TW202026695A - 近眼顯示器結構 - Google Patents

Abstract

一種近眼顯示器結構，係包含有至少一個顯示器，該顯示器具有數個畫素及數個準直區域，而該畫素係能夠對該準直區域發出一入射光束，以使穿出該準直區域之準直光束能夠達到準直效果形成準直光，其中該畫素之面積或是入射光束之截面積係小於該準直區域之面積或是準直光束之截面積，用以使兩個相鄰之準直區域所穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生。

Description

近眼顯示器結構

本發明是有關一種近眼顯示器結構，特別是一種能夠避免光源照射交疊而造成對比失真的情況發生之近眼顯示器結構。

因應現代社會對即時資訊的需求增高，隨選資訊的傳遞備受重視。近眼顯示器由於具有可攜性，並結合電子裝置可隨時更新並傳遞圖像、色彩或文字，因此為可攜型個人資訊裝置的一個很好的選擇。早期近眼顯示器多為軍事或政府用途。近來有廠商看到商機，將近眼顯示器引入家用。此外，娛樂相關業者也看中這塊市場的潛力，例如家用遊樂器及遊樂器軟體相關廠商已有投入研發。

目前近眼顯示器(NED)係包括了頭戴式顯示器(HMD)，其可將影像直接投射至觀看者的眼睛中，這類顯示器可藉由合成虛擬大幅面顯示表面來克服其他行動顯示形式因素所提供的有限螢幕尺寸，或可用於虛擬或擴增實境應用。

而該近眼顯示器能再細分為兩大類別：沉浸式顯示器和透視顯示器。其中在虛擬實境(VR)環境中可採用沉浸式顯示器以使用合成呈現影像來完全地涵蓋使用者的視野。而在擴增實境(AR)之應用則能夠採用透視顯示器，其中可在實體環境的使用者之視野中重疊文字、其他合成註解、或影像。在顯示技術方面，AR應用需要半透明顯示器(例如，藉由光學或電光方法來實現)， 使得可以近眼顯示器來同時地觀看實體世界。

然而，當人眼之視網膜捕捉到的圖像時，其中一實體1透過水晶體2於視網膜上呈現圖像3之概念如第1圖所示，而當要進行近眼顯示時，以Google Glass為例，則是使用LCOS投影裝置於螢幕4上進行投影形成影像再反射到眼睛之視網膜上呈現圖像3，如第2圖所示，反射光束會沿著光學路徑朝向視網膜移動，以使圖像能夠直接於視網膜上形成，然而，這僅是單一光束，而無法讓多個光束於單一點上產生聚焦，故圖像是在沒有焦點的視網膜上形成的，因此Google Glass在長時間使用下，將會導致頭暈的情況發生。

而除了上述缺點之外，投影裝置若要應用於近眼及AR顯示更具有以下缺點：

(1)投影裝置之投影角會限制了視野，一般最大視場估計小於40或50°。

(2)投影裝置之對比度受到背景光的強烈干擾，因此使用投影裝置，必須選擇較暗的環境或高亮度光源。

(3)投影裝置必須很精準保持光束路徑，以便於顯示。

(4)綜上所述，投影裝置應用於近眼及AR顯示並不方便且不理想。

因此，若能夠將顯示器搭配準直技術，將能夠做為一近眼顯示器使用，而為了使輸出的影像能夠保持高對比，更能夠將顯示器上的畫素之面積設計小於該準直範圍之面積，以使兩個相鄰之準直區域所穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生，如此應為一最佳解決方案。

本發明近眼顯示器結構，係包含至少一個顯示器，係具有數個畫 素及數個準直區域，而該畫素係能夠對該準直區域發出光源照射，並使穿入該準直區域之入射光束達到準直效果以形成一準直光束向外發出，其中該畫素之面積或是入射光束之截面積係小於該準直區域之面積或是準直光束之截面積，用以使兩個相鄰之準直區域所穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生。

更具體的說，所述顯示器與一使用者之眼球距離係小於該使用者之眼球的極限成像距離，而該極限成像距離係為6公分。

更具體的說，所述顯示器與該使用者之眼球距離為0.5~4公分。

更具體的說，所述畫素之面積係能夠為該畫素上的某一個或某多個局部範圍之面積或是整個畫素範圍之面積。

更具體的說，所述準直區域係能夠透過微透鏡結構或/及光井結構來進行導正光線。

更具體的說，所述微透鏡結構能夠再經過導角處理，以調整準直後的光線方向。

更具體的說，所述畫素係具有一個或多個色點，其中每一個色點能夠分別對準不同準直區域，以使每一個色點穿入不同準直區域之入射光束皆能夠達到準直效果形成準直光，且每一個色點面積係小於該準直光束之截面積。

更具體的說，所述畫素係具有多個色點，而所有色點皆對準一個準直區域，以使單一個或多個色點穿入該準直區域之入射光束皆能夠達到準直效果形成準直光，且單一個或多個色點面積係小於該準直光束之截面積。

