CN106569336A - 头戴式装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种头戴式装置，其包括一主体、一投影装置及一合光元件。主体包括相连接的一上罩部及一下罩部，其中上罩部与下罩部之间具有一开口。投影装置配置于下罩部内且适于产生一投影光束，投影光束适于从下罩部传递至开口。合光元件连接于上罩部且位于开口内，其中合光元件位于投影光束的传递路径上，而适于将投影光束反射至主体内部。本发明具有可节省制造成本且可提升使用上的便利性与安全性的功效。

Description

头戴式装置
技术领域
本发明涉及一种穿戴式装置，且特别涉及一种具有显示装置的头戴式装置。
背景技术
头戴式显示器(Head-Mounted displays，HMDs)是利用光学投影系统将影像或文字信息投射到使用者眼中的一种穿戴式装置。头戴式显示器除了应用在军事领域外，亦应用于工业生产、模拟训练、立体显示、医疗、运动、电子游戏等领域。近年来重型机车运动的兴起，带动了头戴式显示器与传统安全帽的结合。详言之，当重型机车高速行驶时，若骑乘者为了观看仪表板而将视线移离前方路况，将会造成骑乘上的高度危险。承上，具有显示功能的安全帽可将仪表板上的资讯即时投射至骑乘者眼中，而可改善上述骑乘危险的问题。
目前具有显示功能的安全帽大都利用安全帽的挡风罩来将投影光束反射至骑乘者眼中，然而此种设计会导致挡风罩除了要能降低风阻外还要能避免像差，因而有制造上的困难而增加产品成本，且挡风罩基于降低风阻的特殊形状设计也会因此受到限制而在高速行驶时影响骑乘的稳定性。此外，一些具有显示功能的安全帽将投影系统埋设于安全帽的上罩部内，如此会减少上罩部中缓冲层的厚度，而降低其对骑乘者头部的保护能力。另外，一些具有显示功能的安全帽将投影光束从下方往上直接投射至骑乘者眼中，如此使得骑乘者须将视线下移才能确实地观看到投影光束所显示的资讯，故在高速行驶时仍会对行车安全造成很大的威胁。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中普通技术人员所知道的公知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种头戴式装置，可节省制造成本且可提升使用上的便利性与安全性。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种头戴式装置包括一主体、一投影装置及一合光元件。主体包括相连接的一上罩部及一下罩部，其中上罩部与下罩部之间具有一开口。投影装置配置于下罩部内且适于产生一投影光束，投影光束适于从下罩部传递至开口。合光元件连接于上罩部且位于开口内，其中合光元件位于投影光束的传递路径上，而适于将投影光束反射至主体内部。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的头戴式装置中，是利用额外增设的合光元件来将投影光束反射至使用者眼中，而非利用头戴式装置的透光盖体来反射投影光束。据此，在头戴式装置的主体及透光盖体分别为安全帽及其挡风罩的情况下，不会为了顾及挡风罩的反射效果而增加其制造上的困难度，如此可节省制造成本且不会对挡风罩基于降低风阻的特殊形状设计造成限制。此外，本发明的投影装置是配置于头戴式装置的主体的下罩部内而非配置于上罩部内，故不会因设置投影装置而减少上罩部中缓冲层的厚度，以使上罩部对使用者头部提供良好的保护能力。另外，本发明的合光元件是连接于上罩部而位于头戴式装置的主体的开口内，此开口对应于使用者的眼部，故从下罩部朝上罩部方向传递的投影光束藉由合光元件而从使用者眼部的前方反射至使用者眼中而非从下方往上直接投射至使用者眼中，从而使用者不须将视线下移就能够确实地观看到头戴式装置所显示的资讯，以提升头戴式装置使用上的便利性及安全性。
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，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的头戴式装置的示意图。
图2是示出图1的使用者骑乘机车状态的示意图。
图3是图1的头戴式装置的部分构件方块图。
图4是本发明另一实施例的头戴式装置的示意图。
图5是示出图4的反射元件及合光元件转动的示意图。
图6是图4的头戴式装置的部分构件方块图。
