CN110146979A - 头戴式显示装置及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴式显示装置及其调整方法。该头戴式显示装置适于穿戴于一人体脸部。头戴式显示装置包含一显示器本体、一罩体及至少一气囊。罩体设置于显示器本体，罩体包含相连的一眼周段及一鼻垫段。至少一气囊设置于罩体的鼻垫段，并可膨胀而用以减少头戴式显示装置与人体脸部之间的间隙。本发明除了提供使用者良好的视觉感受外，还提升了穿戴舒适度。

Description

头戴式显示装置及其调整方法

技术领域

本发明是关于一种头戴式显示装置及其调整方法，特别是一种可防止漏光的头戴式显示装置及其调整方法。

背景技术

由于智能手机的高科技发展，配合智能手机使用的周边产品更是不断地推陈出新。以头戴式显示装置来说，头戴式显示装置通过手机作为显示装置并搭配相关应用程序，即可成为携带式的虚拟实境(Virtual Reality，简称VR)装置。

然而，目前各式各样的VR装置皆非针对个人客制化生产，因此使用者在配戴VR装置时，经常发生VR装置与使用者脸部轮廓不合的情形，使得VR装置难以兼顾提供给使用者良好的视觉感受及穿戴舒适度。举例来说，若VR装置的遮光垫无法紧贴使用者的脸部，则VR装置与使用者脸部之间会产生空隙，使得外部环境的光容易从VR装置与脸部之间的空隙进入VR装置的显示区域而降低显示品质，进而降低了使用者于使用VR装置时的视觉感受。反之，若VR装置的遮光垫过于紧贴使用者的脸部，则却会让使用者的脸部感觉到不舒适的压迫。

发明内容

本发明在于提供一种头戴式显示装置及其调整方法，藉以解决背景技术中VR装置难以兼顾提供给使用者良好的视觉感受及穿戴舒适度的问题。

本发明的一实施例所揭露的一种头戴式显示装置，适于穿戴于一人体脸部。头戴式显示装置包含一显示器本体、一罩体及至少一气囊。罩体设置于显示器本体，该罩体包含相连的一眼周段及一鼻垫段。至少一气囊设置于罩体的鼻垫段，并可膨胀而用以减少头戴式显示装置与人体脸部之间的间隙。

本发明的另一实施例所揭露的一种头戴式显示装置的调整方法，包含下列步骤：通过一感测器感测头戴式显示装置的一罩体与一人体脸部之间的一测量值，并判断测量值是否位于一预定区间内。若是，则充气装置保持关闭。若否，则开启充气装置，以令充气装置对于头戴式显示装置的一气囊进行充气。

根据上述实施例所揭露的头戴式显示装置及其调整方法，通过将可膨胀或可收缩的气囊设置于罩体，并通过调整气囊的膨胀程度来减少头戴式显示装置与人体脸部之间间隙的大小，进而兼顾使用者良好的视觉感受及穿戴舒适度。详细来说，可搭配调整方法使得当头戴式显示装置无法紧贴人体脸部时，头戴式显示装置与人体脸部之间的间隙可利用气囊的填补而缩小，以减少外部的光从间隙进入头戴式显示装置的亮度，故可提升使用者于使用头戴式显示装置的视觉感受。

另外，若头戴式显示装置过于紧贴人体脸部时，气囊可作为头戴式显示装置与人体脸部之间的缓冲材，以缓冲人体脸部受到头戴式显示装置压迫的力道，故头戴式显示装置除了提供使用者良好的视觉感受外，还提升了穿戴舒适度。

以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明是用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的权利要求更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例所揭露的头戴式显示装置配戴于人体脸部的示意图。

