CN108459413A - 头戴式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种头戴式显示装置，包括前端元件以及环形元件。前端元件适于放置显示装置。环形元件具有一对压缩部及一对旋转部。这对旋转部分别位于各压缩部的相对两端。环形元件通过这对压缩部连接于前端元件。这对压缩部朝向前端元件压缩时，这对旋转部适于通过这对压缩部的被压缩而相对这对压缩部旋转，且这对旋转部的旋转方向彼此相反。因此，可有效地阻隔外界的环境光进入且能提升配戴舒适度。

Description

头戴式显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置，且特别是涉及一种头戴式显示装置。

背景技术

随着科技产业日益发达，电子装置的型态、使用功能以及使用方式越来越多元，可直接配带在使用者身体上的穿戴式(wearable)电子装置也因应而生。头戴式电子装置的种类相当多，以眼罩类型等头戴式电子装置为例，使用者配戴上此类电子装置之后，除了可以看到立体影像之外，影像还会随着使用者头部转动而变，可提供使用者更身历其境的感受。

然而，在现有的头戴式电子装置中，用以接触脸部的构件以单一件式面部件或垫圈为主。因此，在长时间配戴下，往往会因使用者难以适当地调整而造成不舒适感，进而造成使用者不佳的体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种头戴式显示装置，可有效地阻隔外界的环境光进入且能提升配戴舒适度。

为解决上述目的，本发明的头戴式显示装置包括前端元件以及环形元件。前端元件适于放置显示装置。环形元件具有一对压缩部及一对旋转部。这对旋转部分别位于各压缩部的相对两端。环形元件通过这对压缩部连接于前端元件。这对压缩部朝向前端元件压缩时，这对旋转部适于通过这对压缩部的被压缩而相对对应的压缩部旋转，且这对旋转部的旋转方向彼此相反。

在本发明的一实施例中，上述的前端元件具有容置空间，且环形元件配置于容置空间中。

在本发明的一实施例中，上述的前端元件还包括至少一导引件，且至少一导引件使旋转中的这对旋转部依据至少一导引件滑动。

在本发明的一实施例中，上述的至少一导引件具有至少一导引斜面，且至少一导引斜面在自邻近这对压缩部至远离这对压缩部的方向上朝环形元件倾斜。

在本发明的一实施例中，上述的导引斜面在不同的位置有不同的斜率。

在本发明的一实施例中，上述的至少一导引件具有导引轨道。各旋转部包括连杆部，连杆部的一端枢接于导引轨道。各旋转部适于通过连杆部在导引轨道中的滑动而旋转。

在本发明的一实施例中，上述的环形元件还具有至少一连接部，且至少一连接部连接于这对压缩部与这对旋转部之间以形成间隙。

在本发明的一实施例中，上述的至少一连接部为U型结构，具有第二开口处，第二开口处朝向远离前端元件的一侧，且这对旋转部适于通过这对压缩部的被压缩而朝向第二开口处弯曲。

在本发明的一实施例中，上述的至少一连接部为枢轴结构使这对旋转部以枢轴结构相对于这对压缩部枢转。

在本发明的一实施例中，上述的这对压缩部为蜂巢状空心结构。

在本发明的一实施例中，上述的这对压缩部包括承靠部及至少一弹簧结构，且至少一弹簧结构配置于承靠部与前端元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的这对压缩部或这对旋转部具有波纹管结构。

在本发明的一实施例中，上述的这对压缩部或这对旋转部具有波纹管结构，此波纹管结构包括至少两段不同压缩比例的波纹结构。

在本发明的一实施例中，上述的这对旋转部的波纹管结构还具有加强肋结构，且加强肋结构位于远离这对压缩部的一侧的波纹管结构上。

在本发明的一实施例中，上述的环形元件包括这对子环形件，且各两子环形件包括压缩部的一部分及对应的旋转部。

在本发明的一实施例中，上述的环形元件为一体成型。环形元件为凹槽，这对压缩部的厚度大于等于两旋转部的厚度，且环形元件通过这对压缩部的被压缩而使两旋转部朝向环形元件的中央处弯曲。

在本发明的一实施例中，上述的头戴式显示装置还包括可调式穿戴件，连接于前端元件或环形元件，可调式穿戴件包括伸缩机构，可调整前端元件或环形元件与可调式穿戴件相对应的距离。

