CN112965251A - 头戴式显示设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种头戴式显示设备，其包括显示镜片、镜框主体以及至少一磁吸部。所述显示镜片用以显示扩增实境或虚拟实境影像内容；所述镜框主体包括承载部，用以承载所述显示镜片；所述至少一磁吸部设置于所述镜框主体，用以磁吸第一镜片单元或第二镜片单元，使所述第一镜片单元或所述第二镜片单元附着于所述镜框主体，其中所述第一镜片单元包括第一磁性组件，所述第二镜片单元包括第二磁性组件。本申请有益的地方在于，通过镜框主体和镜片单元之间的磁吸设计，当用户在佩戴扩增实境或虚拟实境眼镜需要其他的视觉辅助时，不需重新购买新的装置，只需更换镜片单元即可。
Description
技术领域
本申请涉及一种头戴式显示设备，且特别是有关于一种能够快速调整视觉辅助功能的头戴式显示设备。
背景技术
虚拟实境(Virtual Reality，VR)技术属于目前流行的显示技术，主要结合计算机图像系统和各种显示控制设备，进而产生出虚拟三维影像。在进行虚拟实境的体验时通常搭配头戴显示器(Head Mounted Display，HMD)完全罩住眼睛可视范围，此时使用者看不到真实环境，而只能观看头戴显示器呈现的虚拟图像，并且大多会以操作控制器来与虚拟世界中的多媒体内容进行互动。虚拟现实虚拟实境通常应用在游戏、模拟训练上，只要戴上头戴显示器进入虚拟的世界，就可以避开真实操作训练时的危险，或是避免付出昂贵的设备代价，在虚拟实境世界中熟练之后，再到现实进行真实的训练。以飞行员虚拟实境训练系统为例，飞行员头上戴着头戴显示器，完全看不到真实周围的环境，只看的到计算机中产生的虚拟世界，并且使用游戏杆来模拟操控练习飞行。
不同于虚拟实境技术，扩增实境(Augmented Reality，AR)的技术原理是透过摄影机拍摄现实画面并结合某种辨识定位技术，让屏幕中的现实场景扩增出计算机虚拟产生的对象，用户会同时看到真实世界与虚拟同时并存的内容。举例来说，有些汽车装置会搭载倒车显影系统，其呈现的影像为真实拍摄的影像结合虚拟的汽车图像，使得用户可根据扩增实境来顺利完成停车。此外，还有一些结合虚拟实境、扩增实境技术的应用，这些应用被统称为混合实境(Mixed Reality，MR)。
目前市面上的扩增实境眼镜针对近视族群适用性较差，通常这类型产品本身不具备度数，因此在患有近视的用户使用扩增实境眼镜时，由于无法同时配戴自己的近视眼镜，因此用户只能清楚观看扩增实境影像但无法清楚观看现实中的场景。即使一些制造商尝试将扩增实境眼镜替换为有近视度数的镜片，但如此一来必须将产品客制化，或是提高量化的成本以提供用户各种度数的选择。
此外，即便将扩增实境眼镜客制化，由于镜片的度数无法切换，当用户近视度数加深或是想将扩增实境眼镜借给朋友观看时，由于近视镜片大都为固定无法拆卸，因此无法任意作切换，
除了上述对于用户视力上适应性的不足，扩增实境、虚拟实境装置的外观也成为不可忽视的环节。电子竞技和网路直播已经成为能够带来庞大商机的新兴产业，因此，当职业玩家或节目主持人在穿戴扩增实境、虚拟实境装置时，会期望装置有更新潮、亮眼的外观，然而这样的需求也需要进一步作客制化整个装置，造成消费者端或是制造商端成本的增加。
综上所述，需要一种能快速更换近视镜片的扩增实境或虚拟实境眼镜。目前市场上的扩增实境或虚拟实境眼镜基本只是一种常会的度数，仅适合非近视人员使用，对于不同程度的近视者，使用度不高，从而导致他们在佩戴扩增实境或虚拟实境眼镜观看时基本看不清里面的内容，或是只能看清楚近端的扩增实境影像而无法看清远方的真实场景。为此本发明提出一种扩增实境或虚拟实境眼镜近视调节装置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用方便、稳固，镜框颜色和镜片颜色可变换的头戴式显示装置，以解决现有技术所面临的困难点。
具体来说，本发明提供一种扩增实境或虚拟实境眼镜，通过磁吸的方式来快速更换不同的镜片单元，实现了扩增实境或虚拟实境眼镜内部近视镜片的方便拆装和更换，提高了扩增实境或虚拟实境眼镜的实用性。
