CN111142257A - 头戴式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种头戴式显示装置，其包含一穿戴装置、一显示器模块、一固定架与一连接杆模块。穿戴装置用以放置于一人体头部。显示器模块用以覆盖至一人体眼部。固定架固接穿戴装置。连接杆模块包含一支撑臂及一滑动件。支撑臂可枢转地连接固定架，滑动件固接显示器模块，且可滑动地连接于支撑臂与固定架上。

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)的头戴式显示装置。头戴式显示装置可供使用者观赏通过计算机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，当使用者欲暂停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

本发明的一实施例提供了一种头戴式显示装置。头戴式显示装置包含一穿戴装置、一显示器模块、一固定架与一连接杆模块。穿戴装置用以放置于一人体头部。显示器模块用以覆盖至一人体眼部。固定架固接穿戴装置。连接杆模块包含一支撑臂及一滑动件。支撑臂可枢转地连接固定架，滑动件固接显示器模块，且可滑动地连接于支撑臂与固定架上。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，固定架具有一架体、一枢轴部与一第一弧状肋。枢轴部位于架体的一面，且枢接支撑臂。第一弧状肋位于架体的边缘，且突出于架体的这面。

滑动件包含一框体与一延伸臂。框体连接显示器模块与延伸臂。延伸臂位于固定架与支撑臂之间，可滑动地连接第一弧状肋的底部，第一弧状肋用以止挡连接杆模块相对枢轴部枢转。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，固定架还具有一第二弧状肋。第二弧状肋位于架体的那面，介于第一弧状肋与枢轴部之间。第一弧状肋、第二弧状肋及架体共同形成一弧型槽，延伸臂的末端具有一导块。故，当框体滑动远离固定架，并带动延伸臂的导块移至弧型槽时，该连接杆模块始能带动该显示器模块相对该固定架枢转。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，连接杆模块包含一啮合元件与一压迫部件。啮合元件包含一条状体与多个限位齿。条状体固接支撑臂。这些限位齿沿延伸臂的一长轴方向间隔排列于条状体上。压迫部件包含一悬臂及一压块。悬臂连接支撑臂。压块连动滑动件，可滑移地位于啮合元件与悬臂之间。如此，当压块的一啮合界面受到悬臂的压迫而与至少其中一限位齿相互啮合，滑动件暂时被固定于支撑臂上。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，架体的这面还具有一凹陷部。压迫部件还包含一弹性元件。弹性元件抵接凹陷部与悬臂。故，当连接杆模块带动显示器模块相对固定架枢转时，弹性元件沿着凹陷部滑动。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，连接杆模块包含一释放件。释放件包含一推动件与一回复件。推动件可活动地位于滑动件，用以将压块的啮合界面推离啮合元件。回复件抵接推动件与滑动件，用以将推动件回复至原位。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，推动件的一端具有一第一引导斜面。压块的一端具有一第二引导斜面。第二引导斜面匹配地连接第一引导斜面，且可滑动地直接接触第一引导斜面。如此，通过第一引导斜面推动第二引导斜面，压块的啮合界面被推离啮合元件。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，滑动件还包含至少一导轨部。导轨部位于框体的一侧。导轨部具有一导槽，以供支撑臂可滑移地衔接导槽上。导轨部包含高自润性塑胶，且导轨部的硬度小于框体的硬度。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，连接杆模块包含一扭簧元件。扭簧元件套设于枢轴部上，分别抵接固定架与支撑臂，用以自动带动连接杆模块与显示器模块枢转。

依据本发明一或多个实施例，在上述的头戴式显示装置中，支撑臂还具有一延伸肋。延伸肋朝固定架的方向伸出。固定架还具有一止挡凸缘。止挡凸缘凸设于架体的这面。故，当连接杆模块相对固定架枢转一定角度，止挡凸缘干涉延伸肋，以止挡该连接杆模块继续带动该显示器模块枢转。

如此，通过以上实施例所述的架构，使用者一方面可迅速地将显示器模块远离人体眼部，以便将使用者的视线方向转移至现实视野，另一方面也可防止眼镜或皮肤受到显示器模块碰撞而受到损伤。此外，在使用者欲再次使用显示器时，因为显示器能够快速回到使用者眼部，使用者不须重新调整穿戴装置，以降低准备时间，进而提高使用者的使用意愿。

