虚像显示装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种虚像显示装置，适于应用在医学手术上，用于操作手术器械。虚像显示装置包括至少一虚像显示模块，配置于使用者的至少一眼睛前方。虚像显示模块包括图像显示单元以及分光单元。图像显示单元提供图像光束，其中图像光束包括至少一手术信号。分光单元配置于图像光束及来自外界物体的实体光束的传递路径上。分光单元将至少部分实体光束传递至眼睛，且将至少部分图像光束传递至眼睛，以显示虚像。
【专利说明】虚像显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种显示装置，且特别是涉及一种虚像显示装置。
【背景技术】
[0002] 成像系统在许多医疗应用以及非医疗应用中起重要作用。举例而言，以成像系统 在内视镜检查术（endoscopy)的应用为例，内视镜成像系统将可允许医生检查人体的内部 器官或以微创方式（minimally invasive means)进行内视镜手术。如此，将可避免传统手 术的较大伤口，保留手术切口周围器官及肌肉组织的完整，减少输血需求，降低组织沾黏、 僵硬及细菌感染等并发症，避免不美观的手术疤痕，并大幅缩短病人住院及康复时间。
[0003] -般而言，在内视镜手术中，医生需借助监视器来观察人体内部的手术情况，以做 为调整手术器械的位移量与角度修正。然而，在目前的内视镜手术中，由于监视器放置于远 方某一固定处，因此医生必须长时间固定视角观察该监视器，不但容易造成眼睛、颈、肩的 疲劳，且对于经验较浅的外科医生而言，操作手术器械的方向感不易掌控。如此，在手术进 行中，需要不断的修正与调适方向感，因而加长手术时间，增加手术风险。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明的一实施例的虚像显示装置，适于应用在医学手术上，用 于操作手术器械。虚像显示装置包括至少一虚像显示模块，虚像显示模块并配置于使用者 的至少一眼睛前方。虚像显示模块包括图像显示单元以及分光单元。图像显示单元提供图 像光束，其中图像光束包括至少一手术信号。分光单元配置于图像光束及来自外界物体的 实体光束的传递路径上，分光单元将至少部分实体光束传递至眼睛，且分光单元将至少部 分图像光束传递至眼睛，以显示虚像。
[0005] 本发明的一实施例的虚像显示装置包括至少一虚像显示模块以及环境光调节单 元。虚像显示模块配置于使用者的至少一眼睛前方。虚像显示模块包括图像显示单元以及 分光单元。图像显示单元提供图像光束。分光单元配置于图像光束及来自外界物体的实体 光束的传递路径上，分光单元将至少部分实体光束传递至眼睛，且将至少部分图像光束传 递至眼睛，以显示虚像。环境光调节单元位于实体光束的传递路径上，用以调整至少部分实 体光束亮度与至少部分图像光束亮度的比例。
[0006] 为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详 细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本发明一实施例的一种虚像显示装置应用于医学手术中的架构示意图；
[0008] 图2是图1的虚像显示装置配戴于使用者头上的示意图；
[0009] 图3是图1的控制存储模块的架构示意图；
[0010] 图4是图1的虚像显示装置的架构示意图；
[0011] 图5A至图5C是图1的虚像显示装置的不同成像画面示意图；
[0012] 图6A是图1的一种虚像显示模块的架构示意图；
[0013] 图6B是图1的另一种虚像显示模块的架构示意图；
[0014] 图6C是图1的又一种虚像显示模块的架构示意图；
[0015] 图6D是图6C的液态透镜的结构示意图；
[0016] 图7A是图1的虚像显示模块的外观示意图；
[0017] 图7B是图1的虚像显示模块的分解图；
[0018] 图7C是图1的虚像显示装置的局部构件分解图；
[0019] 图7D是图1的虚像显示装置的局部构件分解图；
[0020] 图7E是图1的虚像显示模块的另一种外观示意图；
[0021] 图7F是图7E的虚像显示模块设置于框架时的外观示意图；
[0022] 图8A与图8B是图1的另一种框架的外观示意图；
[0023] 图8C与图8D是图7E的虚像显示模块设置于框架时的外观示意图；
[0024] 图9A是图1的虚像显示装置的实体光束遮蔽区域的示意图；
[0025] 图9B至图9M是图1的不同环境光调节单元的外观示意图；
[0026] 图10是图1的另一种环境光调节单元的结构示意图；
[0027] 图IlA与图IlB是图1的适于收纳虚像显示装置的不同外壳的示意图；
[0028] 图12是本发明另一实施例的一种虚像显示模块的架构示意图；
[0029] 图13是本发明又一实施例的一种虚像显示模块的架构示意图；
[0030] 图14A是本发明再一实施例的一种虚像显示装置的架构示意图；
[0031] 图14B是图14A的一种虚像显示模块的架构示意图；
[0032] 图15A是本发明再一实施例的一种虚像显示装置的架构示意图；
[0033] 图15B是图15A的一种虚像显示模块的架构示意图；
[0034] 图16A是本发明另一实施例的一种虚像显示装置的外观示意图；
[0035] 图16B是图16A的虚像显示装置的局部构件分解图；
[0036] 图16C是图16A的一种虚像显示模块的架构示意图；
[0037] 图16D是图16C的虚像显示模块的架构示意图；
[0038] 图17是图16A的另一种虚像显示模块的架构示意图；
[0039] 图18是图16A的又一种虚像显示模块的架构示意图；
[0040] 图19是图16A的再一种虚像显示模块的架构示意图。
