本发明涉及一种头戴式显示装置，且特别是涉及一种广视角的头戴式显示装置。
背景技术
随着电子科技的进步，可提供虚拟实境、扩充实境显示效果的头戴式显示装置，成为新一种受欢迎的显示装置。
在现今的技术领域中，具有广视角的头戴式显示装置中，通过设置多个类针孔光束以形成照明阵列，并通过光场影像演算法，通过液晶面板以产生显示影像。然而，由于类针孔光束在液晶面板上的投射面会相互重叠，而重叠的区域的亮度较高，会使液晶面板所产生的显示影像，有产生如同蜂窝状的效应，而降低显示品质。为避免这样的现象，现有技术通过进行复杂的运算来进行显示影像的补偿，不但增加设计的难度，也造成生产成本的增加。
技术实现要素：
本发明提供一种头戴式显示装置，可提升显示品质。
本发明的头戴式显示装置包括第一穿透式光源、第一微透镜阵列基板以及第一穿透式液晶面板。第一穿透式光源沿第一光束投射路径发送多个第一类针孔光束。第一微透镜阵列基板具有多个第一微透镜并分别接收第一类针孔光束，并分别调整第一类针孔光束的多个投射面特性以产生多个调整后光束。第一穿透式液晶面板配置在第一光束投射路径上，第一穿透式液晶面板接收调整后光束，并依据调整后光束以产生第一显示影像。
基于上述，本发明提供在头戴式显示装置中配置微透镜阵列基板，通过微透镜阵列基板上的多个微透镜来调整类针孔光束的多个投射面特性，使投射至穿透式液晶面板上的调整后光束的投射面的重叠面积有效的减小。如此一来，显示影像亮度不均匀的情况，可以简单的获得解决，在不增加头戴式显示装置的成本以及设计复杂度的条件下，提升显示的品质。
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，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的头戴式显示装置的示意图；
图2为本发明实施例的类针孔光束的调整方式的示意图；
图3a以及图3b为本发明实施例的穿透式光源的不同实施方式的示意图；
图4为本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图；
图5为本发明再一实施例的头戴式显示装置的示意图。
符号说明
100、400、500：头戴式显示装置
110、410、511、521：穿透式光源
120、420、512、522：微透镜阵列基板
130、130-1、130-2、130-3、440、513、523：穿透式液晶面板
430：遮光板
431～43n：遮光结构
431a～43na：透光结构
510：控制器
pl1～pln：类针孔光束
adl1～adln：调整后光束
efp：人眼聚焦平面
pp1：光束投射路径
plm、pla1～pla4、adlm、adla1～adla4：投射面
ld11～ldmn：发光元件
具体实施方式
请参照图1，图1绘示本发明一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置100包括穿透式光源110、微透镜阵列基板120以及穿透式液晶面板130。穿透式光源110上配置多个发光元件，并沿着光束投射路径pp1分别投射多个类针孔光束(pinlight)pl1～pln至微透镜阵列基板120。微透镜阵列基板120上配置多个微透镜，用以分别接收类针孔光束pl1～pln，并分别调整类针孔光束pl1～pln的多个投射面特性以产生多个调整后光束adl1～adln。调整后光束adl1～adln被投射至穿透式液晶面板130。
穿透式液晶面板130接收调整后光束adl1～adln，并依据调整后光束adl1～adln以产生显示影像。穿透式液晶面板130所产生的显示影像可穿透微透镜阵列基板120以及投射至穿透式光源110，以在使用者眼球前方的人眼聚焦平面efp(eyefocusplane)上形成虚像，如此，使用者可观察到穿透式液晶面板130所产生的显示影像。
值得一提的，在本实施例中，穿透式液晶面板130、微透镜阵列基板120以及穿透式光源110可依序排列在使用者的眼睛前，并沿着穿透式光源110的光束投射路径pp1重叠排列。也就是说，使用者眼球可以位在图1绘示的穿透式液晶面板130的右方。更值得注意的，穿透式光源110用以在不同的多个位置分别同步产生的多个类针孔光束pl1～pln，其中的各类针孔光束pl1～pln的投射面的区域，会随着投射距离的增加而变大。因此，相邻的多个类针孔光束间，所形成的投射面间，可能产生相互重叠的现象。
基于上述，本发明实施例提供微透镜阵列基板120来接收类针孔光束pl1～pln，并通过微透镜阵列基板120上形成的多个透镜来调整类针孔光束pl1～pln的投射面特性，并用于产生调整后光束adl1～adln。在本实施例中，微透镜阵列基板120可通过调整类针孔光束pl1～pln的投射面特性，例如调整类针孔光束pl1～pln的投射面面积以及形状的至少其中之一，来使调整后光束adl1～adln中，相邻的调整后光束的投射面间相互重叠的区域减小。
请同步参照图1以及图2，其中图2绘示本发明实施例的类针孔光束的调整方式的示意图。在穿透式液晶面板130-1上显示的为没有经过微透镜阵列基板120调整过，直接接收类针孔光束pl1～pln的投射面的示意图。其中，相邻的类针孔光束在穿透式液晶面板130-1分别产生投射面plm、pla1～pla4，并且，投射面plm的边缘区域与投射面pla1～pla4的边缘区域产生一定面积的重叠区域。
穿透式液晶面板130-2则显示通过微透镜阵列基板120，调小相邻的类针孔光束的投射面积尺寸，在穿透式液晶面板130-2上所形成投射面adlm、adla1～adla4的示意图。通过微透镜阵列基板120的调整动作，可使调整后光束在微透镜阵列基板120所产生的投射面adlm与投射面adla1～adla4间重叠的区域面积有效的减小。