以上所述仅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例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为本发明一实施例的头戴式显示装置被穿戴的立体图；

图2为图1的连接杆模块与固定架的分解图；

图3为图1的连接杆模块与固定架于另一视角的分解图；

图4为图2的组合图；

图5为显示器模块被横向滑移的使用操作图；

图6为显示器模块被向上枢转的使用操作图；

图7为图4沿线段AA所制成的剖视图；以及

图8为当图4的释放件被触发的示意图。

符号说明

10：头戴式显示装置

100：穿戴装置

110：固定头带

120：头带调整部

200：显示器模块

210：外罩

220：荧幕部

300：固定架

310：架体

311：第一面

312：第二面

313：底部

320：枢轴部

330：第一弧状肋

340：第二弧状肋

350：弧型槽

360：止挡凸缘

370：凹陷部

381：第一外框

382：第二外框

383：容纳空间

390：扭簧元件

400：连接杆模块

410：支撑臂

411：延伸肋

420：啮合元件

421：条状体

422：限位齿

430：滑动件

440：框体

441：贯穿孔

450：延伸臂

451：板体

452：侧肋

460：导块

470：空隙

480：导轨部

481：导槽

500：压迫部件

510：悬臂

511：自由端

520：压块

521：啮合界面

522：滑移面

523：第二引导斜面

524：弹性元件

600：释放件

610：推动件

611：第一引导斜面

620：回复件

AA：线段

D1、D2：方向

F：脸部皮肤

H：人体头部

X、Y、Z：轴

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施例，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，在本发明实施例中，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。

图1为本发明一实施例的头戴式显示装置10被穿戴的立体图。如图1所示，头戴式显示装置10包含一穿戴装置100、一显示器模块200、二固定架300与二连接杆模块400。固定架300彼此相对配置于显示器模块200的二侧，且分别固接穿戴装置100。连接杆模块400彼此相对配置于显示器模块200的二侧。每个连接杆模块400包含一支撑臂410及一滑动件430。支撑臂410可枢转地连接固定架300，滑动件430固接显示器模块200，且可滑动地连接于支撑臂410与固定架300上。故，当一使用者穿戴且使用头戴式显示装置10，穿戴装置100用以穿戴于使用者的人体头部H，显示器模块200用以覆盖使用者的人体眼部(图中未示)，且接触使用者的脸部皮肤F。连接杆模块400用以将显示器模块200依附或远离人体眼部，以便将使用者的视线方向转移至虚拟视野或现实视野。

故，通过上述各实施例的架构，使用者一方面可迅速地将显示器模块200远离人体眼部，另一方面也可防止眼镜或皮肤受到显示器模块200碰撞而受到损伤。此外，在使用者欲再次使用显示器时，因为显示器能够快速回到使用者眼部，使用者不需重新调整穿戴装置100，以降低准备时间，进而提高使用者的使用意愿。

图2为图1的连接杆模块400与固定架300的分解图。图3为图1的连接杆模块400与固定架300于另一视角的分解图。图4为图2的组合图。如图2至图4所示，具体来说，在本实施例中，固定架300具有一架体310、一枢轴部320、一第一弧状肋330与一第二弧状肋340。架体310具有相对的第一面311与第二面312。枢轴部320凸设于架体310的第一面311。枢轴部320枢接支撑臂410，以便支撑臂410绕着枢轴部320的轴心方向(如Y轴方向)相对固定架300枢转。第一弧状肋330与第二弧状肋340都形成于架体310的第一面311。举例来说，第一弧状肋330、第二弧状肋340与架体310的第一面311共同定义出一弧型槽350。更细部地，第一弧状肋330位于架体310的外侧缘，且突出于架体310的第一面311。第二弧状肋340介于第一弧状肋330与枢轴部320之间，沿着枢轴部320的轴心方向(如Y轴方向)凸出，且较第一弧状肋330短小。