更具體的說，所述顯示器係能夠為透明顯示器或是非透明顯示器。

更具體的說，所述能夠透過至少兩個或多個顯示器各別之畫素所 發出的光束係能夠交疊於一視網膜上而形成聚焦以達到景深的效果。

更具體的說，所述能夠透過一軟體改變一影像顯示之位置，以使兩個或多個顯示器各別之畫素所發出的光束能夠於不同位置產生聚焦以達到改變景深的效果。

更具體的說，所述顯示器係能夠為自發光顯示器或是非自發光顯示器。

更具體的說，所述顯示器係能夠透過半導體製程技術進行製備。

更具體的說，所述近眼顯示器結構，係能夠與一眼鏡裝置相結合，而該眼鏡裝置係包含：一鏡框本體，而該鏡框本體內部係連接有一處理器，而該處理器係包含：一中央處理模組，係用以控管整體處理器運作；一影像處理模組，係與該中央處理模組相連接，而該影像處理模組用以將一外部擷取影像資訊進行影像清晰化處理，以提高其解析度；一影像輸出模組，係與該中央處理模組及該影像處理模組相連接，用以將影像清晰化後之外部擷取影像資訊進行輸出為一同步清晰化影像；一遠端連線模組，係與該中央處理模組相連接，用以藉由無線連線技術進行遠端連線；一供電模組，係與該中央處理模組相連接，用以與一外部設備連接，以儲存與提供該處理器運作所需之電力；兩個鏡片本體，係與該鏡框本體相結合，而該鏡片本體係具有第一表面及第二表面，其中該第二表面與一使用者的眼球距離係小於該第一表面與該使用者的眼球距離，而至少兩個顯示器係分別結合於該兩個鏡片本體之第一表面、第二表面或第一表面及第二表面上，並與該處理器之影像輸出模組進行電性連接，用以即時顯示該同步清晰化影像，且該顯示器上任兩個相鄰穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生；至少一個或一個以上的影像擷取器，係結合於該鏡框本體上，並與該處 理器之影像處理模組進行電性連接，用以擷取由該鏡框本體向前延伸的影像，並將影像轉換為該外部擷取影像資訊，以傳送至該影像處理模組；以及而該使用者之眼球透過該鏡片本體實際看到的影像會與該兩個顯示器所顯示的同步清晰化影像重疊，以清晰化該使用者之眼球透過該鏡片本體看出去的景像。

更具體的說，所述近眼顯示器結構，係能夠與一外加式顯示裝置相結合，而該外加式顯示裝置係包含：一顯示裝置本體，係具有至少一個掛戴結構，而該顯示裝置本體上係結合有與該處理器之影像輸出模組進行電性連接之顯示器、且該顯示器上任兩個相鄰穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生，另外該顯示裝置本體內部係設置有一處理器，而該處理器係包含：一中央處理模組，係用以控管整體處理器運作；一影像處理模組，係與該中央處理模組相連接，而該影像處理模組用以將一外部擷取影像資訊進行影像清晰化處理，以提高其解析度；一影像輸出模組，係與該中央處理模組及該影像處理模組相連接，用以將影像清晰化後之外部擷取影像資訊進行輸出為一同步清晰化影像；一遠端連線模組，係與該中央處理模組相連接，用以藉由無線連線技術進行遠端連線；一供電模組，係與該中央處理模組相連接，用以與一外部設備連接，以儲存與提供該處理器運作所需之電力；至少一個影像擷取器，係結合於該顯示裝置本體上，並與該處理器之影像處理模組進行電性連接，用以擷取由該顯示裝置本體向前延伸的影像，並將影像轉換為該外部擷取影像資訊，以傳送至該影像處理模組；以及而一使用者之眼球透過該顯示裝置本體向外實際看到的景像會與於該透明顯示器上所顯示的同步清晰化影像重疊，以清晰化透過該顯示裝置本體看出去的景像。

更具體的說，所述處理器更包含有一擷取角度調整模組，係與該 中央處理模組及該影像擷取器電性連接，用以進行調整擷取影像的角度，以使眼球視角所視之影像能夠與該影像擷取器所擷取該鏡框本體向前延伸的影像為相同角度的視角，以達到使用者之眼球透過該鏡片本體實際看到的影像會與該兩個顯示器所顯示的同步清晰化影像重疊。

更具體的說，所述擷取角度調整模組能夠預設一固定眼球視角角度，並依據該固定眼球視角角度進行預設調整擷取影像的角度，以使眼球視角所視之影像能夠與該影像擷取器所擷取該鏡框本體向前延伸的影像為相同角度的視角，其中該預設眼球視角角度為直視角度。

