CN111796420A

CN111796420A - 头戴式显示装置

Info

Publication number: CN111796420A
Application number: CN201911015791.4A
Authority: CN
Inventors: 蔡育根; 杨博森; 万湘庭; 丁领亿
Original assignee: HTC Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2020-10-20
Also published as: US10816810B1; TW202037971A; US20200319460A1; TWI726445B

Abstract

本发明公开一种头戴式显示装置，其包括显示器、至少一摄像装置以及成像装置。显示器提供显示画面并投射显示画面至目标区。摄像装置与显示器相邻设置，其中摄像装置的摄像镜头朝向目标区。成像装置设置在目标区与显示器间。

Description

头戴式显示装置

技术领域

本发明涉及一种头戴式显示装置，且特别是涉及一种更为轻薄短小的头戴式显示装置。

背景技术

随着电子科技的进步，高品质的影像显示效果已经不再是遥不可及的梦想。在现今的技术中，提供虚拟实际、扩增实境，甚至于混合实境的影像显示效果的头戴式显示装置，已成为一种主流。

在现有的头戴式显示装置中，为侦测使用者眼球的位置状态，常通过设置摄像装置以提取眼球的影像，并通过所提取的影像来进行眼球位置的侦测。然而，基于头戴式显示装置的空间的限制，现有的摄像装置常设置在无法直接提取眼球影像的位置，而必须在头戴式显示装置的管体中设置光学元件，并通过光线偏折的方式，来使摄像装置可提取到使用者眼球的影像。如此一来，头戴式显示装置的管体必须具有一定的空间来容置上述的光学元件，而造成头戴式显示装置整体尺寸无法被减小。

发明内容

本发明提供一种头戴式显示装置，有降降低所需的光学元件的数量，并可缩小头戴式显示装置的整体尺寸。

本发明的头戴式显示装置包括显示器、至少一摄像装置以及成像装置。显示器提供显示画面并投射显示画面至目标区。摄像装置与显示器相邻设置，其中摄像装置的摄像镜头朝向目标区。成像装置设置在目标区与显示器间。

基于上述，本发明通过使摄像装置与显示器相邻设置，并使摄像装置摄像镜头可直接朝向目标区，并进行目标取影像的提取。如此一来，可减少在头戴式显示装置中的管体(tube)中，设置用以偏折光线的光学元件，可有效减低管体的长度，并使头戴式显示装置可达到轻薄短小的目的。

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为本发明一实施例的头戴式显示装置的示意图；

图2为本发明图1实施例中，基于方向D1的摄像装置与显示器的配置位置的上视图；

图3为本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图；

图4为本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图；

图5为本发明图4实施例中，基于方向D2的显示器、摄像装置以及支撑部的配置位置的上视图。

符号说明

100、300、400：头戴式显示装置

110、310、410：显示器

120、320、420：摄像装置

130、330、430：成像装置

130’、410’：正投影面

140、340、440：光源

150、350、450：管体

311：光穿透区

460：支撑部

D1、D2：方向

L1：长度

S1第一侧边

S2：第二侧边

TG：目标区

TH：通孔

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本发明一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置100包括显示器110、摄像装置120、成像装置130、光源140以及管体150。显示器110用以提供显示画面并投射显示画面至目标区TG。在本实施例中，目标区TG可对应为使用者的眼球的位置。摄像装置120与显示器110基于方向D1相邻设置，其中，摄像装置120的摄像镜头朝向目标区TG，也就是说，摄像装置120可直接通过成像装置130以摄取目标区TG上的影像。此外，管体150形成在显示器110以及成像装置130间，在本实施例中，管体150不需设置用以偏折光线的光学元件，因此管体150的长度L1可以尽可能的缩短。

为了执行使用者的眼球追踪动作，头戴式显示装置100中并可设置一个或多个的光源140。光源140可发射光束至目标区TG，并使使用者的眼球上可以形成一个或多个的反光光点。通过摄像装置120所提取的影像，头戴式显示装置100可判断出使用者眼球的即时位置，并完成眼球的追踪动作。在本实施例中，光源140可发送红外线光束，摄像装置120则为可提取红外线影像的照相机。值得一提的，在本发明实施例中，光源140的数量没有一定的限制。光源140的设置位置可依据目标区TG的位置来设定，并没有固定的限制。

在本实施例中，成像装置130可以通过单一个透镜(例如凸透镜)来设置，或者也可以通过多个透镜所形成的透镜组来设置。成像装置130可依据本领域具通常知识者所熟知的一或多个透镜的组合来实施，没有固定的限制。

值得一提的，在本实施例中，摄像装置120是嵌在显示器110上。细节请参照图2，图2绘示的本发明图1实施例中，基于方向D1的摄像装置与显示器的配置位置的上视图。其中，成像装置130对显示器110的正投影面130’与部分的显示器110相互重叠。并且，显示器110中具有有效显示区111，而成像装置130的正投影面130’则完全覆盖有效显示区111。在此，有效显示区111为显示器110用以显示影像内容的有效区域，相对的，有效显示区111位的非有效显示区，则不用以显示影像内容。

在另一方面，在显示器110上的非有效显示区上，则形成一通孔TH，通孔TH被成像装置130的正投影面130’所覆盖。摄像装置120则可被设置并固定在通孔TH中。

在图2中，通孔TH的形状为圆形。然而，在本发明其他实施例中，通孔TH的形状并没有固定的限制。通孔TH的形状可以依据所要配置的摄像装置120进行相对应的设置。

在此请注意，在本发明其他实施例中，头戴式显示装置的摄像装置的数量可以不只一个。在显示器110上的非有效显示区，且被成像装置130的正投影面130’所覆盖的区域中，可以设置多个通孔，并分别用以设置多个摄像装置。

