CN115903230A - 头戴式装置 - Google Patents

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CN115903230A
CN115903230A CN202111253495.5A CN202111253495A CN115903230A CN 115903230 A CN115903230 A CN 115903230A CN 202111253495 A CN202111253495 A CN 202111253495A CN 115903230 A CN115903230 A CN 115903230A
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任祖荫
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余丽华
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Abstract

本发明公开一种头戴式装置，包括一第一光机、一第二光机、一调整机构、一第一镜脚以及一第二镜脚。调整机构连接并适于带动该第一光机以及该第二光机。第一镜脚连接并适于带动该调整机构。第二镜脚连接并适于带动该调整机构，其中，该第一镜脚以及该第二镜脚适于在一第一空间姿态以及一第二空间姿态之间转动，当该第一镜脚以及该第二镜脚处于该第一空间姿态时，该第一光机与该第二光机之间具有一第一间距，当该第一镜脚以及该第二镜脚处于该第二空间姿态时，该第一光机与该第二光机之间具有一第二间距。由此，该第一光机与该第二光机之间的距离可调整。

Description

头戴式装置
技术领域
本发明涉及一种头戴式装置，特别是涉及一种可以自动调整光机间距的头戴式装置。
背景技术
头戴式装置为近几年各家科技厂争相研发的新产品之一，使用者在配戴上的适用性及便利性是即为重要的一环，其中，每个不同使用者在两眼之间的距离(InterpapillaryDistance,IPD)都有差异，装置在配戴时无法适用于所有人，而未能对齐的瞳距或不适当的头戴式显示器可能会造成影像模糊、晕眩及眼睛疲劳等现象。
头戴式显示器为多媒体播放装置中最新的发展趋势，多数应用在扩增实境(Augmented Reality,AR)系统，虚拟实境(Virtual Reality,VR)系统，混合实境(MixedReality,MR)系统。目前市面上的扩增实境(Augmented Reality,AR)产品装置大多数不调整IPD，不正确的瞳距除了影响成像品质外也可能造成使用者的不适感。
对于消费者来讲，视野(FOV，Field of View)越大则沉浸感越强，玩游戏、看视频的体验感也就越好。人眼可视区(Eye-box)则是在特定距离下光学显示模组可以有效显示的一块方形区域，超出该区域的范围可能会影响使用体验。在适眼距(Eye relief)固定不变的情况下，当视野(FOV，Field of View)要变大来增加影像尺寸，则Eye-box会缩小。当Eye-box变小，眼睛可视的清晰影像范围也会变小，此时操作者的IPD需要更精准的和Eye-box中心对到位，观看的影像才会比较清晰且完整。
发明内容
本发明的实施例为了解决现有技术的问题而提供的一种头戴式装置，包括一第一光机、一第二光机、一调整机构、一第一镜脚以及一第二镜脚。调整机构连接并适于带动该第一光机以及该第二光机。第一镜脚连接并适于带动该调整机构。第二镜脚连接并适于带动该调整机构，其中，该第一镜脚以及该第二镜脚适于在一第一空间姿态以及一第二空间姿态之间转动，当该第一镜脚以及该第二镜脚处于该第一空间姿态时，该第一光机与该第二光机之间具有一第一间距，当该第一镜脚以及该第二镜脚处于该第二空间姿态时，该第一光机与该第二光机之间具有一第二间距。