1:實體

2:水晶體

3:圖像

4:螢幕

5:顯示器

5’:顯示器

51:準直區域

511:準直光束

52:畫素

521:入射光束

521’:入射光束

53:光井結構

54:微透鏡結構

6:眼鏡裝置

61:鏡框本體

611:框口

612:影像擷取器

613:處理器

6131:中央處理模組

6132:影像處理模組

6133:影像輸出模組

6134:遠端連線模組

6135:供電模組

6136:擷取角度調整模組

6137:輸出影像調整模組

614:感測器裝置

615:耳掛裝置

616:麥克風裝置

617:揚聲器裝置

62:鏡片本體

621:第一表面

622:第二表面

7:眼球

71:角膜

72:模糊景像

73:清晰景像

74:景像

75:清晰景像

8:景物

81:同步清晰化影像

9:眼球

91:角膜

92:模糊景像

93:清晰景像

10:凹透鏡

11:手持裝置

12:雲端平台

13:透鏡

14:聚焦景象

15:外加式近眼顯示裝置

151:顯示裝置本體

1511:掛戴結構

152:影像擷取器

16:眼鏡裝置

161:鏡片

162:磁吸件

163:樞軸組合件

[第1圖]係習用呈像概念示意圖。

[第2圖]係習用投影呈像概念示意圖。

[第3A圖]係本發明近眼顯示器結構之顯示器示意圖。

[第3B圖]係本發明近眼顯示器結構之準直實施示意圖。

[第3C圖]係本發明近眼顯示器結構之近眼顯示器的呈像概念示意圖。

[第4A圖]係本發明近眼顯示器結構之準直區域內的色點配置示意圖。

[第4B圖]係本發明近眼顯示器結構之準直區域內的色點配置示意圖。

[第4C圖]係本發明近眼顯示器結構之準直區域內的色點配置示意圖。

[第4D圖]係本發明近眼顯示器結構之準直區域內的色點配置示意圖。

[第5A圖]係本發明近眼顯示器結構之應用光井的準直示意圖。

[第5B圖]係本發明近眼顯示器結構之應用透鏡的準直示意圖。

[第5C圖]係本發明近眼顯示器結構之應用光井及透鏡的準直示意圖。

[第5D圖]係本發明近眼顯示器結構之應用光井及透鏡的另一準直示意圖。

[第6圖]係本發明近眼顯示器結構之景深呈像示意圖。

[第7A圖]係本發明近眼顯示器結構之分解架構示意圖。

[第7B圖]係本發明近眼顯示器結構之結合架構示意圖。

[第8圖]係本發明近眼顯示器結構之鏡框本體內部之處理器架構示意圖。

[第9圖]係本發明近眼顯示器結構之遠端控制架構示意圖。

[第10A圖]係習知近視眼球聚焦示意圖。

[第10B圖]係本發明近眼顯示器結構之實施應用示意圖。

[第11A圖]係習知遠視眼球聚焦示意圖。

[第11B圖]係本發明近眼顯示器結構之另一實施應用示意圖。

[第12A圖]係習知用於近視之凹透鏡校正聚焦示意圖。

[第12B圖]係本發明近眼顯示器結構之另一實施應用示意圖。

[第13圖]係本發明近眼顯示器結構之另一實施結構示意圖。

[第14圖]係本發明近眼顯示器結構之另一實施結構示意圖。

[第15A圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第一實施結構示意圖。

[第15B圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第一實施結構示意圖。

[第16圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第二實施結構示意圖。

[第17A圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第三實施結構示意圖。

[第17B圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第三實施結構示意圖。

[第18A圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第四實施結構示意圖。

[第18B圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第四實施結構示意圖。

[第18C圖]係本發明近眼顯示器結構之外接式應用之第四實施使用示意圖。

有關於本發明其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱第3A~3C圖，為本發明近眼顯示器結構之顯示器示意圖、準直實施示意圖及近眼顯示器的呈像概念示意圖，其中係包含有至少一個顯示器5，該顯示器5係能夠為自發光顯示器/非自發光顯示器或/及透明顯示器/非透明顯示器，而該顯示器5上係具有數個畫素52及數個準直區域51(顯示器5係能夠透過半導體製程技術進行製備)；其中該畫素52係能夠對該準直區域51發出光源照射，以使穿入該準直區域51之入射光束521能夠達到準直效果形成準直光束511向外發出，其中該畫素52之面積或是入射光束521之截面積係小於該準直區域51之面積或是準直光束511之截面積，以使如第3B圖所示的兩個相鄰之準直區域51所穿出的準直光束511不會交疊而造成對比失真的情況發生；由於準直光束511仍有部分會斜角發散出去，因此畫素52對該準直區域51發出光源照射之入射光束521的截面積越大，越容易產生交疊而造成對比下降，故為了避免不必要的重疊造成對比失真，故設計使該畫素52之面積或是入射光束521之截面積係小於該準直區域51之面積或是準直光束511之截面積，而實際上，因此該畫素52之面積或是入射光束521之截面積會小於該準直區域51之面積或是準直光束511之截面積的一半或是更小(因此除了1/2之外，亦能夠為1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9、1/10、1/11...、1/20)，其效果就非常明顯， 然而需考慮發光效率等等因素，因此實際面積大小，還是要視實際情況而定進行修正；而經過準直之顯示器，如第3C圖所示，將能夠使光束向前發出，因此將能夠於視網膜前方聚焦，以達到近眼顯示之效果，並再搭配上述的技術特徵，使於視網膜處上呈像之圖像將能夠清晰而不模糊，如此將能夠取代使用投影一類裝置的近眼顯示技術。

由於畫素52能夠具有一個或多個色點，因此亦能夠針對單一個或多個色點進行準直，如第4A~4D圖所示，而不同狀況說明如下；

(1)當畫素52僅具有一個色點，其中該色點能夠分別對準單一個準直區域51，以使該色點穿入該準直區域51之入射光束521皆能夠達到準直效果形成準直光，且該色點面積係小於該準直光束之截面積。

(2)當畫素52係具有多個色點，其中相同或不同畫素之色點能夠分別對準不同準直區域51，以使每一個色點穿入不同準直區域51之入射光束521皆能夠達到準直效果形成準直光，且每一個色點面積係小於該準直光束之截面積。

(3)當畫素係具有多個色點，而所有色點能夠只對準一個準直區域51，以使單一個、兩個或多個色點穿入該準直區域51之入射光束521皆能夠達到準直效果形成準直光(能夠分別控制畫素內的哪一個或哪幾個色點要發光)，且單一個或多個色點面積係小於該準直光束之截面積。

(4)上述第4A~4D圖所展示的是單一個畫素內具有一個或多個色點，而射出的入射光束521皆對準同一個準直區域51，但如上述所言，雖然並未顯示於第4A~4D圖中，不同的入射光束521亦能夠對應不同的準直區 域。

上述準直區域51係能夠透過微透鏡結構或/及光井結構來進行導正光線，如第5A圖所示，則是使用光井結構53來達到準直目的，而如第5B圖所示，則是透過微透鏡結構54來達到準直目的，亦或能夠如第5C圖所示，將光井結構53結合微透鏡結構54來一起達到準直之目的，另外，該微透鏡結構54更能夠再經過導角處理，以調整準直後的光線方向；而上述例子大多是整個畫素上的全部面積，然而如第5D圖所示，該畫素52對該準直區域51所發出光源照射之面積係為局部面積(而非是整個畫素52的面積所發出的光束都被準直)，而圖中是搭配光井結構53及微透鏡結構54來實施，但亦能僅使用光井結構53將該畫素52能夠發出光源照射之面積侷限住，如此亦能夠達到三個畫素52(R、G、B)所穿出的準直光束511不會交疊而造成對比失真的情況發生之目的。