[0041] 符号说明
[0042] 100、200、200a、710e、1600 :虚像显示装置
[0043] 110、110a、110b、1210、1310、1410、1510、1610、1710、1810、1910 :虚像显示模块
[0044] 111:图像显示单元
[0045] Illa:光源模块
[0046] Illb :显示面板
[0047] 112:波片
[0048] 113、1213、1413、1513 :移动补偿透镜组
[0049] 1413a :第一透镜
[0050] 1413b :第二透镜
[0051] 1513c:第三透镜
[0052] 1813:第四透镜
[0053] 114、1314 :反射单元
[0054] 114a:透镜
[0055] 114b:反射膜层
[0056] 115、1415 :分光单元
[0057] 116:第一补偿透镜
[0058] 117:玻璃片
[0059] 1618 :导光棒
[0060] 119:出瞳
[0061] 120 :控制存储模块
[0062] 121 :存储单元
[0063] 121a :病历数据库
[0064] 121b:图像数据库
[0065] 121c :视力补偿数据表
[0066] 123 :控制单元
[0067] 125 :壳体
[0068] 130 :摄像单元
[0069] 140、140d、140j、140m、140' ：环境光调节单元
[0070] 150 :框架
[0071] 160 :驱动单元模块
[0072] 170:可旋转支撑座
[0073] 180 :机构调整单元模块
[0074] 181 :固定座
[0075] 183:固定架
[0076] 190 :外壳
[0077] 190al :左部分外壳
[0078] 190a2 :右部分外壳
[0079] 190bl :前盖
[0080] 190b2 :后框
[0081] AX、0X:光轴
[0082] AB :辅助头带
[0083] AT :调整轨
[0084] BA:实体光束遮蔽区域
[0085] CG :玻璃盖
[0086] DSM :位移感测模块
[0087] EY :眼睛
[0088] FA、FX:锁固构件
[0089] FC :锁固孔
[0090] FO :具有黏性的物质
[0091] IB:图像光束
[0092] IP:反曲点
[0093] ICM :图像撷取模块
[0094] LC :液晶单元
[0095] PA :局部区域
[0096] PS :外部医学仪器
[0097] SB :实体光束
[0098] SCM :语音撷取模块
[0099] SD :手术器械
[0100] T1、T2:可变间距
[0101] UR:使用者
[0102] VI :虚像
[0103] SC:侧盖
[0104] BC :底盖
[0105] EL:外部镜片
[0106] RA:转轴
[0107] RX:外部构件
[0108] x、y:方向
[0109] 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
【具体实施方式】
[0110] 图1是本发明一实施例的一种虚像显示装置应用于医学手术中的架构示意图。图 2是图1的虚像显示装置配戴于使用者头上的示意图。请参照图1与图2,在本实施例中， 虚像显示装置100适于应用在医学手术上，用于操作手术器械SD，以允许医生或使用者UR 检查人体的内部器官或以微创方式（minimally invasive means)进行内视镜手术。具体 而言，在本实施例中，虚像显示装置100包括虚像显示模块110、控制存储模块120、摄像单 元130、环境光调节单元140以及框架150。更详细而言，如图1所示，控制存储模块120还 包括壳体125,且壳体125可配置于使用者UR身上，以适于方便使用者UR进行移动。在本 实施例中，壳体125的材质例如为抗菌或灭菌材料。此外，如图2所示，虚像显示模块110 与环境光调节单元140配置于框架150上，以适于配置于使用者UR的至少一眼睛EY前方。
[0111] 进一步而言，请再参照图1，在本实施例中，摄像单元130电连接至虚像显示模块 110以及控制存储模块120,用以取得并传递图像信号至虚像显示模块110,以取得患者的 组织图像。举例而言，摄像单元130可通过一个已插入患者皮肤的套管插入患者体腔。医 生或使用者UR可通过手术器械SD将此摄像单元130横向来回移动，以使摄像单元130可 从不同角度撷取患者的组织图像，并经由控制存储模块120传递至虚像显示模块110,以使 虚像显示模块110可于使用者UR眼前形成虚像VI。此外，患者组织图像也可存储于控制存 储模块120中。以下将搭配图3,针对控制存储模块120的内部架构进行进一步解说。
[0112] 图3是图1的控制存储模块的架构示意图。请参照图1与图3,在本实施例中，控 制存储模块120包括存储单元121以及控制单元123,且控制存储模块120的壳体125 (如 图1所示）具有容置空间，因此可用以容置存储单元121以及控制单元123。具体而言，存 储单元121以存储相关手术信号。举例而言，在本实施例中，存储单元121包括图像数据库 121b以及病历数据库121a。更详细而言，图像数据库121b例如可存储上述摄像单元130 所取得的患者组织图像或器官图像。另一方面，使用者UR也可事先将提供接受手术者的姓 名、年龄、诊断数据、手术部位、手术方式、特别注意事项如药物过敏、心律调节器、传染性疾 病等病历数据输入并存储于病历数据库121a中。
[0113] 另一方面，具体而言，在本实施例中，控制存储模块120与虚像显示模块110电连 接，且控制单元123控制存储单元121以调整手术信号的输出，并将相关手术信号传递至虚 像显示模块110的成像画面中，以令使用者UR可依实际需求使虚像显示模块110显示所需 的手术信号。
