TWI667497B - 虛實影像整合裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種虛實影像整合裝置，包括顯示器、鏡面、反射鏡與前罩。顯示器具有相對設置的第一側與第二側。鏡面與前罩設置於顯示器的第一側，此前罩具有反射區，反射鏡設置於顯示器的第二側。顯示器由第一側發出影像光，此影像光射向鏡面並由鏡面反射至反射鏡，反射鏡將影像光反射至前罩的反射區，藉此影像光在反射區呈現的虛擬影像與實際影像結合成虛實影像。

Description

虛實影像整合裝置

本發明是有關於一種虛實影像整合裝置，其用以產生一虛擬影像，使用者可以透過此虛實影像整合裝置同時看到該虛擬影像與一實際影像。

近年來，擴增實境(augmented reality，AR)裝置已經收到越來越多的關注，而各大公司也相繼推出AR平台，例如美國蘋果公司已經於2017年發布ARkit的應用程式介面。然而，現有的擴增實境裝置經常有裝置太重或太大的問題，因此如何設計更輕便的擴增實境裝置，為此領域技術人員所關心的議題。

本發明的實施例提出一種虛實影像整合裝置，包括顯示器、鏡面、反射鏡與前罩。顯示器具有相對設置的第一側與第二側。鏡面設置於顯示器的第一側，反射鏡設置於顯示器的第二側，前罩則設置於顯示器的第一側，此前罩具有反射區。顯示器由第一側發出影像光，此影像光射向鏡 面並由鏡面反射至反射鏡，反射鏡將影像光反射至前罩的反射區，藉此影像光在反射區呈現的虛擬影像與實際影像結合成虛實影像。

在一些實施例中，上述的前罩具有反射層，此反射層包括多層高低折射率交錯鍍膜，且對於400nm~700nm的無偏振光的平均反射率大於50%。

在一些實施例中，上述的反射鏡包括第一反射鏡與第二反射鏡。上述的影像光包含左眼影像光與右眼影像光，左眼影像光由鏡面反射至第一反射鏡，右眼影像光由鏡面反射至第二反射鏡。

在一些實施例中，上述前罩的反射區包含左眼反射區與右眼反射區。第一反射鏡將左眼影像光反射至左眼反射區，第二反射鏡將右眼影像光反射至右眼反射區。

在一些實施例中，左眼影像光與右眼影像光聚焦成像在前罩相對於顯示器的一側之外的一距離上。

在一些實施例中，上述的距離實質上為1公尺。

在一些實施例中，上述左眼影像光的內容與右眼影像光的內容之間具有視差，藉此虛擬影像包含立體物件。

在一些實施例中，上述的顯示器具有顯示面以發出影像光，此顯示面與前罩的表面之間的夾角是小於等於45度。

在一些實施例中，上述的鏡面設置於顯示器與前罩之間，此鏡面與前罩的表面之間的夾角是小於等於45 度。

在一些實施例中，上述的虛實影像整合裝置更包括支持件，用以抵靠在使用者的鼻子上，其中反射鏡是整合在支持件上。

上述提出虛實影像整合裝置採用反射式的AR顯影，可具有輕便的優點。為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧虛實影像整合裝置

110‧‧‧顯示器

110a‧‧‧第一側

110b‧‧‧第二側

120‧‧‧鏡面

131‧‧‧第一反射鏡

132‧‧‧第二反射鏡

140‧‧‧前罩

141‧‧‧第一表面

142‧‧‧第二表面

143‧‧‧反射層

150‧‧‧影像光

151‧‧‧左眼影像光

152‧‧‧右眼影像光

160‧‧‧支持件

161‧‧‧第一反射區

162‧‧‧第二反射區

170‧‧‧光線

D‧‧‧距離

310‧‧‧顯示面

[圖1]是根據一實施例繪示虛實影像整合裝置的上視示意圖。

[圖2]是根據一實施例繪示虛實影像整合裝置的側視示意圖。

[圖3]是根據一實施例繪示虛實影像整合裝置中側視的光線路徑示意圖。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

圖1是根據一實施例繪示虛實影像整合裝置的上視示意圖。請參照圖1，虛實影像整合裝置100包括了顯 示器110、鏡面120、第一反射鏡131、第二反射鏡132與前罩140。顯示器110可為有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)面板、液晶顯示面板或其他能提供影像光的裝置。鏡面120、第一反射鏡131、第二反射鏡132可包括玻璃、反射塗層、或其他可以反射光線的塗料、元件。前罩140是位於使用者的視線前方，前罩140的材質可包括玻璃、樹脂或聚碳酸酯。在一些實施例中，虛實影像整合裝置100是實作為雪罩，但在其他實施例中也可以具有任意的外型，本發明並不限制虛實影像整合裝置100的大小、外型、與材質。

顯示器110具有彼此相對的第一側110a與第二側110b，鏡面120與前罩140是設置於第一側110a，其中鏡面120是設置在顯示器110與前罩140之間。另一方面，第一反射鏡131與第二反射鏡132是設置於第二側110b。顯示器110是用以發出影像光150，在一些實施例中，影像光150包括了左眼影像光151與右眼影像光152。值得注意的是，左眼影像光151與右眼影像光152是由相同的顯示器110所發出，相較於一些習知技術由兩個獨立的顯示器來分別發出左、右眼影像光，此實施例的虛實影像整合裝置100具有更輕便的優點。

左眼影像光151與右眼影像光152會射向鏡面120，由鏡面120將左眼影像光151與右眼影像光152分別反射至第一反射鏡131與第二反射鏡132。第一反射鏡131與第二反射鏡132會將影像光150反射至前罩140之上，前罩 140會將至少部分的影像光150投射至人眼中，藉此使用者會看到一個虛擬影像。此外，由前罩140之外射進來的光線170也會投射至人眼，因此使用者也會看到一個實際影像，此實際影像會與上述的虛擬影像結合成虛實影像。

