CN107783295A - 头戴式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种头戴式显示装置，包含一穿戴装置、一显示主机及一枢轴结构。此显示主机包含一罩体及一显示容置部。此显示容置部连接罩体的一侧。此罩体具有一透光区与一容纳空间，且此透光区介于此容纳空间与此显示容置部之间。此枢轴结构可枢转地连接此罩体与此穿戴装置。

Description

头戴式显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置，尤其是涉及一种头戴式显示装置。

背景技术

随着科技的进步，市面上出现了可供虚拟实境(virtual reality，VR)之用的头戴式显示装置。头戴式显示装置可供使用者观赏通过电脑模拟所产生的三维空间的虚拟世界，并能在使用者移动时，及时提供虚拟世界对应新视角的虚拟影像，增强使用者的真实世界观看经验。

然而，当使用者暂不使用头戴式显示装置时，使用者必须摘下头戴式显示装置，才能将视线方向自虚拟视野转移至现实视野。如此，造成使用者的不便，也降低使用者的使用意愿。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种头戴式显示装置，用以方便使用者快速将视线方向切换于虚拟视野与现实视野之间，进而提高使用者的便利性。

依据本发明的一实施方式，此种头戴式显示装置包含一穿戴装置、一显示主机及至少一枢轴结构。此显示主机包含一罩体及一显示容置部。此显示容置部连接罩体的一侧。此罩体具有一透光区与一容纳空间，且此透光区介于此容纳空间与此显示容置部之间。此枢轴结构可枢转地连接此罩体与此穿戴装置。

在本发明一或多个实施方式中，穿戴装置包含一枢接套筒。枢接套筒位于罩体的侧缘，枢轴结构的一端伸入枢接套筒。

在本发明一或多个实施方式中，显示主机包含一枢轴盖。枢轴结构的另端收纳于枢轴盖内，且枢轴盖通过一螺栓固定于罩体的一顶面。

在本发明一或多个实施方式中，枢轴结构包含一轴杆、一定凸轮、一动凸轮与一止挡件。轴杆连接显示主机与穿戴装置。定凸轮套接于轴杆上，且固接穿戴装置。动凸轮套接于轴杆上，且随显示主机连动，并且可转动地啮合定凸轮。止挡件螺合于轴杆上，且推动动凸轮以压迫定凸轮。

在本发明一或多个实施方式中，显示主机还包含一显示荧幕，显示荧幕位于显示容置部内，且面向透光区，用以透过透光区朝容纳空间提供显示影像。

在本发明一或多个实施方式中，显示主机还包含一电脑。电脑电连接显示荧幕，且控制显示荧幕。

在本发明一或多个实施方式中，显示容置部包含一置换空腔，置换空腔用以可更换地容纳一外部装置。

在本发明一或多个实施方式中，二个枢轴结构分别位于显示主机面向穿戴装置的一面的中间位置。

在本发明一或多个实施方式中，二个枢轴结构分别位于显示主机面向穿戴装置的一面的二相对边缘。

依据本发明的一实施方式，此种头戴式显示装置包含一穿戴装置、一显示主机与一枢轴结构。穿戴装置用以穿戴于一人体头部。显示主机用以罩盖一人体眼部，并提供人体眼部一显示影像。枢轴结构可枢转地连接穿戴装置与显示主机，用以转动显示主机遮蔽人体眼部的视线方向以及离开人体眼部的视线方向。