在本发明的一实施例中，上述的环形元件的材料包括具有弹性的热塑性聚氨酯。

在本发明的一实施例中，上述的压缩部及旋转部的材料包括分别具有不同弹性的泡棉材料。

在本发明的一实施例中，上述的压缩部及旋转部的材料包括分别具有不同压缩比例的泡棉材料。

在本发明的一实施例中，上述的伸缩机构为具有弹性的绳。

在本发明的一实施例中，上述的可调式穿戴件还包括导管与后端支撑结构。伸缩机构设置于导管内，导管一端连接前端元件或环形元件。伸缩机构经由导管一端连接前端元件或环形元件，另一端连接后端支撑结构。

在本发明的一实施例中，上述的两压缩部的其中之一具有第一开口，且第一开口适于容纳使用者的鼻子。

在本发明的一实施例中，上述的压缩部或旋转部各自有至少两部分不同的压缩比例。

本发明另一实施例的头戴式显示装置包括前端元件以及环形元件。前端元件设置显示装置。环形元件具有一对压缩部及一对旋转部。这对旋转部分别位于各压缩部的相对两端。环形元件通过这对压缩部连接于前端元件。这对压缩部朝向前端元件压缩时，这对旋转部适于通过这对压缩部的被压缩而相对这对压缩部旋转，且这对旋转部的旋转方向彼此相反。

基于上述，在本发明的实施例中，环形元件包括一对压缩部及一对旋转部，头戴式显示装置可通过使用者的脸部对这对压缩部施予外力而朝向前端元件压缩。并且，两旋转部通过这对压缩部的被压缩而相对这对压缩部旋转以伏贴至使用者的眼部周围，进而有效地阻隔外界的环境光进入头戴式显示装置，使得使用者获得更佳的体验。

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为本发明的一实施例的头戴式显示装置的立体示意图；

图2为图1的头戴式显示装置的分解图；

图3A及图3B分别为图1的头戴式显示装置在非使用及使用状态的俯视示意图；

图4A及图4B为本发明的另一实施例的头戴式显示装置在非使用及使用状态的俯视示意图；

图5为本发明的另一实施例的环形元件的立体示意图；

图6为本发明的另一实施例的头戴式显示装置的俯视示意图；

图7为本发明的另一实施例的头戴式显示装置的立体示意图；

图8A及图8B分别为图7的头戴式显示装置在非使用及使用时的俯视示意图。

符号说明

50：使用者

100：头戴式显示装置

110：前端元件

111：显示装置

112：导引件

114：导引斜面

116：导引轨道

120：环形元件

120a：子环形件

121：接触部

122：压缩部

122a：承靠部

122b：弹簧结构

124：旋转部

124a：连杆部

126：连接部

130：可调式穿戴件

132：伸缩机构

134：导管

136：后端支撑结构

A：容置空间

B：波纹管结构

G：间隙

O1：第一开口

O2：第二开口

R：加强肋结构

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的头戴式显示装置的立体示意图。图2为图1的头戴式显示装置的分解图。请参考图1及图2，头戴式显示装置100包括前端元件110以及环形元件120。前端元件110可包括光学系统(未绘示)以及保护外壳等构件，并可设置显示装置111或适于放置显示装置111。显示装置111可以是内置显示装置或外加的可携式显示装置(例如智能手机等)，本发明不限于此。显示装置111的种类可依据头戴式显示装置100应用在虚拟实境系统(virtual reality system)、扩增实境系统(augmented reality system)或混合实境系统(mixed reality system)中而有所调整。而光学系统包括用于改变自显示器光路的光学元件，例如为透镜、导光件或棱镜等，本发明并不以此为限。

环形元件120适于接触使用者的脸部。具体而言，环形元件120具有接触使用者脸部的接触部121，以使环境光无法通过环形元件120与使用者的脸部之间的空隙进入头戴式显示装置100。在本实施例中，环形元件120的材料例如包括有具有弹性的热塑性聚氨酯(Thermoplastic Urethane,TPU)的材料、泡棉材料、弹性材料、橡胶材料、气垫材料、水垫材料、多层材料或软性高分子材料，可使得使用者在使用头戴式显示装置100时获得更加的舒适感。在一些实施例中，环形元件120可由部分分开的弧形元件所组成，例如图1至图5所绘示的实施例为三个部分分开的弧形元件所组成，而图6所绘示的实施例为两个部分分开的弧形元件所组成。在图7至图8B所绘示的实施例则为一体共形，但本发明并不限于此。

