CN113835226A - 头戴式显示装置 - Google Patents

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CN113835226A
CN113835226A CN202110018897.0A CN202110018897A CN113835226A CN 113835226 A CN113835226 A CN 113835226A CN 202110018897 A CN202110018897 A CN 202110018897A CN 113835226 A CN113835226 A CN 113835226A
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张立勋
谢天嘉
解智翔
张承甫
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Abstract

本发明公开一种头戴式显示装置，其包括前端组件、穿戴组件及衬垫模块。穿戴组件连接于前端组件，并适于将前端组件穿戴至使用者的脸部。衬垫模块包括硬质元件、软质元件及风扇。硬质元件连接至穿戴组件。软质元件连接至硬质元件用以接触使用者的皮肤，并具有后流道。风扇与后流道相连通。软质元件连接至硬质元件以接触使用者的皮肤，而风扇驱动气流流经软质元件的后流道以提供散热效果。

Description

头戴式显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，且特别是涉及一种头戴式显示装置。
背景技术
随着科技产业日益发达，显示装置的型态、使用功能以及使用方式越来越多元，可直接配带在使用者身体上的头戴式显示装置也因应而生。头戴式显示装置的种类相当多，以眼罩类型等头戴式显示装置为例，使用者配戴上此类显示装置之后，除了可以看到立体图像之外，图像还会随着使用者头部转动而改变，可提供使用者更身历其境的感受。
头戴式显示装置的前端组件(front assembly)通过穿戴组件穿戴于使用者的脸部，使得前端组件的显示模块可朝向使用者的双眼投射显示画面。为了缓冲穿戴组件施加在使用者头部的压力，可将衬垫设置在穿戴组件与使用者头部之间。然而，在长时间使用后，衬垫容易让使用者感到闷热。
发明内容
本发明提供一种头戴式显示装置，其衬垫具有主动散热的功能。
本发明的头戴式显示装置包括前端组件、穿戴组件及衬垫模块。穿戴组件连接于前端组件，并适于将前端组件穿戴至使用者的脸部。衬垫模块包括硬质元件、软质元件及风扇。硬质元件连接至穿戴组件。软质元件连接至硬质元件以接触使用者的皮肤，并具有后流道。风扇与后流道相连通。
基于上述，软质元件连接至硬质元件以接触使用者的皮肤，而风扇驱动气流流经软质元件的后流道以提供散热效果。
附图说明
图1A是本发明的一实施例的一种头戴式显示装置的立体图；
图1B是图1A的头戴式显示装置于另一视角的立体图；
图2A是图1A的第一衬垫模块的立体图；
图2B是图2A的第一衬垫模块于另一视角的立体图；
图3A是图2A的第一衬垫模块的分解图；
图3B是图2A的第一衬垫模块于另一视角的分解图；
图4A是图1A的第二衬垫模块的立体图；
图4B是图4A的第二衬垫模块于另一视角的立体图；
图5A是图4A的第二衬垫模块的分解图；
图5B是图4A的第二衬垫模块于另一视角的分解图；
图6A是图1A的第三衬垫模块的立体图；
图6B是图6A的第三衬垫模块于另一视角的立体图；
图7A是图6A的第三衬垫模块的分解图；
图7B是图6A的第三衬垫模块于另一视角的分解图；
图8是图6A的第三衬垫模块沿第三后流道出口剖切的局部剖视图；
图9是图6A的第三衬垫模块的气流路径示意图；
图10是本发明的另一实施例的第三衬垫模块的局部剖视图；
图11A是本发明的另一实施例的第三衬垫的立体图；
图11B是图11A的第三衬垫模块于另一视角的立体图；
图12A是图11A的第三衬垫模块的分解图；
图12B是图11A的第三衬垫模块于另一视角的分解图；
图13是图11A的第三衬垫模块沿第三后流道出口剖切的局部剖视图。
附图标记说明
10：头戴式显示装置
12：前端组件
14：穿戴组件
20：皮肤
100：第一衬垫模块
110：第一硬质元件
120：第一软质元件
121：第一后流道
121a：第一后流道出口
122：第一柱体
130：第一风扇
140：第一织物层
200：第二衬垫模块
210：第二硬质元件
220：第二软质元件
221：第二后流道
221a：第二后流道出口
222：第二柱体
230：第二风扇
240：第二织物层
300：第三衬垫模块
310：第三硬质元件
310a：前盖
310b：后盖
310c：风扇盖
311：前流道
311a：前流道出口
311d：侧向气流出口
320：第三软质元件
321：第三后流道
321a：第三后流道出口
321c：沟槽
321d：侧向后流道出口
323：增厚部分
330：第三风扇
330a：入风口
330b：出风口
340：第三织物层
具体实施方式