需了解到，当头戴式显示装置10被使用时，如图4，滑动件430与支撑臂410相互叠合，意即，滑动件430尚未滑移而远离固定架300。

具体来说，请参考图1，固定架300还具有一第一外框381与一第二外框382。第一外框381较第二外框382更接近使用者的人体头部H，且第一外框381固接穿戴装置100。第一外框381与第二外框382相互盖合，以于第一外框381与第二外框382之间形成一容纳空间383。容纳空间383用以容纳架体310、支撑臂410及滑动件430。架体310锁固于第一外框381上。架体310的第一面311面向第一外框381，第二面312面向第二外框382。

滑动件430包含一框体440、一延伸臂450与一导块460。延伸臂450的一端连接框体440，延伸臂450的另端连接导块460，换句话说，延伸臂450位于框体440与导块460之间，例如，延伸臂450连接框体440与导块460。延伸臂450具有一长轴方向(如X轴方向)，延伸臂450的长轴方向与枢轴部320的轴心方向(如Y轴方向)相互正交。延伸臂450位于固定架300与支撑臂410之间，可滑动地位于架体310的底部313，例如可滑动地连接第一弧状肋330的底部313。

更具体地，延伸臂450还包含一板体451与一侧肋452。板体451的二相对端分别直接连接框体440与导块460。侧肋452介于框体440与导块460之间，直接连接板体451的下长侧边，且朝向板体451背对支撑臂410的方向突出。此外，板体451的长度大于侧肋452的长度，因此，侧肋452与导块460之间具有一空隙470。框体440连接显示器模块200，更具体地，框体440锁固地连接显示器模块200。在本实施例中，框体440、延伸臂450与导块460为一体成形，且是由金属所制成。

需了解到，当滑动件430与支撑臂410相互叠合时，如图4，延伸臂450的侧肋452位于架体310的底部313，且滑动件430的导块460位于固定架300相对框体440的一侧。

此外，滑动件430还包含二导轨部480。此些导轨部480分别位于框体440的二相对侧。每个导轨部480具有一导槽481，这些导槽481相互面对，以供支撑臂410可滑移地衔接于此二导槽481上，以便支撑臂410与滑动件430得以彼此相对滑动。本实施例中，此二导轨部480分别一体地包覆于框体440的二相对侧，且导轨部480的材质与框体440的材质不同。举例来说，导轨部480的硬度小于框体440的硬度、导轨部480包含高自润性塑胶，亦即摩擦系数小的塑胶材质。

具体来说，如图1所示，显示器模块200包含一外罩210及一荧幕部220。荧幕部220位于外罩210内。显示器模块200的外罩210覆盖人体眼部时，荧幕部220朝人体眼部提供显示影像。然而，本发明不限于上述种类。

穿戴装置100包含一固定头带110与一头带调整部120。固定头带110的两端连接显示器模块200的外罩210。固定头带110用以套接于使用者的人体头部H。头带调整部120连接固定头带110，能够依据使用者的头部大小进行调整固定头带110的长度。然而，本发明不限于此，其他实施方式中，穿戴装置100不限为松紧带式、头盔式、魔鬼毡或箍环式等现有手段。

图5为显示器模块200被横向滑移的使用操作图。图6为显示器模块200被向上枢转的使用操作图。如图4与图5所示，当使用者欲让视线方向转移至现实视野时，使用者首先朝远离固定架300的方向D1水平拉动滑动件430，使得延伸臂450的导块460能够从架体310的底部313被移至弧型槽350；接着，如图4与图6所示，由于第一弧状肋330的底部313不再止挡延伸臂450的侧肋452，显示器模块200便得以通过连接杆模块400的带动而向上枢转。

举例来说，但不以此为限，连接杆模块400还包含一扭簧元件390。扭簧元件390套设于枢轴部320上，且扭簧元件390的二端分别抵接固定架300与支撑臂410，用以在带动连接杆模块400与显示器模块200自动枢转。故，当第一弧状肋330的底部313不再止挡延伸臂450的侧肋452，扭簧元件390自动将连接杆模块400与显示器模块200相对枢转。然而，本发明所属领域具有通常知识者可以依据需求或限制选择扭簧元件390的回弹力或种类。