以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为依照本发明一实施方式的头戴式显示装置的立体图；

图2A与图2B为依照本发明一实施方式的头戴式显示装置的操作示意图；

图3为图1依据线段A-A而成的剖视图；

图4为图1的分解图；

图5为图1的区域M的横向剖视图；

图6为图4的一枢轴结构的局部放大图；

图7为图6的凸轮组的立体图；

图8为图6的枢轴结构的操作示意图；以及

图9为依照本发明另一实施方式的头戴式显示装置的正视图。

符号说明

10、11：头戴式显示装置

100：穿戴装置

110：连接框

111、112：枢接套筒

120：第一固定带

130：第二固定带

121、131：紧固部

200：显示主机

200L：长轴方向

210：罩体

211：顶面

220：透光区

221、222：左、右腔室

223：光学透镜

230：容纳空间

240：显示容置部

241：显示荧幕

242：显示面

250、251：枢轴盖

300：枢轴结构

310：轴杆

311：杆体

312：枢轴头

320：凸轮组

330：动凸轮

331：第一凸峰

332：第一凹谷

333：第一贯孔

334、335：主面

340：定凸轮

341：第二凸峰

342：第二凹谷

343：第二贯孔

344、345：主面

350：弹簧元件

360：衬垫

370：止挡件

A-A：线段

B：螺栓

E：眼部

H：头部

M：区域

U：使用者

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

有鉴于使用者必须自头部摘下现有的头戴式显示装置才能将其视线自虚拟视野转移至现实视野，然而，透过本发明的显示主机枢接至穿戴装置，使得显示主机可活动地转动至或远离使用者的眼部，以方便使用者快速将视线方向切换于虚拟视野与现实视野之间，进而提高使用者的便利性。

图1为依照本发明一实施方式的头戴式显示装置10的立体图。图2A与图2B为依照本发明一实施方式的头戴式显示装置10的操作示意图。如图1与图2A所示，在本实施方式中，此种头戴式显示装置10包含穿戴装置100、显示主机200与一或多个枢轴结构300。枢轴结构300例如二个，然而，本发明不限于枢轴结构的数量。穿戴装置100用以穿戴于使用者U的头部H。显示主机200用以罩盖使用者U的眼部E，并提供显示影像至使用者U的眼部E。枢轴结构300可枢转地连接穿戴装置100与显示主机200，使得显示主机200能够绕着显示主机200的一长轴方向200L(如水平线)转动以遮蔽人体眼部E的视线方向，或者离开人体眼部E的视线方向。

如图2A所示，当转动显示主机200至使用者U的眼部E并遮蔽人体眼部E的视线方向时，是处于使用状态，显示主机200罩盖使用者U的眼部E，并提供显示影像至使用者U的眼部E；反之，如图2B所示，当转动显示主机200以远离使用者U的眼部E且离开人体眼部E的视线方向时，是处于非使用状态，人体眼部E可迅速将视线方向自虚拟视野转移至现实视野。

具体来说，在实施方式中，如图1与图2A所示，穿戴装置100包含一连接框110、一第一固定带120与一第二固定带130。连接框110位于第一固定带120与第二固定带130之间，且连接第一固定带120与第二固定带130。连接框110的硬度不小于第一固定带120与第二固定带130的硬度。第一固定带120与第二固定带130分别具有紧固部121、131，而通过紧固部121、131相互结合，头戴式显示装置10可通过穿戴装置100固定于使用者U的头部H。然而，本发明不限于此，其他实施方式中，穿戴装置不限为松紧带式、头盔式、魔鬼毡或箍环式等现有手段。

图3为图1依据线段A-A而成的剖视图。如图3所示，具体来说，在实施方式中，显示主机200包含一罩体210、一显示容置部240及一显示荧幕241。罩体210内含一透光区220与一容纳空间230。显示容置部240连接罩体210的一侧，且透光区220介于容纳空间230与显示容置部240之间。显示荧幕241位于显示容置部240内，且显示荧幕241的显示面242面向透光区220。故，在罩体210罩盖使用者的眼部时，使用者的眼部位于容纳空间230内，使得显示荧幕241的显示面242得以透过透光区220朝使用者的眼部提供显示影像。