[0114] 举例而言，控制单元123可控制存储单元121的图像数据库121b的图像输出，依 使用者UR的实际需求控制患者的组织图像的显示或重播手术进行过程中的图像。或是，控 制单元123可控制存储单元121的病历数据库121a的病例信号输出，令使用者UR可依实 际需求获知所需的病历信号。此外，控制单元123还可连接至少一外部医学仪器PS，并接收 至少一外部医学仪器PS所产生的参数信号。举例而言，控制单元123可与手术器械SD (如 图1所示）连接，以取得手术器械SD的操作控制参数，以便于使用者UR可更精准地操控手 术器械SD的定位。或是，控制单元123可与生理信号监测仪连接，并据此取得患者于手术 中的生理信号（例如体温、心跳、血压、血氧浓度等信号），以即时掌控患者情况。
[0115] 以下将搭配图4至图5C，针对虚像显示装置100的结构设计及成像原理进行进一 步解说。
[0116] 图4是图1的虚像显示装置的架构示意图。图5A至图5C是图1的虚像显示装置 的不同成像画面示意图。请参照图4,在本实施例中，虚像显示装置100还包括驱动单元模 块160,且虚像显示模块110包括图像显示单元111、分光单元115、波片（wave plate) 112 以及反射单元114。具体而言，在本实施例中，分光单元115可为偏振分光器（Polarization Beam Splitter, PBS)、线栅偏振分光器（wire grid type PBS)或反射型偏光膜（Dual Brightness Enhancement Film, DBEF)，而可对具有不同偏振态的入射光线提供折射或反 射作用。另一方面，波片112例如可为四分之一波片112,以改变入射光线的偏振态。此外， 反射单元114例如可镀有反射金属膜层，而可达到反射光线的功能。举例而言，在本实施例 中，反射单元114可为非球面凹面镜，但本发明不以此为限。
[0117] 进一步而言，请参照图4,图像显示单元111可接收来自控制存储模块120的至少 一手术信号，并据此提供图像光束IB。举例而言，图像光束IB可包括前述患者的器官组织 图像、病历数据、或是生理信号等手术信号。驱动单元模块160与虚像显示模块110的图像 显示单元111电连接，用以驱动图像显示单元111提供图像光束IB。更详细而言，在本实施 例中，图像显示单元111例如包括光源模块Illa以及显示面板111b。光源模块Illa提供 照明光束，显示面板Illb则配置于照明光束的传递路径上，并将照明光束转换成图像光束 IB。举例而言，在本实施例中，显示面板Illb可为液晶显示面板Illb或硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon, LCOS)显示器，但本发明不以此为限。
[0118] 另一方面，也如图4所示，分光单元115配置于图像光束IB及来自外界物体的实 体光束SB的传递路径上，而波片112及反射单元114配置于部分图像光束IB的传递路径 上。更详细而言，波片112位于分光单元115与反射单元114之间，并可用以改变图像光束 IB的偏振态。进一步而言，在本实施例中，分光单元115将至少部分实体光束SB传递至眼 睛EY，并将至少部分图像光束IB传递至眼睛EY。举例而言，分光单元115可使至少部分实 体光束SB穿透并传递至眼睛EY，且让图像显示单元111所发出的至少部分图像光束IB穿 透而传递至反射单元114,其中通过分光单元115的至少部分图像光束IB与实体光束SB具 有弟一偏振态。接着，图像光束IB则在经过波片112后被传递至反射单兀114中。由于在 本实施例中，波片112具有四分之一波长的延迟效果，因此图像光束IB的偏振态则被改变 为圆偏振态。
[0119] 之后，图像光束IB被反射单元114反射后，将再度通过波片112,因此的偏振态将 再度发生变化，而变为第二偏振态，其中第一偏振态与第二偏振态例如为彼此正交的线偏 振态。接着，具有第二偏振态的图像光束IB被传递至分光单元115,而可被反射至眼睛EY， 以显示虚像VI。
[0120] 此外，在本实施例中，由于来自外界物体的实体光束SB也可通过环境光调节单元 140以及分光单元115传递至眼睛EY，因此也可令使用者UR可同时观看到虚像显示装置 100前方的实物图像以及上述的虚像VI。使用者UR并可通过控制单元123依实际需求来 使虚像VI与实物图像以分别独立显示或互相叠置的方式显示于眼前（如图5A至图5C所 示）。
[0121] 然而，一般而言，当反射单元114的焦距越小，则虚像显示装置100的视角会增加， 并且搭配的其他光学元件的尺寸也会相应增加，如此一来，离轴光的像差（aberration)如 畸变（distortion)、场曲（field curvature)与像散（astigmatism)之类的像差会变得明 显，进而影响图像品质。因此，虚像显示模块110将可依实施需求搭配不同光学构件进行整 体光学结构设计，以维持良好的图像品质。以下将搭配图6A至图6D，针对虚像显示模块110 的整体光学结构设计进行详细解说。
[0122] 图6A是图1的一种虚像显示模块的架构示意图。请参照图6A，在本实施例中，虚 像显示装置100可还包括移动补偿透镜组113,移动补偿透镜组113配置于图像光束IB的 传递路径上，且位于图像显示单元111与分光单元115之间。当反射单元114由于需要较大 视角而设计具有较小的焦距时，移动补偿透镜组113可补偿因此所产生的像差，进而可改 善图像品质。举例而言，移动补偿透镜组113可为凸透镜。更详细而言，在本实施例中，移 动补偿透镜组113为平凸透镜，然而本发明不以此为限，在其他的实施例中，移动补偿透镜 组113可具有不同的光学镜片元件，也可因应实际需求，而达到良好的整体光学设计效果。
