CN108469675A - 头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种头戴式显示器，包括透镜单元、至少一镜片温度感测器、环境温度感测器、环境湿度感测器、温度控制器、外壳及显示单元。透镜单元包括两个透镜及承载板。透镜配置于承载板上，承载板具有彼此相对的接触面与背面。使用者与接触面之间构成密闭空间。镜片温度感测器配置于接触面上且邻近透镜。环境温度感测器及环境湿度感测器配置于接触面上。温度控制器配置于背面上，且根据镜片温度感测器、环境温度感测器及环境湿度感测器的感测而对密闭空间及透镜升温或降温，以调整密闭空间的环境温度及环境湿度。

Description

头戴式显示器

技术领域

本发明涉及一种头戴式显示器，尤其涉及一种具有防雾功能的头戴式显示器。

背景技术

现今虚拟实境技术已逐渐应用于消费型电子产品，例如虚拟实境显示器及虚拟实境眼镜，而目前的虚拟实境显示器通常为头戴式显示器，以利于使用者免用手持及长时间配戴。然而，当使用者在冷气房长时间配戴头戴式显示器时，因为人体温度会高于环境温度，而造成头戴式显示器内外产生温差。若此时使用者流汗或产生泪液等分泌物，而使得头戴式显示器的内部空间环境湿度过高的话，容易造成透镜起雾，进而影响使用者的视觉体验。此外，头戴式显示器的内部空间也可能环境湿度过低，使用者在久戴后会造成眼睛干涩且感到不适。

目前头戴式显示器通常以温度控制或是采用防雾涂料的方式对透镜进行除雾。以温度控制的方式进行除雾时，头戴式显示器设置有微型风扇。微型风扇可帮助头戴式显示器散热，并平衡头戴式显示器的内部空间的温度。当温度达到平衡时，透镜将不会起雾。然而，微型风扇的运转会有震动、噪音等问题，进而影响使用者的体验。以防雾涂料的方式进行除雾时，使用者会在头戴式显示器的透镜上涂布防雾涂料，但防雾涂料通常具有时效性，每隔一段时间就必须重新涂布。

发明内容

本发明提供一种头戴式显示器，其可避免透镜起雾，并使头戴式显示器的内部空间的湿度保持在人体感到舒适的范围。

本发明的头戴式显示器适于配戴于使用者的头部。头戴式显示器包括透镜单元、至少一镜片温度感测器、环境温度感测器、环境湿度感测器、温度控制器、外壳以及显示单元。透镜单元包括两个透镜以及承载板。透镜配置于承载板上，而承载板具有面向使用者的接触面以及相对于接触面的背面。使用者与承载板的接触面之间构成密闭空间。至少一镜片温度感测器配置于承载板的接触面上，且邻近透镜，以感测透镜的镜片温度。环境温度感测器配置于承载板的接触面上，以感测密闭空间的环境温度。环境湿度感测器配置于承载板的接触面上，以感测密闭空间的环境湿度。温度控制器配置于承载板的背面上，其中温度控制器根据镜片温度感测器、环境温度感测器以及环境湿度感测器的感测而对密闭空间及透镜升温或降温，以调整密闭空间的环境温度及环境湿度。外壳与透镜单元组装在一起。显示单元配置于外壳与透镜单元之间。

在本发明的一实施例中，上述的至少一镜片温度感测器为两个镜片温度感测器，分别位于透镜的旁边，以分别感测透镜的镜片温度。

在本发明的一实施例中，上述的环境温度感测器为红外线温度感测器。

在本发明的一实施例中，上述的温度控制器包括热电致冷芯片以及导热件，导热件配置于承载板的背面，且热电致冷芯片配置于导热件上。

在本发明的一实施例中，上述的温度控制器还包括散热件，配置于热电致冷芯片上，热电致冷芯片位于散热件与导热件之间。

在本发明的一实施例中，上述的热电致冷芯片具有彼此相对的第一表面与第二表面，第一表面接触导热件，而第二表面接触散热件。热电致冷芯片适于接收第一输入电流，以升温第一表面并降温第二表面，且热电致冷芯片适于接收第二输入电流，以降温第一表面并升温第二表面。