如第6圖所示，當透過至少兩個顯示器5,5’各別之畫素所發出的入射光束521,521’時，則能夠透過一透鏡13的角度折射，來進行交疊形成聚焦景象14以達到景深的效果，而為了改變景深，亦能夠透過一軟體改變一影像顯示之位置，以使兩個或多個顯示器5,5’各別之畫素所發出的入射光束521,521’能夠於不同位置或角度產生聚焦以達到改變景深的效果。

而本發明之顯示器5更能夠應用於眼鏡裝置，如第7A及7B圖所示，該眼鏡裝置6係包含了一鏡框本體61、兩個結合於該鏡框本體61之框口611處之鏡片本體62、至少兩個顯示器5及兩個影像擷取器612，其中該鏡片本體62係具有第一表面621及第二表面622，其中該第二表面622與一使用者的眼球距離係小於該第一表面621與該使用者的眼球距離，且該顯示器5係以貼合、鍍或塗的方式結 合於該鏡片本體62之第二表面622(亦能夠結合於第一表面621上、或是第一表面621及第二表面622上皆有結合顯示器5，該顯示器5為一種能夠主動發光顯示之顯示技術，因此並非是影像投影技術)上，另外該鏡片本體62係為平面鏡片或曲面鏡片(曲面鏡片係為凹透鏡、凸透鏡、凹凸透鏡或其他具有曲面之鏡片)。

而該顯示器5與使用者之眼球距離係小於使用者之眼球的明視距離，由於一般人的明視距離大約示20~30cm之間，而人眼若是小於明視距離則會無法聚焦成像，因此顯示器5與眼球之間距離必須設計小於明視距離，才能夠於無法聚焦成像之距離協助成像來近眼顯示。

而該影像擷取器612係用以擷取由該鏡框本體61向前延伸的影像，並將影像轉換為該外部擷取影像資訊，以傳送至該影像處理模組6132，而兩個影像擷取器612係能夠分別設置於對應使用者之兩個眼球分別的正上方，但亦能夠設置於該鏡框本體61之框口611周圍設置。

而該鏡框本體61內部係具有一處理器613，該鏡框本體61係為一中空狀的鏡框，以使該鏡框本體61內部能夠佈設電路與電線，由第8圖中可知，該處理器613係包含了一中央處理模組6131、一影像處理模組6132、一影像輸出模組6133、一遠端連線模組6134、一供電模組6135、一擷取角度調整模組6136及一輸出影像調整模組6137，其中該中央處理模組6131用以控管整體處理器運作，而該影像擷取器612所擷取取得之外部擷取影像資訊，係能夠藉由該影像處理模組6132進行影像清晰化處理，以提高其解析度；其中該遠端連線模組6134用以藉由無線連線技術進行遠端連線，而該供電模組6135則是用以與一外部設備連接，以儲存與提供該處理器運作所需之電力，該鏡框本體61上能夠增加一與該供電模組6135電性連接之供電插口 (圖中未示)，以使能夠外接電線或是USB傳輸線進行充電；另外該供電模組6135(電池)更能夠設計為於該鏡框本體61上做為一可拆卸式構件，因此能夠將該可拆卸式構件拆卸後，則能夠更換該供電模組6135(電池)。

而該影像輸出模組6133則能夠將影像清晰化後之外部擷取影像資訊進行輸出為一同步清晰化影像至該顯示器5上，並於配戴該眼鏡裝置6的使用者於該顯示器5上看到同步清晰化影像後，則能夠如第9圖所示，透過一手持裝置11之APP平台連上一雲端平台12後(但亦能夠直接透過手持裝置11之APP平台與該眼鏡裝置6之遠端連線模組6134直接進行連線)，而該雲端平台12則會與該眼鏡裝置6之遠端連線模組6134進行連線後，使用者則能夠操作該APP平台輸入要控制輸出影像的調整指令，當一邊調整時，由於調整指令會透過該雲端平台12、遠端連線模組6134及中央處理模組6131傳送至該輸出影像調整模組6137中，以依據調整控制指令進行調整顯示於該同步清晰化影像的顯示狀態，因此使用者能一邊觀看調整後狀況進一步進行繼續控制該APP平台進行微調，以調整至使用者覺得沒問題即可；而此處所提之顯示狀態能夠為調整多顯示視角(能夠除了眼球直視視角之外，更提供眼球直視視角周圍的多個視角的影像，並能夠讓使用者以自己眼球向上、向下、向左、向左上、向左下、向右、向右上、向右下等多個視角，進行微調不同眼球視角看到之影像對準的準確性)、調整顯示位置(上、下、左、左上、左下、右、右上、右下等至少八個方向微調)、調整顯示尺寸(放大或縮小)、調整顯示對比、調整顯示亮度(更亮或是更暗)或調整廣角，除此之外，若同步清晰化影像上若具有任一字體，調整控制指令更能夠輸入字體更換等指令，以使該輸出影像調整模組6137將顯示於該顯示器5上之同步清晰化影像的字 體以清晰字體進行取代；另外，當所看到的景像為光線不足之白天或夜間時，該同步清晰化影像上則會顯示較暗影像，因此，使用者亦能夠使用該APP平台輸入光線補償等指令，以使該輸出影像調整模組6137能夠對顯示於該透明顯示器上之同步清晰化影像進行光線補償，如此亦能夠達到夜視功能。

而除了取代字體之外，若同步清晰化影像上上具有任何可取代之物件時，則能夠藉由該處理器613內建之物件進行取代之，而內建之物件例如圖片、圖像、人臉影像、文字、建物、生物特徵等等。

