CN109100864A - 头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种头戴式显示设备，包括机体、第一反射镜及第二反射镜。机体包括有眼罩部及外壳体，外壳体设有辅视开口以供外部光线入射外壳体内部，外壳体内部设有观景窗并邻近于眼罩部。第一反射镜固设于外壳体内且对应于辅视开口以反射外部光线。第二反射镜设于外壳体内并能移动于第一位置与第二位置之间，第一位置指第二反射镜遮蔽外部光线的位置，第二位置指第二反射镜不遮蔽外部光线并使外部光线经由第一反射镜与第二反射镜反射至观景窗的位置。本发明的头戴式显示设备在供使用者佩戴时，能从观景窗看到内部显示屏幕所投射的画面，还能在不脱下头戴式显示设备的情况下观看周遭环境景像，达到使用上更加便利与安全的优点。

Description

头戴式显示设备

技术领域

本发明关于一种头戴式装置，特别是指一种头戴式显示设备。

背景技术

头戴式显示设备目前已广泛应用于影视娱乐、医疗或体感操作上，一般来说，头戴式显示设备可供使用者佩戴于头部，使显示屏幕能贴近人眼，以近距离投射画面(如立体影像或虚拟图像)而产生更逼真与丰富的视觉感受。

然而，使用者在佩戴头戴式显示设备时，眼睛只能看到显示屏幕所投射的画面而阻挡了使用者对外界环境的感知，因此，容易造成使用上的不便及危险性。举例来说，在使用头戴式显示设备的过程中，若发生突发状况时(例如电话响或有客人来访)，使用者必须将头戴式显示设备卸下才能因应，十分不便。另外，当头戴式显示设备应用于需要走动或肢体运动的游戏或体感时，使用者容易因无法感知外界环境而发生碰撞、摔倒等情形，严重影响使用上的安全性。

发明内容

有鉴于此，在一实施例中，本发明提供一种头戴式显示设备，包括机体、第一反射镜以及第二反射镜。机体包括有眼罩部及外壳体，外壳体设有辅视开口以供外部光线入射外壳体内部，外壳体内部设有观景窗并邻近于眼罩部。第一反射镜固设于外壳体内且对应于辅视开口，第一反射镜并能反射外部光线。第二反射镜设于外壳体内并能移动于第一位置与第二位置之间，第一位置指第二反射镜位于辅视开口与第一反射镜之间并遮蔽外部光线的位置，第二位置指第二反射镜不遮蔽外部光线并使外部光线经由第一反射镜与第二反射镜反射至观景窗的位置。

进一步地，该机体还包括一移动装置，该移动装置可选择性地驱动该第二反射镜移动于该第一位置与该第二位置之间。

进一步地，该移动装置包括有一齿轮齿条机构、一链轮链条机构、一皮带传动机构、一蜗轮蜗杆机构或一滑块滑轨机构。

进一步地，该移动装置包括有一电动马达。

进一步地，该外壳体内设有一导光通道，该导光通道对应于该辅视开口并包括有一出光口，该第一反射镜对应于该出光口处。

进一步地，该辅视开口还设有一透镜，该透镜为一凸透镜。

进一步地，还包括一遮蔽件，组设于该外壳体，该遮蔽件可选择性地遮蔽或开启该辅视开口。

进一步地，该第二反射镜可旋转地枢设于该外壳体内。

进一步地，该观景窗包括一对透镜组。

进一步地，该外壳体内还设有一显示屏幕，该显示屏幕与该观景窗分别位于该外壳体的相对两侧。

综上，本发明实施例的头戴式显示设备在供使用者佩戴时，使用者可移动第二反射镜遮蔽来自辅视开口的外部光线，而能从观景窗看到内部显示屏幕所投射的画面，当使用者需要观看四周环境时，可移动第二反射镜使外部光线经由第一反射镜与第二反射镜反射至观景窗，而能在不脱下头戴式显示设备的情况下观看周遭环境景像，达到使用上更加便利与安全的优点。