应用本发明实施例的头戴式装置，当光机的Eye-box足以涵盖多数使用者的IPD以及设计值上的差距的情况下，在一个场合里有多人需要交互使用装置时，可直接配戴头戴式装置。头戴式装置于配戴后即自动完成IPD调整，通过镜脚驱动机制来优化操作，让用户可以更直觉、更便利的使用。而，当使用者的头宽与IPD超出常态人因范围值或是光机的Eye-box过小，而镜脚调整已经无法满足的情况下，本发明另外增加一个IPD微调机制来满足此状况，使用者可以另外使用外环或是转扭来微调距离，提升视觉舒适度与沉浸感。
附图说明
图1为本发明第一实施例的头戴式装置的分解图；
图2A以及图2B为本发明实施例的头戴式装置的调整情形的示意图；
图3A、图3B以及图3C为本发明实施例的第一镜脚齿轮的细部结构的示意图；
图4为本发明第一实施例的齿轮单元的作用情形的示意图；
图5为本发明第二实施例的头戴式装置的分解图；
图6A以及图6B为本发明第二实施例的齿轮单元的细部结构的示意图；
图7A为本发明实施例的弹性卡勾的示意图；
图7B为本发明实施例的弹性卡勾与外环的剖视图；
图8A为本发明第二实施例的头戴式装置的粗调状态的示意图；
图8B为本发明第二实施例的头戴式装置的微调状态的示意图；
图9为本发明第三实施例的头戴式装置的分解图；
图10A为本发明第三实施例的第一齿轮件的细部结构的示意图；
图10B为本发明第三实施例的第二齿轮件的细部结构的示意图；
图11A为本发明第三实施例的头戴式装置的粗调状态的示意图；
图11B为本发明第三实施例的头戴式装置的微调状态的示意图；
图12A以及图12B为本发明第四实施例的头戴式装置的示意图。
符号说明
H1、H2、H3:头戴式装置
M1:调整机构
G1、G2、G3:齿轮单元
11:第一光机
119:第一光机齿条
12:第二光机
129:第二光机齿条
21:第一镜脚
211:第一镜脚齿轮
212:第一空行程部
219:第一从动齿条
22:第二镜脚
221:第二镜脚齿轮
229:第二从动齿条
3:塔型齿轮
31:前齿轮部
32:后齿轮部
41:太阳轮
411:第一太阳齿轮齿部
412:第二太阳齿轮齿部
42:行星架
421:行星架齿部
43:行星齿轮
44:外环
441:外齿部
442:内齿部
51:第一齿轮件
511:后齿轮部
512:第一离合齿部
52:第二齿轮件
521:嵌合部
522:第二离合齿部
53:转扭
531:嵌合槽
532:前齿部
54:弹簧
6:头带单元
8:内框架
81:第一弹性卡勾
811:悬臂
812:卡勾部
812A:卡合端面
821:第一限位肋
822:第二限位肋
9:后盖
91:第二弹性卡勾
d1:第一间距
d2:第二间距
具体实施方式
图1是显示本发明第一实施例的头戴式装置的分解图。图2A以及图2B显示本发明实施例的头戴式装置的调整情形。搭配参照图1、图2A以及图2B，本发明第一实施例的头戴式装置H1，包括一第一光机11、一第二光机12、一调整机构M1、一第一镜脚21以及一第二镜脚22。调整机构M1连接并适于带动该第一光机11以及该第二光机12。第一镜脚21连接并适于带动该调整机构M1。第二镜脚22连接并适于带动该调整机构M1，其中，该第一镜脚21以及该第二镜脚22适于在一第一空间姿态(图2A)以及一第二空间姿态(图2B)之间转动。当该第一镜脚21以及该第二镜脚22处于该第一空间姿态时(图2A)，该第一光机11与该第二光机12之间具有一第一间距d1。当该第一镜脚21以及该第二镜脚22处于该第二空间姿态时(图2B)，该第一光机11与该第二光机12之间具有一第二间距d2。在一实施例中，该第一间距d1可以为51毫米，该第二间距d2可以为71毫米，上述揭露并未限制本发明。
参照图1，在本发明第一实施例中，该调整机构M1包括一齿轮单元G1、一第一光机齿条119、一第二光机齿条129、一第一从动齿条219以及一第二从动齿条229，该第一镜脚21包括一第一镜脚齿轮211，该第二镜脚22包括一第二镜脚齿轮221，该第一镜脚齿轮211连接并适于带动该第一从动齿条219，该第二镜脚齿轮221连接并适于带动该第二从动齿条229。该第一从动齿条219以及该第二从动齿条连229接并适于带动该齿轮单元G1，该齿轮单元G1连接并适于带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129，该第一光机11连接该第一光机齿条119，该第二光机12连接该第二光机齿条129。