[0123] 详细而言，在本实施例中，移动补偿透镜组113与反射单元114的屈光度都为正 值。换言之，在本实施例中，反射单元114为凹面镜。并且，移动补偿透镜组113的焦距小于 反射单元114的焦距。由此,在本实施例中，图像显示单元111可通过配置于反射单元114 的焦距与移动补偿透镜组113的焦距所综合形成的总焦距内，以对使用者UR的眼睛EY产 生正立放大虚像VI。此外，当移动补偿透镜组113的配置于图像显示单元111与分光单元 115之间时，且移动补偿透镜组113的焦距小于反射单元114的有效焦距时，可有效地修正 上述的像差而可改善图像品质。
[0124] 另一方面，请参照图6A，在本实施例中，当虚像显示装置100在适用于正常视力使 用者的模式下时，虚像显示装置100符合d-2A〈f，其中d为图像显示单元111到反射单元 114的表面的距离，f为反射单元114的焦距，A为图像显示单元111至反射单元114之间 沿着光轴AX的光路径上的任一位置的光程长度与实际长度的差值除以位置的折射率后所 得到的比值，且2A为图像显示单元111至反射单元114之间沿着光轴AX的光路径上的所 有位置的A的总和，其中所有位置的A至少部分不相同。具体而言，在本实施例中，d-2A〈f 可表不为：
【权利要求】
1. 一种虚像显示装置，适于应用在医学手术上，用于操作手术器械，其特征在于，包 括： 至少一虚像显示模块，配置于使用者的至少一眼睛前方，且该至少一虚像显示模块包 括： 图像显示单元，提供图像光束，其中该图像光束包括至少一手术信号；以及 分光单元，配置于该图像光束及来自外界物体的实体光束的传递路径上，该分光单元 将至少部分该实体光束传递至该眼睛，且该分光单元将至少部分该图像光束传递至该眼 睛，以显示虚像。
2. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括环境光调节单元，位于该实 体光束的传递路径上，用以调整该至少部分实体光束亮度与该至少部分图像光束亮度的比 例。
3. 如权利要求2所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元包括至少一滤 光片、偏光片、遮板、变色镜片的任一者或其组合，用以调整被反射至该眼睛的该至少部分 实体光束的亮度，并于该眼睛中形成实体光束遮蔽区域。
4. 如权利要求3所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一滤光片为多个滤光片，部 分该些滤光片具有不同尺寸，且该使用者选择其中一该滤光片，以切换该实体光束遮蔽区 域的尺寸。
5. 如权利要求2所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括控制存储模块，并与该虚像 显示模块电连接，且该控制存储模块包括： 存储单元，用以存储该至少一手术信号；以及 控制单元，该控制单元控制该环境光调节单元以调整环境光，并控制该存储单元以调 整该手术信号的输出，且控制切换该虚像的成像位置以及成像画面尺寸。
6. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元包括液晶单元， 用以调整通过该液晶单元的局部区域的该至少部分实体光束的亮度或偏振态，并于该眼睛 中形成实体光束遮蔽区域。
7. 如权利要求6所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元调整该液晶单元的该 局部区域的范围，以切换该实体光束遮蔽区域的尺寸。
8. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该存储单元还存储视力补偿数据 表，且该控制单元查询该视力补偿数据表以取得视力补偿信号。
9. 如权利要求8所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示模块还包括第一补偿 透镜，该第一补偿透镜配置于该图像光束的传递路径上，且位于该分光单元与该眼睛之间。
10. 如权利要求9所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一补偿透镜为镜片，且该使 用者根据该视力补偿信号选择该第一补偿透镜，以进行视力补偿。
11. 如权利要求9所述的虚像显示装置，其特征在于，当该第补偿透镜为液态透镜，该 第一补偿透镜与该控制单元电连接，且该控制单元根据该视力补偿信号调整该第一补偿透 镜，以切换该虚像的成像位置。
12. 如权利要求8所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示模块还包括移动补偿 透镜组，该移动补偿透镜组配置于该图像光束的传递路径上，并位于该图像显示单元与该 分光单元之间。
13. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元根据该视力补偿信 号调整该图像显示单元与该移动补偿透镜组的相对位置，以调整该虚像的成像位置或成像 画面尺寸。
14. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元根据该视力补偿信 号调整该图像显示单元与该移动补偿透镜组相对于该分光单元的位置，以调整该虚像的成 像位置或成像画面尺寸。
15. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组包括凸透镜。
16. 如权利要求12所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组包括至少二 非球面透镜。