图2为图1的头戴式显示装置的立体图。

图3为图2的另一视角的立体图。

图4为图2的头戴式显示装置的调整方法的流程图。

图5为图3的气囊充气后的立体图。

图6为根据本发明第二实施例所揭露的头戴式显示装置的立体图。

图7为根据本发明第三实施例所揭露的头戴式显示装置的立体图。

图8为根据本发明第四实施例所揭露的头戴式显示装置的方块示意图。

图9为根据本发明第五实施例所揭露的头戴式显示装置的方块示意图。

附图标号

10、10a、10b 头戴式显示装置

11 人体脸部

100、100c、100d 显示器本体

110 显示面

200、200a、200b 罩体

210、210a 眼周段

220、220a、220b 鼻垫段

230 观赏区

300、300a、300b、300c、300d 气囊

310a 第一气囊

320a 第二气囊

400、400c、400d 感测器

500 遮蔽元件

600、600c、600d 充气模块

610c、630d 充气装置

610d 第二接头

620c 开关阀

620d 连接管

700、700c、700d 气压检测器

800、800c、800d 泄气装置

900c、900d 控制器

1000d 第一接头

S1-S5 步骤

具体实施方式

请参阅图1至图3。图1为根据本发明第一实施例所揭露的头戴式显示装置配戴于人体脸部的示意图。图2为图1的头戴式显示装置的立体图。图3为图2的另一视角的立体图。

在本实施例中，头戴式显示装置10例如为虚拟实境装置，适于穿戴于一人体脸部11。头戴式显示装置包含一显示器本体100、一罩体200、一气囊300、一感测器400、一遮蔽元件500、一充气模块600、一气压检测器700及一泄气装置800。

显示器本体100例如供智能手机装设，并具有一显示面110。显示器本体100利用智能手机所显示的画面搭配手机应用程序，藉此让使用者在穿戴头戴式显示装置10时具有不同视觉效果。

罩体200设置于显示器本体100，且罩体200包含一眼周段210及一鼻垫段220。眼周段210及鼻垫段220共同环绕一观赏区230，且显示器本体100的显示面110朝观赏区230显示。在使用头戴式显示装置10时，罩体200用来遮蔽外部的光线，以避免外部的光线影响使用者观看显示面110所展示的画面，且罩体200的眼周段210为环绕使用者的眼睛周围，而鼻垫段220则像是眼镜的鼻垫垫在使用者鼻子上。

气囊300设置于鼻垫段220的外部，且气囊300可膨胀或可收缩地调整鼻垫段220与人体脸部11之间的间隙。也就是说，气囊300可调整鼻垫段220与调整人体脸部11之间的贴合度。其中，气囊300设置于鼻垫段220的外部，意即气囊300可设置于鼻垫段220并位于观赏区230内，或是气囊300设置于鼻垫段220的外缘。在本实施例中，以气囊300设置于鼻垫段220的外缘举例说明。

感测器400例如为亮度感测器，感测器400设置于观赏区230内，并用以感测从鼻垫段220与人体脸部11之间间隙透入的光线亮度，以通过感测器400所感测的亮度作为后续判断头戴式显示装置10的漏光程度。

在本实施例中，通过感测亮度的感测器400感测从鼻垫段220与人体脸部11之间的间隙透入的光线亮度以判断漏光程度，但不以此为限。在其他实施例中，感测器可改为距离感测器以感测头戴式显示装置的罩体与人体脸部之间的间距，或改为压力感测器，以感测头戴式显示装置的罩体压迫人体脸部的压力。详细来说，若感测器为距离感测器，当头戴式显示装置的罩体与人体脸部之间的间距过大时，从人体脸部与罩体之间间隙进入的光线就越多，即代表从人体脸部与罩体之间的间隙穿过的光线亮度越大，因此可反应出头戴式显示装置的漏光程度。另外，当感测器为压力感测器时，则可通过感测罩体压迫人体脸部的压力，以推论出罩体与人体脸部的贴合度，进而反应出头戴式显示装置的漏光程度。

遮蔽元件500例如为不透光的塑胶薄片，且遮蔽元件500位于感测器400与显示面110之间，使得显示面110所发出的光不论是经过发散或是反射之后仍受到遮蔽元件500的遮蔽，以确保显示器本体100的显示面110的光不会干涉感测器400感测从鼻垫段220与人体脸部11之间间隙透入的光线亮度。然而，遮蔽元件500的设置，并非用以限定本发明。在其他实施例中，亦可无遮蔽元件的设置。详细来说，若显示面所发出的光经过发散或是反射之后并不会影响到感测器的判读，则不需设置遮蔽元件。