本发明实施例提供一种头戴式显示设备，其包括显示镜片、镜框主体以及至少一磁吸部。所述显示镜片用以显示扩增实境或虚拟实境影像内容；所述镜框主体包括承载部，用以承载所述显示镜片；所述至少一磁吸部设置于所述镜框主体，用以磁吸第一镜片单元或第二镜片单元，使所述第一镜片单元或所述第二镜片单元附着于所述镜框主体，其中所述第一镜片单元包括第一磁性组件，所述第二镜片单元包括第二磁性组件。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述磁吸部为强力磁铁所构成。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述至少一磁吸部是位于所述承载部上。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述第一镜片单元和所述第二镜片单元为太阳镜片、偏振镜片或近视镜片。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述第一镜片单元和所述第二镜片单元具有金属外框，且所述镜框主体为塑胶材料。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述第一镜片单元和所述第二镜片单元具有不同颜色的外框。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述镜框主体具有信号接口，用以电连接信号线。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述头戴式显示设备还包括：
第一支臂，设置于所述镜框主体的一侧，且枢接于所述镜框主体，所述第一支臂于展开过程中远离所述镜框主体转动，并且于收合过程中朝向所述镜框主体转动；以及
第二支臂，设置于所述镜框主体的另一侧，且枢接于所述镜框主体，所述第二支臂于展开过程中远离所述镜框主体转动，并且于收合过程中朝向所述镜框主体转动。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述头戴式显示设备是虚拟实境显示设备，并且还包括：
头带，用以固定于所述镜框主体的两侧；
额头垫，设置于所述镜框主体的内侧；以及
遮盖，用以阻挡外界光线。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述显示镜片、第一镜片单元、第二镜片单元由玻璃、树脂或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)中至少一者组成。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述头戴式显示设备还包括：
六轴传感器，内建于所述镜框主体，用以侦测所述头戴式显示设备在六轴方向上的位移。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述镜框主体内建有芯片，所述芯片还包括无线模块、处理器、存储器以及闪存。所述无线模块用以接收无线信号；所述处理器用以计算数据；所述存储器用以存储数据；所述闪存用以暂存数据。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述镜框主体内建有电池，用以对所述芯片进行供电。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明通过镜框主体与镜片单元互相磁吸形成具有全新外观的头戴式装置，其中镜片单元可具有各式各样不同的外框设计。本发明能在节省下对整个头戴式装置进行外观上作客制化的前提下简便地达到改变产品外观的目的，故产品的实用性得到了大幅提升。
本发明至少包括以下有益效果：通过镜框主体和镜片单元之间的磁吸设计，当用户在佩戴扩增实境或虚拟实境眼镜需要进行近视度数的调节时，能够通过地添加或更换所需的镜片单元。此外，当用户近视度数发生变化时，不需重新购买新的装置，只需更换镜片单元即可。此外，针对用户端不同的需求，镜片单元还可进一步采用太阳镜片、具有度数的太阳镜片，或具有偏光效果的太阳镜片。
从以上可知，本发明能够便于用户根据需要，通过简易安装和拆卸来对扩增实境或虚拟实境眼镜进行近视度数调整，提高了扩增实境或虚拟实境眼镜的实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请实施例的头戴式显示设备的示意图。
图2是根据本申请另一实施例的头戴式显示设备的示意图。
图3是根据本申请实施例的内建于图1头戴式显示设备的芯片的示意图。
图4为图1中的头戴式显示设备与不同镜片单元进行结合的示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本申请所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。