附图说明

图1为本发明头戴式显示设备一实施例的立体图；

图2为本发明头戴式显示设备一实施例的另一立体图；

图3为本发明头戴式显示设备第一实施例的内部示意图；

图4为本发明头戴式显示设备第二实施例的内部示意图；

图5为本发明头戴式显示设备第二实施例的反射示意图；

图6为本发明头戴式显示设备第二实施例的另一反射示意图；

图7为本发明头戴式显示设备第三实施例的内部示意图；

图8为本发明头戴式显示设备第三实施例的反射示意图。

【符号说明】

1 头戴式显示设备

10 机体

11 眼罩部

12 外壳体

121 前侧

122 后侧

123 左侧

124 右侧

13A、13B 辅视开口

131 透镜

14 观景窗

141 左透镜

142 右透镜

15A、15B 导光通道

151A、151B 出光口

17 显示屏幕

18 移动装置

181 螺杆

182 齿轮

183 齿条

20A、20B 第一反射镜

30A、30B 第二反射镜

L1、L2 外部光线

C 中心线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明头戴式显示设备一实施例的立体图，图2为本发明头戴式显示设备一实施例的另一立体图，图3为本发明头戴式显示设备第一实施例的内部示意图。如图1与图2所示，头戴式显示设备1包括有机体10与至少一组反射镜(以下称第一反射镜及第二反射镜)。

如图1至图3所示，其中机体10包括有眼罩部11及外壳体12，外壳体12开设有至少一个辅视开口13以供外部光线入射外壳体12内部，且外壳体12内部设有一观景窗14并邻近于眼罩部11，眼罩部11可供罩设于使用者的眼睛外部以阻挡外光影响观看质量，且用户可经由观景窗14观看外壳体12内部。在本实施例中，外壳体12具有前侧121、后侧122、左侧123及右侧124，眼罩部11连接于后侧122的周缘，观景窗14设置于后侧122且包括有一对透镜组(在此为左、右透镜141、142)以分别对应于使用者的左、右眼，外壳体12的前侧121内表面上可设有显示屏幕17，且显示屏幕17与观景窗14分别位于外壳体12的相对两侧，使显示屏幕17能投射画面(例如立体影像或虚拟图像)至观景窗14供使用者观看。在一些实施例中，显示屏幕17可预先内建于外壳体12中或者由外部装入外壳体12中，例如使用者可将个人智能型手机装入外壳体12内，以播放手机中的图片或影像。

在一些实施例中，头戴式显示设备1可包括一组或多组反射镜，头戴式显示设备1的外壳体12可开设一个或多个辅视开口13。如图3所示，本实施例的头戴式显示设备1开设有一个辅视开口13A且包括一组反射镜(如图中的第一反射镜20A与第二反射镜30A)。或者，如图4所示，为本发明头戴式显示设备第二实施例的内部示意图，在此，头戴式显示设备1开设有二个辅视开口13A、13B且包括二组反射镜，各组反射镜包括一第一反射镜20A、20B与一第二反射镜30A、30B。以下即以第二实施例详细说明。

如图4所示，本实施例的二辅视开口13A、13B贯通于外壳体12的前侧121且分别邻近于右侧124及左侧123，其中各辅视开口13A、13B可为圆孔、椭圆孔、半圆孔、方孔或其他不规则形的孔洞。在一些实施例中，辅视开口13A、13B也可分别开设于外壳体12的其他位置(例如左侧123、右侧124或者边角处)，本实施例并不限制。

如图2与图4所示，本实施例的二第一反射镜20A、20B固设于外壳体12内且分别对应于二辅视开口13A、13B。例如图4所示，在此，其中一个第一反射镜20A固定(例如黏固、卡固或锁固)在后侧122与右侧124之间所形成的角落处而对位于邻近右侧124的辅视开口13A，以反射由辅视开口13A进入的外部光线，另一个第一反射镜20B固定(例如黏固、卡固或锁固)在后侧122与左侧123之间所形成的角落处而对位于邻近左侧123的辅视开口13B，以反射由辅视开口13B进入的外部光线。较佳地，二第一反射镜20A、20B是彼此对称设置且相对于外部入射光线呈倾斜型态，例如在图4中，二第一反射镜20A、20B是以外壳体12的一中心线C对称设置，且二第一反射镜20A、20B分别朝显示屏幕17方向倾斜。

在一实施例中，二第二反射镜30A、30B可设于外壳体12内并能相对于外壳体12中移动至不同位置。在一些实施例中，外壳体12可设有连接于二第二反射镜30A、30B的齿轮齿条机构、链轮链条机构、皮带传动机构、蜗轮蜗杆机构或滑块滑轨机构等机械式的移动装置，用户可手动操控移动装置以驱动第二反射镜30A、30B相对于外壳体12移动。或者，在一些实施例中，移动装置也可包括有电动马达，以通过电控的方式控制二第二反射镜30A、30B相对于外壳体12移动。如图4所示，在本实施例中，其中一个第二反射镜30A靠近右侧124并位于辅视开口13A与第一反射镜20A之间，另一个第二反射镜30B靠近左侧123并位于辅视开口13B与第一反射镜20B之间。较佳地，二第二反射镜30A、30B是彼此对称设置且呈倾斜型态，例如在图4中，二第二反射镜30A、30B是以外壳体12的中心线C对称设置，且二第二反射镜30A、30B分别朝向二第一反射镜20A、20B。