充气模块600例如但不限为气体泵浦，充气模块600设置于显示器本体100，并连接于气囊300，充气模块600用以对于气囊300进行充气，使气囊300可膨胀地调整头戴式显示装置10与人体脸部11之间的间隙。

在本实施例中，充气模块600对于气囊300进行充气的时机是依据感测器400所感测的漏光程度来判断。其中，当感测器400所感测的漏光程度到达一定程度而会影响使用者观看时，充气模块600例如经由控制器控制而自动地进行充气，但并不以此为限。在其他实施例中，若无感测器设置时，使用者可通过自身感受判断漏光程度是否已严重到影响观看。若已严重影响观看时，可再通过手动的方式启动充气模块进行充气。

气压检测器700用以检测气囊300内的气体压力，且所检测的气体压力用以与气囊300所能承受的最大压力值进行比较，以确保气囊300内的气体压力不会过大而使气囊300损坏，但并不以此为限。在其他实施例中，气压检测器还可作为监测气囊内的气压值之用，随时监测气囊内的气压值是否处于所需的气压，或是与感测器所感测的漏光程度进行互相判断，以得知气囊是否为正常状态。

泄气装置800例如为泄气阀门，泄气装置800设置于气囊300，用以将气囊300内的气体排出以调整气囊300的气体压力。

在本实施例中，气囊300的充气与泄气为通过二种不同的装置运作，但并不以此为限。在其他实施例中，可采用同时具有充气与泄气功能的装置取代充气装置与泄气装置。

此外，于本实施例中，头戴式显示装置10包含充气模块600、气压检测器700与泄气装置800的设置，并非用以限定本发明。在其他实施例中，可依据实际使用需求以决定是否设置充气模块、气压检测器及泄气装置。

接着说明如何通过调整气囊300的膨胀程度来降低漏光程度。请参阅图4，图4为图2的头戴式显示装置的调整方法的流程图。

头戴式显示装置的调整方法包含以下的流程。首先，如步骤S1，通过一气压检测器700获得一头戴式显示装置10的一气囊300的一气压值。接着，如步骤S2，判断气压值是否小于一临界气压值。若气压值非小于临界气压值，则如步骤S3，头戴式显示装置10的一充气模块600保持关闭。即，代表气囊300已处于充饱气体的状态，而在此状态下势必须停止在对气囊300进行充气，以避免气囊300损坏。若气压值小于临界气压值，则如步骤S4，通过一感测器400感测头戴式显示装置10的一罩体200与一人体脸部11之间的一测量值，并判断测量值是否位于一预定区间。其中，前述的测量值例如为从罩体200的鼻垫段220与人体脸部11之间透入的光线亮度，或是罩体200的鼻垫段220与人体脸部11之间的间距或压力，而预定区间则是事先所拟定的可被接受的光亮度、间距或压力区间。因此，若测量值位于预定区间之外，则代表头戴式显示装置10与人体脸部11之间的贴合度不符合要求。即，头戴式显示装置10的漏光程度会影响使用者使用。

若测量值位于预定区间之内，则如步骤S3，充气模块600保持关闭。相反地，若测量值位于预定区间之外，则如步骤S5，开启充气模块600一预定时间，以令充气模块600于对于头戴式显示装置10的气囊300进行充气。接着，再回到步骤S1重复进行前述的步骤，直到气囊300的气压值非小于临界气压值，或罩体200的鼻垫段220与人体脸部11之间的测量值位于预定区间之内时才停止。

举例来说，当使用者戴上头戴式显示装置10时，气压检测器700会先检测气囊300内部的气压值，再通过头戴式显示装置10的控制器判断气囊300内部的气压值是否超过气囊300所能承受的临界气压值。因为若气囊300内部的气压值等于或大于气囊300所能承受的临界气压值时，代表再继续对气囊300进行充气就有可能因过度充气而产生破裂的风险。也就是说，即使戴上头戴式显示装置10与使用者的脸部间仍有漏光问题，充气模块600仍不会对气囊300进行充气，以确保气囊300不会过度充气而损坏。