在本发明的一实施例中，当上述的镜片温度感测器所感测到的透镜的镜片温度接近露点温度，且环境湿度感测器所感测到的密闭空间的环境湿度高于预定值时，热电致冷芯片适于接收第一输入电流。当环境湿度感测器所感测到的密闭空间的环境湿度低于预定值时，热电致冷芯片适于接收第二输入电流。

在本发明的一实施例中，上述的散热件为散热鳍片。

在本发明的一实施例中，上述的导热件包括热导管或热均板。

在本发明的一实施例中，上述的显示单元包括显示模块以及主机板，且显示模块位于透镜单元与主机板之间。

基于上述，在本发明的头戴式显示器中，温度控制器可根据镜片温度感测器、环境温度感测器以及环境湿度感测器的感测而对密闭空间及透镜升温或降温，以调整密闭空间的环境温度及环境湿度，以避免透镜起雾，让使用者有良好的视觉体验，并使密闭空间的湿度保持在人体感到舒适的范围。

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为本发明的一实施例的一种头戴式显示器的示意图。

图2为图1的头戴式显示器的分解示意图。

图3为图2的透镜单元的背面示意图。

图4为图3的温度控制器的分解示意图。

图5为空气湿度曲线图。

附图标记说明：

10：使用者

100：头戴式显示器

110：透镜单元

112：透镜

114：承载板

114a：接触面

114b：背面

120：镜片温度感测器

130：环境温度感测器

140：环境湿度感测器

150：温度控制器

152：热电致冷芯片

152a：第一表面

152b：第二表面

154：导热件

156：散热件

160：外壳

162：固定带

170：显示单元

172：显示模块

174：主机板

S：密闭空间

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的一种头戴式显示器的示意图。图2为图1的头戴式显示器的分解示意图。图3为图2的透镜单元的背面示意图。图4为图3的温度控制器的分解示意图。请先参阅图1、图2与图3，本实施例的头戴式显示器100适于配戴于使用者10的头部，其中头戴式显示器100例如是虚拟实境的显示装置，但本发明并不以此为限。

如图2与图3所示，本实施例的头戴式显示器100包括透镜单元110、至少一镜片温度感测器120、环境温度感测器130、环境湿度感测器140、温度控制器150、外壳160以及显示单元170。透镜单元110包括两个透镜112以及承载板114，其中透镜112配置于承载板114上，且承载板114具有面向使用者10的接触面114a以及相对于接触面114a的背面114b。使用者10与承载板114的接触面之间构成密闭空间S。镜片温度感测器120配置于承载板114的接触面114a上，且邻近透镜112，以感测透镜112的镜片温度。环境温度感测器130配置于承载板114的接触面114a上，以感测密闭空间S的环境温度。环境湿度感测器140配置于承载板114的接触面114a上，以感测密闭空间S的环境湿度。温度控制器150配置于承载板114的背面114b上，其中温度控制器150根据镜片温度感测器120、环境温度感测器130以及环境湿度感测器140的感测而对密闭空间S及透镜112升温或降温，以调整密闭空间S的环境温度及环境湿度。外壳160与透镜单元110组装在一起。显示单元170配置于外壳160与透镜单元110之间。

详细来说，本实施例的镜片温度感测器120具体化为两个镜片温度感测器120，其配置于承载板114的接触面114a上。如图2所示，镜片温度感测器120邻近透镜112，且分别位于透镜112的旁边，以分别感测透镜112的镜片温度。环境温度感测器130例如为红外线温度感测器，但并不以此为限。环境温度感测器130以及环境湿度感测器140可配置于承载板114的接触面114a上的任一位置，本实施例并不对此加以限制。如图3所示，温度控制器150配置于承载板114的背面114b，其可根据镜片温度感测器120、环境温度感测器130以及环境湿度感测器140的感测而对密闭空间S及透镜112升温或降温，以调整密闭空间S的环境温度及环境湿度，以避免透镜112起雾，让使用者10有良好的视觉体验，并使密闭空间的湿度保持在人体感到舒适的范围。