在本实施方式中，显示荧幕241内建于显示容置部240内，透过缆线电连接一外部电脑(图中未示)，以接收外部电脑的控制。然而，本发明不限于此，其他实施方式中，一电脑内藏于头戴式显示装置内，以控制显示容置部内的显示荧幕；或着，另一实施方式，甚至，显示容置部内并未内建任何显示荧幕，改为可更换地容纳外部显示装置的置换空腔。

此外，透光区220包含左、右腔室221、222。左、右腔室221、222分别内含一光学透镜223，以分别对齐使用者的左右眼部。然而，本发明不限于此，其他实施方式中，透光区也可以仅为空气间隙。

在一实施例中，显示主机200包含一透光掩模体及光导透镜(see-throughwaveguide lens)或投影镜片，用以支援扩增实境(Augmented Reality)。于一实施例中，上述显示主机200还包含一保护透镜(Protective lens)以保护光导透镜。

图4为图1的分解图。图5为图1的区域M的横向剖视图。如图4与图5所示，穿戴装置100更具有一枢接套筒111。枢接套筒111位于连接框110的侧缘。显示主机200具有二枢轴盖250。此二枢轴结构300的一端分别对向地伸入枢接套筒111内，此二枢轴结构300的另端分别收纳于枢轴盖250内。这些枢轴盖250通过螺栓B固定于罩体210面向穿戴装置100的顶面211，且位于枢接套筒111的二相对侧。较佳地，此二枢轴结构300固定于罩体210面向穿戴装置100的顶面211的约略中间位置。

图6为图4的一枢轴结构300的局部放大图。如图6所示，每一枢轴结构300包含轴杆310、凸轮组320、弹簧元件350(例如扁线弹簧)与止挡件370。轴杆310连接显示主机200与穿戴装置100，例如，轴杆310包含杆体311与枢轴头312。枢轴头312连接杆体311的一末端，且容置于枢轴盖250内，且枢轴头312的截面积大于杆体311的截面积。杆体311伸入枢接套筒111内。凸轮组320包含例如为塑料材质的定凸轮340与动凸轮330。定凸轮340套接于杆体311上，并且受夹合于枢轴头312与动凸轮330之间。定凸轮340固定地连接上述穿戴装置100，例如固定于枢接套筒111，以便定凸轮340得以随穿戴装置100连动。动凸轮330套接于杆体311上，并且受夹合于弹簧元件350与定凸轮340之间。动凸轮330固定地套接于杆体311上，以便动凸轮330与轴杆310皆随显示主机200连动。此外，动凸轮330可转动地啮合定凸轮340。弹簧元件350套接于轴杆310上，受夹合于动凸轮330与止挡件370之间。止挡件370可螺合地位于轴杆310上，且推动动凸轮330以压迫定凸轮340。具体来说，止挡件370例如为螺母，可调整地螺合于杆体311上，且通过一衬垫360(O-ring)推动弹簧元件350与动凸轮330以压迫定凸轮340。

图7为图6的凸轮组320的立体图。图8为图6的枢轴结构300的操作示意图。如图7所示，在本实施方式中，动凸轮330包含多个等距间隔的第一凸峰331与第一贯孔333。第一贯孔333贯通动凸轮330的二相对主面334、335。第一凸峰331位于面向定凸轮340的主面334。任二第一凸峰331之间具有一第一凹谷332。定凸轮340包含多个等距间隔的第二凸峰341与第二贯孔343。第二贯孔343贯通定凸轮340的二相对主面344、345。第二凸峰341位于面向动凸轮330的主面344。任二第二凸峰341之间具有一第二凹谷342。

故，当显示主机200处于使用状态(图2A)或非使用状态(图2B)时，如图6所示，由于动凸轮330啮合定凸轮340，意即，这些第二凸峰341分别一一位于这些第一凹谷332内，且分别一一抵靠这些第一凹谷332，以及这些第二凹谷342分别一一容纳这些第一凸峰331，使得这些第一凸峰331分别一一抵靠这些第二凹谷342。