反之，若气囊300的气压值小于临界气压值，则通过感测器400所感测的从罩体200的鼻垫段220与使用者脸部之间间隙透入的光线亮度，与可接受的光亮度区间比较，以判断是否启动充气模块600进行填充气囊300内的气体。其中，若感测器400改为前述的距离感测器或是压力感测器，则测量值即代表为罩体200与使用者脸部之间的间距或是罩体200压迫使用者脸部的压力，并分别与可接受的间距区间或是可接受的压力区间比较。

若感测器400所感测的亮度位于可接受的光亮度区间，即代表外界光线未泄漏进观赏区230，或是泄漏进观赏区230的光线亮度不足以影响使用者的视觉感受，故充气模块600维持不启动。相反地，请参阅图5，图5为图3的气囊充气后的立体图。若感测器400所感测的亮度位于可接受的光亮度区间外，则代表罩体200的鼻垫段220与使用者脸部之间的间隙仍过大，而造成穿过间隙的光线亮度仍不符要求，故需开启充气模块600于一预定时间，以令充气模块600对于气囊300进行充气。其中，当感测器400所感测的亮度位于可接受的光亮度区间外时，例如可将亮度过大的信息显示在头戴式显示装置10的显示器本体100的显示面110上，以通知使用者亮度过大可能会影响使用。此时，使用者可另外通过操作手势或按压作动钮等措施告知充气模块600对于气囊300进行充气。

当充气模块600进行充气一预定时间后，接着再重复前述的步骤直到气囊300的压力值大于或等于临界压力值，或是穿过罩体200的鼻垫段220与使用者脸部之间的间隙的光线亮度位于可接受的光亮度区间时才停止。

通过将可膨胀或可收缩的气囊300设置于罩体200的鼻垫段220，并通过调整气囊300的膨胀程度来调整罩体200的鼻垫段220与人体脸部11之间间隙的大小，进而兼顾使用者良好的视觉感受及穿戴舒适度。

详细来说，当罩体200的鼻垫段220无法紧贴人体脸部11时，鼻垫段220与人体脸部11之间的间隙可通过气囊300的填补而缩小，进而减少外部的光从间隙进入观赏区230的亮度，故使用者于使用头戴式显示装置10的视觉感受得以提升。

另外，当鼻垫段220过于紧贴人体脸部11时，气囊300可作为鼻垫段220与人体脸部11之间的缓冲材，以缓冲人体脸部11受到鼻垫段220压迫的力道，故头戴式显示装置10除了提供使用者良好的体验感外，还提升了穿戴舒适度。

于前述实施方式中，气囊300的数量为一个，并非用以限定本发明。请参阅图6，图6为根据本发明第二实施例所揭露的头戴式显示装置的立体示意图。

在本实施例的头戴式显示装置10a中，气囊300a包含一第一气囊310a与一第二气囊320a。第一气囊310a设置于罩体200a的鼻垫段220a，且第二气囊320a设置于罩体200a的眼周段210a。

在本实施例中，例如可将感测器设为多个，并分别感测从眼周段210a及鼻垫段220a与使用者脸部之间的间隙透入的光线亮度，以作为第一气囊310a及第二气囊320a充气与否判断依据。因此，当鼻垫段220a与使用者脸部之间的间隙过大时，可将第一气囊310a充气，以减少从使用者的鼻子与鼻垫段220a之间的间隙透入的光亮度。另外，当使用者眼部周围与眼周段210a之间的间隙过大时，亦将第二气囊320a充气，以减少从使用者的眼部周围与眼周段210a之间的间隙透入的光亮度。如此一来，通过设置于鼻垫段220a与眼周段210a的第一气囊310a与第二气囊320a，可调整头戴式显示装置10a与使用者鼻子与眼部周围的贴合度，故使得头戴式显示装置10a提供给使用者的视觉感受得以更进一步提升。