更进一步来说，请同时参考图3与图4，在本实施例中，温度控制器150包括热电致冷芯片152以及导热件154。导热件154配置于承载板114的背面114b，而热电致冷芯片152配置于导热件154上。此处，导热件154例如是热导管或热均板，其例如具有高热传导系数，用以对密闭空间S均匀的加热，其中导热件154可如图4所示环绕于承载板114的背面114b周围，但本实施例并不以此为限。此外，本实施例的温度控制器150还包括散热件156，配置于热电致冷芯片152上，其中热电致冷芯片152位于散热件156与导热件154之间。此处，散热件156例如为散热鳍片，但并不以此为限，其可以增加热电致冷芯片152的散热效率。

请再同时参考图3与图4，本实施例的热电致冷芯片152具有彼此相对的第一表面152a与第二表面152b，其中第一表面152a接触导热件154，而第二表面152b接触散热件156。热电致冷芯片152适于接收第一输入电流，以升温第一表面152a并降温第二表面152b，且热电致冷芯片152适于接收第二输入电流，以降温第一表面152a并升温第二表面152b。

当镜片温度感测器120所感测到的透镜112的镜片温度接近露点温度，且环境湿度感测器140所感测到的密闭空间S的环境湿度高于预定值时，热电致冷芯片152适于接收第一输入电流，以升温第一表面152a并降温第二表面152b，并进而对密闭空间S及透镜112均匀的加热。由于热电致冷芯片152的第一表面152a接触导热件154，因此第一表面152a会传递热能至导热件154，使导热件154升温，并进而对密闭空间S及透镜112均匀的加热。当密闭空间S及透镜112升温时，密闭空间S的环境湿度会降低，且透镜112的温度会接近密闭空间S的温度，进而避免透镜112产生雾气，让使用者10有良好的视觉体验。

当环境湿度感测器140所感测到的密闭空间S的环境湿度低于预定值时，热电致冷芯片152适于接收第二输入电流。当热电致冷芯片152接收第二输入电流时，热电致冷芯片152的第一表面152a会降温并升温第二表面152b，并进而使密闭空间S降温，且提升密闭空间S的环境湿度，使密闭空间S的环境湿度保持在人体感到舒适的范围，并让使用者10在久戴头戴式显示器100后不会造成眼睛干涩。由于热电致冷芯片152的第一表面152a接触导热件154，因此第一表面152a会吸收导热件154的热能，使导热件154降温，并进而使密闭空间S及透镜112降温。其中，在第一表面152a降温的同时，第二表面152b会升温。此时，接触于第二表面152b的散热件156会散发第二表面152b的热能，使温度控制器150不会因为过热而损毁。

热电致冷芯片152透过接收第一输入电流或第二输入电流以对第一表面152a及第二表面152b进行升温或降温，而通过控制第一输入电流及第二输入电流的大小，可调整第一表面152a及第二表面152b升温或降温的程度，进而可控制密闭空间S及透镜112的升温或降温。因此，可根据使用者10的需求控制第一输入电流或第二输入电流的大小，以调整第一表面152a及第二表面152b升温或降温的程度，使密闭空间S和透镜112的温度以及密闭空间S的环境湿度维持在使用者10感到舒适的环境。

此外，如图1与图2所示，外壳160具有多条固定带162，用以将头戴式显示器100固定于使用者10的头部，并维持头戴式显示器100于使用者10的双眼位置，让使用者10的双眼可透过头戴式显示器100看到立体影像，以获得虚拟实境的视觉体验。显示单元170具有显示模块172以及主机板174。显示模块172例如是用以显示影像，而主机板174可驱动显示模块172，且可输入第一输入电流及第二输入电流给温度控制器150的热电致冷芯片152。

图5为空气湿度曲线图。请参考图5，温度控制器150内已有设定搭配一空气湿度线曲线图做控制。举例而言，环境湿度的预定值为50％，也即使用者10感到舒适的环境湿度。当密闭空间S的环境温度为25℃，且环境湿度为70％时，由图5可知，其露点温度为19℃。此时，若镜片温度感测器120所感测到的透镜112的镜片温度为20℃，也即接近露点温度19℃，且环境湿度感测器140所感测到的密闭空间S的环境湿度为70％，也即高于预定值50％，则热电致冷芯片152会接收第一输入电流，并进而对密闭空间S及透镜112均匀的加热。由图5可知，当升温时，环境湿度会降低。也就是说，当密闭空间S及透镜112升温时，密闭空间S的环境湿度会降低，进而避免透镜112产生雾气。