请参考图1A及图1B，在本实施例中，头戴式显示装置10包括前端组件12(frontassembly)及穿戴组件14(wearable assembly)。穿戴组件14连接于前端组件12，并适于将前端组件12穿戴至使用者的脸部。
在本实施例中，前端组件12可包括光学系统(未绘示)以及保护外壳等构件，并可设置显示器或适于放置显示器。前述显示器可以是内建显示器或外加的可携式显示器(例如智能手机等)，但本发明不限于此。前述显示器的种类可依据头戴式显示装置10应用在虚拟现实系统(virtual reality system)、增强现实系统(augmented reality system)或混合现实系统(mixed reality system)中而有所调整。光学系统包括用于改变显示器的光路的光学元件，例如为透镜、导光件或棱镜等。此外，穿戴组件14可包括任何形式的头带，亦可包括任何用于调整头带长度的构件或模块。
为了缓冲穿戴组件14施加在使用者头部的压力，头戴式显示装置10至少包括第一衬垫模块100、第二衬垫模块200及第三衬垫模块300其中之一。在本实施例中，第一衬垫模块100用于抵接使用者的额骨。第二衬垫模块200用于抵接使用者的枕骨。第三衬垫模块300用于抵接使用者的脸部，特别是抵接使用者的眼眶周围。
请参考图2A、图2B、图3A及图3B，第一衬垫模块100可以包括第一硬质元件110、第一软质元件120及第一风扇130。第一硬质元件110连接至穿戴组件14(如图1A及图1B所示)。第一软质元件120连接至第一硬质元件110用以接触使用者的皮肤，并具有第一后流道121。第一风扇130与第一后流道121相连通，用以将外界的气体引入第一后流道121。第一风扇130例如是轴流风扇，但不此为限。
在本实施例中，第一硬质元件110的材质例如是塑胶或其他较不容易压缩的材质，以提供支撑。第一硬质元件110与穿戴组件14的一部分可以是一体成型。
在本实施例中，第一软质元件120的材质例如是橡胶、硅胶、泡棉或其他较容易压缩的材质，以提供缓冲。第一软质元件120可具有多个第一柱体122。这些第一柱体122可支撑使用者的头部。第一后流道121延伸于这些第一柱体122之间。第一软质元件120具有一个或多个第一后流道出口121a。这些第一后流道出口121a与第一后流道121相连通并位在第一软质元件120不与使用者皮肤接触的表面。由于来自第一风扇130的气流将经由第一后流道121(即经过这些第一柱体122)而从这些第一后流道出口121a流出，因此使用者对于第一软质元件120与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
在本实施例中，第一衬垫模块100还可包括第一织物层140。第一织物层140覆盖第一软质元件120。第一织物层140可采用透气且凉感的布料。第一织物层140可通过可拆卸方式覆盖第一软质元件120，以被拆卸下来清洗。更详细而言，第一后流道121内流动的气流促使第一织物层140所吸附的汗水蒸发而降低温度，因此使用者对于第一织物层140与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
请参考图4A、图4B、图5A及图5B，第二衬垫模块200可以包括第二硬质元件210、第二软质元件220及第二风扇230。第二硬质元件210连接至穿戴组件14(如图1A及图1B所示)。第二软质元件220连接至第二硬质元件210用以接触使用者的皮肤，并具有第二后流道221。第二风扇230与第二后流道221相连通，用以将外界的气体引入第二后流道221。第二风扇230例如是轴流风扇，但不此为限。
在本实施例中，第二硬质元件210的材质例如是塑胶或其他较不容易压缩的材质，以提供支撑。第二硬质元件210与穿戴组件14的一部分可以是一体成型。
在本实施例中，第二软质元件220的材质例如是橡胶、硅胶、泡棉或其他较容易压缩的材质，以提供缓冲。第二软质元件220可具有多个第二柱体222。这些第二柱体222可支撑使用者的头部。第二后流道221延伸于这些第二柱体222之间。第二软质元件220具有一个或多个第二后流道出口221a。这些第二后流道出口221a与第二后流道221相连通并位在第二软质元件220不与使用者皮肤接触的表面。因此，由于第二风扇230的气流将经由第二后流道221(即经过这些第二柱体222)而从这些第二后流道出口221a流出，因此使用者对于第二软质元件220与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
在本实施例中，第二衬垫模块200还可包括第二织物层240。第二织物层240覆盖第二软质元件220。第二织物层240可采用透气且凉感的布料。第二织物层240可通过可拆卸方式覆盖第二软质元件220，以被拆卸下来清洗。更详细而言，第二后流道221内流动的气流促使第二织物层240所吸附的汗水蒸发而降低温度，因此使用者对于第二织物层240与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