以下请参照图3，图3绘示本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置300包括显示器310、摄像装置320、成像装置330、光源340以及管体350。在本实施例中，目标区TG可对应为使用者的眼球的位置。摄像装置320与显示器310相邻设置，其中，摄像装置320的摄像镜头朝向目标区TG，也就是说，摄像装置320可直接通过成像装置330以摄取目标区TG上的影像。此外，管体350形成在显示器310以及成像装置330间。

在此请注意，在本实施例中，显示器310具有一光穿透区311，且光穿透区311被形成在显示器310的非有效显示区上。摄像装置320对应光穿透区311进行设置，其中摄像装置320被设置在显示器310的第一侧边S1上，且摄像装置320的镜头可朝向或贴合至光穿透区311，并可通过光穿透区311以使摄像装置320对目标区TG进行影像提取动作。附带一提的，显示器310的第二侧边S2朝向目标区TG，且显示器310的第一侧边S1与第二侧边S2为相对的两侧边。

类似于图1的实施例，本发明图3实施例的头戴式显示装置300的管体350中，不需要设置光学元件以进行光线偏折的动作，管体350的长度L1可以有效的被减低。

在本发明其他实施例中，显示器310上的光穿透区的数量可以不只一个，对应设置的摄像装置也可以是多个，没有固定的限制。

接着请参照图4，图4绘示本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置400包括显示器410、摄像装置420、成像装置430、光源440、管体450以及支撑部460。在本实施例中，目标区TG可对应为使用者的眼球的位置。摄像装置420与显示器410相邻设置，其中，摄像装置420的摄像镜头朝向目标区TG，也就是说，摄像装置420可直接通过成像装置430以摄取目标区TG上的影像。此外，管体450形成在显示器410以及成像装置430间。

在本实施例中，支撑部460为一可透光的部件，并与显示器410相邻配置。细节上来说明，支撑部460邻近于显示器410的第一侧边S1以进行配置，其中，显示器410的第一侧边S1与其第二侧边S2为相对的两侧边，且显示器410的第二侧边S2朝向目标区TG，并与管体450相邻。

在此请注意，在本实施例中，摄像装置420被设置并固定在支撑部460上。而显示器410上对应摄像装置420被设置的位置则形成一个缺角。摄像装置420则可被容置在这个缺角所形成的空间中。关于显示器410、摄像装置420以及支撑部460的位置关系，可参照图5绘示的本发明图4实施例中，基于方向D2的显示器、摄像装置以及支撑部的配置位置的上视图。

在图5中，显示器410上形成多个缺角结构，并在支撑部460上形成正投影面410’。正投影面410’中并包括有效显示区411。显示器410的正投影面410’与支撑部460部分重叠。而摄像装置420则被设置在支撑部460中，没有被正投影面410’所覆盖的非重叠区域上。在本实施例中，显示器410所形成的缺角结构位于显示器410的边角，因此，上述的非重叠区域可形成在支撑部460的一个或多个边角上。

在此请注意，图4绘示中，显示器410上所形成缺角结构为三角形，仅只是说明用的范例。在本发明实施例中，显示器410上所形成缺角结构的形状，并没有固定的限制，可以由设计者自行设定，例如可以为矩形、圆弧形、规则或不规则的多边形。此外，显示器410上所形成缺角结构的数量，也没有固定的限制。

通过上述的配置方式，头戴式显示装置400的摄像装置420可以使摄像镜头直接朝向目标区TG，并进行目标区TG的影像提取动作。也就是说，管体450中可以不需要设置光学元件，可有效减低管体450所需要的长度L1。

综上所述，本发明通过使摄像装置与显示器相邻设置，并使摄像装置的摄像镜头朝向目标区，以针对目标区影像进行提取动作。如此一来，设置在显示器以及目标区间的管体中，不需要配置额外的光学元件，有效降低头戴式显示器的硬件成本。并且，在不需要配置额外的光学元件的条件下，管体的长度可以有效的被减小，进以使头戴式显装置的尺寸可以减低，达到轻薄短下的设计需求。

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

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，包括：

显示器，提供显示画面并投射该显示画面至目标区；

至少一摄像装置，与该显示器相邻设置，其中该摄像装置的摄像镜头朝向该目标区；以及

成像装置，设置在该目标区与该显示器间。

2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该成像装置对该显示器具有正投影面，该正投影面完全覆盖该显示器的有效显示区，该至少一摄像装置设置在该显示器的该有效显示区外，并被该正投影面所覆盖。

3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该显示器的非有效显示区上具有至少一通孔，该至少一通孔被该正投影面所覆盖，该至少一摄像装置设置在该至少一通孔中。

4.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该显示器的非有效显示区上具有至少一光穿透区，该至少一摄像装置设置在该至少一光穿透区上。

5.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其中该至少一光穿透区介于该至少一摄像装置与该目标区间。

6.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括：

支撑部，设置在该显示器的第一侧边，并与该显示器重叠配置，其中该显示器的第二侧边朝向该目标区。

7.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其中该显示器对该支撑部的正投影面，与该支撑部间具有至少一非重叠区，该至少一摄像装置设置在该支撑部上的该非重叠区上。

8.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其中该至少一非重叠区位于该支撑部的至少一边角上。

9.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括：

至少一光源，用以投射至少一光束至该目标区。

10.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该成像装置包括至少一透镜。

11.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括管体，设置在该成像装置以及该显示器中。