环形元件120具有一对压缩部122及一对旋转部124，而这对旋转部124分别位于这对压缩部122的相对两端。环形元件120通过这对压缩部122连接于前端元件110。详细而言，在本实施例中，前端元件110具有容置空间A，且环形元件120配置于容置空间A中，环形元件120以最靠近前端元件110的一部分连接于前端元件110。此外，接触部121可分别与压缩部122或旋转部124一体共形而成或分开制造后组装，本发明不限于此。压缩部122及旋转部124的材料包括分别具有不同弹性的泡棉材料。举例而言，在本实施例中，压缩部122及旋转部124的材料包括分别具有不同压缩比例的泡棉材料，本发明亦不限于此。

在本实施例中，这对压缩部122为蜂巢状空心结构，且此蜂巢状空心结构可以为受到不同力道的施压而改变结构的形状，如图3A至图3B所绘示的结构的形状变化。具体而言，这对压缩部122中的距离前端元件110较近的一部分是由多个蜂巢结构所组成，且蜂巢结构具有弹性并且为空心结构。因此，这对压缩部122可通过蜂巢状空心结构而被压缩。换句话说，当被压缩后的这对压缩部122未被持续施加外力维持形状时，则这对压缩部122通过自身的弹力恢复初始形状。

在本实施例中，这对压缩部122之一具有第一开口O1，适于容纳使用者的鼻子。详细而言，在环形元件120中距离使用者鼻部的一侧的压缩部122具有两蜂窝状空心结构及位于两蜂窝状空心结构之间的第一开口O1。而两蜂窝状空心结构之间的容纳空间(即第一开口O1)用以容纳使者的鼻部。如此一来，可使得使用者不因长期佩戴头戴式显示装置100而鼻部感到压迫，进而提升使用者在使用头戴式显示装置100时获得更加的舒适感。

图3A及3B分别为图1的头戴式显示装置在非使用及使用状态的俯视示意图。上述的使用状态即代表使用者在佩戴时，这对压缩部122被使用者压缩时的状态。请同时参考图2至图3B，在本实施例中，这对压缩部122通过使用者的脸部朝向前端元件110压缩，这对旋转部124通过这对压缩部122的被压缩而相对压缩部122旋转，且这对旋转部124的旋转方向彼此相反。详细而言，这对旋转部124各包括旋转支点(即连接部126)且都朝向中央处旋转，如图3B所绘示。如此一来，可使得使用者在佩戴头戴式显示装置100时，通过脸部对这对压缩部122施加外力而旋转这对旋转部124，使这对旋转部124伏贴于使用者眼部的外围区域，进而有效地阻隔外界的环境光进入头戴式显示装置100，使得使用者获得更佳的体验。

详细而言，在本实施例中，环形元件120还具有至少一连接部126，其连接于这对压缩部122与这对旋转部124之间以形成间隙G，使得这对旋转部124可以自由地移动或转动而不受这对压缩部122的阻碍。在本实施例中，至少一连接部126为U型结构，具有第二开口O2处，且第二开口O2处朝向远离前端元件110的一侧，这对旋转部124通过这对压缩部122的被压缩而朝向第二开口O2处弯曲。因此，当这对旋转部124受这对压缩部122向内压缩而被拉动时，这对旋转部124可利用第二开口O2的空间而朝中央处移动或转动。在其他时施例中，连接部126也可为其他形状之结构，本发明并不限于此。

除此之外，在本实施例中，前端元件110还包括至少一导引件112，且至少一导引件112使旋转中的这对旋转部124依据至少一导引件112滑动。具体而言，在本实施例中，前端元件110包括一对导引件112，其分别对应于这对旋转部124。各导引件112具有导引斜面114，且导引斜面114在自邻近这对压缩部122至远离这对压缩部122的方向上朝环形元件120倾斜。此外，在本实施例中，导引斜面114在不同的位置有不同的斜率。换句话说，导引斜面114可为弧面表面。因此，当使用者以脸部压缩中央的这对压缩部122时，位于左右两侧的导引件112各自在对应的导引斜面114上滑动而产生旋转。如此一来，旋转中的导引件112将以邻近使用者的一侧伏贴至使用者的眼部周围，进而有效地阻隔外界的环境光进入头戴式显示装置100，使得使用者获得更佳的体验。

图4A及图4B为本发明的另一实施例的头戴式显示装置在非使用及使用状态的俯视示意图。上述的使用状态即代表使用者在佩戴时，这对压缩部122被使用者压缩时的状态。请同时参考图4A及图4B，本实施例中的头戴式显示装置100类似于图3A及图3B的头戴式显示装置100。两者不同之处在于，在本实施例中，这对压缩部122包括承靠部122a及至少一弹簧结构122b。弹簧结构112b例如是两个，且配置于承靠部122a与前端元件110之间。因此，在本实施例中，这对压缩部122可通过弹簧结构122b而朝向前端元件110压缩。

