(如圖9J所示)。
另一方面，請參照圖9L及圖9M，本實施例的環境光調節單元140m與圖9D的環境光調節單元140d類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，環境光調節單元140m包括一偏光片，且偏光片的光軸OX亦可依使用者UR的實際需求進行調整。舉例而言，如圖9M所示，偏光片的光軸OX可藉由外部構件RX進行旋轉。如此一來，在實體光束SB通過分光單元115時，亦可達到調整至少部分實體光束SB的亮度的功能。
此外，亦需說明的是，前述的環境光調節單元140雖以透過濾光片或偏光片來調整至少部分實體光束SB的亮度為例示，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，環境光調節單元140亦可透過液晶單元LC來達到類似的效果。以下將搭配圖10，進 行進一步解說。
圖10是圖1的另一種環境光調節單元的結構示意圖。請參照圖10，本實施例的環境光調節單元140’與圖9A與圖9B的環境光調節單元140類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，環境光調節單元140’更包括一液晶單元LC。具體而言，在本實施例中，液晶單元LC將可用以調整通過液晶單元LC的一局部區域PA的至少部分實體光束SB的亮度或偏振態。此外，在本實施例中，虛像顯示裝置100更可透過控制單元123調整液晶單元LC的局部區域PA的範圍，以切換實體光束遮蔽區域BA的尺寸，並達到調整虛像VI與實物影像的影像對比與區域大小比例的功能。
另一方面，請再次參照圖3及圖9A(或圖9B)，在本實施例中，虛像顯示裝置100可更包括配置於框架150上的一影像擷取模組ICM、一位移感測模組DSM以及一語音擷取模組SCM。具體而言，影像擷取模組ICM、位移感測模組DSM以及語音擷取模組SCM皆與控制單元123電性連接，使用者UR可依實際需求透過影像擷取模組ICM、位移感測模組DSM或語音擷取模組SCM來令虛像顯示裝置100執行所需的功能。舉例而言，這些功能包括執行前述的視力補償、切換影像畫面的對焦清晰度、大小、位置或內容(例如：手術影像箭頭指示，手術影像的局部定位及放大、手術影像錄製、重播及放慢速度、畫面定格、畫面列印、及時的病歷編輯輸入)或是環境光調節等功能。
具體而言，影像擷取模組ICM可用以擷取使用者UR的手勢影像，並產生一手勢影像資訊。接著，手勢影像資訊可被傳遞至控制單元123，控制單元123並根據手勢影像資訊來執行對應至手勢影像資訊的功能。如此一來，使用者UR將可依實際需求透過來令虛像顯示裝置100執行上述功能。另一方面，位移感測模組DSM則可包括一重力感測器、一陀螺儀或其任意組合所構成群組的其中之一。當使用者UR的頭部進行特定的轉動或移動動作時，位移感測模組DSM將可用以判別框架150的轉動方向及速度，並產生一位移資訊，且位移資訊被傳遞至控制單元123，控制單元123根據位移資訊來執行對應至位移資訊的功能。此外，語音擷取模組SCM亦可用以擷取使用者UR發出的語音資訊。語音資訊並被傳遞至控制單元123，控制單元123根據語音資訊來執行對應至語音資訊的功能。如此一來，使用者UR亦可依實際需求透過不同的手勢、頭部動作或語音指令來使虛像顯示裝置100執行所需功能。如此，將有利於使用者UR與虛像顯示裝置100的互動。
此外，在本實施例中，當環境光調節單元140j與影像擷取模組ICM、位移感測模組DSM以及語音擷取模組SCM結合使用時，使用者UR亦可依實際需求透過不同的手勢、頭部動作或語音指令來使虛像顯示裝置100來調整環境光調節單元140j的掀開或旋轉角度，以適應不同手術情境下的需求。舉例而言，使用者模式可定義為，當使用者UR抬頭時，環境光調節單元140j即可蓋住使用者的視野(即環境光調節單元140j與虛像顯示裝置100具 有較小夾角或角度為0)，以便於清楚看到虛像VI。當使用者UR低頭時，環境光調節單元140j掀起，以避免蓋住使用者的視野(即環境光調節單元140j與虛像顯示裝置100具有較大夾角)，以便於看清周邊環境。
圖11A與圖11B是圖1的適於收納虛像顯示裝置的不同外殼的示意圖。請參照圖11A與圖11B，在本實施例中，虛像顯示裝置100更包括一外殼190，且外殼190的材質為抗菌或滅菌材料。具體而言，外殼190具有一容置空間。當虛像顯示裝置100須在無菌環境下使用時，外殼190可用以容置虛像顯示裝置100的影像顯示單元111、分光單元115、反射單元114、環境光調節單元140以及框架150等構件，並配戴於使用者UR身上。
此外，在本實施例中，外殼190為一可拆卸式殼體。舉例而言，如圖11A所示，外殼190可分為左右部分外殼190a1、190a2，並可分別容置虛像顯示裝置100左右兩半部分的構件，並將左右部分外殼190a1、190a2相接處透過具有黏性的物質(如魔鬼沾)FO使其互相結合。或是，外殼190可分為前蓋190b1與後框190b2，而可將框架150的尾端套入外殼190的後框190b2並穿入至底部。接著再將外殼190的前蓋190b1蓋上後框190b2的開口，並透過具有黏性的物質(如魔鬼沾)FO固定即可使用。
承上述，由於本實施例的虛像顯示裝置100重量輕盈、佩戴方便，因此於手術進行時，將可允許醫生自由調整視角即可監控手術畫面，而不需額外配置監視器或長時間凝視同一視角， 進而降低儀器成本以及減輕醫生的眼睛、頸、肩的疲勞感與體力負擔。另一方面，對於經驗較淺的外科醫生而言，本實施例的虛像顯示裝置100將可有助於掌控操作手術器械SD的方向感，而可有利於學習及熟練手術技巧，進而縮短手術訓練的養成時間。此外，本揭露的實施例的虛像顯示裝置100的操作簡易，亦將可減少長手術時間的可能性，降低手術風險。
圖12是本揭露另一實施例的一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖12，本實施例的虛像顯示模組1210與圖6A的虛像顯示模組110類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，虛像顯示模組1210的移動補償透鏡組1213為一雙凸透鏡。其中，虛像顯示模組1210的詳細光學參數設計如表2A：
在表2A中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，表面S212及S213代表移動補償透鏡組1213(即雙凸透鏡)的兩表面，且其餘各表面與材質的意義可參照表1A中所述，在此不再重述。另一方面，虛像顯示模組1210的一些重要參數值，例如視場角、光圈 數、橫向色差以及反射單元114的直徑與出瞳119的直徑比，亦與虛像顯示模組1210相同，在此不再重述。此外，上述非球面(如表面S107的非球面參數可參照表2B如下：
在表2B中，上述非球面(如表面S107)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
圖13是本揭露又一實施例的一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖13，本實施例的虛像顯示模組1310與圖6A的虛像顯示模組110類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，虛像顯示模組1310的反射單元1314為歪像(anamorphic)凹面鏡。其中，虛像顯示模組1310的詳細光學參數設計如表3A：
在表3A中，曲率半徑Rx是接近光軸AX處的x方向上的曲率半徑，曲率半徑Ry是接近光軸AX處的y方向上的曲率半徑，且其單位為毫米(mm)。此外，各表面與材質的意義可參照表 1A中所述，在此不再贅述。另一方面，茲將虛像顯示模組1310的一些重要參數值列舉如下。在本實施例中，虛像顯示模組1310的視場角為30度，光圈數為2.53，橫向色差為9.4μm，且反射單元114的直徑與出瞳119的直徑比為2.56。此外，上述非球面(如表面S307)的非球面參數可參照表3B如下：