图7是本发明另一实施例的头戴式装置的部分构件方块图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是本发明一实施例的头戴式装置的示意图。请参考图1，本实施例的头戴式装置100包括一主体110、一投影装置120、一合光元件130及一透光盖体140。主体110例如是骑乘机车所使用的安全帽或其他可保护头部的头盔等。图1的主体110是以安全帽为例作说明，其中主体110包括相连接的一上罩部112及一下罩部114。上罩部112与下罩部114之间具有一开口110a，开口110a的位置对应于使用者50的眼部52，让使用者50可通过开口110a观看前方的路况或环境。透光盖体140例如是安全帽的挡风罩，其枢接于主体110且适于覆盖开口110a。透光盖体140的枢接方式如同已知安全帽的挡风罩的配置方式，于此不加以赘述。
投影装置120配置于下罩部114内且适于产生一投影光束L，投影光束L适于从下罩部114朝上罩部112的方向传递至开口110a，所述投影光束L例如包含影像或文字资讯。合光元件130连接于上罩部112且位于开口110a内，其中合光元件130位于投影光束L的传递路径上且具有一反射面130a，反射面130a例如是平面且适于将投影光束L通过开口110a往主体110内部反射而到达使用者50的眼部52，藉此，通过合光元件130，使用者50可看到投影光束L所形成的虚像(未示出)中的影像或文字资讯。在本实施例中，合光元件130的一端枢设于上罩部112的边缘，且合光元件130可设计为对应使用者50的单眼或是双眼；合光元件130例如是半穿透半反射式光学元件，例如结合器(combiner)，使用者可通过合光元件130观看与前方的路况迭合在一起的上述虚像中的影像或文字资讯。
上述配置方式是利用额外增设的合光元件130来将投影光束L反射至使用者50的眼中，而非利用头戴式装置100的透光盖体140(即所述挡风罩)来反射投影光束。据此，不会为了顾及挡风罩的反射效果而增加其制造上的困难度，如此可节省制造成本且不会对挡风罩基于降低风阻的特殊形状设计造成限制。
在本实施例中，头戴式装置100还包括一缓冲层150，缓冲层150配置于上罩部112内，而在上罩部112受到撞击时提供缓冲的效果，以保护使用者50的头部。本实施例中，主体110的上罩部112例如是对应于使用者50的额头至后脑的部位，下罩部114例如是对应于使用者50的嘴部至下巴的部位，因此头戴式装置100的上罩部112及下罩部114皆需对使用者50的整体头部提供保护的作用。承上，由于本实施例的投影装置120是配置于头戴式装置100的主体110的下罩部114内而非配置于上罩部112内，故不会因设置投影装置120而减少上罩部112中缓冲层150的厚度。相较于已知安全帽将投影系统埋设于安全帽的上罩部内，本发明的头戴式装置100的上罩部112有足够厚度的缓冲层150对使用者50的头部具有较佳的保护能力。
图2示出图1的使用者骑乘机车状态的示意图。当使用者如图2所示骑乘重型机车60而使其上身躯体往前倾斜时，使用者50的视线是朝向图1所示头戴式装置100的开口110a的上半部，即使用者50是通过覆盖于开口110a的透光盖体140的上半部来观看前方的环境或路况。承上，由于合光元件130是连接于上罩部112而位于头戴式装置100的主体110的开口110a内，且合光元件130位于开口110a的上缘而对应于使用者50的眼部52，故从下罩部114朝上罩部112方向传递的投影光束L藉由合光元件130而从使用者50眼部52的前方反射至使用者50眼中而非从下方往上直接投射至使用者50眼中，从而使用者50不须将视线往下移就能够确实地观看到头戴式装置100所显示的资讯，以提升使用者50骑乘时头戴式装置100使用上的便利性及安全性。由于透光盖体140可允许光穿透，无论透光盖体140覆盖或没有覆盖于开口110a，皆不会影响使用者50通过合光元件130所反射的投影光束L来观看与前方的路况迭合在一起的影像或文字资讯。
请参考图1，在本实施例中，合光元件130例如是藉其末端130b枢接于上罩部112，而适于相对于上罩部112以其末端130b为转轴于开口110a处朝内、朝外或左右转动，让使用者50能够依需求调整合光元件130的角度，使投影光束L通过调整合光元件130而准确地反射入使用者50的眼部52。
图3是图1的头戴式装置的部分构件方块图。请参考图3，本实施例的头戴式装置100还包括一第一驱动单元160，第一驱动单元160例如是马达且配置于图1所示的主体110的上罩部112内，用以驱动合光元件130转动。