需了解到，如图4，当滑动件430与支撑臂410相互叠合，且滑动件430尚未滑移而远离固定架300时，因为延伸臂450位于架体310的底部313，例如，延伸臂450的侧肋452受到第一弧状肋330的底部313的止挡，滑动件430无法即刻随着支撑臂410枢转，只能沿着延伸臂450的长轴方向横向平移。

如图5，一旦滑动件430横向平移而远离固定架300，以致导块460移至弧型槽350，且第一弧状肋330的底部313正对上述空隙470时，由于第一弧状肋330的底部313无法止挡滑动件430，连接杆模块400始能带动显示器模块200相对固定架300枢转(图6)，进而将显示器模块200转动以远离人体眼部。换句话说，在横向拉出滑动件430之前，使用者无法带动显示器模块200枢转。此外，当连接杆模块400带动显示器模块200相对固定架300枢转时，由于弧型槽350内转动的导块460受到第一弧状肋330的止挡，可避免滑动件430过度横向滑移脱离固定架300。

再者，举例来说，固定架300还具有一止挡凸缘360。止挡凸缘360凸设于架体310的第一面311。支撑臂410还具有一延伸肋411，延伸肋411朝固定架300的方向(如Y轴方向)伸出，且介于第一弧状肋330与枢轴部320之间。如此，当连接杆模块400相对固定架300枢转一定角度，止挡凸缘360便实体干涉延伸肋411，以止挡连接杆模块400继续枢转，进而避免显示器模块200过度转动而伤害连接杆模块400。

如图2与图3所示，连接杆模块400包含一啮合元件420与一压迫部件500。啮合元件420包含一条状体421与多个限位齿422。条状体421固接支撑臂410面向滑动件430的一面。这些限位齿422沿一排列方向(如X轴方向)间隔排列于条状体421上，且排列方向平行延伸臂450的长轴方向(如X轴方向)。

压迫部件500包含一悬臂510、一压块520及一弹性元件524。悬臂510的一端连接支撑臂410，另端为自由端511。压块520连动滑动件430，可滑移地位于啮合元件420与悬臂510之间。更具体地，框体440还具有一贯穿孔441。贯穿孔441对齐啮合元件420的至少一个限位齿422。压块520的二相对面分别具有啮合界面521与滑移面522。压块520的滑移面522直接接触悬臂510面向啮合元件420的一表面，并且可以沿着悬臂510的所述表面往返地滑移。啮合界面521例如包含一或二个齿件。压块520伸入贯穿孔441内，且压块520的啮合界面521(如齿件)面向贯穿孔441内的限位齿422。弹性元件524的二端分别抵接悬臂510与固定架300，举例来说，架体310的第一面311还具有一凹陷部370，弹性元件524的一端可滑移地接触凹陷部370的底面。当连接杆模块400带动显示器模块200枢转时，弹性元件524沿着凹陷部370滑动。如此，当悬臂510压迫压块520，使得压块520的啮合界面521与贯穿孔441内的限位齿422相互啮合，故，滑动件430便得以暂时被固定于支撑臂410上。反之，当压块520不再啮合至贯穿孔441内的限位齿422，框体440得以相对支撑臂410直线移动，使得压块520的滑移面522得以在接触悬臂510的表面滑移。

需了解到，当滑动件430与支撑臂410相互叠合时，如图4，压块520的滑移面522远离触悬臂510的自由端511；当滑动件430被横向滑移时，如图5，压块520的滑移面522位于悬臂510的自由端511。

如图2与图3所示，连接杆模块400还包含一释放件600。释放件600包含一推动件610与一回复件620。推动件610可活动地位于滑动件430，用以将压块520的啮合界面521推离啮合元件420。回复件620抵接推动件610与滑动件430，用以将推动件610回复至原位。更具体地，推动件610的一端具有一第一引导斜面611。压块520的一端具有一第二引导斜面523。第二引导斜面523匹配地连接第一引导斜面611，且可滑动地直接接触第一引导斜面611。