揭露特别以下述例子加以描述，这些例子仅是用以举例说明而已，因为对于熟习此技艺者而言，在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。在通篇说明书与权利要求中，除非内容清楚指定，否则“一”以及“所述”的意义包括这一类叙述包括“一或至少一”所述组件或成分。此外，如本揭露所用，除非从特定上下文明显可见将复数个排除在外，否则单数冠词亦包括复数个组件或成分的叙述。而且，应用在此描述中与下述的全部权利要求中时，除非内容清楚指定，否则“在其中”的意思可包括“在其中”与“在其上”。在通篇说明书与权利要求所使用的用词，除有特别注明，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供从业人员在有关本揭露的描述上额外的引导。在通篇说明书的任何地方的例子，包括在此所讨论的任何用词的例子的使用，仅是用以举例说明，当然不限制本揭露或任何例示用词的范围与意义。同样地，本揭露并不限于此说明书中所提出的各种实施例。
在此所使用的用词“大约”、“约”或“近乎”应大体上意味在给定值或误差范围在20％以内，较佳是在10％以内。此外，在此所提供的数量可为近似的，因此意味着若无特别陈述，可用词“大约”、“约”或“近乎”加以表示。当数量、浓度或其他数值或参数有指定的范围、较佳范围或表列出上下理想值的时，应视为特别揭露由任何上下限的数对或理想值所构成的所有范围，不论所述等范围是否分别揭露。举例而言，如揭露范围某长度为X公分到Y公分，应视为揭露长度为H公分且H可为X到Y之间的任意实数。
此外，“电(性)耦接”或“电(性)连接”在此是包括任何直接及间接的电气连接手段。举例而言，若文中描述一第一装置电性耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接连接于所述第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地连接至所述第二装置。另外，若描述关于电信号的传输、提供，熟习此技艺者应可了解电信号的传递过程中可能伴随衰减或其他非理想性的变化，但电信号传输或提供的来源与接收端若无特别叙明，实质上应视为同一信号。举例而言，若由电子电路的端点A传输(或提供)电信号S给电子电路的端点B，其中可能经过晶体管开关的源极和漏极两端及/或可能的杂散电容而产生电压降，但此设计的目的若非刻意使用传输时产生的衰减或其他非理想性的变化而达到某些特定的技术效果，电信号S在电子电路的端点A与端点B应可视为实质上为同一信号。
可了解如在此所使用的用词“包括”、“具有”、“含有”等等，为开放性的用词，即意指包括但不限于。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优势或特点。此外，摘要部分和标题仅作为来辅助专利文件搜寻的目的，并非用来限制权利要求的范围。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向，而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件。以下的说明是基于所例示的本发明具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
请参考图1，图1是根据本发明实施例的头戴式显示设备10的示意图。如图1所示，头戴式显示设备10包括显示镜片1、镜框主体2、至少一磁吸部3(在本实施例中共设置于两处)、第一支臂5以及第二支臂6。显示镜片1用以显示扩增实境或虚拟实境影像内容，由于本实施例中用户配戴时的视觉是开放的，故较适合观看扩增实境影像内容。镜框主体2包括承载部4以承载显示镜片1，举例来说，承载部4可为预留的凹槽或是挖孔。磁吸部3设置于镜框主体2，用以磁吸第一镜片单元11或第二镜片单元12，使第一镜片单元11或第二镜片单元12附着于镜框主体2，其中第一镜片单元11包括第一磁性组件11S，且第二镜片单元包括第二磁性组件12S。虽然已上仅列举两个镜片单元，但本发明可根据实际需求于更多镜片单元之间作切换，而非局限于说明书中的范例。
可选地，在本发明的一些实施例中，磁吸部3为强力磁铁所构成。在一些变化例中，磁吸部3也可以是只具有一般程度磁力的磁铁，但第一磁性组件11S、第二磁性组件12S设置为强力磁铁。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述至少一磁吸部3是位于承载部4上，但本发明并不以此为限，只要能够已校吸住第一磁性组件11S、第二磁性组件12S而使第一镜片单元11、第二镜片单元12达到固定的效果，磁吸部3也可以被设置在镜框主体2上的其他位置，例如承载部4的侧面位置或底部位置。