在本实施例中，前端元件110中的至少一导引件112具有导引轨道116，而各旋转部124包括连杆部124a。连杆部124a的一端枢接于导引轨道116中。因此，两旋转部124可通过连杆部124a在导引轨道116中滑动而旋转。具体而言，在本实施例中，连接部126为枢轴结构，可使这对旋转部124以枢轴结构相对于这对压缩部122枢转。详细而言，在这对压缩部122朝向前端元件110压缩时，这对旋转部124靠近前端元件110的一端通过连杆部124a在导引轨道116上朝前端元件110外侧滑动，进而使这对旋转部124以连接部126为支点朝向前端元件110的中央处旋转。

图5为本发明的另一实施例的环形元件的立体示意图。请参考图5，本实施例中的环形元件120类似于图1的环形元件120。两者不同之处在于，在本实施例中，这对压缩部122或位于其两端的旋转部124具有波纹管结构B。因此，当使用者朝这对压缩部122施予外力时，这对压缩部122可通过波纹管结构B产生弹性压缩。此外，本实施例中的波纹管结构B包括至少两段不同压缩比例的波纹结构。因此，压缩部122或旋转部124能产生小幅度的旋转以随着使用者的脸型贴附，进一步增加包覆眼部的紧密程度。另一方面，在本实施例中，这对旋转部124的波纹管结构B更具有加强肋结构R，其位于远离这对压缩部122的一侧的波纹管结构B上。如此一来，可使得这对旋转部124与这对压缩部122分别有不同程度的压缩，进而使这对旋转部124易于朝向中央处旋转或压缩。

图6为本发明的另一实施例的头戴式显示装置的俯视示意图。请参考图6，本实施例头戴式显示装置100的环形元件120类似于图5的环形元件120。两者不同之处在于，在本实施例中，环形元件120包括分别位于左右两侧的一对子环形件120a，而各子环形件120a包括对应的压缩部122及对应的旋转部124。换句话说，环形元件120可由两个独立部件形成。因此，在使用者50朝环形元件120施加外力时，这对子环形件120a中距离环形元件120的中央处较近的一部分(即压缩部)将会被压缩而拉动距离环形元件120的中央处较远的另一部分(即旋转部)朝使用者50的脸部旋转并伏贴至使用者50的眼部周围。

图7为本发明的另一实施例的头戴式显示装置的立体示意图。图8A及8B分别为图7的头戴式显示装置在非使用及使用时的俯视示意图。请同时参考图7至图8B，本实施例中的头戴式显示装置100类似于图1的头戴式显示装置100。两者不同之处在于，在本实施例中，头戴式显示装置100中的环形元件120为一体成型。具体而言，环形元件120为凹槽结构，且具有如图5的环形元件120的波纹管结构B，并且这对压缩部122的厚度大于等于这对旋转部124的厚度。换句话说，压缩部122或旋转部124各自有至少两部分不同的压缩比例。因此，在使用时，环形元件120通过这对压缩部122被使用者50的压缩而使这对旋转部124朝向环形元件120的中央处弯曲，如图8B所绘示。如此一来，可通过环形元件120的弯曲让这对旋转部124伏贴于使用者眼部的外围区域，进而有效地阻隔外界的环境光进入头戴式显示装置100C，使得使用者获得更佳的体验。

在本实施例中，头戴式显示装置100还包括可调式穿戴件130，其连接于前端元件110及环形元件120。此外，此可调式穿戴件130包括伸缩机构132，例如是具有弹性的绳，可用以调整前端元件110或环形元件120与可调式穿戴件130相对应的距离。在其他的实施例中，使用者可依使用情节配戴或拆卸可调式穿戴件，其可调式穿戴件的种类也可依据使用者的使用喜好而选择，本发明并不限于此。

具体而言，可调式穿戴件130还包括导管134与后端支撑结构136。伸缩机构132设置于导管134内，导管134的一端连接于前端元件110或环形元件120，而伸缩机构132经由导管134的一端连接前端元件110或环形元件120，经由导管134的另一端连接后端支撑结构136。如此一来，使用者可通过头部外形或其他方式拉伸后端支撑结构136，以在使用者50的眼部承靠于环形元件120之后，能通过伸缩机构132的弹性作用拉回后端支撑结构136以使头戴式显示装置100固定于使用者50的头部，如图8B所绘示。