再者，前述气囊为单一气室的设置，并非用以限定本发明。在其他实施例中，气囊可改具有多个气室，以便于各别调整不同气室的气体含量，使得气囊更贴合于使用者的脸部，使得头戴式显示装置提供给使用者的视觉感受再更进一步提升。

此外，前述的气囊设置于鼻垫段的外缘的设置，并非用以限制本发明。请参阅图7，图7为根据本发明第三实施例所揭露的头戴式显示装置的立体图。

在本实施例中的头戴式显示装置中10b，气囊300b可改设置于罩体200b的鼻垫段220b的内部，也就是鼻垫段220b包覆着气囊300b。如此一来，气囊300b的膨胀与收缩可带动鼻垫段220b靠近或远离人体脸部(如图1所示)以调整头戴式显示装置10b的贴合度。

请参阅图8，图8为根据本发明第四实施例所揭露的头戴式显示装置的方块示意图。其中，图8所绘示各元件之间的连接线中，粗线代表的为气路连接，而细线代表的为电路连接。

在本实施例中，头戴式显示装置更包含一控制器900c，且充气模块600c设置于显示器本体100c内，以及充气模块600c更包含一充气装置610c及一开关阀620c。充气装置610c例如为气瓶，开关阀620c位于充气装置610c与气囊300c之间。开关阀620c电连接控制器900c，以令开关阀620c可受控制器900c控制而连通充气装置610c与气囊300c，或是中断充气装置610c与气囊300c。详细来说，图4的步骤中，若气压检测器700c针测到气囊300c的气压小于临界气压值，则控制器900c会撷取感测器400c感测出的头戴式显示装置与人体脸部之间的测量值，并判断感测器400c所感测的测量值是否位于预定区间。若感测器400c所感测的测量值位于预定区间外，则控制器900c会驱动开关阀620c开启，以令充气装置610c对于气囊300c进行充气。另外，泄气装置800c用以将气囊300c内的气体排出以调整气囊300c的气体压力。

另外，前述充气装置为设置于显示器本体，但并不以此为限。请参阅图9，图9为根据本发明第五实施例所揭露的头戴式显示装置的方块示意图。其中，图9所绘示各元件之间的连接线中，粗线代表的为气路连接，而细线代表的为电路连接。

在本实施例中，头戴式显示装置更包含一控制器900d及一第一接头1000d，且充气模块600d非设置于显示器本体100d。详细来说，第一接头1000d设置于气囊300d，且充气模块600d包含一第二接头610d、一连接管620d及一充气装置630d的装置。第二接头610d设置于连接管620d，且第二接头610d用以与第一接头800d组接。充气装置630d例如为充气泵浦，并电连接控制器900d，使得充气装置630d可受控制器900d控制而通过连接管620d对于气囊300d进行充气或停止对气囊300d进行充气。详细来说，在图4的步骤中，若气压检测器700d检测到气囊300d的气压小于临界气压值，控制器900d会撷取感测器400d感测出的头戴式显示装置与人体脸部之间的测量值，并判断感测器400d所感测的测量值是否位于预定区间。若感测器400d所感测的测量值位于预定区间外时，则通过将第二接头610d与第一接头900d组接，且控制器900d驱动充气装置610d对于气囊300d进行充气。另外，泄气装置800d用以将气囊300d内的气体排出以调整气囊300d的气体压力。

如此一来，因充气模块600d并非设置于显示器本体100d故可减轻头戴式显示装置10d的重量，使得使用者在穿戴头戴式显示装置10d的舒适度更为提升。此外，故当使用者须调整头戴式显示装置10d的贴合度时，可通过组接的方式将第二接头610d接上第一接头800d，以针对气囊300d进行充气而调整头戴式显示装置10d与脸部之间的贴合度。

根据上述实施例所揭露的头戴式显示装置及头戴式显示装置的调整方法，通过将可膨胀的气囊设置于罩体，并通过调整气囊的膨胀程度来减少头戴式显示装置与人体脸部之间间隙的大小，进而兼顾使用者良好的视觉感受及穿戴舒适度。