可选地，在本发明的一些实施例中，第一镜片单元11和第二镜片单元12为太阳镜片、偏振镜片或近视镜片。如此一来，很好地改善用户视力上适应性的不足，或是需要在强光环境下使用头戴式显示设备10时仍可有清晰且舒适的视野。
可选地，在本发明的一些实施例中，第一镜片单元11和第二镜片单元12具有金属外框，且所述镜框主体为塑胶材料，如此一来，由于重量较大程度地转移到第一镜片单元11和第二镜片单元12，因此用户在配戴头戴式显示设备10但并未吸附第一镜片单元11和第二镜片单元12时，头部或颈部不会感受到太大压力。
可选地，在本发明的一些实施例中，第一镜片单元11和第二镜片单元12具有不同颜色的外框。如此一来，很好地实现了扩增实境、虚拟实境装置在外观上的需求。由于电子竞技和网路直播已经成为能够带来庞大商机的新兴产业，因此，当直播玩家或节目主持人等公众人物在穿戴扩增实境、虚拟实境装置时，会期望装置能够有更好的视觉效果。本发明可在不需进一步客制化整个头戴式显示设备10的前提下便利地改善头戴式显示设备10的整体外观，故能够降低制造商端的制造成本或是消费者端的购买成本，并且在只有镜片单元(例如第一镜片单元11)损毁的情况下，可以只添购另一镜片单元(例如第一镜片单元12)，而不用再购买整个头戴式显示设备10。
可选地，在本发明的一些实施例中，镜框主体2具有信号接口(未图示)，用以电连接信号线。举例来说，信号接口可用于连接HDMI缆线或是3.5mm音频线。
第一支臂5设置于镜框主体2的一侧并且且枢接于镜框主体2，如枢接部7所示。第一支臂5于展开过程中会远离镜框主体2转动，并且于收合过程中会朝向镜框主体2转动。相似地，第二支臂6设置于镜框主体2的另一侧且枢接于镜框主体2，如枢接部8所示。第二支臂6于展开过程中会远离镜框主体2转动，并且于收合过程中朝向镜框主体2转动。需要注意的是，本发明并不限定第一支臂5、第二支臂6与镜框主体2只能通过枢接的方式结合，本发明并不排除其他可以使头戴式显示设备10达到展开、收合效果的设计。
可选地，在本发明的一些实施例中，头戴式显示设备是虚拟实境显示设备，请参见图2，图2的头戴式显示设备40包括额头垫41、头带42、44以及遮盖43，其中额头垫41设置于镜框主体2的内侧，用户于配戴头戴式显示设备40时可减轻用户头部的压力。头带42的两端分别固定于镜框主体2的两侧，用以将头戴式显示设备40固定于用户的头部，头带44进一步绕过头部的顶部固定于后端。遮盖43为不透光材质，用以阻挡外界光源，使得用户在观赏虚拟实境内容时有更好的体验。头戴式显示设备40同样有镜片通过磁吸的方式附加于镜框主体(但于图2中被遮盖43挡住，未示出)，倘若欲附加的镜片是和遮盖43一体成型，遮盖43本身也可设置磁性组件而吸附于镜框主体。
可选地，在本发明的一些实施例中，显示镜片1、第一镜片单元11、第二镜片单元12可由玻璃、树脂或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)中至少一者组成。以上镜片材质各有其优缺点。
可选地，在本发明的一些实施例中，头戴式显示设备10还包括六轴传感器(未图示)，其内建于镜框主体2，用以侦测头戴式显示设备在六轴方向上的位移。具体来说，六轴空间参数包括X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标、绕X轴转动角度、绕Y轴转动角度以及绕Z轴转动角度，分别用以量测头戴式显示设备10沿X轴前后移动、沿Y轴左右移动、沿Z轴上下移动、绕X轴旋转、绕Y轴前后旋转以及绕Z轴左右旋转等数据。
请参考图3，在本发明的一些实施例中，镜框主体2内建有芯片50，芯片50还包括无线模块51、处理器52、存储器53以及闪存54。无线模块51是用以接收无线信号(例如Wi-Fi或蓝芽等无线技术)，处理器52是用以计算数，存储器53是用以存储数据，且闪存54是用以暂存数据。举例来说，头戴式显示设备10本身可具备运算能力，无须进一步信号连接(有线或无线的方式)至桌上型电脑或笔记本电脑。然而，头戴式显示设备10也可只具备影像显示功能而不具备运算能力，但可通过耦接信号连接(有线或无线的方式)至桌上型电脑或笔记本电脑来取得影像数据。
可选地，在本发明的一些实施例中，头戴式显示设备10的镜框主体2内建有电池(未图示)，用以对芯片进行供电。然而，头戴式显示设备10也可设计为以干电池来供电，或是以外接电源线来供电。
请参阅图4，图4为图1中的头戴式显示设备10与不同镜片单元进行结合的示意图。如图4所示，头戴式显示设备10分别与第一镜片单元11、第二镜片单元12结合后成为第一完成型态70、第二完成型态80，其中第一完成型态70和第二完成型态80可具有不同的外观设计以及不同的镜片材质。