此外，本实施例的头戴式装置100如图3所示还包括一第一感测单元170，第一感测单元170例如是重力感测器(G sensor)或其他适当种类的动态感测元件，其配置于图1所示的主体110内且适于感测主体110的倾斜角度，其中第一感测单元170例如是感测主体110相对于重力方向(未示出)的倾斜角度或是相对于水平方向(未示出)的倾斜角度。第一驱动单元160电连接于第一感测单元170且依据所述倾斜角度来驱动合光元件130在开口110a内转动。据此，合光元件130可对应于使用者50头部及其上的头戴式装置100的各种倾斜角度而自动地转动至多个预设位置，让使用者50变换骑乘姿势或是停止骑乘时，皆能够顺利地观看合光元件130所反射的投影光束L。在其他实施例中，亦可利用其他适当方式驱动合光元件130转动，本发明不对此加以限制。
图4是本发明另一实施例的头戴式装置的示意图。图5是示出图4的反射元件及合光元件转动的示意图。图6是图4的头戴式装置的部分构件方块图。在图4至图6的头戴式装置200中，主体210、上罩部212、下罩部214、合光元件230、反射面230a、末端230b、透光盖体240、缓冲层250、第一驱动单元260a、第一感测单元270a的配置方式类似图1至图3的主体110、上罩部112、下罩部114、合光元件130、反射面130a、末端130b、透光盖体140、缓冲层150、第一驱动单元160、第一感测单元170的配置方式，于此不再赘述。
头戴式装置200与头戴式装置100的不同处在于，头戴式装置200还包括一反射元件280。反射元件280配置于下罩部214内且位于投影光束L’的传递路径上，而适于将来自下罩部214的投影装置220的投影光束L’反射，且朝上罩部212的方向传递至合光元件230。在本实施例中，反射元件280枢接于下罩部214而适于相对于下罩部214内的投影装置220转动，以因应合光元件230的位置而准确地将投影光束L’导引至使用者50的眼部52。
具体而言，本实施例的头戴式装置200如图6所示还包括相互电连接的一第二驱动单元260b及一第二感测单元270b。第二驱动单元260b例如是马达且配置于图4及图5所示的主体210内，用以驱动反射元件280转动。第二感测单元270b例如是重力感测器(G sensor)或其他适当种类的动态感测元件，其配置于图4及图5所示的主体210内且适于感测主体210的倾斜角度。第二驱动单元260b则依据所述倾斜角度来驱动反射元件280相对于投影装置220转动。据此，对应于使用者50头部及其上的头戴式装置200的各种倾斜角度而自动的调整合光元件230及反射元件280相互对应地转动至多个预设位置(图4及图5分别示出合光元件230及反射元件280转动至不同的预设位置)，让使用者50在变换骑乘姿势或是停止骑乘时，皆能够顺利地观看合光元件230所反射的投影光束L’。在其他实施例中，亦可利用其他适当方式驱动合光元件230及反射元件280转动，本发明不对此加以限制。
图7是本发明另一实施例的头戴式装置的部分构件方块图。在图7的头戴式装置300中，合光元件330、第一驱动单元360a、第二驱动单元360b、反射元件380的配置方式类似图4至图6的合光元件230、第一驱动单元260a、第二驱动单元260b、反射元件280的配置方式，于此不再赘述。
头戴式装置300与头戴式装置200的不同处在于，头戴式装置300不具有图6所示的第二感测单元270b，且第一驱动单元360a及第二驱动单元360b皆电连接于第一感测单元370。在头戴式装置300中，除了第一驱动单元360a依据来自第一感测单元370所感测的倾斜角度驱动合光元件330转动，第二驱动单元360b亦依据来自第一感测单元370所感测的倾斜角度驱动反射元件380相对于投影装置转动，使反射元件380将来自投影装置的投影光束反射至合光元件330。亦即，本实施例的头戴式装置300利用单一感测单元(第一感测单元370)使反射元件380能对应合光元件330的转动角度而转动。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的头戴式装置中，是利用额外增设的合光元件来将投影光束反射至使用者眼中，而非利用头戴式装置的透光盖体来反射投影光束。据此，在头戴式装置的主体及透光盖体分别为安全帽及其挡风罩的情况下，不会为了顾及挡风罩的反射效果而增加其制造上的困难度，如此可节省制造成本且不会对挡风罩基于降低风阻的特殊形状设计造成限制。