在本實施例中，表面S307為自由曲面的其中一種形式，其中，非球面的函數如下式： 在上式中，Z為光軸AX方向之偏移量(sag)，Cx是x方向上的密切球面(osculating sphere)的半徑之倒數，也就是接近光軸AX 處的x方向上之曲率半徑(如表一內S307在x方向上的曲率半徑)的倒數，Cy是y方向上的密切球面的半徑之倒數，也就是接近光軸AX處的y方向上之曲率半徑(如表一內S307在y方向上的曲率半徑)的倒數。kx是x方向上的二次曲面係數(conic)，ky是y方向上的二次曲面係數。X是雙錐曲面在x方向上的高度，即為從透鏡中心沿著x方向往透鏡邊緣的高度，Y是雙錐曲面在y方向上的高度，即為從透鏡中心沿著y方向往透鏡邊緣的高度。此外，AR、BR、AP、BP等為非球面係數。
此外，在前述實施例中，使用者UR亦可依據個人習慣並透過控制單元123調整虛像顯示模組1210、1310的影像顯示單元111到反射單元114的距離以相對應地改變虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸，以利使用虛像顯示裝置100，或進行相關視力補償。在前述實施例中，虛像顯示模組1210、1310的影像顯示單元111到反射單元114(或反射單元1314)的距離與虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸的關係亦可參照如表1C所附，在此不再重述。虛像顯示模組1210、1310的影像顯示單元111與移動補償透鏡組113(或移動補償透鏡組1213)相對於分光單元115的位置與使用者UR眼睛EY的屈光度的關係亦如表1D及表1E所附，在此不再重述。影像顯示單元111與移動補償透鏡組113(或移動補償透鏡組1213)的相對位置與使用者UR眼睛EY的屈光度的關係如表1F及表1G所附，在此不再重述。
圖14A是本揭露再一實施例的一種虛像顯示裝置的架構 示意圖。圖14B是圖14A的一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖14A與圖14B，本實施例的虛像顯示裝置200與圖4的虛像顯示裝置100類似，而兩者的差異如下所述。具體而言，在本實施例中，虛像顯示裝置200的分光單元1415為一部分穿透部分反射分光元件，可對入射光線提供部分光線穿透及部分反射的作用。舉例而言，在本實施例中，分光單元1415可為具有30-70%穿透率與30-70%反射率的光學鍍膜元件。應注意的是，此處穿透率與反射率的比例參數範圍僅用於輔助說明本實施例，其端點數值與範圍大小並不用以限定本揭露。
進一步而言，如圖14A所示，虛像顯示裝置200的分光單元1415可使至少部分實體光束SB穿透分光單元1415並傳遞至眼睛EY，且影像顯示單元111所發出的至少部分影像光束IB亦可經由分光單元1415反射並傳遞至眼睛EY。換言之，虛像顯示裝置200的分光單元1415亦可達到虛像顯示模組110所包括的分光單元115、反射單元114與波片112的結合的類似功能，而可令使用者UR可同時觀看到虛像顯示裝置200前方的實物影像以及影像顯示單元111所提供影像光束IB所欲顯示的虛像VI。
此外，在本實施例中，由於本實施例的分光單元1415並非以對入射光線的偏振態作選擇的方式來達到分光的功能，因此影像顯示單元111可不以包括光源模組111a以及顯示面板111b(例如為液晶顯示面板111b或一矽基液晶顯示器)的組合為限，而亦可為一有機發光二極體顯示面板、發光二極體顯示面板、或 是場發射顯示面板等顯示裝置。
另一方面，在本實施例中，如圖14A所示，移動補償透鏡組1413包括至少二非球面透鏡，以達到良好的整體光學設計效果，並維持良好的影像品質。以下將針對虛像顯示模組1410的整體光學結構設計進行詳細解說。
詳細而言，如圖14B所示，在本實施例中，移動補償透鏡組1413包括從分光單元1415往影像顯示單元111依序排列的一第一透鏡1413a以及一第二透鏡1413b，且第一透鏡1413a以及第二透鏡1413b的屈光度分別為正、負。更詳細而言，第一透鏡1413a與第二透鏡1413b為非球面透鏡，且第一透鏡1413a與第二透鏡1413b分別為一雙凸透鏡與一凸面朝向影像顯示單元111的凸凹透鏡。此外，當沿著第二透鏡1413b的光軸AX切開第二透鏡1413b面向影像顯示單元111的凸面時，所得到的截線將可具有至少一個反曲點IP，其中反曲點IP為所得到截線的斜率微分正負相反處。
在本實施例中，第一透鏡1413a與第二透鏡1413b的材質例如是塑膠。然而，由於一般透鏡會對不同波長產生色散作用，因此可見光與紅外光無法聚焦於相同距離的平面上，進而會造成色差現象。為了克服上述色差問題，在本實施例中，第一透鏡1413a的阿貝數(abbe number)可大於40以及第二透鏡1413b的阿貝數(abbe number)可小於40，以減少光學元件本身對於影像光束IB的色差(color aberration)效應，而可進一步提升影像品質。
更詳細而言，如圖14B所示，在本實施例中，影像顯示單元111、移動補償透鏡組1413、分光單元1415可共同設計以決定虛像VI的成像特性。其中，詳細的光學參數設計如表4A：
在表4A中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，而材質中的BK7代表一種光學玻璃，其折射率約為1.517且阿貝數約為64.2。材質中的’OKP4HT’代表聚酯纖維(polyester)，其折射率約為1.633且阿貝數約為(23.3)。而Z-E48R代表另一種光學玻璃，其折射率約為1.53且阿貝數約為55。材質欄的編號為業界公用的材質編號。並且，表4A中的表面S00至S409分別如圖14B中所繪示，其代表光束由虛像VI處至影像顯示單元111的路徑上所依 序經過的表面。
更具體而言，表面S00代表虛像VI的位置，而S409代表影像顯示單元111的顯示面。此外，表面S101、S102、S103的意義可參照表1A中所述，在此不再重述。接著，表面S404代表分光單元1415面向玻璃片117的一表面。表面S405與S406代表移動補償透鏡組1413的第一透鏡1413a的兩表面。表面S407與S408代表移動補償透鏡組1413的第二透鏡1413b的兩表面。
另一方面，茲將虛像顯示模組1410的一些重要參數值列舉如下。在本實施例中，虛像顯示模組1410的視場角為30度，光圈數為2.54，橫向色差為11μm，且反射單元114的直徑與出瞳119的直徑比為3.44。此外，上述非球面(如表面S405、S406、S407、S408)的非球面參數可參照表4B如下：
在表4B中，上述非球面(如表面S405、S406、S407、S408)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可 參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，在本實施例中，使用者UR亦可依據個人習慣並透過控制單元123調整虛像顯示模組1410的影像顯示單元111與移動補償透鏡組1413的相對位置以相對應地改變虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸，以利使用虛像顯示裝置200，或進行相關視力補償。更詳細而言，在本實施例中，影像顯示單元111將可沿著光軸AX方向相對於移動補償透鏡組1413移動，以調整虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸，其中影像顯示單元111與移動補償透鏡組1413的相對位置與虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸的關係亦可參照如下表4C：