图3A、图3B以及图3C显示本发明实施例的第一镜脚齿轮的细部结构。搭配参照图3A、图3B以及图3C，在一实施例中，该第一镜脚齿轮211包括一第一空行程部212。当该第一镜脚21从一第三空间姿态(图3A)转动至该第一空间姿态(图3B)时，该第一空行程部212对应该第一从动齿条219。由此，在该第一镜脚21从该第三空间姿态(图3A)转动至该第一空间姿态(图3B)的过程中，该第一镜脚齿轮211未带动该第一从动齿条219。同样的，该第二镜脚齿轮也同样包括一第二空行程部(未显示)，当该第二镜脚从该第三空间姿态转动至该第一空间姿态时，该第二空行程部对应该第二从动齿条。
参照图1，在一实施例中，该齿轮单元G1为一塔型齿轮件3，该塔型齿轮件3包括一后齿轮部32以及一前齿轮部31，该第一从动齿条219以及该第二从动齿条229连接该后齿轮部32，该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129连接该前齿轮部31。
图4显示本发明第一实施例的齿轮单元的作用情形。参照图4，当使用者欲配戴该头戴式装置时，该第一镜脚21以及该第二镜脚22被转动，该第一镜脚齿轮211带动该第一从动齿条219，该第二镜脚齿轮带动该第二从动齿条229，该第一从动齿条219以及该第二从动齿条229带动该塔型齿轮件3，该塔型齿轮件3带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129而改变该第一光机11与该第二光机12之间的间距。
图5是显示本发明第二实施例的头戴式装置的分解图。参照图5，本发明第二实施例的头戴式装置H2的该齿轮单元G2包括一太阳轮41、一行星架42、多个行星齿轮43以及一外环44，该第一从动齿条219以及该第二从动齿条229连接该太阳轮41，该太阳轮41连接该多个行星齿轮43，该多个行星齿轮43设于该行星架42，该外环44环绕并连接该多个行星齿轮43，该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129连接该行星架42。
图6A以及图6B显示本发明第二实施例的齿轮单元的细部结构。搭配参照图6A以及图6B，本发明第二实施例的齿轮单元G2的该太阳轮41包括一第一太阳轮齿部411以及一第二太阳轮齿部412，该行星架42包括一行星架齿部421，该第一从动齿条219以及该第二从动齿条229连接该第一太阳轮齿部411并适于带动该太阳轮41，该多个行星齿轮连接该第二太阳轮齿部412，该行星架42通过该行星架齿部421连接并适于带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129。
图7A是显示本发明实施例的弹性卡勾。图7B是显示本发明实施例的弹性卡勾与外环的剖视图。图8A显示本发明第二实施例的头戴式装置的粗调状态。图8B是显示本发明第二实施例的头戴式装置的微调状态。搭配参照图7A、图7B、图8A以及图8B，在一实施例中，该头戴式装置还包括至少一第一弹性卡勾81以及至少一第二弹性卡勾91，其中，该外环44包括一外齿部441以及一内齿部442，该内齿部442连接该多个行星齿轮43，该第一弹性卡勾81卡合该外齿部441并适于对该外环44进行限位，该第二弹性卡勾91卡合该第一太阳轮齿部411并适于对该太阳轮41进行限位。
搭配参照图7A以及图7B，在一实施例中，该第一弹性卡勾81包括一悬臂811以及一卡勾部812，该卡勾部812设于该悬臂811的自由端，该卡勾部812的卡合端面812A为曲面。
再参照图5、图8A以及图8B，在一实施例中，该头戴式装置还包括一内框架8以及一后盖9，该第一弹性卡勾81设于该内框架8之上，该内框架8还包括一第一限位肋821以及一第二限位肋822，该第一限位肋821适于对该第一光机齿条119进行限位，该第二限位肋822适于对该第二光机齿条129进行限位，该第二弹性卡勾91设于该后盖9之上。