此外，本发明的投影装置是配置于头戴式装置的主体的下罩部内而非配置于上罩部内，故不会因设置投影装置而减少上罩部中缓冲层的厚度，以使上罩部对使用者头部具有良好的保护能力。另外，本发明的合光元件是连接于上罩部而位于头戴式装置的主体的开口内，此开口对应于使用者的眼部，故从下罩部朝上罩部方向传递的投影光束藉由合光元件而从使用者眼部的前方反射至使用者眼中而非从下方往上直接投射至使用者眼中，从而使用者不须将视线下移就能够确实地观看到头戴式装置所显示的资讯，以提升头戴式装置使用上的便利性及安全性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
【符号说明】
50：使用者
52：眼部
60：机车
100、200、300：头戴式装置
110、210：主体
110a、210a：开口
112、212：上罩部
114、214：下罩部
120、220：投影装置
130、230、330：合光元件
130a、230a：反射面
130b、230b：末端
140、240：透光盖体
150、250：缓冲层
160、260a、360a：第一驱动单元
170、270a、370a：第一感测单元
260b、360b：第二驱动单元
270b：第二感测单元
280、380：反射元件
L、L’：投影光束

Claims (14)

1.一种头戴式装置，包括：一主体、一投影装置以及一合光组件；
所述主体包括相连接的一上罩部及一下罩部，其中所述上罩部与所述下罩部之间具有一开口；
所述投影装置配置于所述下罩部内且适于产生一投影光束，所述投影光束适于从所述下罩部传递至所述开口；以及
所述合光元件连接于所述上罩部且位于所述开口内，其中所述合光元件位于所述投影光束的传递路径上，而适于将所述投影光束反射至所述主体内部。
2.如权利要求1所述的头戴式装置，其特征在于，所述合光元件枢接于所述上罩部且适于相对于所述上罩部于所述开口内转动。
3.如权利要求2所述的头戴式装置，其特征在于，还包括一第一驱动单元，其中所述第一驱动单元配置于所述主体的所述上罩部内且适于驱动所述合光元件转动。
4.如权利要求3所述的头戴式装置，其特征在于，还包括一第一感测单元，所述第一感测单元电连接所述第一驱动单元，其中所述第一感测单元配置于所述主体且适于感测所述主体的一倾斜角度，所述第一驱动单元依据所述倾斜角度适于驱动所述合光元件在所述开口内转动。
5.如权利要求1所述的头戴式装置，其特征在于，还包括：一反射元件，配置于所述下罩部内，其中所述反射元件位于所述投影光束的传递路径上，而适于将来自所述投影装置的所述投影光束反射至所述合光元件。
6.如权利要求5所述的头戴式装置，其特征在于，所述反射元件枢接于所述下罩部而适于相对于所述下罩部内的所述投影装置转动。
7.如权利要求6所述的头戴式装置，其特征在于，还包括一第二驱动单元，其中所述第二驱动单元配置于所述主体且适于驱动所述反射元件转动。
8.如权利要求7所述的头戴式装置，其特征在于，还包括一第二感测单元，所述第二感测单元电连接所述第二驱动单元，其中所述第二感测单元配置于所述主体且适于感测所述主体的一倾斜角度，所述第二驱动单元适于依据所述倾斜角度驱动所述反射元件相对于所述投影装置转动。
9.如权利要求4所述的头戴式装置，其特征在于，还包括一反射元件及一第二驱动单元，所述反射元件及所述第二驱动单元配置于所述下罩部内且所述第二驱动单元与所述第一感测单元电连接，其中所述反射元件位于所述投影光束的传递路径上，所述第二驱动单元适于依据来自所述第一感测单元的所述倾斜角度，驱动所述反射元件相对于所述投影装置转动，使所述反射元件将来自所述投影装置的所述投影光束反射至所述合光元件。
10.如权利要求1所述的头戴式装置，其特征在于，所述合光元件的一反射面适于反射所述投影光束，所述反射面为一平面。
11.如权利要求1所述的头戴式装置，其特征在于，所述合光元件可为一半穿透半反射式光学元件。
12.如权利要求1所述的头戴式装置，其特征在于，还包括一透光盖体，其中所述透光盖体枢接于所述主体且适于覆盖所述开口。
13.如权利要求1所述的头戴式装置，其特征在于，所述主体为一安全帽。
14.如权利要求1所述的头戴式装置，其特征在于，还包括一缓冲层，其中所述缓冲层配置于所述上罩部内。
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