在表4C中，表面S00的間距代表使用者UR眼中所看到 虛像VI的位置，亦即在本實施例中，眼睛EY與出瞳119的位置近似。表面S408的間距代表移動補償透鏡組1413的第二透鏡1413b面向影像顯示單元111的表面S408沿著光軸AX方向與影像顯示單元111的顯示面(即表面S409)的距離。在本實施例中，控制單元123可依實施際需求調整影像顯示單元111與移動補償透鏡組1413的相對位置。如此一來，即可得到相對應的虛像VI的成像位置或成像畫面尺寸。此外，在本實施例中，當表面S408的間距為8.924毫米時，將可得到最大的虛像VI的成像畫面尺寸。
另一方面，影像顯示單元111與移動補償透鏡組1413的相對位置與使用者UR眼睛EY的屈光度的關係亦可參照如表4D及表4E：
表4E
在表4D及表4E中，屈光度與度數的意義可參照表1D及表1E中所述，在此不再重述。此外，表面S408的間距的意義可參照表4C所述，在此不再重述。
圖15A是本揭露再一實施例的一種虛像顯示裝置的架構示意圖。圖15B是圖15A的一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖15A，本實施例的虛像顯示裝置200a與圖14A的虛像顯示裝置200類似，而兩者的差異如下所述。具體而言，在本實施例中，虛像顯示裝置200a的移動補償透鏡組1513更包括一第三透鏡1513c，且第三透鏡1513c的屈光度為正，並配置於影像顯示單元111與第二透鏡1413b之間。更詳細而言，第三透鏡1513c為非球面透鏡，且第三透鏡1513c為一雙凸透鏡。此外，當沿著第三透鏡1513c的光軸AX切開第三透鏡1513c面向影像顯示單元 111的凸面時，所得到的截線將可具有至少一個反曲點IP，其中反曲點IP為所得到截線的斜率微分正負相反處。
另一方面，第三透鏡1513c的材質例如是塑膠。並且，在本實施例中，第三透鏡1513c的阿貝數(abbe number)大於40，以減少光學元件本身對於影像光束IB的色差(color aberration)效應，而可進一步提升影像品質。更詳細而言，如圖15B所示，在本實施例中，影像顯示單元111、移動補償透鏡組1513、分光單元1415可共同設計以決定虛像VI的成像特性。其中，詳細的光學參數設計如表5A：
在表5A中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，表面S505與S506代表移動補償透鏡組1513的第一透鏡1413a的兩表面。表面S507與S508代表移動補償透鏡組1513的第二透鏡1413b的兩表面。表面S509與S510代表移動補償透鏡組1513的第三透鏡1513c的兩表面。其餘各表面S00、S101、S102、S103、S404與材質的意義可參照表1A及表4A中所述，在此不再重述。
另一方面，茲將虛像顯示模組1510的一些重要參數值列舉如下。在本實施例中，虛像顯示模組1510的視場角為36.5度， 光圈數為2.17，橫向色差為9.5μm，且反射單元114的直徑與出瞳119的直徑比為4.02。此外，上述非球面(如表面S505、S506、S507、S508、S509與S510)的非球面參數可參照表5B如下：
在表5B中，上述非球面(如表面S505、S506、S507、S508、S509與S510)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，在本實施例中，使用者UR亦可依據個人習慣並透過控制單元123調整虛像顯示模組1510的影像顯示單元111與移動補償透鏡組1513的相對位置以相對應地改變虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸，以利使用虛像顯示裝置200a，或進行相關視力補償。其中，影像顯示單元111與移動補償透鏡組1513的相對位置與虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸的關係亦可參照如下表5C：
在表5C中，表面S510的間距代表移動補償透鏡組1513的第三透鏡1513c面向影像顯示單元111的表面S510沿著光軸AX方向與影像顯示單元111的顯示面(即表面S511)的距離。並且，在本實施例中，當表面S510的間距為4.2485毫米時，將可得到最大的虛像VI的成像畫面尺寸。此外，表面S00的間距及其他數據的意義可參照表4C中所述，在此不再重述。
另一方面，影像顯示單元111與移動補償透鏡組1513的相對位置與使用者UR眼睛EY的屈光度的關係亦可參照如表5D及表5E：表5D
在表5D及表5E中，屈光度與度數的意義可參照表1D及表1E中所述，在此不再重述。此外，表面S510的間距的意義可參照表5C所述，在此不再重述。
此外，亦需要說明的是，在前述實施例中，虛像顯示模組1210、1310、1410、1510亦皆可應用第一補償透鏡116的結構，而形成類似虛像顯示模組110a或110b的結構設計，並可達到與虛像顯示模組110a或110b類似的功能。在這些實施例中，當第一補償透鏡116為鏡片時，第一補償透鏡116的焦距與使用者UR眼睛EY的視力的關係亦可如表1H所附，在此不再重述。另一方面，當第一補償透鏡116為液態透鏡時，第一補償透鏡116的詳細光學參數設計如表1I，且使用者UR眼睛EY的視力與第一補償透鏡116的光學參數的關係亦可列舉如表1J所附，在此不再重述。
另一方面，在前述實施例中，虛像顯示模組1210、1310、1410、1510亦可與上述環境光調節單元140、框架150、驅動單元模組160、可旋轉支撐座170、機構調整單元模組180、外殼190、影像擷取模組ICM、位移感測模組DSM以及一語音擷取模組SCM等構件結合，而形成與虛像顯示裝置100類似的外觀，並具有虛像顯示裝置100所提及的功能，在此不再重述。值得注意的是，在這些實施例中，虛像顯示模組1210、1310可搭配具有遮板、變色鏡片、偏振片、濾光片或液晶單元的環境光調節單元140使用。另一方面，虛像顯示模組1410、1510則可搭配具有遮板、變色鏡片、濾光片或液晶單元的環境光調節單元140使用。
另一方面，亦需說明的是，前述的虛像顯示裝置100雖以具有二虛像顯示模組以形成雙眼光機的外觀為例示，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，虛像顯示模組亦可僅具有一虛像顯示模組而形成單眼光機的結構設計。以下將搭配圖16A至圖16D，進行進一步解說。
圖16A是本揭露另一實施例的一種虛像顯示裝置的外觀示意圖。圖16B是圖16A的虛像顯示裝置的局部構件***圖。請參照圖16A及圖16B，本實施例的虛像顯示裝置1600與圖4的虛像顯示裝置100類似，而兩者的差異如下所述。具體而言，請參照圖16A及圖16B，虛像顯示裝置1600主要包括一虛像顯示模組1610，且虛像顯示模組1610配置在框架150的一側上。更詳細而言，如圖16A及圖16B所示，在本實施例中，環境光調節單元140例如為一ㄇ字型的結構，並可組裝於虛像顯示模組1610上。以下將搭配圖16C至圖19，針對虛像顯示模組1610的整體光學結構設計進行進一步解說。
圖16C是圖16A的一種虛像顯示模組的立體架構示意圖。圖16D是圖16C的虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖16C及圖16D，本實施例的虛像顯示模組1610與圖6A的虛像顯示模組110類似，而兩者的差異如下所述。具體而言，請參照圖16C，虛像顯示模組1610更包括一導光棒1618，位於影像顯示單元111與分光單元115之間。此外，在本實施例中，導光棒1618亦可選擇性地更配置在反射單元114與分光單元115之間。換言之，在本 實施例中，導光棒1618是同時填充於影像顯示單元111與分光單元115之間以及反射單元114與分光單元115之間。