搭配参照图5、图8A，在一实施例中，在一粗调状态下，该第一弹性卡勾81对该外环44进行限位，该第一镜脚21以及该第二镜脚22被转动，该第一镜脚211齿轮带动该第一从动齿条219，该第二镜脚齿轮221带动该第二从动齿条229，该第一从动齿条219以及该第二从动齿条229带动该太阳轮41，该太阳轮41带动该多个行星齿轮43以转动该行星架42，该行星架42带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129而改变该第一光机11与该第二光机12之间的间距。此时，该第二弹性卡勾91被推动而容许该太阳轮41转动。
搭配参照图5、图8B，在一实施例中，在一微调状态下，该第二弹性卡勾91对该太阳轮41进行限位，该外环44被转动，该外环44带动该多个行星齿轮43以转动该行星架42，该行星架42带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129而调整该第一光机11与该第二光机12之间的间距。此时，该第一弹性卡勾81被推动而容许该外环44转动。
图9是显示本发明第三实施例的头戴式装置的分解图。参照图9，本发明第三实施例的头戴式装置H3的该齿轮单元G3包括一转扭53、一第一齿轮件51、一第二齿轮件52以及一弹簧54，该第一齿轮件54适于连接该第二齿轮件52，该第二齿轮件52连接该转扭53，该弹簧51设于该转扭53与该第二齿轮件52之间。
图10A显示本发明第三实施例的第一齿轮件的细部结构。图10B显示本发明第三实施例的第二齿轮件的细部结构。搭配参照图9、图10A以及图10B，在一实施例中，该第一齿轮件51包括一后齿轮部511以及一第一离合齿部512，该第二齿轮件52包括一嵌合部521以及一第二离合齿部522，该转扭53包括一嵌合槽531以及一前齿部532，该第一离合齿部512适于连接该第二离合齿部522，该嵌合部521适于嵌合该嵌合槽531。
参照图9，在一实施例中，该第一从动齿条219以及该第二从动齿条229连接该后齿轮部511并适于带动该第一齿轮件51，该转扭53通过该前齿部532连接并适于带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129。
图11A显示本发明第三实施例的头戴式装置的粗调状态。搭配参照图9、图11A，在一实施例中，在一粗调状态下，该第一镜脚21以及该第二镜脚22被转动，该第一镜脚齿轮211带动该第一从动齿条219，该第二镜脚齿轮221带动该第二从动齿条229，该第一从动齿条219以及该第二从动齿条229带动该第一齿轮件51，该第一齿轮件51带动该第二齿轮件52以转动该转扭53，该转扭53带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129而改变该第一光机11与该第二光机12之间的间距。
图11B显示本发明第三实施例的头戴式装置的微调状态。搭配参照图9、图10A、图10B以及图11B，在一实施例中，在一微调状态下，该转扭53被转动，该转扭53带动该第一光机齿条119以及该第二光机齿条129而改变该第一光机11与该第二光机12之间的间距，该弹簧54被压缩而容许该第二离合齿部522相对该第一离合齿部512发生转动。
图12A以及图12B显示本发明第四实施例的头戴式装置。搭配参照图12A以及图12B，在一实施例中，该头戴式装置H4还包括一头带单元6，该头带单元6连接该第一镜脚21以及该第二镜脚22，当一使用者配戴该头戴式装置时，该第一镜脚21、该第二镜脚22以及该头带单元6共同接触使用者的头部。该头带单元6可以包括硬质材料(例如PC、PA)或软质材料(例如松紧带、魔鬼毡)。该头带单元6可以通过枢接或其他方式连接该第一镜脚21以及该第二镜脚22。
在本发明的另一实施例中，第一镜脚齿轮以及第二镜脚齿轮也可直接带动齿轮单元，而齿轮单元再带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条以进行瞳距调整，上述揭露并未限制本发明。