而上述影像處理模組6132及該輸出影像調整模組6137是內建於該鏡框本體61內部，但該遠端連線模組6134亦能夠直接將所擷取之影像上傳至該雲端平台12上，由於該雲端平台12能夠達到該影像處理模組6132及該輸出影像調整模組6137之功能，因此能夠取代影像處理模組6132、該擷取角度調整模組6136及該輸出影像調整模組6137，將影像進行處理後，回傳至該鏡框本體61之遠端連線模組6134後，則直接將處理後之影像輸出至該顯示器5上。

另外，該輸出影像調整模組6137亦能夠將影像以array(陣列)與或matrix(矩陣)的方式處理，以使輸出至該顯示器5上的影像讓使用者眼球所視時則會具有影像聚焦的效果。且當於鏡片本體62上附加多層顯示器5時，由於輸出至其中一層或其中任兩層以上的顯示器5的影像是經過array或matrix的方式處理後，因此則能夠達到多次影像聚焦的效果。

另外，在鏡片本體62上或是顯示器5上使用各種準直技術(例如微透鏡技術(microlens array)或是光井技術)來導正光線，其中微透鏡技術是透過至少一個透鏡來使光線改變，而該光井技術則是透過一光井，使通過該光井之光線能夠筆直前進； 而該微透鏡能夠再經過導角處理，以藉由導角來調整準直後的光線方向；除此之外，該顯示器5之製程過程中亦能夠使用準直技術或是微透鏡技術進行處理，以使出廠後之顯示器5本身具有類似微透鏡或光井的結構，以使該顯示器5具有導正光線的效果。

另外，該鏡片本體62或是顯示器5本身能夠經過導角處理(chamfering)，而該鏡片本體62或是顯示器5之導角處將能夠調整準直後的光線方向，以使兩個以上的影像能夠重疊。

另外，當分別於左右兩個不同顯示器5上顯示之影像是不同角度時，當使用者以左眼及右眼觀看到左右兩個不同顯示器5時，將能夠讓使用者感受到景深感或立體感的影像效果，而不同角度之影像則能夠由兩個以上的影像擷取器612分別擷取取得之(而該影像擷取器612亦能夠設定要以什麼角度來擷取影像)；另外，能夠使用兩個以上的影像擷取器612分別擷取不同角度之影像，並再藉由該處理器613將所擷取不同角度的影像進行合併處理，以得到一具有景深感或立體感的影像訊息(合併為一具有兩種以上不同角度的影像)，並輸出至該顯示器5上(兩種以上不同角度的影像能夠分別顯示於不同的顯示器5上)，而上述的合併處理，亦能夠於該雲端平台12中進行運算後再送出至該眼鏡裝置6。

除此之外，亦能夠於該雲端平台12上，透過該鏡框本體61之遠端連線模組6134將雲端平台12內存的2D影像(數位顯示資料)抓取或下載下來後，再透過輸出影像調整模組6137將2D影像處理為不同角度之影像，以使不同顯示器5上能夠分別顯示不同角度之影像(數位顯示資料)，以呈現景深感或立體感 的影像效果，另外，該雲端平台12亦能夠儲存已處理好的不同角度之數位顯示資料或是直接將該影像擷取器612擷取之2D影像上傳至該雲端平台12，以由該雲端平台12將2D影像處理為不同角度之影像後，再回傳至該鏡框本體61之遠端連線模組6134後，則直接將不同角度之影像輸出至不同顯示器5上。

另外，由於該影像擷取器612之品質會影響擷取影像之解析度，且該顯示器5之品質亦會影響同步清晰化影像播出的解析度，故若希望提高影像之解析度，亦能夠改善該影像擷取器612及顯示器5之品質，以硬體來改善輸出影像之解析度。

另外，由於該影像擷取器612所擷取之角度不一定會與使用者之眼球看出去的視角完全一樣，若能夠將影像擷取器612所擷取之角度與使用者之眼球看出去的視角完全一樣，將讓使用者之眼球透過該鏡片本體62實際看到的影像會與該兩個顯示器5所顯示的同步清晰化影像重疊，因此一般該擷取角度調整模組6136會預設一固定眼球視角角度(例如直視角度)，並依據該固定眼球視角角度進行預設調整該影像擷取器612擷取影像的角度，以使眼球視角所視之影像能夠與該影像擷取器所擷取該鏡框本體61向前延伸的影像為相同角度的視角；但上述情況是廠商將產品出廠時的預設，因此使用者實際使用該眼鏡裝置6時，若是發現該顯示器5上顯示的影像並無法與眼球實際看到的景像重疊時，就表示該影像擷取器612擷取影像的角度有錯誤，因此使用者亦能夠透過該手持裝置11之APP平台連上一雲端平台12後(但亦能夠直接透過手持裝置11之APP平台與該眼鏡裝置6之遠端連線模組6134直接進行連線)，而該雲端平台12則會與該眼鏡裝置6之遠端連線模組6134進行連線後，使用者則能夠操作該APP平台對該擷取角度調整模組6136進行輸入控制指令，以間接調整該影像擷取 器612要擷取影像的角度，因此當由該APP平台進行調整時，該影像擷取器612也會轉動鏡頭，隨之該顯示器5上顯示的影像也會移動，直到使用者覺得眼球透過該鏡片本體實際看到的影像會與該兩個透明顯示器所顯示的同步清晰化影像重疊，則完成此一調校的動作(此一狀態下，則代表眼球視角所視之影像能夠與該影像擷取器612所擷取該鏡框本體向前延伸的影像為相同角度的視角)。