17. 如权利要求16所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组包括从该分 光单元往该图像显示单元依序排列的第一透镜以及第二透镜，且该第一透镜以及该第二透 镜的屈光度分别为正、负。
18. 如权利要求17所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜分别 为双凸透镜与凸凹透镜，且该第一透镜与该第二透镜为非球面透镜。
19. 如权利要求18所述的虚像显示装置，其特征在于，当沿着该第二透镜的光轴切开 该第二透镜面向该图像显示单元的凸面时所得到的截线具有至少一个反曲点。
20. 如权利要求18所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一透镜的阿贝数大于40以 及该第二透镜的阿贝数小于40。
21. 如权利要求17所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组还包括第三 透镜，配置于该图像显示单元与该第二透镜之间，且该第三透镜的屈光度为正。
22. 如权利要求21所述的虚像显示装置，其特征在于，该第三透镜为双凸透镜，该第三 透镜为非球面透镜。
23. 如权利要求21所述的虚像显示装置，其特征在于，当沿着该第三透镜的光轴切开 该第三透镜面向该图像显示单元的凸面时所得到的截线具有至少一个反曲点。
24. 如权利要求21所述的虚像显示装置，其特征在于，该第三透镜的阿贝数大于40。
25. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制存储模块还包括壳体，该 壳体具有容置空间，用以容置该存储单元以及该控制单元，且该壳体配置于该使用者身上。
26. 如权利要求25所述的虚像显示装置，其特征在于，该壳体的材质为抗菌或灭菌材 料。
27. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括框架，且该环境光调节单 元配置于该框架上。
28. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括图像撷取模块，并配置于 该框架上，与该控制单元电连接，用以撷取手势图像信号，该手势图像信号并被传递至该控 制单元，该控制单元根据该手势图像信号来执行对应至该手势图像信号的功能。
29. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括重力感测器、陀螺仪或其 任意组合所构成群组的其中之一，配置于该框架上，用以判别该框架的转动方向及速度，并 产生位移信号，且该位移信号被传递至该控制单元，该控制单元根据该位移信号来执行对 应至该位移信号的功能。
30. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括语音撷取模块，与该控制 单元电连接，并配置于该框架上，用以撷取语音信号，该语音信号并被传递至该控制单元， 该控制单元根据该语音信号来执行对应至该语音信号的功能。
31. 如权利要求27所述的虚像显示装置，其特征在于，虚像显示装置还包括： 驱动单元模块，与该至少一虚像显示模块的该图像显示单元电连接，用以驱动该图像 显示单元提供该图像光束；以及 可旋转支撑座，配置于该驱动单元模块下方，其中该至少一虚像显示模块、该可旋转支 撑座与该框架组合成眼镜式虚像显示装置。
32. 如权利要求31所述的虚像显示装置，其特征在于，该驱动单元模块还包括机构调 整单元模块，其中该机构调整单元模块包括： 多个锁固构件； 固定座，具有调整轨；以及 至少一固定架，位于该调整轨上，其中该固定架具有多个锁固孔，该至少一虚像显示模 块通过部分该些锁固构件锁附于该固定架上，以使该至少一虚像显示模块适于沿该调整轨 移动。
33. 如权利要求32所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块通过其 中一该锁固构件将该驱动单元模块与该图像显示单元耦接，且适于通过该锁固构件调整该 驱动单元模块与该图像显示单元的相对位置。
34. 如权利要求31所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括外壳，具有容置空间，且 为可拆卸式壳体，用以容置该图像显示单元、该分光单元以及该反射单元。
35. 如权利要求34所述的虚像显示装置，其特征在于，该外壳的材质为抗菌或灭菌材 料。
36. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该存储单元还存储病历数据库。
37. 如权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元还连接至少一外部医 学仪器，并接收该至少一外部医学仪器所产生的参数信号。
38. 如权利要求2所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括反射单元，配置于部分该 图像光束的传递路径上，其中该分光单元让该图像显示单元所发出的至少部分该图像光束 穿透而传递至该反射单元，该分光单元将被该反射单元反射的至少部分该图像光束反射至 该眼睛，且该分光单元让至少部分该实体光束穿透而传递至该眼睛。
39. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该图像显示单元包括： 光源模块，提供照明光束；以及 显示面板，配置于该照明光束的传递路径上，该显示面板并将该照明光束转换成该图 像光束。
40. 如权利要求39所述的虚像显示装置，其特征在于，该显示面板为液晶显示面板或 娃基液晶显不器。
41. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该分光单元为偏振分光器、线栅 偏振分光器或反射型偏光膜。
42. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元为偏光片，用 以调整该至少部分实体光束的偏振态。
43. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括波片，配置于该至少部分 图像光束的传递路径上，且位于该分光单元与该反射单元之间。
44. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该反射单元镀有反射金属膜层。
45. 如权利要求38所述的虚像显示装置，其特征在于，该反射单元为非球面凹面镜或 是歪像凹面镜。
46. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该分光单元为部分穿透部分反射 分光兀件。
47. 如权利要求46所述的虚像显示装置，其特征在于，该图像显示单元为有机发光二 极管显示面板。
48. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示装置还包括摄像单 元，与该虚像显示模块电连接，用以取得并传递图像信号至该虚像显示模块，且该虚像显示 模块的该图像显示单元依据该图像信号提供该图像光束。
49. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块为二个虚 像显示模块，且该二个虚像显示模块分别显示图像，且该二图像的视角不同，以形成立体图 像。
50. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块为二个虚 像显示模块，且该二个虚像显示模块分别显示图像，且该二图像的视角相同，以形成平面图 像。
51. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，当该虚像显示装置在适用于正常 视力使用者的模式下时，该虚像显示装置符合d-I：A〈f，其中d为该图像显示单元到该反射 单元的表面的距离，f为该反射单元的焦距，A为该图像显示单元至该反射单元之间沿着光 轴的光路径上的任一位置的光程长度与实际长度的差值除以该位置的折射率后所得到的 比值，且2A为该图像显示单元至该反射单元之间沿着该光轴的光路径上的所有位置的A 的总和，其中该所有位置的A至少部分不相同。
52. 如权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块还包括导 光棒，位于该图像显示单元与该分光单元之间，且该导光棒的阿贝数大于40。
53. 如权利要求52所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括反射单元，且该反射单元 与该导光棒的材质不同。
54. 如权利要求52所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括第四透镜，位于该导光棒 与该图像显示单元之间，且该第四透镜的阿贝数小于40。
55. 如权利要求52所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括环境光调节单元，位于该 实体光束的传递路径上，用以调整该至少部分实体光束与该至少部分图像光束的比例。
56. 如权利要求55所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元的形状为n 字型。
57. 如权利要求52所述的虚像显示装置，其特征在于，该导光棒的阿贝数大于40。
58. -种虚像显示装置，其特征在于，包括： 至少一虚像显示模块，配置于使用者的至少一眼睛前方，且该至少一虚像显示模块包 括： 图像显示单元，提供图像光束；以及 分光单元，配置于该图像光束及来自外界物体的实体光束的传递路径上，该分光单元 将至少部分该实体光束传递至该眼睛，且该分光单元将至少部分该图像光束传递至该眼 睛，以显示虚像；以及 环境光调节单元，位于该实体光束的传递路径上，用以调整该至少部分实体光束亮度 与该至少部分图像光束亮度的比例。
59. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元包括至少一 滤光片、偏光片、遮板、变色镜片的任一者或其组合，用以调整被反射至该眼睛的该至少部 分实体光束的亮度，并于该眼睛中形成实体光束遮蔽区域。
60. 如权利要求59所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一滤光片为多个滤光片， 部分该些滤光片具有不同尺寸，且该使用者选择其中一该滤光片，以切换该实体光束遮蔽 区域的尺寸。
61. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括控制存储模块，并与该虚 像显示模块电连接，且该控制存储模块包括控制单元，该控制单元控制环境光调节单元以 调整环境光，且控制切换该虚像的成像位置以及成像画面尺寸。
62. 如权利要求61所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元包括液晶单 元，用以调整通过该液晶单元的局部区域的该至少部分实体光束的亮度或偏振态，并于该 眼睛中形成实体光束遮蔽区域。
63. 如权利要求62所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元调整该液晶单元的 该局部区域的范围，以切换该实体光束遮蔽区域的尺寸。