另一方面，詳細而言，在本實施例中，導光棒1618的阿貝數(abbe number)大於40，以減少光學元件本身對於影像光束IB的像差效應，而可進一步提升影像品質。此外，在本實施例中，虛像顯示模組1610並未配置玻璃片117，但本揭露不以此為限，在其他的實施例中，虛像顯示模組1610當可視實際需求，選擇性地配置玻璃片117等光學元件。此外，在其他的實施例中，波片112亦可視實際需求，選擇性地配置在反射單元114與分光單元115之間。其中，虛像顯示模組1610的詳細光學參數設計如表6A：
在表6A中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，表面S602及S605分別代表光線進入及離開導光棒1618的入光面及出光 面。表面S603代表分光單元115面向出瞳119的一表面。表面S604代表反射單元114的反射面。S606代表影像顯示單元111的顯示面。其餘各表面與材質的意義可參照表1A中所述，在此不再重述。
另一方面，茲將虛像顯示模組1610的一些重要參數值列舉如下。在本實施例中，虛像顯示模組1610的視場角為20度，橫向色差為10.5μm，出瞳119直徑為4毫米(mm)，適眼距(Eye relief)為15毫米，且在空間頻率為45線對數/毫米(lp/mm)下所模擬出的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function,MTF)的值大於0.59。此外，上述非球面(如表面S604的非球面參數可參照表6B如下：
在表6B中，上述非球面(如表面S604)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，在本實施例中，使用者UR亦可依據個人習慣並透 過控制單元123調整虛像顯示模組161的影像顯示單元111與導光棒1618的相對位置以相對應地改變虛像VI的成像位置以及成像畫面尺寸，以利使用虛像顯示裝置1600，或進行相關視力補償。其中，影像顯示單元111與導光棒1618的相對位置與虛像VI的成像位置的關係亦可參照如下表6C：
在表6C中，表面S605的間距代表導光棒1618面向影像顯示單元111的表面S605沿著光軸AX方向與影像顯示單元111的顯示面(即表面S606)的距離。並且，在本實施例中，當表面S605的間距為2.1757毫米時，將可得到最大的虛像VI的成像畫面尺寸。此外，表面S00的間距及其他數據的意義可參照表1C中所述，在此不再重述。
此外，亦需說明的是，前述導光棒1618的材質雖以材質 編號為SFSL5的材料為例示，但本揭露不以此為限。在另一實施例中，導光棒1618的材質亦可為壓克力塑膠(PMMA)。在此實施例中，虛像顯示模組1610的詳細光學參數設計如表6D：
在表6D中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，各表面的意義可參照表6A中所述，在此不再重述。
另一方面，在本實施例中，虛像顯示模組1610的視場角為20度，橫向色差為13μm，出瞳119直徑為4毫米(mm)，適眼距為15毫米，且在空間頻率為45線對數/毫米(lp/mm)下所模擬出的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function,MTF)的值大於0.53。此外，上述非球面(如表面S604的非球面參數可參照表6E如下：
在表6E中，上述非球面(如表面S604)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，前述虛像顯示模組1610雖以導光棒1618與反射單元114的材質相同為例示，但本揭露不以此為限。在其他的實施例中，導光棒1618與反射單元114的材質亦可不同，以下將搭配圖17，進行進一步地解說。
圖17是圖16A的另一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖17，本實施例的虛像顯示模組1710與圖16D的虛像顯示模組1610類似，而兩者的差異如下所述。具體而言，虛像顯示模組1710的導光棒1618與反射單元114的材質並不相同。此外，在本實施例中，反射單元114包括一透鏡114a以及一反射膜層114b。其中，虛像顯示模組1610的詳細光學參數設計如表7A：表7A
在表7A中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，表面S702代表光線進入導光棒1618的入光面。表面S703代表分光單元115面向出瞳119的一表面。表面S704代表反射單元114的透鏡114a面向分光單元115的表面。表面S705代表反射單元114的反射膜層114b的反射面。表面S706代表光線再次進入導光棒1618的一表面。表面S707代表分光單元115面向反射單元114的一表面。表面S708代表光線離開導光棒1618的一表面。表面S709與表面S710分別代表玻璃蓋CG的兩表面。表面S711代表影像顯示單元111的顯示面。其餘各表面及材質的意義可參照表1A及表6D中所述， 在此不再重述。
另一方面，在本實施例中，虛像顯示模組1710的視場角為20度，橫向色差為13μm，出瞳119直徑為4毫米(mm)，適眼距為15毫米，且在空間頻率為45線對數/毫米(lp/mm)下所模擬出的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function,MTF)的值大於0.53。此外，上述非球面(如表面S705的非球面參數可參照表7B如下：
在表7B中，上述非球面(如表面S705)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，在另一實施例中，虛像顯示模組1710的導光棒1618的材質亦可為壓克力塑膠(PMMA)，且反射單元114的透鏡114a的材質亦可為材質編號為'A5514_25'的APEL塑膠材料。在此實施例中，虛像顯示模組1710的詳細光學參數設計如表7C：
在表7C中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，各表面的意義可參照表7A中所述，在此不再重述。
另一方面，在本實施例中，虛像顯示模組1710的視場角為20度，橫向色差為14μm，出瞳119直徑為4毫米(mm)，適眼距為15毫米，且在空間頻率為45線對數/毫米(lp/mm)下所模擬出的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function,MTF)的值大於0.5。此外，上述非球面(如表面S705的非球面參數可參照表7D如下：
在表7D中，上述非球面(如表面S705)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，在另一實施例中，虛像顯示模組1710亦可更包括一第四透鏡。以下將搭配圖18，進行進一步地解說。
圖18是圖16A的又一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖18，本實施例的虛像顯示模組1810與圖16D的虛像顯示模組1610類似，而兩者的差異如下所述。具體而言，如圖18所示，虛像顯示模組1810更包括一第四透鏡1813，位於導光棒1618與影像顯示單元111之間，且在本實施例中，第四透鏡1813的阿貝數小於40，以減少光學元件本身對於影像光束IB的像差效應，而可進一步提升影像品質。其中，虛像顯示模組1810的詳細光學參數設計如表8A：表8A
在表8A中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，表面S806與表面S807分別代表第四透鏡1813的兩表面。表面S808與表面S809分別代表玻璃蓋CG的兩表面。表面S810代表影像顯示單元111的顯示面。其餘各表面及材質的意義可參照表1A及表6D中所述，在此不再重述。