另外，該影像擷取器612更能夠設定可見光以外波長之功能，以使該影像擷取器612能夠擷取到見到可見光以外波長之影像，如此則能夠清楚於夜間擷取到清楚影像(夜視功能)或是擷取到紫外線等等，而本發明由於能夠擷取到紫外線，故更能夠進一步設計出紫外線警示軟體與所擷取之影像配合。

另外，該影像擷取器612更具有拉遠與拉近的功能，如同攝影機一般，能夠將遠處要擷取之影像拉近放大(類似於望遠鏡)或是直接就將近處的影像放大(類似於放大鏡)，因此不論是更遠或是更近的距離，皆能擷取清晰的影像。

但該輸出影像調整模組6137亦能夠增加眼球追蹤功能，以隨時追蹤眼球的視角，以依據眼球的視角來調整該影像擷取器612要擷取影像的角度，如此則不需讓使用者以遠端透過APP平台進行手動調整，而是能夠自動調整。

而本發明之第一實施情況則如第10A~10B圖所示，其中第10A圖是一般眼球近視示意圖，由於眼球7太長(即晶狀體離網膜的距離過長)，或者由於晶狀體對遠物的變焦能力衰退，使其遠點很近，超越遠點之景物8，由該角膜71進來生成的模糊景像72則會落在視網膜的前面，在視網膜上則為一模糊的像，所以看不清楚，但是經由第10B圖中可知，若是有戴上該眼鏡裝置6時，於眼球7前方則具有該顯示器5，雖然眼球7透過該鏡片本體62(平面鏡片)看到的景 物8於視網膜上亦是為一模糊的像，但由於該影像擷取器612直接擷取該景物8之影像，並再經過影像清晰化處理以提高其解析度後，則能夠於該顯示器5上顯示同步清晰化影像81；由於離該眼球7很近之處顯示同步清晰化影像81，而該同步清晰化影像81會於該眼球7之視網膜上呈現一清晰景像73，以使處理後的影像能夠於視網膜上重疊，其中雖然清晰景像73前方具有模糊景像72，但眼球7的機制是會抓取清晰影像，因此眼球7則會把焦點放在清晰景像73，並忽略模糊景像72，如此最終所看到之影像就是清晰景像73(模糊景像72可視為被進行重疊取代掉)，如此本發明將能夠使得近視者即使不需配戴近視眼鏡也能夠達到矯正之效果(如同近視之人雖然看遠很模糊，但看近則會很清楚，因此藉由該影像擷取器612將很遠的景像抓取後，再由該顯示器5播放於使用者的眼球7前方，將會使得看遠的景像變得很清楚)。

而本發明之第二實施情況則如第11A~11B圖所示，其中第11A圖是一般眼球遠視示意圖，由於眼球9眼球太短，或者由於晶狀體對近物的變焦能力衰退，使其明視距離很遠，故當其景物8由該角膜91進來所生成的模糊景像92則會落在視網膜的後面，以導致看不清楚的情況發生，但是經由第11B圖中可知，若是有戴上該眼鏡裝置6時，於眼球7前方則具有該顯示器5，雖然眼球9透過該鏡片本體62(平面鏡片)看到的景物8於視網膜上亦是為一模糊的像，但由於該影像擷取器612直接擷取該景物8之影像，並再經過影像清晰化處理以提高其解析度後，則能夠於該顯示器5上顯示同步清晰化影像81；由於遠視容易發生看近不清楚的情形，故導致遠視的人也會習慣將東西比一般人遠才能夠看比較清楚，故當於該眼球9前方之處顯示具有很清晰 之影像時，該同步清晰化影像81則會於眼球9之視網膜上顯示一清晰景像93出來，以使處理後的影像能夠於視網膜上重疊，其中雖然清晰景像93後方有模糊景像92，但眼球9的機制是會抓取清晰影像，故會忽略模糊景像92而聚焦於清晰景像93上，如此將能夠使得遠視者即使不需配戴遠視眼鏡也能夠達到矯正之效果。

而本發明之第三實施情況則如第12A~12B圖所示，其中第12A圖是一般近視以凹透鏡10進行矯正示意圖，由圖中可知，當使用者戴上凹透鏡10的鏡片後，則能夠使該眼球7盡量看到較為清楚的景像74，但是人的眼球畢竟是有極限的，若是太遠的距離，所看之景像也會隨距離而越模糊，但是由第12B圖中可知，若是有戴上該眼鏡裝置6時，於眼球7前方則具有該顯示器5，即使該景物8是距離非常遙遠，但若是該影像擷取器612能夠擷取到遠方之影像，並經影像清晰化處理以提高其解析度後，在於該顯示器5上顯示同步清晰化影像81，等同是將遠處的影像直接抓取到眼球7的前方顯示，以使處理後的影像能夠於視網膜上重疊，如此即使超出眼球可視範圍的景像，亦能夠清楚的呈現清晰景像75於眼球7的視網膜上。

而除了以凹透鏡進行矯正之外，即使其他眼睛問題，不論是否有戴曲面鏡片進行矯正，皆能夠與曲面鏡片進行結合，以達到相同的效果。

另外，如第13圖所示，該鏡框本體61上更能夠設置有至少一個或一個以上與該處理器電性連接之感測器裝置614，而該感測器裝置614係為能夠偵測溫度、心跳、血壓、汗水或是計步功能的感測器，且該鏡框本體61上能夠設置一個或多個相同或是不同功能的感測器裝置614。

另外，如第14圖所示，該鏡框本體61上更能夠設置有至少一個或一個以上與該處理器613之電性連接之耳掛裝置615，該是直接與該供電插口 (圖中未示)進行連接，且該耳掛裝置615係內建有一電池(圖中未示)，用以透過該供電插口提供電源給該供電模組6135。