具體來說，前罩140具有彼此相對的第一表面141與第二表面142，其中第一表面141朝向顯示器110。在第一表面141上設置有一反射層143，此反射層143包括多層高低折射率交錯鍍膜，且對於400nm~700nm的無偏振光的平均反射率大於等於50%，這是因為波長400nm~700nm的光為可見光，若此波長範圍內的反射率太低，則會讓反射層143上的影像不清楚。反射層143上具有第一反射區161與第二反射區162。第一反射鏡131會將左眼影像光151反射至左眼反射區161，而左眼反射區161或將至少部分的左眼影像光151反射至使用者的左眼中。另外，第二反射鏡132會右眼影像光152反射至右眼反射區162，右眼反射區162會將至少部分的右眼影像光152反射至使用者的右眼中。在圖1中的左眼反射區161與右眼反射區162僅為示意，本發明並不限制左眼反射區161與右眼反射區162的大小與位置，在一些實施例中左眼反射區161與右眼反射區162也可以彼此相連，本發明並不在此限。

在一些實施例中，透過調整光線的聚焦位置，可將左眼影像光151與右眼影像光152聚焦成像在前罩140相對於顯示器110的一側之外的距離D上，換言之，使用者在視覺上會認為上述的虛擬影像是位於距離D。習知技術中 是將影像光150聚焦成像在反射層143上，而反射層143與人眼的距離太近，這樣容易造成使用者的視覺疲勞，相較之下，本實施例將虛擬影像聚焦成像在距離D，如此一來可以減輕視覺上的疲勞。上述的距離D例如為實質上1公尺(誤差可在20%之內)，但在其他實施例中也可以實質上為80公分、2公尺或其他任意合適的長度。在一些實施例中，左眼影像光151的內容與右眼影像光152的內容之間具有一視差(disparity)，藉此上述的虛擬影像包含了立體物件。

圖2是根據一實施例繪示虛實影像整合裝置的側視示意圖。請參照圖1與圖2，在一些實施例中虛實影像整合裝置還包括了支持件160，此支持件160是用以抵靠在使用者的鼻子上，其中第一反射鏡131是整合在支持件160上。舉例來說，第一反射鏡131可位於鼻樑前上方。值得注意的是，由於圖2是側視圖，因此只繪示了第一反射鏡131，但在鼻子的另外一側還設置有第二反射鏡132(未繪示於圖2)，此第二反射鏡132設置於鼻子另一側的支持件上。在此實施例中共有兩個反射鏡131、132，但在一些實施例中也可以僅設置一個反射鏡，其位於鼻子的任何一側，在這樣的例子中顯示器110可以只發出一道影像光(而非兩道)，本發明並不在此限。

圖3是根據一實施例繪示虛實影像整合裝置中側視的光線路徑示意圖。請參照圖3，從側視圖來看，顯示器110發出的影像光150會射向鏡面120，經由鏡面120反射以後射向第一反射鏡131、第二反射鏡132，接著由第一反 射鏡131、第二反射鏡132將影像光150反射至前罩140上的反射區。在此實施例中，顯示器110與鏡片120都是近似垂直地設置，藉此虛實影像整合裝置100的前後厚度可以縮小。具體來說，顯示器110具有一個顯示面310以發出影像光150，此顯示面310與前罩的第一表面141之間的夾角Θ是小於等於45度。此外，鏡面120與第一表面141之間的夾角也是小於等於45度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

1. 一種虛實影像整合裝置，包括：一顯示器，具有相對設置的第一側與第二側，其中該顯示器並不具備反射功能；一鏡面，設置於該顯示器的該第一側；至少一反射鏡，設置於該顯示器的該第二側；以及一前罩，設置於該顯示器的該第一側，該前罩具有一反射區，其中該顯示器由該第一側發出一影像光，該影像光射向該鏡面並由該鏡面反射至該至少一反射鏡，該至少一反射鏡將該影像光反射至該前罩的該反射區，藉此該影像光在該反射區呈現的一虛擬影像與一實際影像結合成一虛實影像，其中該至少一反射鏡包括一第一反射鏡與一第二反射鏡，該影像光包含一左眼影像光與一右眼影像光，該左眼影像光由該鏡面反射至該第一反射鏡，該右眼影像光由該鏡面反射至該第二反射鏡，並且該左眼影像光與該右眼影像光是由相同的該顯示器所發出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該前罩具有一反射層，該反射層包括多層高低折射率交錯鍍膜，且對於400nm~700nm的無偏振光的平均反射率大於50%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該前罩的該反射區包含一左眼反射區與一右眼反射區，該第一反射鏡將該左眼影像光反射至該左眼反射區，該第二反射鏡將該右眼影像光反射至該右眼反射區。
4. 如申請專利範圍第3項所述之虛實影像整合裝置，其中該左眼影像光與該右眼影像光聚焦成像在該前罩相對於該顯示器的一側之外的一距離上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之虛實影像整合裝置，其中該距離實質上為1公尺。
6. 如申請專利範圍第3項所述之虛實影像整合裝置，其中該左眼影像光的內容與該右眼影像光的內容之間具有一視差，藉此該虛擬影像包含一立體物件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該顯示器具有一顯示面以發出該影像光，該顯示面與該前罩的一表面之間的夾角是小於等於45度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，其中該鏡面設置於該顯示器與該前罩之間，該鏡 面與該前罩的一表面之間的夾角是小於等於45度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之虛實影像整合裝置，更包括：支持件，用以抵靠在使用者的一鼻子上，其中該至少一反射鏡是整合在該支持件上。