另一方面，在本實施例中，虛像顯示模組1810的視場角為20度，橫向色差為6.3μm，出瞳119直徑為4毫米(mm)，適眼距為15毫米，且在空間頻率為45線對數/毫米(lp/mm)下所模擬出的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function,MTF)的值大於0.45。此外，上述非球面(如表面S604的非球面參數可參照 表8B如下：
在表8B中，上述非球面(如表面S604)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，在另一實施例中，虛像顯示模組1810的第四透鏡1813的材質除可為材質編號為STIH53的光學玻璃外，亦可為材質編號為’OKP4HT’的聚酯纖維(polyester)。此外，第四透鏡1813的兩表面亦可皆設計為非球面。在此實施例中，虛像顯示模組1810的詳細光學參數設計如表8C：
在表8C中，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，曲率半徑是以毫米(mm)為單位，各表面的意義可參照表8A中所述，在此不再重述。
另一方面，在本實施例中，虛像顯示模組1810的視場角為20度，橫向色差為6.6μm，出瞳119直徑為4毫米(mm)，適眼距為15毫米，且在空間頻率為45線對數/毫米(lp/mm)下所模擬出的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function,MTF)的值大於0.47。此外，上述非球面(如表面S604的非球面參數可參照表8D如下：
在表8D中，上述非球面(如表面S604)的公式相同於上述表1B所適用的公式，其中各參數的物理意義可參照表1B的說明，在此不再重述。
此外，亦需說明的是，前述實施例的虛像顯示模組1610、1710、1810雖皆以包括反射單元114為例示，但本揭露不以此為限。在其他的實施例中，虛像顯示模組亦可藉由分光單元，即可達到對入射光線提供部分光線穿透及部分反射的作用。以下將搭配圖19，進行進一步地解說。
圖19是圖16A的再一種虛像顯示模組的架構示意圖。請參照圖19，本實施例的虛像顯示模組1910與圖14B的虛像顯示模組1410以及圖18的虛像顯示模組1810類似，而差異如下所述。具體而言，虛像顯示模組1910包括第四透鏡1813，位於導光棒1618與影像顯示單元111之間，而虛像顯示模組1410則是包括含有至少二非球面透鏡的移動補償透鏡組1413。詳細而言，在本實 施例中，由於虛像顯示模組1910的分光單元1415為一部分穿透部分反射分光元件，可對入射光線提供部分光線穿透及部分反射的作用。舉例而言，在本實施例中，分光單元1415可為具有30-70%穿透率與30-70%反射率的光學鍍膜元件。應注意的是，此處穿透率與反射率的比例參數範圍僅用於輔助說明本實施例，其端點數值與範圍大小並不用以限定本揭露。
因此，虛像顯示模組1910的分光單元1415可使至少部分實體光束SB穿透分光單元1415並傳遞至眼睛EY，且影像顯示單元111所發出的至少部分影像光束IB亦可經由分光單元1415反射並傳遞至眼睛EY。換言之，虛像顯示模組1910的分光單元1415亦可達到前述虛像顯示模組1610、1710、1810所能達到的類似功能，而可令使用者UR可同時觀看到虛像顯示模組1610、1710、1810前方的實物影像以及影像顯示單元111所提供影像光束IB所欲顯示的虛像VI，而可被應用至圖16A的虛像顯示裝置1600中。
另一方面，需要說明的是，在本實施例中，虛像顯示模組1910雖以具有一第四透鏡1813為例示，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，虛像顯示模組1910亦可具有一片以上的透鏡結構設計。舉例而言，在前述的虛像顯示模組1410、1510的實施例中，可將兩實心的稜鏡進行膠合，並使其界面具有30-70%的光線穿透率與30-70%的光線反射率。換言之，其界面可達到與分光單元1415的功能，且其中一稜鏡亦可達到與導光棒1618類似的功 能，而使整體光學結構可達到與虛像顯示模組1910類似的功能。其它相關執行細節可參照相關段落，在此不再重述。
此外，亦需要說明的是，在前述實施例中，虛像顯示模組1610、1710、1810、1910亦皆可應用第一補償透鏡116的結構，而形成類似虛像顯示模組110a或110b的結構設計，並可達到與虛像顯示模組110a或110b類似的功能。舉例而言，如圖16A所示，第一補償透鏡116可為位於框架150上的鏡片，但本揭露不以此為限。
綜上所述，本揭露的實施例的虛像顯示裝置可藉由虛像顯示模組的影像顯示單元以及分光單元的配置，令使用者可同時觀看到虛像顯示裝置前方的實物影像以及影像顯示單元所提供影像光束所欲顯示的虛像。使用者並可依實際需求來使虛像與實物影像以分別獨立顯示或互相疊置的方式顯示於眼前。並且，虛像顯示裝置更可藉由環境光調節單元調整至少部分實體光束的亮度或區域大小，以達到調整虛像與實物影像的影像對比與區域大小比例的功能。此外，虛像顯示裝置可藉由虛像顯示模組的整體光學設計達到維持良好影像品質以及視力補償的效果。此外，由於本揭露的實施例的虛像顯示裝置重量輕盈、佩戴方便，因此於手術進行時，將可允許醫生自由調整視角即可監控手術畫面，而不需額外配置監視器或長時間凝視同一視角，進而降低儀器成本以及減輕醫生的眼睛、頸、肩的疲勞感與體力負擔。另一方面，對於經驗較淺的外科醫生而言，本揭露的實施例的虛像顯示裝置將 可有助於掌控操作手術器械的方向感，而可有利於學習及熟練手術技巧，進而縮短手術訓練的養成時間。此外，本揭露的實施例的虛像顯示裝置的操作簡易，亦將可減少長手術時間的可能性，降低手術風險。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧虛像顯示裝置
1410‧‧‧虛像顯示模組
111‧‧‧影像顯示單元
1413‧‧‧移動補償透鏡組
1413a‧‧‧第一透鏡
1413b‧‧‧第二透鏡
1415‧‧‧分光單元
120‧‧‧控制儲存模組
140‧‧‧環境光調節單元
160‧‧‧驅動單元模組
EY‧‧‧眼睛
IB‧‧‧影像光束
SB‧‧‧實體光束

Claims (108)

  1. 一種虛像顯示裝置，適於應用在醫學手術上，藉以操作手術器械，包括：至少一虛像顯示模組，配置於一使用者的至少一眼睛前方，且該至少一虛像顯示模組包括：一影像顯示單元，提供一影像光束，其中該影像光束包括至少一手術資訊；以及一分光單元，配置於該影像光束及來自一外界物體的一實體光束的傳遞路徑上，該分光單元將至少部分該實體光束傳遞至該眼睛，且該分光單元將至少部分該影像光束傳遞至該眼睛，以顯示一虛像；以及一環境光調節單元，位於該實體光束的傳遞路徑上，用以調整該至少部分實體光束亮度與該至少部分影像光束亮度的比例，其中該影像光束的傳遞路徑上無配置該環境光調節單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，其中該環境光調節單元包括至少一濾光片、偏光片、遮板、變色鏡片的任一者或其組合，用以調整被反射至該眼睛的該至少部分實體光束的亮度，並於該眼睛中形成一實體光束遮蔽區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一濾光片為多個濾光片，部份該些濾光片具有不同尺寸，且該使用者選擇其中一該濾光片，以切換該實體光束遮蔽區域的尺寸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，更包括一控 制儲存模組，並與該虛像顯示模組電性連接，且該控制儲存模組包括：一儲存單元，用以儲存該至少一手術資訊；以及一控制單元，該控制單元控制該環境光調節單元以調整環境光，並控制該儲存單元以調整該手術資訊的輸出，且控制切換該虛像的成像位置以及成像畫面尺寸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的虛像顯示裝置，其中該環境光調節單元包括一液晶單元，用以調整通過該液晶單元的一局部區域的該至少部分實體光束的亮度或偏振態，並於該眼睛中形成一實體光束遮蔽區域。