64. 如权利要求61所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制存储模块还包括存储单 元，该存储单元存储视力补偿数据表，且该控制单元查询该视力补偿数据表以取得视力补 偿信号。
65. 如权利要求64所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示模块还包括第一补 偿透镜，该第一补偿透镜配置于该图像光束的传递路径上，且位于该分光单元与该眼睛之 间。
66. 如权利要求65所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一补偿透镜为镜片，且该使 用者根据该视力补偿信号选择该第一补偿透镜，以进行视力补偿。
67. 如权利要求65所述的虚像显示装置，其特征在于，当该第一补偿透镜为液态透镜， 该第一补偿透镜与该控制单元电连接，且该控制单元根据该视力补偿信号调整该第一补偿 透镜，以切换该虚像的成像位置。
68. 如权利要求64所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示模块还包括移动补 偿透镜组，该移动补偿透镜组配置于该图像光束的传递路径上，并位于该图像显示单元与 该分光单元之间。
69. 如权利要求68所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元根据该视力补偿信 号调整该图像显示单元与该移动补偿透镜组的相对位置，以调整该虚像的成像位置或成像 画面尺寸。
70. 如权利要求68所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制单元根据该视力补偿信 号调整该图像显示单元与该移动补偿透镜组相对于该分光单元的位置，以调整该虚像的成 像位置或成像画面尺寸。
71. 如权利要求68所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组为凸透镜。
72. 如权利要求68所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组，包括至少二 非球面透镜。
73. 如权利要求72所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组包括从该分 光单元往该图像显示单元依序排列的第一透镜以及第二透镜，且该第一透镜以及该第二透 镜的屈光度分别为正、负。
74. 如权利要求73所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜分别 为双凸透镜与凸凹透镜，且该第一透镜与该第二透镜为非球面透镜。
75. 如权利要求74所述的虚像显示装置，其特征在于，当沿着该第二透镜的光轴切开 该第二透镜面向该图像显示单元的凸面时所得到的截线具有至少一个反曲点。
76. 如权利要求74所述的虚像显示装置，其特征在于，该第一透镜的阿贝数大于40以 及该第二透镜的阿贝数小于40。
77. 如权利要求73所述的虚像显示装置，其特征在于，该移动补偿透镜组还包括第三 透镜，配置于该图像显示单元与该第二透镜之间，且该第三透镜的屈光度为正。
78. 如权利要求77所述的虚像显示装置，其特征在于，该第三透镜为双凸透镜，该第三 透镜为非球面透镜。
79. 如权利要求77所述的虚像显示装置，其特征在于，当沿着该第三透镜的光轴切开 该第三透镜面向该图像显示单元的凸面时所得到的截线具有至少一个反曲点。
80. 如权利要求77所述的虚像显示装置，其特征在于，该第三透镜的阿贝数大于40。
81. 如权利要求64所述的虚像显示装置，其特征在于，该控制存储模块还包括壳体，该 壳体具有容置空间，用以容置该存储单元以及该控制单元，且该壳体配置于该使用者身上。
82. 如权利要求61所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括框架，且该环境光调节单 元配置于该框架上。
83. 如权利要求82所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括图像撷取模块，并配置于 该框架上，与该控制单元电连接，用以撷取手势图像信号，该手势图像信号并被传递至该控 制单元，该控制单元根据该手势图像信号来执行对应至该手势图像信号的功能。
84. 如权利要求82所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括重力感测器、陀螺仪或其 任意组合所构成群组的其中之一，配置于该框架上，用以判别该框架的转动方向及速度，并 产生位移信号，且该位移信号被传递至该控制单元，该控制单元根据该位移信号来执行对 应至该位移信号的功能。
85. 如权利要求82所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括语音撷取模块，与该控制 单元电连接，并配置于该框架上，用以撷取语音信号，该语音信号并被传递至该控制单元， 该控制单元根据该语音信号来执行对应至该语音信号的功能。
86. 如权利要求82所述的虚像显示装置，其特征在于，虚像显示装置还包括： 驱动单元模块，与该至少一虚像显示模块的该图像显示单元电连接，用以驱动该图像 显示单元提供该图像光束；以及 可旋转支撑座，配置于该驱动单元模块下方，其特征在于，该至少一虚像显示模块、该 可旋转支撑座与该框架组合成眼镜式虚像显示装置。