在使用上，本实施例的头戴式显示设备1在使用者佩戴后，可经由移动装置操控第二反射镜30A、30B相对于外壳体12移动一第一位置与一第二位置之间，以选择观看显示屏幕17所投射的画面或周遭实际环境景像。例如图4所示，为二第二反射镜30A、30B移动至第一位置的示意，在第一位置时，第二反射镜30A是阻隔于辅视开口13A与第一反射镜20A之间以遮蔽外部光线L1，使外部光线L1不传递至第一反射镜20A，且第二反射镜30A不阻挡于观景窗14与显示屏幕17之间。同样地，第二反射镜30B是阻隔于辅视开口13B与第一反射镜20B之间以遮蔽外部光线L2，使外部光线L2不传递至第一反射镜20B，且第二反射镜30B不阻挡于观景窗14与显示屏幕17之间，因此，使用者可不受到外部光线影响以及第二反射镜30A、30B阻挡视线，而能正常观看显示屏幕17所投射的画面。

如图5所示，为本发明头戴式显示设备第二实施例的反射示意图。当用户需要观看四周环境时(例如电话响、有客人来访或想喝水时)，可操控移动装置驱动第二反射镜30A、30B由第一位置(如图4所示位置)移动至第二位置(如图5所示位置)，在移动过程中，第二反射镜30A是朝左侧123方向移动至右透镜142与显示屏幕17之间，第二反射镜30B是朝右侧124方向移动至左透镜141与显示屏幕17之间，使外部光线L1能由辅视开口13A入射至外壳体12内部，并经由第一反射镜20A与第二反射镜30A将外部光线L1依序反射传递至右透镜142，同样地，外部光线L2也能由辅视开口13B入射至外壳体12内部，并经由第一反射镜20B与第二反射镜30B将外部光线L2依序反射传递至左透镜141，由此，使用者即可在不脱下头戴式显示设备1的情况下，经由左、右透镜141、142观看周遭实际环境景像，达到在使用上更加便利。此外，使用者在从事需要走动或肢体运动的游戏或体感时，也能随时观看周遭实际环境景像而减少碰撞、摔倒的情形而提升使用安全性。当用户欲继续观赏显示屏幕17的画面时，只需将第二反射镜30A、30B由第二位置(如图5所示位置)移动回第一位置(如图4所示位置)即可快速达成。

如图4与图5所示，在一实施例中，外壳体12内可设有二导光通道15A、15B，二导光通道15A、15B分别对位于辅视开口13A、13B并包括有出光口151A、151B，第一反射镜20A、20B分别对应设于出光口151A、151B处，由此，由辅视开口13A、13B入射的外部光线L1、L2可分别经由二导光通道15A、15B集中导光至第一反射镜20A、20B，并减少光线朝显示屏幕17散射而影响画面投射效果。

在一些实施例中，使用者也可操控移动装置驱动第二反射镜30A、30B移动于上述第一位置与第二位置之间的其他位置，以形成不同的反射路径，使人眼看到不同范围的环境景像。举例来说，如图5所示，当第二反射镜30A、30B移动于第二位置时，第二反射镜30A、30B是完全进入人眼的视线范围，故用户所观看的环境景像的范围最大。如图6所示，当第二反射镜30A、30B移动于第一位置与第二位置之间的一第三位置时，第二反射镜30A、30B仅局部进入人眼的视线范围，故用户所观看的环境景像的范围会相对缩减以及视角也会相对改变。

在一些实施例中，第一反射镜20A、20B及第二反射镜30A、30B为相同或不同型态的反射镜。例如图4至图6所示，在本实施例中，第一反射镜20A、20B为凸面镜，第二反射镜30A、30B为平面镜，但本发明并不以此为限，第一反射镜20A、20B也可为平面镜或凹面镜，第二反射镜30A、30B可为凸面镜或凹面镜，以形成不同的反射路径或效果而产生不同范围的环境景像。在一些实施例中，第二反射镜30A、30B也可枢设于外壳体12中，使用者可操控第二反射镜30A、30B相对于外壳体12旋转，以形成不同的反射路径而产生不同范围的环境景像。

如图2所示，在一实施例中，外壳体12上设有二辅视开口13A、13B可分别容设有一透镜131。较佳地，透镜131为凸透镜，藉此，由二辅视开口13A、13B进入的外部光线L1、L2，可经由透镜131集中聚光以传导至第一反射镜20A、20B。