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的虛像顯示裝置，其中該控制單元調整該液晶單元的該局部區域的範圍，以切換該實體光束遮蔽區域的尺寸。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的虛像顯示裝置，其中該儲存單元更儲存一視力補償資料表，且該控制單元查詢該視力補償資料表以取得一視力補償資訊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的虛像顯示裝置，其中該虛像顯示模組更包括一第一補償透鏡，該第一補償透鏡配置於該影像光束的傳遞路徑上，且位於該分光單元與該眼睛之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的虛像顯示裝置，其中該第一補償透鏡為一鏡片，且該使用者根據該視力補償資訊選擇該第一補償透鏡，以進行視力補償。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的虛像顯示裝置，其中當該第一補償透鏡為一液態透鏡，該第一補償透鏡與該控制單元電性連接，且該控制單元根據該視力補償資訊調整該第一補償透鏡，以切換該虛像的成像位置。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的虛像顯示裝置，其中該虛像顯示模組更包括一移動補償透鏡組，該移動補償透鏡組配置於該影像光束的傳遞路徑上，並位於該影像顯示單元與該分光單元之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的虛像顯示裝置，其中該控制單元根據該視力補償資訊調整該影像顯示單元與該移動補償透鏡組的相對位置，以調整該虛像的成像位置或成像畫面尺寸。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的虛像顯示裝置，其中該控制單元根據該視力補償資訊調整該影像顯示單元與該移動補償透鏡組相對於該分光單元的位置，以調整該虛像的成像位置或成像畫面尺寸。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組包括一凸透鏡。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組包括至少二非球面透鏡。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組包括從該分光單元往該影像顯示單元依序排列的一第一透鏡以及一第二透鏡，且該第一透鏡以及該第二透鏡的屈光 度分別為正、負。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的虛像顯示裝置，其中該第一透鏡與該第二透鏡分別為一雙凸透鏡與一凸凹透鏡，且該第一透鏡與該第二透鏡為非球面透鏡。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的虛像顯示裝置，其中當沿著該第二透鏡的光軸切開該第二透鏡面向該影像顯示單元的凸面時所得到的截線具有至少一個反曲點。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的虛像顯示裝置，其中該第一透鏡的阿貝數大於40以及該第二透鏡的阿貝數小於40。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組更包括一第三透鏡，配置於該影像顯示單元與該第二透鏡之間，且該第三透鏡的屈光度為正。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的虛像顯示裝置，其中該第三透鏡為一雙凸透鏡，該第三透鏡為非球面透鏡。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的虛像顯示裝置，其中當沿著該第三透鏡的光軸切開該第三透鏡面向該影像顯示單元的凸面時所得到的截線具有至少一個反曲點。
  23. 如申請專利範圍第20項所述的虛像顯示裝置，其中該第三透鏡的阿貝數大於40。
  24. 如申請專利範圍第4項所述的虛像顯示裝置，其中該控制儲存模組更包括一殼體，該殼體具有一容置空間，用以容置該儲存單元以及該控制單元，且該殼體配置於該使用者身上。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的虛像顯示裝置，該殼體的材質為抗菌或滅菌材料。
  26. 如申請專利範圍第4項所述的虛像顯示裝置，更包括一框架，且該環境光調節單元配置於該框架上。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的虛像顯示裝置，更包括一影像擷取模組，並配置於該框架上，與該控制單元電性連接，用以擷取一手勢影像資訊，該手勢影像資訊並被傳遞至該控制單元，該控制單元根據該手勢影像資訊來執行對應至該手勢影像資訊的功能。
  28. 如申請專利範圍第26項所述的虛像顯示裝置，更包括一重力感測器、一陀螺儀或其任意組合所構成群組的其中之一，配置於該框架上，用以判別該框架的轉動方向及速度，並產生一位移資訊，且該位移資訊被傳遞至該控制單元，該控制單元根據該位移資訊來執行對應至該位移資訊的功能。
  29. 如申請專利範圍第26項所述的虛像顯示裝置，更包括一語音擷取模組，與該控制單元電性連接，並配置於該框架上，用以擷取一語音資訊，該語音資訊並被傳遞至該控制單元，該控制單元根據該語音資訊來執行對應至該語音資訊的功能。
  30. 如申請專利範圍第26項所述的虛像顯示裝置，其中虛像顯示裝置更包括：一驅動單元模組，與該至少一虛像顯示模組的該影像顯示單元電性連接，用以驅動該影像顯示單元提供該影像光束；以及 一可旋轉支撐座，配置於該驅動單元模組下方，其中該至少一虛像顯示模組、該可旋轉支撐座與該框架組合成一眼鏡式虛像顯示裝置。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的虛像顯示裝置，其中該驅動單元模組更包括一機構調整單元模組，其中該機構調整單元模組包括：多個鎖固構件；一固定座，具有一調整軌；以及至少一固定架，位於該調整軌上，其中該固定架具有多個鎖固孔，該至少一虛像顯示模組透過部份該些鎖固構件鎖附於該固定架上，以使該至少一虛像顯示模組適於沿該調整軌移動。
  32. 如申請專利範圍第31項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一虛像顯示模組透過其中一該鎖固構件將該驅動單元模組與該影像顯示單元耦接，且適於透過該鎖固構件調整該驅動單元模組與該影像顯示單元的相對位置。
  33. 如申請專利範圍第30項所述的虛像顯示裝置，更包括一外殼，具有一容置空間，且為一可拆卸式殼體，用以容置該影像顯示單元、該分光單元以及反射單元。
  34. 如申請專利範圍第33項所述的虛像顯示裝置，其中該外殼的材質為抗菌或滅菌材料。
  35. 如申請專利範圍第4項所述的虛像顯示裝置，其中該儲存單元更儲存一病歷資料庫。
  36. 如申請專利範圍第4項所述的虛像顯示裝置，其中該控制單元更連接至少一外部醫學儀器，並接收該至少一外部醫學儀器所產生的參數資訊。