87. 如权利要求86所述的虚像显示装置，其特征在于，该驱动单元模块还包括机构调 整单元模块，其中该机构调整单元模块包括： 多个锁固构件； 固定座，具有调整轨；以及 至少一固定架，位于该调整轨上，其中该固定架具有多个锁固孔，该至少一虚像显示模 块通过部分该些锁固构件锁附于该固定架上，以使该至少一虚像显示模块适于沿该调整轨 移动。
88. 如权利要求87所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块通过其 中一该锁固构件将该驱动单元模块与该图像显示单元耦接，且适于通过该锁固构件调整该 驱动单元模块与该图像显示单元的相对位置。
89. 如权利要求86所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括外壳，具有容置空间，且 为可拆卸式壳体，用以容置该图像显示单元、该分光单元以及该反射单元。
90. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括反射单元，配置于部分该 图像光束的传递路径上，其中该分光单元让该图像显示单元所发出的至少部分该图像光束 穿透而传递至该反射单元，该分光单元将被该反射单元反射的至少部分该图像光束反射至 该眼睛，且该分光单元让至少部分该实体光束穿透而传递至该眼睛。
91. 如权利要求90所述的虚像显示装置，其特征在于，该图像显示单元包括： 光源模块，提供照明光束；以及 显示面板，配置于该照明光束的传递路径上，该显示面板并将该照明光束转换成该图 像光束。
92. 如权利要求91所述的虚像显示装置，其特征在于，该显示面板为液晶显示面板或 娃基液晶显不器。
93. 如权利要求90所述的虚像显示装置，其特征在于，该分光单元为偏振分光器、线栅 偏振分光器或反射型偏光膜。
94. 如权利要求90所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元为偏光片，用 以调整该至少部分实体光束的偏振态。
95. 如权利要求90所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括波片，配置于该至少部分 图像光束的传递路径上，且位于该分光单元与该反射单元之间。
96. 如权利要求90所述的虚像显示装置，其特征在于，该反射单元镀有反射金属膜层。
97. 如权利要求90所述的虚像显示装置，其特征在于，该反射单元为非球面凹面镜或 是歪像凹面镜。
98. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，该分光单元为部分穿透部分反 射分光兀件。
99. 如权利要求98所述的虚像显示装置，其特征在于，该图像显示单元为有机发光二 极管显示面板。
100. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，该虚像显示装置还包括摄像单 元，与该虚像显示模块电连接，用以取得并传递图像信号至该虚像显示模块，且该虚像显示 模块的该图像显示单元依据该图像信号提供该图像光束。
101. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块为二个 虚像显示模块，且该二个虚像显示模块分别显示图像，且该二图像的视角不同，以形成立体 图像。
102. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，该至少一虚像显示模块为二个 虚像显示模块，且该二个虚像显示模块分别显示图像，且该二图像的视角相同，以形成平面 图像。
103. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，当该虚像显示装置在适用于正 常视力使用者的模式下时，该虚像显示装置符合d-I：A〈f，其中d为该图像显示单元到该反 射单元的表面的距离，f为该反射单元的焦距，A为该图像显示单元至该反射单元之间沿着 光轴的光路径上的任一位置的光程长度与实际长度的差值除以该位置的折射率后所得到 的比值，且2A为该图像显示单元至该反射单元之间沿着该光轴的光路径上的所有位置的 A的总和，其中该所有位置的A至少部分不相同。
104. 如权利要求58所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括导光棒，位于该图像显 示单元与该分光单元之间，且该导光棒的阿贝数大于40。
105. 如权利要求104所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括反射单元，且该反射单 兀与该导光棒的材质不同。
106. 如权利要求104所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括第四透镜，位于该导光 棒与该图像显示单元之间，且该第四透镜的阿贝数小于40。
107. 如权利要求104所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括环境光调节单元，位于 该实体光束的传递路径上，用以调整该至少部分实体光束与该至少部分图像光束的比例。
108. 如权利要求104所述的虚像显示装置，其特征在于，还包括环境光调节单元，位于 该实体光束的传递路径上，用以调整该至少部分实体光束与该至少部分图像光束的比例。
109. 如权利要求104所述的虚像显示装置，其特征在于，该环境光调节单元的形状为 n字型。
【文档编号】A61B17/94GK104414747SQ201410376396
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】王淇霖, 刁国栋, 陈添源, 钟隆斌, 林俊全, 陈治诚, 张启伸, 杨卿洁 申请人:财团法人工业技术研究院