举例来说，当使用者U欲将显示主机200改为使用状态(图2A)或非使用状态(图2B)时，使用者以外力先转动显示主机200，而带动轴杆310、动凸轮330、弹簧元件350与止挡件370一同枢转，此时，如图8所示，这些第一凸峰331开始分别移出第二凹谷342，并且顶靠邻近其第二凹谷342的第二凸峰341，动凸轮330并开始压缩弹簧元件350，使得弹簧元件350存储有回复力；接着，当轴杆310、动凸轮330、弹簧元件350与止挡件370一同继续转动，且使用者的外力消失时，弹簧元件350的回复力便将这些第一凸峰331推入邻近其第二凸峰341的第二凹谷342，并自动完成显示主机200相对穿戴装置100的枢转(图6)，而让显示主机200处于使用状态或非使用状态。

须了解到，如图7所示，无论显示主机200处于使用状态(图2A)或非使用状态(图2B)时，由于动凸轮330与定凸轮340相互紧密(图6)，动凸轮330与定凸轮340之间所产生的扭力得以将显示主机200于使用状态(图2A)或非使用状态(图2B)保持于穿戴装置100的相对位置。

图9为依照本发明另一实施方式的头戴式显示装置11的正视图。在另一本实施方式中，图9的头戴式显示装置11与图1的头戴式显示装置10大致相同，其差异其一为，图1的头戴式显示装置10中，此二个枢轴结构300分别位于显示主机200面向穿戴装置100的顶面211的约略中间位置；反观，图9的头戴式显示装置11中，此二个枢轴结构300分别位于显示主机200面向穿戴装置100的顶面211的二相对边缘。进一步来说，如图9所示，此二枢轴盖251分别固定于罩体210的二相对侧，且位于枢接套筒112的二相对侧。

最后，上述所公开的各实施例中，并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，皆可被保护于本发明中。因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种头戴式显示装置，包含：

穿戴装置；

显示主机，包含：

罩体，具有透光区与容纳空间；以及

显示容置部，连接该罩体的一侧，其中该透光区介于该容纳空间与该显示容置部之间；以及

至少一枢轴结构，可枢转地连接该罩体与该穿戴装置。

2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该穿戴装置包含枢接套筒，该枢接套筒位于该罩体的侧缘，其中该至少一枢轴结构的一端伸入该枢接套筒。

3.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其中该显示主机包含枢轴盖，该至少一枢轴结构的另端收纳于该枢轴盖内，且该枢轴盖通过一螺栓固定于该罩体的一顶面。

4.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该至少一枢轴结构包含：

轴杆，连接该显示主机与该穿戴装置；

定凸轮，套接于该轴杆上，且固接该穿戴装置；

动凸轮，套接于该轴杆上，且随该显示主机连动，并且可转动地啮合该定凸轮；以及

止挡件，螺合于该轴杆上，且推动该动凸轮以压迫该定凸轮。

5.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该显示主机还包含显示荧幕，该显示荧幕位于该显示容置部内，且面向该透光区，用以透过该透光区朝该容纳空间提供显示影像。

6.如权利要求5所述的头戴式显示装置，其中该显示主机还包含电脑，该电脑电连接该显示荧幕，且控制该显示荧幕。

7.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该显示容置部包含置换空腔，该置换空腔用以可更换地容纳一外部装置。

8.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中二个该至少一枢轴结构分别位于该显示主机面向该穿戴装置的一面的中间位置。

9.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中二个该至少一枢轴结构分别位于该显示主机面向该穿戴装置的一面的二相对边缘。

10.一种头戴式显示装置，包含：

穿戴装置，用以穿戴于一人体头部；

显示主机，用以罩盖一人体眼部，并提供该人体眼部一显示影像；以及

枢轴结构，可枢转地连接该穿戴装置与该显示主机，用以转动该显示主机遮蔽该人体眼部的视线方向以及离开该人体眼部的视线方向。