  37. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，更包括一反射單元，配置於部分該影像光束的傳遞路徑上，其中該分光單元讓該影像顯示單元所發出的至少部分該影像光束穿透而傳遞至該反射單元，該分光單元將被該反射單元反射的至少部分該影像光束反射至該眼睛，且該分光單元讓至少部分該實體光束穿透而傳遞至該眼睛。
  38. 如申請專利範圍第37項所述的虛像顯示裝置，其中該影像顯示單元包括：一光源模組，提供一照明光束；以及一顯示面板，配置於該照明光束的傳遞路徑上，該顯示面板並將該照明光束轉換成該影像光束。
  39. 如申請專利範圍第38項所述的虛像顯示裝置，其中該顯示面板為一液晶顯示面板或一矽基液晶顯示器。
  40. 如申請專利範圍第37項所述的虛像顯示裝置，其中該分光單元為一偏振分光器、一線柵偏振分光器或一反射型偏光膜。
  41. 如申請專利範圍第37項所述的虛像顯示裝置，其中該環境光調節單元為一偏光片，用以調整該至少部分實體光束的偏振態。
  42. 如申請專利範圍第37項所述的虛像顯示裝置，更包括一 波片，配置於該至少部分影像光束的傳遞路徑上，且位於該分光單元與該反射單元之間。
  43. 如申請專利範圍第37項所述的虛像顯示裝置，其中該反射單元鍍有反射金屬膜層。
  44. 如申請專利範圍第37項所述的虛像顯示裝置，其中該反射單元為非球面凹面鏡或是歪像凹面鏡。
  45. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，其中該分光單元為一部分穿透部分反射分光元件。
  46. 如申請專利範圍第45項所述的虛像顯示裝置，其中該影像顯示單元為一有機發光二極體顯示面板。
  47. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，其中該虛像顯示裝置更包括一攝像單元，與該虛像顯示模組電性連接，用以取得並傳遞一影像資訊至該虛像顯示模組，且該虛像顯示模組的該影像顯示單元依據該影像資訊提供該影像光束。
  48. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一虛像顯示模組為二個虛像顯示模組，且該二個虛像顯示模組分別顯示一影像，且該二影像的視角不同，以形成一立體影像。
  49. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一虛像顯示模組為二個虛像顯示模組，且該二個虛像顯示模組分別顯示一影像，且該二影像的視角相同，以形成一平面影像。
  50. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，其中當該虛像顯示裝置在一適用於正常視力使用者的模式下時，該虛像顯 示裝置符合d-Σ A<f，其中d為該影像顯示單元到該反射單元的一表面的距離，f為該反射單元的焦距，A為該影像顯示單元至該反射單元之間沿著光軸的光路徑上的任一位置的光程長度與實際長度的差值除以該位置的折射率後所得到的比值，且Σ A為該影像顯示單元至該反射單元之間沿著該光軸的光路徑上的所有位置的A的總和，其中該所有位置的A至少部分不相同。
  51. 如申請專利範圍第1項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一虛像顯示模組更包括一導光棒，位於該影像顯示單元與該分光單元之間。
  52. 如申請專利範圍第51項所述的虛像顯示裝置，更包括一反射單元，且該反射單元與該導光棒的材質不同。
  53. 如申請專利範圍第51項所述的虛像顯示裝置，更包括一第四透鏡，位於該導光棒與該影像顯示單元之間，且該第四透鏡的阿貝數小於40。
  54. 如申請專利範圍第51項所述的虛像顯示裝置，更包括一環境光調節單元，位於該實體光束的傳遞路徑上，用以調整該至少部分實體光束與該至少部分影像光束的比例。
  55. 如申請專利範圍第54項所述的虛像顯示裝置，該環境光調節單元的形狀為ㄇ字型。
  56. 如申請專利範圍第51項所述的虛像顯示裝置，其中該導光棒的阿貝數大於40。
  57. 一種虛像顯示裝置，包括： 至少一虛像顯示模組，配置於一使用者的至少一眼睛前方，且該至少一虛像顯示模組包括：一影像顯示單元，提供一影像光束；以及一分光單元，配置於該影像光束及來自一外界物體的一實體光束的傳遞路徑上，該分光單元將至少部分該實體光束傳遞至該眼睛，且該分光單元將至少部分該影像光束傳遞至該眼睛，以顯示一虛像；以及一環境光調節單元，位於該實體光束的傳遞路徑上，用以調整該至少部分實體光束亮度與該至少部分影像光束亮度的比例，其中該影像光束的傳遞路徑上無配置該環境光調節單元。
  58. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，其中該環境光調節單元包括至少一濾光片、偏光片、遮板、變色鏡片的任一者或其組合，用以調整被反射至該眼睛的該至少部分實體光束的亮度，並於該眼睛中形成一實體光束遮蔽區域。
  59. 如申請專利範圍第58項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一濾光片為多個濾光片，部份該些濾光片具有不同尺寸，且該使用者選擇其中一該濾光片，以切換該實體光束遮蔽區域的尺寸。
  60. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，更包括一控制儲存模組，並與該虛像顯示模組電性連接，且該控制儲存模組包括一控制單元，該控制單元控制環境光調節單元以調整環境光，且控制切換該虛像的成像位置以及成像畫面尺寸。
  61. 如申請專利範圍第60項所述的虛像顯示裝置，其中該環 境光調節單元包括一液晶單元，用以調整通過該液晶單元的一局部區域的該至少部分實體光束的亮度或偏振態，並於該眼睛中形成一實體光束遮蔽區域。
  62. 如申請專利範圍第61項所述的虛像顯示裝置，其中該控制單元調整該液晶單元的該局部區域的範圍，以切換該實體光束遮蔽區域的尺寸。
  63. 如申請專利範圍第60項所述的虛像顯示裝置，其中該控制儲存模組更包括一儲存單元，該儲存單元儲存一視力補償資料表，且該控制單元查詢該視力補償資料表以取得一視力補償資訊。
  64. 如申請專利範圍第63項所述的虛像顯示裝置，其中該虛像顯示模組更包括一第一補償透鏡，該第一補償透鏡配置於該影像光束的傳遞路徑上，且位於該分光單元與該眼睛之間。
  65. 如申請專利範圍第64項所述的虛像顯示裝置，其中該第一補償透鏡為一鏡片，且該使用者根據該視力補償資訊選擇該第一補償透鏡，以進行視力補償。
  66. 如申請專利範圍第64項所述的虛像顯示裝置，其中當該第一補償透鏡為一液態透鏡，該第一補償透鏡與該控制單元電性連接，且該控制單元根據該視力補償資訊調整該第一補償透鏡，以切換該虛像的成像位置。
  67. 如申請專利範圍第63項所述的虛像顯示裝置，其中該虛像顯示模組更包括一移動補償透鏡組，該移動補償透鏡組配置於該影像光束的傳遞路徑上，並位於該影像顯示單元與該分光單元 之間。
  68. 如申請專利範圍第67項所述的虛像顯示裝置，其中該控制單元根據該視力補償資訊調整該影像顯示單元與該移動補償透鏡組的相對位置，以調整該虛像的成像位置或成像畫面尺寸。
  69. 如申請專利範圍第67項所述的虛像顯示裝置，其中該控制單元根據該視力補償資訊調整該影像顯示單元與該移動補償透鏡組相對於該分光單元的位置，以調整該虛像的成像位置或成像畫面尺寸。
  70. 如申請專利範圍第67項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組為一凸透鏡。
  71. 如申請專利範圍第67項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組，包括至少二非球面透鏡。
  72. 如申請專利範圍第71項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組包括從該分光單元往該影像顯示單元依序排列的一第一透鏡以及一第二透鏡，且該第一透鏡以及該第二透鏡的屈光度分別為正、負。