另外，如第14圖所示，該鏡框本體61上更能夠設置有至少一個與該處理器613電性連接之麥克風裝置616及該揚聲器裝置617。

另外，如第15A及15B圖所示，該外加式近眼顯示裝置15係包含了一顯示裝置本體151、至少一個顯示器5及至少一個影像擷取器152，其中該顯示裝置本體151係為一類似鏡框之結構，而該顯示器5係為一種能夠發光顯示之顯示技術，因此並非是影像投影技術；其中該顯示裝置本體151係具有至少一個掛戴結構1511，而該顯示裝置本體151內部係設置有一處理器，該處理器係與該顯示器5進行電性連接，其中該處理器與上述處理器613相同，故該處理器內部之技術不重複墜述；而該外加式近眼顯示裝置15之掛戴結構1511結合於一眼鏡裝置16上，其中該眼鏡裝置16係具有鏡片161(鏡片161係為平面鏡片或曲面鏡片，而該曲面鏡片係為凹透鏡、凸透鏡、凹凸透鏡或其他具有曲面之鏡片)；而該掛戴結構1511的型式可以有多種，例如勾掛、磁吸等等外掛結構，但亦能夠為一類似鏡架之穿戴結構，能夠依需求設計不同的結構搭配。

另外，如第16圖所示，該顯示裝置本體151亦能夠不與前述之眼鏡裝置進行結合，而是將該掛戴結構1511設計為一鏡架結構，以讓使用者能夠直接配戴使用。

另外，如第17A圖所示，該顯示裝置本體151係能夠為單眼樣態，因此該顯示裝置本體151是結合於該眼鏡裝置16之任一個鏡片161前方，而該掛戴結構1511係為一磁吸件，搭配該眼鏡裝置16上的鏡框內亦設置有一對應 於該掛戴結構1511的磁吸件162，因此如第17B圖所示，透過磁吸原理，使該顯示裝置本體151能夠吸附於該眼鏡裝置16之鏡框上。

另外，該掛戴結構1511亦能夠為一樞軸組合件，如第18A圖所示，而該眼鏡裝置16上的鏡框內亦設置有一對應於該掛戴結構1511的樞軸組合件163，因此組合後的樣態如第18B圖所示，由於是樞軸結構，如第18C圖所示，該顯示裝置本體151能夠於該眼鏡裝置16之鏡片161前方上下翻轉，因此若不需使用該顯示裝置本體151，則能夠將該顯示裝置本體151向上翻即可。

由於本案是用來近眼顯示使用的，一般正常人的明視距離約25公分，而水晶體與視網膜的距離(q)約1.7公分，其中能夠透過以下公式進行運算出水晶體的焦距f，公式如下：

而透過上述公式，當明視距離為25cm時、f算出來約1.59，但以年輕人的眼睛來看，其眼睛可看清楚的最近距離約6.5公分，依此，人眼球焦距可調整的範圍不超過20%，所以水晶體的焦距極限不會低於1.32公分，所以進一步換算出極限的成像距離(p)(1/p+1/1.7=1/1.32)約為6公分。

由上述可知，當水晶體的焦距小於1.32公分，表示眼睛出了一定問題，而無法於正常距離中看清楚，因此透過本發明之顯示器置放於此一區段範圍內時，則能夠輔助使眼睛透過顯示器看清楚，而不同水晶體的焦距算出的物體到水晶體距離(物距)舉例如下：(1)當水晶體的焦距為1.31公分，透過公式(1)的運算(1/p+1/1.7=1/1.31)，能夠算出物距(p)約為5.88cm； (2)當水晶體的焦距為1.19公分，透過公式(1)的運算(1/p+1/1.7=1/1.19)，能夠算出物距(p)約為4cm；(3)當水晶體的焦距為0.8公分，透過公式(1)的運算(1/p+1/1.7=1/0.8)，能夠算出物距(p)約為1.5cm；(4)當水晶體的焦距為0.39公分，透過公式(1)的運算(1/p+1/1.7=1/0.39)，能夠算出物距(p)約為0.5cm；由於顯示器設置位置太遠或太近皆會對使用者產生不方便之感，故本發明設計出顯示器與眼球距離為0.5~4公分將是最佳距離，也是一般具有眼疾之使用者最適合的配戴距離。

本發明所提供之近眼顯示器結構，與其他習用技術相互比較時，其優點如下：

(1)本發明能夠將顯示器搭配準直技術，將能夠做為一近眼顯示器使用，而為了使輸出的影像能夠保持高對比，更能夠將顯示器上的畫素之面積設計小於該準直範圍之面積，以使兩個相鄰之準直區域所穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生。

(2)本發明能夠將一般使用者配戴之眼鏡的鏡片上結合一顯示器，並再由眼鏡的鏡框內的處理器對所擷取由該鏡框向前延伸之影像，進行影像清晰化處理，以提高其解析度，並將同步清晰化影像輸出至該透明顯示器上，以讓使用者之眼球透過該鏡片實際看到的影像會與該透明顯示器所顯示的同步清晰化影像重疊，以清晰化使用者之眼球透過該鏡片看出去的景像。

(3)本發明能夠讓使用者看到自身眼球極限能夠看到的影像，以使其視野能 夠達到更加的遠，即使超出眼球可視範圍的景像，亦能夠清楚的呈現於眼球的前方。

本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

5:顯示器

51:準直區域

52:畫素

Claims (17)