图7为图4沿线段AA所制成的剖视图。图8为当图4的释放件600被触发的示意图。如图7所示，当使用者朝下(如方向D2)按压推动件610以形变回复件620，通过第一引导斜面611推动第二引导斜面523，压块520的啮合界面521朝一方向(如Y轴方向)被推离啮合元件420。反之，如图8所示，当使用者不再按压推动件610，使得让弹性元件524将悬臂510回复至原位，意即，让压块520的啮合界面521再次啮合至贯穿孔441内的限位齿422。同时，回复件620也将推动件610回复至原位，以便推动件610得以再次被按压。

最后，上述所揭露的各实施例中，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，都可被保护于本发明中。因此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 (10)

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，包含：

穿戴装置，用以放置于人体头部；

显示器模块，用以覆盖至人体眼部；

固定架，固接该穿戴装置；以及

连接杆模块，包含支撑臂及滑动件，该支撑臂可枢转地连接该固定架，该滑动件固接该显示器模块，且可滑动地连接于该支撑臂与该固定架上。

2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该固定架具有架体、枢轴部与第一弧状肋，该枢轴部位于该架体的一面，且枢接该支撑臂，该第一弧状肋位于该架体的边缘，且突出于该架体的该面；以及

该滑动件包含框体与延伸臂，该框体连接该显示器模块与该延伸臂，该延伸臂位于该固定架与该支撑臂之间，可滑动地连接该第一弧状肋的底部，该第一弧状肋用以止挡该连接杆模块相对该枢轴部枢转。

3.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其中该固定架还具有第二弧状肋，该第二弧状肋位于该架体的该面，介于该第一弧状肋与该枢轴部之间，且该第一弧状肋、该第二弧状肋及该架体共同形成弧型槽，该滑动件包含导块，该导块位于该延伸臂背对该框体的末端，

其中，当该框体滑动远离该固定架，并带动该导块移至该弧型槽时，该连接杆模块始能带动该显示器模块相对该固定架枢转。

4.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其中该连接杆模块包含：

啮合元件，包含一条状体与多个限位齿，该条状体固接该支撑臂，该些限位齿沿该延伸臂的一长轴方向间隔排列于该条状体上；以及

压迫部件，包含：

悬臂，连接该支撑臂；以及

压块，连动该滑动件，可滑移地位于该啮合元件与该悬臂之间，该压块具有啮合界面，

其中，当该压块的该啮合界面受到该悬臂的压迫而啮合至该些限位齿至少其中之一上，该滑动件暂时被固定于该支撑臂上。

5.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其中该架体的该面还包含凹陷部，该压迫部件还包含弹性元件，该弹性元件抵接该凹陷部与该悬臂，

其中，当该连接杆模块带动该显示器模块相对该固定架枢转时，该弹性元件沿着该凹陷部滑动。

6.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其中该连接杆模块包含：

释放件，包含推动件与回复件，该推动件可活动地位于该滑动件，用以将该压块的该啮合界面推离该啮合元件，该回复件抵接该推动件与该滑动件，用以将该推动件回复至原位。

7.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其中该推动件的一端具有第一引导斜面，该压块的一端具有第二引导斜面，该第二引导斜面匹配地连接该第一引导斜面，且可滑动地直接接触该第一引导斜面，

其中，通过该第一引导斜面推动该第二引导斜面，该压块的该啮合界面被推离该啮合元件。

8.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其中该滑动件还包含：

至少一导轨部，位于该框体的一侧，该导轨部具有导槽，以供该支撑臂可滑移地衔接该导槽上，

其中该导轨部包含高自润性塑胶，且该导轨部的硬度小于该框体的硬度。

9.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其中该连接杆模块，包含：

扭簧元件，套设于该枢轴部上，分别抵接该固定架与该支撑臂，用以自动带动该连接杆模块与该显示器模块枢转。

10.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其中该支撑臂还具有延伸肋，该延伸肋朝该固定架的方向伸出，该固定架还具有止挡凸缘，该止挡凸缘凸设于该架体的该面，

其中，当该连接杆模块相对该固定架枢转一定角度，该止挡凸缘干涉该延伸肋，以止挡该连接杆模块继续带动该显示器模块枢转。

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