  73. 如申請專利範圍第72項所述的虛像顯示裝置，其中該第一透鏡與該第二透鏡分別為一雙凸透鏡與一凸凹透鏡，且該第一透鏡與該第二透鏡為非球面透鏡。
  74. 如申請專利範圍第73項所述的虛像顯示裝置，其中當沿著該第二透鏡的光軸切開該第二透鏡面向該影像顯示單元的凸面時所得到的截線具有至少一個反曲點。
  75. 如申請專利範圍第73項所述的虛像顯示裝置，其中該第一透鏡的阿貝數大於40以及該第二透鏡的阿貝數小於40。
  76. 如申請專利範圍第72項所述的虛像顯示裝置，其中該移動補償透鏡組更包括一第三透鏡，配置於該影像顯示單元與該第二透鏡之間，且該第三透鏡的屈光度為正。
  77. 如申請專利範圍第76項所述的虛像顯示裝置，其中該第三透鏡為一雙凸透鏡，該第三透鏡為非球面透鏡。
  78. 如申請專利範圍第76項所述的虛像顯示裝置，其中當沿著該第三透鏡的光軸切開該第三透鏡面向該影像顯示單元的凸面時所得到的截線具有至少一個反曲點。
  79. 如申請專利範圍第76項所述的虛像顯示裝置，其中該第三透鏡的阿貝數大於40。
  80. 如申請專利範圍第63項所述的虛像顯示裝置，其中該控制儲存模組更包括一殼體，該殼體具有一容置空間，用以容置該儲存單元以及該控制單元，且該殼體配置於該使用者身上。
  81. 如申請專利範圍第60項所述的虛像顯示裝置，更包括一框架，且該環境光調節單元配置於該框架上。
  82. 如申請專利範圍第81項所述的虛像顯示裝置，更包括一影像擷取模組，並配置於該框架上，與該控制單元電性連接，用以擷取一手勢影像資訊，該手勢影像資訊並被傳遞至該控制單元，該控制單元根據該手勢影像資訊來執行對應至該手勢影像資訊的功能。
  83. 如申請專利範圍第81項所述的虛像顯示裝置，更包括一重力感測器、一陀螺儀或其任意組合所構成群組的其中之一，配置於該框架上，用以判別該框架的轉動方向及速度，並產生一位移資訊，且該位移資訊被傳遞至該控制單元，該控制單元根據該位移資訊來執行對應至該位移資訊的功能。
  84. 如申請專利範圍第81項所述的虛像顯示裝置，更包括一語音擷取模組，與該控制單元電性連接，並配置於該框架上，用以擷取一語音資訊，該語音資訊並被傳遞至該控制單元，該控制單元根據該語音資訊來執行對應至該語音資訊的功能。
  85. 如申請專利範圍第81項所述的虛像顯示裝置，其中虛像顯示裝置更包括：一驅動單元模組，與該至少一虛像顯示模組的該影像顯示單元電性連接，用以驅動該影像顯示單元提供該影像光束；以及一可旋轉支撐座，配置於該驅動單元模組下方，其中該至少一虛像顯示模組、該可旋轉支撐座與該框架組合成一眼鏡式虛像顯示裝置。
  86. 如申請專利範圍第85項所述的虛像顯示裝置，其中該驅動單元模組更包括一機構調整單元模組，其中該機構調整單元模組包括：多個鎖固構件；一固定座，具有一調整軌；以及至少一固定架，位於該調整軌上，其中該固定架具有多個鎖 固孔，該至少一虛像顯示模組透過部份該些鎖固構件鎖附於該固定架上，以使該至少一虛像顯示模組適於沿該調整軌移動。
  87. 如申請專利範圍第86項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一虛像顯示模組透過其中一該鎖固構件將該驅動單元模組與該影像顯示單元耦接，且適於透過該鎖固構件調整該驅動單元模組與該影像顯示單元的相對位置。
  88. 如申請專利範圍第85項所述的虛像顯示裝置，更包括一外殼，具有一容置空間，且為一可拆卸式殼體，用以容置該影像顯示單元、該分光單元以及反射單元。
  89. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，更包括一反射單元，配置於部分該影像光束的傳遞路徑上，其中該分光單元讓該影像顯示單元所發出的至少部分該影像光束穿透而傳遞至該反射單元，該分光單元將被該反射單元反射的至少部分該影像光束反射至該眼睛，且該分光單元讓至少部分該實體光束穿透而傳遞至該眼睛。
  90. 如申請專利範圍第89項所述的虛像顯示裝置，其中該影像顯示單元包括：一光源模組，提供一照明光束；以及一顯示面板，配置於該照明光束的傳遞路徑上，該顯示面板並將該照明光束轉換成該影像光束。
  91. 如申請專利範圍第90項所述的虛像顯示裝置，其中該顯示面板為一液晶顯示面板或一矽基液晶顯示器。
  92. 如申請專利範圍第89項所述的虛像顯示裝置，其中該分光單元為一偏振分光器、一線柵偏振分光器或一反射型偏光膜。
  93. 如申請專利範圍第89項所述的虛像顯示裝置，其中該環境光調節單元為一偏光片，用以調整該至少部分實體光束的偏振態。
  94. 如申請專利範圍第89項所述的虛像顯示裝置，更包括一波片，配置於該至少部分影像光束的傳遞路徑上，且位於該分光單元與該反射單元之間。
  95. 如申請專利範圍第89項所述的虛像顯示裝置，其中該反射單元鍍有反射金屬膜層。
  96. 如申請專利範圍第89項所述的虛像顯示裝置，其中該反射單元為非球面凹面鏡或是歪像凹面鏡。
  97. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，其中該分光單元為一部分穿透部分反射分光元件。
  98. 如申請專利範圍第97項所述的虛像顯示裝置，其中該影像顯示單元為一有機發光二極體顯示面板。
  99. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，其中該虛像顯示裝置更包括一攝像單元，與該虛像顯示模組電性連接，用以取得並傳遞一影像資訊至該虛像顯示模組，且該虛像顯示模組的該影像顯示單元依據該影像資訊提供該影像光束。
  100. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一虛像顯示模組為二個虛像顯示模組，且該二個虛像顯示模 組分別顯示一影像，且該二影像的視角不同，以形成一立體影像。
  101. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，其中該至少一虛像顯示模組為二個虛像顯示模組，且該二個虛像顯示模組分別顯示一影像，且該二影像的視角相同，以形成一平面影像。
  102. 如申請專利範圍第57項所述之虛像顯示裝置，其中當該虛像顯示裝置在一適用於正常視力使用者的模式下時，該虛像顯示裝置符合d-Σ A<f，其中d為該影像顯示單元到該反射單元的一表面的距離，f為該反射單元的焦距，A為該影像顯示單元至該反射單元之間沿著光軸的光路徑上的任一位置的光程長度與實際長度的差值除以該位置的折射率後所得到的比值，且Σ A為該影像顯示單元至該反射單元之間沿著該光軸的光路徑上的所有位置的A的總和，其中該所有位置的A至少部分不相同。
  103. 如申請專利範圍第57項所述的虛像顯示裝置，更包括一導光棒，位於該影像顯示單元與該分光單元之間，且該導光棒的阿貝數大於40。
  104. 如申請專利範圍第103項所述的虛像顯示裝置，更包括一反射單元，且該反射單元與該導光棒的材質不同。
  105. 如申請專利範圍第103項所述的虛像顯示裝置，更包括一第四透鏡，位於該導光棒與該影像顯示單元之間，且該第四透鏡的阿貝數小於40。
  106. 如申請專利範圍第103項所述的虛像顯示裝置，更包括一環境光調節單元，位於該實體光束的傳遞路徑上，用以調整該 至少部分實體光束與該至少部分影像光束的比例。
  107. 如申請專利範圍第103項所述的虛像顯示裝置，更包括一環境光調節單元，位於該實體光束的傳遞路徑上，用以調整該至少部分實體光束與該至少部分影像光束的比例。
  108. 如申請專利範圍第103項所述的虛像顯示裝置，該環境光調節單元的形狀為ㄇ字型。
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