在其他实施例中，可设置多个气囊于罩体周围，如此一来，不仅可减少从使用者的鼻子与头戴式显示装置之间的间隙透入的光线亮度，亦对于从使用者眼部周围与头戴式显示装置之间的间隙透入的光线亮度亦可有减少的效果，故使得头戴式显示装置提供给使用者的视觉感受得以更进一步提升。

此外，在其他实施例中，气囊可具有多个气室，以令使用者可依据自身感受调整不同气室的气体含量，使得气囊更贴合于使用者的脸部，使得头戴式显示装置提供给使用者的视觉感受再更进一步提升。

再者，在部分实施例中，因充气模块为并非设置于显示器本体的设置，不仅可减轻头戴式显示装置的重量而提升穿戴舒适度外，还可简易地通过组接的方式将充气模块连接于气囊进行充气，以调整头戴式显示装置与人体脸部之间的贴合度。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种头戴式显示装置，适于穿戴于一人体脸部，其特征在于，包含：

一显示器本体；

一罩体，设置于该显示器本体，该罩体包含相连的一眼周段及一鼻垫段；以及至少一气囊，设置于该罩体的该鼻垫段，并可膨胀而用以减少该头戴式显示装置与该人体脸部之间的间隙。

2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，更包含一感测器，该感测器用以判断该头戴式显示装置与该人体脸部之间的漏光程度。

3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，该至少一气囊设置于该鼻垫段的外部。

4.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，该至少一气囊设置于该鼻垫段的内部。

5.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，该至少一气囊包含一第一气囊及一第二气囊，该第一气囊设置于该鼻垫段，且该第二气囊设置于该眼周段。

6.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，更包含一遮蔽元件及一感测器，该显示器本体具有一显示面，该遮蔽元件位于该感测器与该显示面之间。

7.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其特征在于，该感测器为亮度感测器，用以感测该头戴式显示装置与该人体脸部之间的漏光程度。

8.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其特征在于，该感测器为距离感测器，用以感测该头戴式显示装置与该人体脸部之间的间距。

9.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其特征在于，该感测器为压力感测器，用以感测该头戴式显示装置压迫该人体脸部的压力。

10.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，更包含一充气模块，该充气模块连接于该至少一气囊，该充气模块用以对于该至少一气囊进行充气。

11.如权利要求10所述的头戴式显示装置，其特征在于，该充气模块包含一开关阀及一充气装置，该开关阀位于该充气装置与该至少一气囊之间，该开关阀用以连通该充气模块与该至少一气囊，以令该充气装置对于该至少一气囊进行充气。

12.如权利要求10所述的头戴式显示装置，其特征在于，该充气模块可分离地设置于该显示器本体。

13.如权利要求12所述的头戴式显示装置，其特征在于，更包含一第一接头，该第一接头设置于该至少一气囊，该充气模块包含一第二接头、一连接管及一充气装置，该第二接头设置于该连接管，该第一接头与该第二接头组接，以令该充气装置通过该连接管对于该至少一气囊进行充气。

14.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，更包含一气压检测器，该气压检测器用以检测该至少一气囊内的气体压力。

15.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，该至少一气囊具有多个气室。

16.一种头戴式显示装置的调整方法，其特征在于，包含下列步骤：

通过一感测器感测一头戴式显示装置的一罩体与一人体脸部之间的一测量值；以及

判断该测量值是否位于一预定区间内；

若是，则一充气模块保持关闭；以及

若否，则开启该充气模块，以令该充气模块对于该头戴式显示装置的一气囊进行充气。

17.如权利要求16所述的头戴式显示装置的调整方法，其特征在于，更包含：

通过一气压检测器获得该头戴式显示装置的该气囊的一气压值；以及

判断该气压值是否小于一临界气压值；

若否，则该头戴式显示装置的该充气模块保持关闭；以及

若是，则进行判断该测量值是否位于该预定区间内的步骤。

18.如权利要求16所述的头戴式显示装置的调整方法，其特征在于，该测量值为该头戴式显示装置的该罩体与该人体脸部之间的光亮度、间距或压力。