穿透式液晶面板130-3则显示通过微透镜阵列基板120，调整类针孔光束的投射面的形状，在穿透式液晶面板130-2上所形成投射面adlm、adla1～adla4的示意图。微透镜阵列基板120通过调整类针孔光束的投射面的形状为非圆形的方式(例如调整为类矩形)，同样可有效降低投射面adlm与投射面adla1～adla4间重叠的区域面积。
以下请参照图3a以及图3b，图3a以及图3b绘示本发明实施例的穿透式光源的不同实施方式的示意图。穿透式光源310具有多个发光元件ld11～ldmn，其中发光元件ld11～ldmn用以发送多个类针孔光束。发光元件ld11～ldmn可以利用微发光二极管(microlightemittingdiode)，或其他任意本领域具通常知识者所熟知的发光元件来建构，没有特定的限制。
在图3a中，发光元件ld11～ldmn配置在透光性基板sub上，并呈现整齐的阵列排列。在图3a中，发光元件ld11～ldmn形成多个对齐的行、列，各行的发光元件的数量相同，起各列的发光元件的数量也可以相同。
在图3b中，穿透式光源320则配置多个非整齐排列的发光元件ld11～ldmn。其中，穿透式光源320中，相邻各列(行)的发光元件是交错排列的，且各行(列)间的发光元件的数量，也不需要相同。
依据图3a、图3b的说明可以得知，本发明实施例的穿透式光源上，所配置的发光元件的排列方式以及数量，并没有一定的限制，设计者可依据头戴式显示装置在显示效果上的需求，来设置穿透式光源。
以下请参照图4，图4绘示本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置400包括穿透式光源410、微透镜阵列基板420、遮光板430以及穿透式液晶面板440。穿透式光源410上配置多个发光元件ld1～ldn，并沿一光束投射路径分别发送多个类针孔光束pl1～pln。微透镜阵列基板420配置在光束投射路径上，接收类针孔光束pl1～pln，并通过调整类针孔光束pl1～pln的多个投射面特性以产生多个调整后光束adl1～adln。遮光板430则配置在微透镜阵列基板420与穿透式液晶面板440间，并配置在调整后光束adl1～adln的投射路径上。遮光板430具有多个遮光结构431～43n以及透光结构431a～43na。其中遮光结构431～43n配置在调整后光束adl1～adln的多个投射面间的多个重叠区域的位置上，而透光结构431a～43na则分别配置在遮光结构431～43n间。
可以得知，调整后光束adl1～adln的多个投射面间的多个重叠区域的位置上的光束会被遮光结构431～43n所遮蔽而不被投射至穿透式液晶面板440。如此一来，穿透式液晶面板440上所形成的显示影像，将不会因为光束投射面重叠区域中，过高亮度的光束所影响，可提升显示影像的品质。
请参照图5，图5绘示本发明再一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置500包括穿透式光源511、521、微透镜阵列基板512、522、穿透式液晶面板513、523以及控制器510。穿透式光源511、微透镜阵列基板512以及穿透式液晶面板513依序沿光束投射路径pp1排列，并且相互重叠。穿透式光源511则沿光束投射路径pp1发送多个类针孔光束，穿透式液晶面板513则对应产生显示影像，其中穿透式液晶面板513可产生第一眼显示影像。穿透式光源521、微透镜阵列基板522以及穿透式液晶面板523依序沿光束投射路径pp2排列，并且相互重叠。穿透式光源521则沿光束投射路径pp2发送多个类针孔光束，穿透式液晶面板523则对应产生另一显示影像，其中穿透式液晶面板523可产生第二眼显示影像。
控制器510耦接至穿透式光源511、521，并可耦接至穿透式液晶面板513以及523。控制器510可用以调整穿透式光源511、521所产生的类针孔光束的亮度。值得一提的，控制器510除可针对穿透式光源511、521整体的类针孔光束的亮度进行调整外，控制器510可针对各穿透式光源511、521中，分属不同的区域的类针孔光束的亮度，进行区域性的调整。
在另一方面，控制器510同时可通过一光场影像演算法，来控制穿透式液晶面板513、523依据所接收的调整后光束来分别产生第一眼以及第二眼的显示影像。值得一提的，本发明实施例中，控制器510可应用本领域具通常知识者所熟知的光场影像演算法来进行光场影像的计算，没有特别的限制。
控制器510可以为具运算能力的处理器。或者，控制器730可以是通过硬件描述语言(hardwaredescriptionlanguage,hdl)或是其他任意本领域具通常知识者所熟知的数字电路的设计方式来进行设计，并通过现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray,fpga)、复杂可编程逻辑装置(complexprogrammablelogicdevice,cpld)或是特殊应用集成电路(application-specificintegratedcircuit,asic)的方式来实现的硬件电路。此外，存储器可为各式随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)等，但不以此为限。
综上所述，本发明的头戴式显示器，通过设置微透镜阵列基板，通过改变类针孔光束的投射面特性，以使投射至穿透式液晶面板上的光束(调整后光束)，彼此间相重叠的面积可以有效的减小，如此一来，穿透式液晶面板所产生的显示影像的影像品质可以有效的被提升。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。