请参考图6A、图6B、图7A、图7B、图8及图9，在本实施例中，第三衬垫模块300可以包括第三硬质元件310、第三软质元件320及多个第三风扇330。第三硬质元件310连接至穿戴组件14(如图1A及图1B所示)。第三软质元件320连接至第三硬质元件310用以接触使用者的皮肤20(如图8所示)，并具有第三后流道321。这些第三风扇330与第三后流道321相连通，用以将外界的气体引入第三后流道321。
在本实施例中，第三硬质元件310具有前流道311，且这些第三风扇330经由前流道311与第三后流道321相连通。第三硬质元件310可包括前盖310a及后盖310b，且前盖310a与后盖310b彼此连接以构成前流道311，而第三硬质元件310具有多个前流道出口311a，以将前流道311与第三后流道321相连通。这些第三风扇330可插入前端组件12(如图1A及图1B所示)，以将外界气体或前端组件12的内部气体经由前流道311注入第三后流道321。当前端组件12的内部气体被第三风扇330抽出时，前端组件12的内部的温度也可以降低。
在本实施例中，第三软质元件320具有一个或多个第三后流道出口321a，且这些第三后流道出口321a与第三后流道321相连通并位在第三软质元件320与使用者皮肤接触的表面。第三软质元件320具有一个或多个沟槽321c在第三软质元件320的表面，这些第三后流道出口321a的一个或多个在对应的沟槽321c内，使得气流可从第三后流道出口321a经由沟槽321c流出。这些沟槽321c可视为次流道。第三软质元件320可从使用者的双眉之间的位置围绕使用者的双眼并延伸至使用者的双颊，以抵接使用者的眼眶周围。更详细而言，由于气流经由沟槽321c流出，因此使用者对于第三软质元件320与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
在本实施例中，这些第三风扇330具有多个入风口330a及出风口330b，这些入风口330a分别与前端组件12(如图1A及图1B所示)与使用者的脸部所围成的空间以及与外界环境相连通，且出风口330b与第三后流道321相连通。因此，这些第三风扇330可将前端组件12(如图1A及图1B所示)与使用者的脸部所围成的空间内的气体抽出并混合由外界环境所吸入的气体，进而注入第三后流道321，接着从这些第三后流道出口321a排出至外界。因此，前端组件12与使用者的脸部所围成的空间内的湿度以及温度可以进一步下降，使得使用者比较不会觉得闷热。同时，由于气流经由沟槽321c流出，因此使用者对于第三软质元件320与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
在另一实施例中，入风口330a也可以同时吸入前端组件12内的高温气体以及外界环境的气体，并注入第三后流道321。因此，前端组件12的内部的温度也可以降低。同时，由于气流经由沟槽321c流出，因此使用者对于第三软质元件320与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
在本实施例中，第三衬垫模块300还可包括第三织物层340(如图9所示)。第三织物层340覆盖第三软质元件320。第三织物层340可采用透气且凉感的布料。第三织物层340可通过可拆卸方式覆盖第三软质元件320，以被拆卸下来清洗。更详细而言，经由沟槽321c流出的气体促使第三织物层340所吸附的汗水蒸发而降低温度，因此使用者对于第三织物层340与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
请参考图10，相较于图8的实施例，在另一实施例中，第三硬质元件310(例如第三硬质元件310的前盖310a)可具有一个或多个侧向气流出口311d，且这些侧向气流出口311d与前流道311相连通。此外，第三软质元件320可具有一个或多个侧向后流道出口321d，且这些侧向后流道出口321d与第三后流道321相连通。这些侧向气流出口311d与侧向后流道出口321d所吹出的气流可以流经使用者脸部没有被第三软质元件320所覆盖的区域，例如是额头，因此使用者能够感到凉爽一点。
请参考图11A、图11B、图12A、图12B及图13，其所绘示的另一实施例与图6A的实施例大致相同，而两者的差异如下。首先，在图6A的实施例中，这些第三风扇330位在使用者的眼睛上方，但在本实施例中，这些第三风扇330分别对应位于使用者的两个脸颊，且第三硬质元件310具有多个风扇盖310c，其固接至前盖310a，以固定这些第三风扇330。在另一实施例中，这些风扇盖310c也可以整合成单一构件。
此外，在本实施例中，第三软质元件320具有增厚部分323，且增厚部分323沿着第三后流道321分布。因此，当第三软质元件320受到挤压或是在配戴时，增厚部分323将尽可能确保第三后流道321不会被中断而维持畅通。
另外，在本实施例中，第三后流道321的数量为二个，增厚部分323的数量为二个，每个第三后流道321从使用者的额头延伸至使用者的脸颊，且每个增厚部分323分布在对应的第三后流道321的外侧。第三风扇330的数量为二个，且这些第三风扇330分别连通至这些第三后流道321。