综上所述，在本发明的实施例中，环形元件包括一对压缩部及一对旋转部，头戴式显示装置可通过使用者的脸部对这对压缩部施予外力而朝向前端元件压缩。并且，这对旋转部通过这对压缩部的被压缩而相对这对压缩部旋转以伏贴至使用者的眼部周围，进而有效地阻隔外界的环境光进入头戴式显示装置，使得使用者获得更佳的体验。

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。

Claims (25)

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，包括：

前端元件，适于放置显示装置；以及

环形元件，具有一对压缩部及一对旋转部，其特征在于，所述一对旋转部分别位于各所述多个压缩部的相对两端，所述环形元件通过所述一对压缩部连接于所述前端元件，所述一对压缩部朝向所述前端元件压缩时，所述一对旋转部适于通过所述一对压缩部的被压缩而相对所述一对压缩部旋转，且所述一对旋转部的旋转方向彼此相反。

2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述前端元件具有容置空间，且所述环形元件配置于所述容置空间中。

3.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述前端元件还包括至少一导引件，且所述至少一导引件使旋转中的所述一对旋转部依据所述至少一导引件滑动。

4.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述至少一导引件具有至少一导引斜面，且所述至少一导引斜面在自邻近所述一对压缩部至远离所述一对压缩部的方向上朝所述环形元件倾斜。

5.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述导引斜面在不同的位置有不同的斜率。

6.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述至少一导引件具有导引轨道，各所述多个旋转部包括连杆部，所述连杆部的一端枢接于所述导引轨道，且所述一对旋转部适于通过所述连杆部在所述导引轨道中的滑动而旋转。

7.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述环形元件还具有至少一连接部，且所述至少一连接部连接于所述一对压缩部与所述一对旋转部之间以形成间隙。

8.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述至少一连接部为U型结构，具有第二开口处，所述第二开口处朝向远离所述前端元件的一侧，且所述一对旋转部适于通过所述一对压缩部的被压缩而朝向所述第二开口处弯曲。

9.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述至少一连接部为枢轴结构使所述一对旋转部以所述枢轴结构相对于所述一对压缩部枢转。

10.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部为蜂巢状空心结构。

11.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部包括承靠部及至少一弹簧结构，且所述至少一弹簧结构配置于所述承靠部与所述前端元件之间。

12.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部或所述一对旋转部具有波纹管结构。

13.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部或所述一对旋转部具有波纹管结构，所述波纹管结构包括至少两段不同压缩比例的波纹结构。

14.如权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对旋转部的所述波纹管结构还具有加强肋结构，且所述加强肋结构位于远离所述一对压缩部的一侧的所述波纹管结构上。

15.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述环形元件包括两子环形件，且各所述多个子环形件包括对应的所述压缩部及对应的所述旋转部。

16.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述环形元件为一体成型，所述环形元件为凹槽，所述一对压缩部的厚度大于等于所述一对旋转部的厚度，且所述环形元件通过所述一对压缩部的被压缩而使所述一对旋转部朝向所述环形元件的中央处弯曲。

17.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述头戴式显示装置还包括：

可调式穿戴件，连接于所述前端元件或所述环形元件，所述可调式穿戴件包括伸缩机构，可调整所述前端元件或所述环形元件与所述可调式穿戴件相对应的距离。

18.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述环形元件的材料包括具有弹性的热塑性聚氨酯。

19.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部及所述一对旋转部的材料包括分别具有不同弹性的泡棉材料。

20.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部及所述一对旋转部的材料包括分别具有不同压缩比例的泡棉材料。

21.如权利要求17所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述伸缩机构为具有弹性的绳。

22.如权利要求17所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述可调式穿戴件还包括导管与后端支撑结构，所述伸缩机构设置于所述导管内，所述导管的一端连接所述前端元件或所述环形元件，所述伸缩机构经由所述导管的一端连接所述前端元件或所述环形元件，且所述导管的另一端连接所述后端支撑结构。

23.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部之一具有第一开口。

24.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述一对压缩部或所述一对旋转部各自有至少两部分不同的压缩比例。

25.一种头戴式显示装置，其特征在于，包括：

前端元件，设置显示装置；以及

环形元件，具有一对压缩部及一对旋转部，其特征在于，所述一对旋转部分别位于各所述多个压缩部的相对两端，所述环形元件通过所述一对压缩部连接于所述前端元件，所述一对压缩部朝向所述前端元件压缩时，所述一对旋转部适于通过所述一对压缩部的被压缩而相对所述一对压缩部旋转，且所述一对旋转部的旋转方向彼此相反。