1. 一種近眼顯示器結構，係包含：至少一個顯示器，係具有數個畫素及數個準直區域，而該畫素係能夠對該準直區域發出光源照射，並使穿入該準直區域之入射光束達到準直效果以形成一準直光束向外發出，其中該畫素之面積或是入射光束之截面積係小於該準直區域之面積或是準直光束之截面積，用以使兩個相鄰之準直區域所穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生。
2. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該顯示器與一使用者之眼球距離係小於該使用者之眼球的極限成像距離，而該極限成像距離係為6公分。
3. 如請求項2所述之近眼顯示器結構，其中該顯示器與該使用者之眼球距離為0.5~4公分。
4. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該畫素之面積係能夠為該畫素上的某一個或某多個局部範圍之面積或是整個畫素範圍之面積。
5. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該準直區域係能夠透過微透鏡結構或/及光井結構來進行導正光線。
6. 如請求項5所述之近眼顯示器結構，其中該微透鏡結構能夠再經過導角處理，以調整準直後的光線方向。
7. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該畫素係具有一個或多個色點，其中每一個色點能夠分別對準不同準直區域，以使每一個色點穿入不同準直區域之入射光束皆能夠達到準直效果形成準直光，且每一個色點面積係小於該準直光束之截面積。
8. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該畫素係具有多個色點，而所有色點皆對準一個準直區域，以使單一個或多個色點穿入該準直區域之入射光束皆能夠達到準直效果形成準直光，且單一個或多個色點面積係小於該準直光束之截面積。
9. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該顯示器係能夠為透明顯示器或是非透明顯示器。
10. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中能夠透過至少兩個或多個顯示器各別之畫素所發出的光束係能夠交疊於一視網膜上而形成聚焦以達到景深的效果。
11. 如請求項10所述之近眼顯示器結構，其中能夠透過一軟體改變一影像顯示之位置，以使兩個或多個顯示器各別之畫素所發出的光束能夠於不同位置產生聚焦以達到改變景深的效果。
12. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該顯示器係能夠為自發光顯示器或是非自發光顯示器。
13. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，其中該顯示器係能夠透過半導體製程技術進行製備。
14. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，係能夠與一眼鏡裝置相結合，而該眼鏡裝置係包含：一鏡框本體，而該鏡框本體內部係連接有一處理器，而該處理器係包含：一中央處理模組，係用以控管整體處理器運作；一影像處理模組，係與該中央處理模組相連接，而該影像處理模組用以將一外部擷取影像資訊進行影像清晰化處理，以提高其解析度； 一影像輸出模組，係與該中央處理模組及該影像處理模組相連接，用以將影像清晰化後之外部擷取影像資訊進行輸出為一同步清晰化影像；一遠端連線模組，係與該中央處理模組相連接，用以藉由無線連線技術進行遠端連線；一供電模組，係與該中央處理模組相連接，用以與一外部設備連接，以儲存與提供該處理器運作所需之電力；兩個鏡片本體，係與該鏡框本體相結合，而該鏡片本體係具有第一表面及第二表面，其中該第二表面與一使用者的眼球距離係小於該第一表面與該使用者的眼球距離，而至少兩個顯示器係分別結合於該兩個鏡片本體之第一表面、第二表面或第一表面及第二表面上，並與該處理器之影像輸出模組進行電性連接，用以即時顯示該同步清晰化影像，且該顯示器上任兩個相鄰穿出的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生；至少一個或一個以上的影像擷取器，係結合於該鏡框本體上，並與該處理器之影像處理模組進行電性連接，用以擷取由該鏡框本體向前延伸的影像，並將影像轉換為該外部擷取影像資訊，以傳送至該影像處理模組；以及而該使用者之眼球透過該鏡片本體實際看到的影像會與該兩個顯示器所顯示的同步清晰化影像重疊，以清晰化該使用者之眼球透過該鏡片本體看出去的景像。
15. 如請求項1所述之近眼顯示器結構，係能夠與一外加式顯示裝置相結合，而該外加式顯示裝置係包含：一顯示裝置本體，係具有至少一個掛戴結構，而該顯示裝置本體上係結合有與該處理器之影像輸出模組進行電性連接之顯示器、且該顯示器上任兩個相鄰穿出 的準直光束不會交疊而造成對比失真的情況發生，另外該顯示裝置本體內部係設置有一處理器，而該處理器係包含：一中央處理模組，係用以控管整體處理器運作；一影像處理模組，係與該中央處理模組相連接，而該影像處理模組用以將一外部擷取影像資訊進行影像清晰化處理，以提高其解析度；一影像輸出模組，係與該中央處理模組及該影像處理模組相連接，用以將影像清晰化後之外部擷取影像資訊進行輸出為一同步清晰化影像；一遠端連線模組，係與該中央處理模組相連接，用以藉由無線連線技術進行遠端連線；一供電模組，係與該中央處理模組相連接，用以與一外部設備連接，以儲存與提供該處理器運作所需之電力；至少一個影像擷取器，係結合於該顯示裝置本體上，並與該處理器之影像處理模組進行電性連接，用以擷取由該顯示裝置本體向前延伸的影像，並將影像轉換為該外部擷取影像資訊，以傳送至該影像處理模組；以及而一使用者之眼球透過該顯示裝置本體向外實際看到的景像會與於該透明顯示器上所顯示的同步清晰化影像重疊，以清晰化透過該顯示裝置本體看出去的景像。
16. 如請求項14或15所述之近眼顯示器結構，其中該處理器更包含有一擷取角度調整模組，係與該中央處理模組及該影像擷取器電性連接，用以進行調整擷取影像的角度，以使眼球視角所視之影像能夠與該影像擷取器所擷取該鏡框本體向前延伸的影像為相同角度的視角，以達到使用者之眼球透過該鏡片本體實際看到的影像會與該兩個顯示器所顯示的同步清晰化影像重疊。
17. 如請求項16所述之近眼顯示器結構，其中該擷取角度調整模組能夠預設一固定眼球視角角度，並依據該固定眼球視角角度進行預設調整擷取影像的角度，以使眼球視角所視之影像能夠與該影像擷取器所擷取該鏡框本體向前延伸的影像為相同角度的視角，其中該預設眼球視角角度為直視角度。

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