如图4至图6所示，在一些实施例中，头戴式显示设备1的第二反射镜30A、30B可分别连接独立的移动装置，以供用户根据需求分别操控第二反射镜30A、30B移动，使头戴式显示设备1在操作上更加灵活。举例来说，假设使用者将水杯放置于其右侧，当有饮水需求时，使用者可仅操控第二反射镜30A移动，使外部光线L1由辅视开口13A入射至外壳体12内部，即可观看其右侧的实际外部景像以拿取水杯。

在一些实施例中，头戴式显示设备1的第二反射镜30A、30B也可连接同一移动装置而可同步位移。例如图7与图8所示，移动装置18可包括有一螺杆181、二齿轮182以及二齿条183，在此螺杆181可旋转地设置于外壳体12内的中央位置，二齿轮182分别啮合于螺杆181的两侧，二齿条183分别横向设于螺杆181的相对两侧并啮合于二齿轮182，二第二反射镜30A、30B则分别固定于二齿条183上，由此，当使用者操控螺杆181顺时针旋转时，可带动二齿轮182分别朝相反方向旋转，以分别驱动二齿条183横向位移而能同步带动二第二反射镜30A、30B彼此靠近，使第二反射镜30A、30B能由图7的第一位置移动至图8的第二位置，以进入人眼的视线范围供用户观看周遭环境景像。接着，当使用者操控螺杆181逆时针旋转时，可同步带动第二反射镜30A、30B由图8的第二位置移动回图7的第一位置以离开人眼的视线范围，用户即可观看显示屏幕17投射的画面。

在一实施例中，头戴式显示设备1还包括一遮蔽件，组设于外壳体12，其中遮蔽件可选择性地遮蔽或开启辅视开口13A、13B。例如图7与图8所示，遮蔽件可为移动装置18的二齿条183，当使用者操控第二反射镜30A、30B移动至图7的第一位置时，二齿条183的端部可对应阻挡于二导光通道15A、15B的出光口151A、151B以间接遮蔽辅视开口13A、13B，减少外部光线进入。当使用者操控第二反射镜30A、30B移动至图8的第二位置时，二齿条183的端部可对应远离二导光通道15A、15B的出光口151A、151B以间接开启辅视开口13A、13B，使外部光线能够进入外壳体12中。在一些实施例中，遮蔽件也可为活动式盖板并对应盖设于辅视开口13A、13B，例如活动式盖板可枢设于外壳体12前侧121并盖设于辅视开口13A、13B外部，使用者可操控活动式盖板旋摆以开启或关闭辅视开口13A、13B。

综上，本发明实施例的头戴式显示设备在供使用者佩戴时，使用者可移动第二反射镜遮蔽来自辅视开口的外部光线，而能从观景窗看到内部显示屏幕所投射的画面，当使用者需要观看四周环境时，可移动第二反射镜使外部光线经由第一反射镜与第二反射镜依序反射至观景窗，而能在不脱下头戴式显示设备的情况下观看周遭环境景像，达到使用上更加便利与安全的优点。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：

一机体，包括有一眼罩部及一外壳体，该外壳体设有一辅视开口以供一外部光线入射该外壳体内部，该外壳体内部设有一观景窗并邻近于该眼罩部；

一第一反射镜，固设于该外壳体内且对应于该辅视开口，该第一反射镜并能反射该外部光线；以及

一第二反射镜，设于该外壳体内并能移动于一第一位置与一第二位置之间，该第一位置指该第二反射镜位于该辅视开口与该第一反射镜之间并遮蔽该外部光线的位置，该第二位置指该第二反射镜不遮蔽该外部光线并使该外部光线经由该第一反射镜与该第二反射镜依序反射至该观景窗的位置。

2.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该机体还包括一移动装置，该移动装置可选择性地驱动该第二反射镜移动于该第一位置与该第二位置之间。

3.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，该移动装置包括有一齿轮齿条机构、一链轮链条机构、一皮带传动机构、一蜗轮蜗杆机构或一滑块滑轨机构。

4.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，该移动装置包括有一电动马达。

5.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该外壳体内设有一导光通道，该导光通道对应于该辅视开口并包括有一出光口，该第一反射镜对应于该出光口处。

6.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该辅视开口还设有一透镜，该透镜为一凸透镜。

7.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括一遮蔽件，组设于该外壳体，该遮蔽件可选择性地遮蔽或开启该辅视开口。

8.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该第二反射镜可旋转地枢设于该外壳体内。

9.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该观景窗包括一对透镜组。

10.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该外壳体内还设有一显示屏幕，该显示屏幕与该观景窗分别位于该外壳体的相对两侧。