总的来说，本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明通过镜框主体与镜片单元互相磁吸形成具有全新外观的头戴式装置，其中镜片单元可具有各式各样不同的外框设计。本发明能在节省下对整个头戴式装置进行外观上作客制化的前提下简便地达到改变产品外观的目的，故产品的实用性得到了大幅提升。
本发明至少包括以下有益效果：通过镜框主体和镜片单元之间的磁吸设计，当用户在佩戴扩增实境或虚拟实境眼镜需要进行近视度数的调节时，能够通过地添加或更换所需的镜片单元。此外，当用户近视度数发生变化时，不需重新购买新的装置，只需更换镜片单元即可。此外，针对用户端不同的需求，镜片单元还可进一步采用太阳镜片、具有度数的太阳镜片，或具有偏光效果的太阳镜片。
综上所述，本发明能够便于用户根据需要，通过简易安装和拆卸来对扩增实境或虚拟实境眼镜进行近视度数调整，提高了扩增实境或虚拟实境眼镜的实用价值。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得所有其他实施例，除本发明实施例提到的与本发明实施例方案一致的此类设计，都属于本发明保护的范围。
以上对本发明实施例所提供的适用于终端设备的反射式显示器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
以上对本申请实施例所提供的适用于终端设备的反射式显示器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变的地方，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：
显示镜片，用以显示扩增实境或虚拟实境影像内容
镜框主体，包括承载部，用以承载所述显示镜片；以及
至少一磁吸部，设置于所述镜框主体，用以磁吸第一镜片单元或第二镜片单元，使所述第一镜片单元或所述第二镜片单元附着于所述镜框主体，其中所述第一镜片单元包括第一磁性组件，所述第二镜片单元包括第二磁性组件。
2.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述磁吸部为强力磁铁所构成。
3.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述至少一磁吸部是位于所述承载部上。
4.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一镜片单元和所述第二镜片单元为太阳镜片、偏振镜片或近视镜片。
5.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一镜片单元和所述第二镜片单元具有金属外框，且所述镜框主体为塑胶材料。
6.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一镜片单元和所述第二镜片单元具有不同颜色的外框。
7.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括：
第一支臂，设置于所述镜框主体的一侧，且枢接于所述镜框主体，所述第一支臂于展开过程中远离所述镜框主体转动，并且于收合过程中朝向所述镜框主体转动；以及
第二支臂，设置于所述镜框主体的另一侧，且枢接于所述镜框主体，所述第二支臂于展开过程中远离所述镜框主体转动，并且于收合过程中朝向所述镜框主体转动。
8.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备是虚拟实境显示设备，并且还包括：
头带，用以固定于所述镜框主体的两侧；
额头垫，设置于所述镜框主体的内侧；以及
遮盖，用以阻挡外界光线。
9.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述显示镜片、第一镜片单元、第二镜片单元由玻璃、树脂或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)中至少一者组成。
10.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述镜框主体内建有芯片，所述芯片还包括：
无线模块，用以接收无线信号；
处理器，用以计算数据；
存储器，用以存储数据；以及
闪存，暂存数据。
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