当环境湿度感测器140所感测到的密闭空间S的环境湿度为30％，也即低于预定值50％时，热电致冷芯片152会接收第二输入电流，并进而使密闭空间S降温。由图5可知，当降温时，环境湿度会提升。也就是说，当密闭空间S降温时，密闭空间S的环境湿度会提升，使密闭空间S的环境湿度保持在人体感到舒适的范围。当然，上述仅为举例说明，本发明不对此加以限制。

综上所述，在本发明的头戴式显示器中，温度控制器可根据镜片温度感测器、环境温度感测器以及环境湿度感测器的感测而对密闭空间及透镜升温或降温，以调整密闭空间的环境温度及环境湿度，以避免透镜起雾，让使用者有良好的视觉体验，并使密闭空间的湿度保持在人体感到舒适的范围，且让使用者在久戴头戴式显示器后不会造成眼睛干涩。再者，头戴式显示器的温度控制器具有热电致冷芯片以及导热件。通过控制由热电致冷芯片接收的第一输入电流及第二输入电流的大小，可控制密闭空间及透镜的升温或降温，而通过具有高热传导系数的导热件，可对密闭空间均匀的加热。此外，本发明的头戴式显示器不需设置有微型风扇以进行透镜的除雾，因此不会有震动、噪音等问题，且没有防雾涂料的时效性问题，不需每隔一段时间就重新涂布。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种头戴式显示器，其特征在于，适于配戴于使用者的头部，所述头戴式显示器包括：

透镜单元，包括两个透镜以及承载板，所述两个透镜配置于所述承载板上，且所述承载板具有面向所述使用者的接触面以及相对于所述接触面的背面，所述使用者与所述承载板的所述接触面之间构成密闭空间；

至少一镜片温度感测器，配置于所述承载板的所述接触面上，且邻近所述两个透镜，以感测所述两个透镜的镜片温度；

环境温度感测器，配置于所述承载板的所述接触面上，以感测所述密闭空间的环境温度；

环境湿度感测器，配置于所述承载板的所述接触面上，以感测所述密闭空间的环境湿度；

温度控制器，配置于所述承载板的所述背面上，所述温度控制器根据所述至少一镜片温度感测器、所述环境温度感测器以及所述环境湿度感测器的感测而对所述密闭空间及所述两个透镜升温或降温，以调整所述密闭空间的环境温度及环境湿度；

外壳，与所述透镜单元组装在一起；以及

显示单元，配置于所述外壳与所述透镜单元之间。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述至少一镜片温度感测器为两个镜片温度感测器，分别位于所述两个透镜的旁边，以分别感测所述两个透镜的镜片温度。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述环境温度感测器为红外线温度感测器。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述温度控制器包括热电致冷芯片以及导热件，所述导热件配置于所述承载板的所述背面，且所述热电致冷芯片配置于所述导热件上。

5.根据权利要求4所述的头戴式显示器，其特征在于，所述温度控制器包括散热件，配置于所述热电致冷芯片上，所述热电致冷芯片位于所述散热件与所述导热件之间。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其特征在于，所述热电致冷芯片具有彼此相对的第一表面与第二表面，所述第一表面接触所述导热件，且所述第二表面接触所述散热件，所述热电致冷芯片适于接收第一输入电流，以升温所述第一表面并降温所述第二表面，且所述热电致冷芯片适于接收第二输入电流，以降温所述第一表面并升温所述第二表面。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其特征在于，当所述至少一镜片温度感测器所感测到的所述两个透镜的镜片温度接近露点温度，且所述环境湿度感测器所感测到的所述密闭空间的环境湿度高于预定值时，所述热电致冷芯片适于接收所述第一输入电流，当所述环境湿度感测器所感测到的所述密闭空间的环境湿度低于所述预定值时，所述热电致冷芯片适于接收所述第二输入电流。

8.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其特征在于，所述散热件为散热鳍片。

9.根据权利要求4所述的头戴式显示器，其特征在于，所述导热件包括热导管或热均板。

10.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述显示单元包括显示模块以及主机板，且所述显示模块位于所述透镜单元与所述主机板之间。