这些第三风扇330具有多个入风口330a及出风口330b，这些入风口330a分别与前端组件12(如图1A及图1B所示)与使用者的脸部所围成的空间以及与外界环境相连通，且出风口330b与第三后流道321相连通。因此，这些第三风扇330可将前端组件12(如图1A及图1B所示)与使用者的脸部所围成的空间内的气体抽出并混合由外界环境所吸入的气体，进而注入第三后流道321，接着从这些第三后流道出口321a排出至外界。因此，前端组件12与使用者的脸部所围成的空间内的湿度以及温度可以进一步下降，使得使用者比较不会觉得闷热。同时，由于气流经由沟槽321c流出，因此使用者对于第三软质元件320与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
在本实施例中，第三衬垫模块300也可以包括第三织物层(图未示)。
第三织物层覆盖第三软质元件320。第三织物层可采用透气且凉感的布料。
第三织物层可通过可拆卸方式覆盖第三软质元件320，以被拆卸下来清洗。更详细而言，经由沟槽321c流出的气体促使第三织物层所吸附的汗水蒸发而降低温度，因此使用者对于第三织物层与皮肤接触的区域比较不会觉得闷热。
综上所述，头戴式显示装置的衬垫模块的软质元件连接至硬质元件，并用以接触使用者的皮肤，而风扇驱动气流流经软质元件的后流道以提供散热效果。

Claims (15)

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，包括：
前端组件；
穿戴组件，连接于所述前端组件，并适于将所述前端组件穿戴至使用者的脸部；以及
衬垫模块，包括：
硬质元件，连接至所述穿戴组件；
软质元件，连接至硬质元件用以接触使用者的皮肤，并具有后流道；以及
风扇，与所述后流道相连通。
2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述硬质元件具有前流道，且所述风扇经由所述前流道与所述后流道相连通。
3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述硬质元件具有至少一个前流道出口，且所述至少一个前流道出口将所述前流道与所述后流道相连通。
4.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述硬质元件包括前盖及后盖，且所述前盖与所述后盖彼此连接以构成所述前流道。
5.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述软质元件具有至少一个后流道出口，且所述至少一个后流道出口与所述后流道相连通并位在所述软质元件与使用者皮肤接触的表面。
6.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述软质元件具有至少一个沟槽在所述软质元件的表面，且所述至少一个后流道出口在所述至少一个沟槽内。
7.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述软质元件从使用者的双眉之间的位置围绕使用者的双眼并延伸至使用者的双颊。
8.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述风扇具有多个入风口及出风口，所述多个入风口分别与所述前端组件与使用者的脸部所围成的空间以及与外界环境相连通，且所述出风口与所述后流道相连通。
9.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述软质元件具有增厚部分，且所述增厚部分沿着所述后流道分布。
10.如权利要求9所述的头戴式显示装置，其中所述后流道的数量为二个，所述增厚部分的数量为二个，所述二个后流道的每一个从使用者的额头延伸至使用者的脸颊，且所述二个增厚部分的每一个分布在对应的后流道的外侧。
11.如权利要求10所述的头戴式显示装置，其中所述风扇的数量为二个，且所述二个风扇分别连通至所述二个后流道。
12.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述软质元件具有多个柱体，以抵接使用者的头部，且所述后流道延伸于该些柱体之间。
13.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述衬垫模块还包括：
织物层，覆盖所述软质元件。
14.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述硬质元件具有前流道，所述风扇经由所述前流道与所述后流道相连通，所述硬质元件具有至少一个侧向气流出口，且所述至少一个侧向气流出口与所述前流道相连通。
15.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述软质元件具有至少一个侧向后流道出口，且所述至少一个侧向后流道出口与所述后流道相连通。
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