应用本发明实施例的头戴式装置，当光机的Eye-box足以涵盖多数使用者的IPD以及设计值上的差距的情况下，在一个场合里有多人需要交互使用装置时，可直接配戴头戴式装置。头戴式装置于配戴后即自动完成IPD调整，通过镜脚驱动机制来优化操作，让用户可以更直觉、更便利的使用。而，当使用者的头宽与IPD超出常态人因范围值或是光机的Eye-box过小，而镜脚调整已经无法满足的情况下，本发明另外增加一个IPD微调机制来满足此状况，使用者可以另外使用外环或是转扭来微调距离，提升视觉舒适度与沉浸感。
虽然结合以上具体的优选实施例公开了本发明，然而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，仍可作些许的更动与润饰，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 (18)

1.一种头戴式装置，包括：
第一光机；
第二光机；
调整机构，连接并适于带动该第一光机以及该第二光机；
第一镜脚，连接并适于带动该调整机构；以及
第二镜脚，连接并适于带动该调整机构，其中，该第一镜脚以及该第二镜脚适于在第一空间姿态以及第二空间姿态之间转动，当该第一镜脚以及该第二镜脚处于该第一空间姿态时，该第一光机与该第二光机之间具有第一间距，当该第一镜脚以及该第二镜脚处于该第二空间姿态时，该第一光机与该第二光机之间具有第二间距。
2.如权利要求1所述的头戴式装置，其中，该调整机构包括齿轮单元、第一光机齿条、第二光机齿条、第一从动齿条以及第二从动齿条，该第一镜脚包括第一镜脚齿轮，该第二镜脚包括第二镜脚齿轮，该第一镜脚齿轮连接并适于带动该第一从动齿条，该第二镜脚齿轮连接并适于带动该第二从动齿条，该第一从动齿条以及该第二从动齿条连接并适于带动该齿轮单元，该齿轮单元连接并适于带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条，该第一光机连接该第一光机齿条，该第二光机连接该第二光机齿条。
3.如权利要求2所述的头戴式装置，其中，该第一镜脚齿轮包括第一空行程部，该第二镜脚齿轮包括第二空行程部，当该第一镜脚以及该第二镜脚从第三空间姿态转动至该第一空间姿态时，该第一空行程部对应该第一从动齿条，该第二空行程部对应该第二从动齿条。
4.如权利要求2所述的头戴式装置，其中，该齿轮单元包括塔型齿轮件，该塔型齿轮件包括后齿轮部以及前齿轮部，该第一从动齿条以及该第二从动齿条连接该后齿轮部，该第一光机齿条以及该第二光机齿条连接该前齿轮部。
5.如权利要求2所述的头戴式装置，其中，该齿轮单元包括太阳轮、行星架、多个行星齿轮以及外环，该第一从动齿条以及该第二从动齿条连接该太阳轮，该太阳轮连接该多个行星齿轮，该多个行星齿轮设于该行星架，该外环环绕并连接该多个行星齿轮，该第一光机齿条以及该第二光机齿条连接该行星架。
6.如权利要求5所述的头戴式装置，其中，该太阳轮包括第一太阳轮齿部以及第二太阳轮齿部，该行星架包括行星架齿部，该第一从动齿条以及该第二从动齿条连接该第一太阳轮齿部并适于带动该太阳轮，该多个行星齿轮连接该第二太阳轮齿部，该行星架通过该行星架齿部连接并适于带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条。
7.如权利要求6所述的头戴式装置，其还包括至少一第一弹性卡勾以及至少一第二弹性卡勾，其中，该外环包括外齿部以及内齿部，该内齿部连接该多个行星齿轮，该第一弹性卡勾卡合该外齿部并适于对该外环进行限位，该第二弹性卡勾卡合该第一太阳轮齿部并适于对该太阳轮进行限位。
8.如权利要求7所述的头戴式装置，其中，该第一弹性卡勾包括悬臂以及卡勾部，该卡勾部设于该悬臂的自由端，该卡勾部的卡合端面为曲面。
9.如权利要求7所述的头戴式装置，其还包括内框架以及后盖，该第一弹性卡勾设于该内框架之上，该内框架还包括第一限位肋以及第二限位肋，该第一限位肋适于对该第一光机齿条进行限位，该第二限位肋适于对该第二光机齿条进行限位，该第二弹性卡勾设于该后盖之上。
10.如权利要求7所述的头戴式装置，其中，在粗调状态下，该第一弹性卡勾对该外环进行限位，该第一镜脚以及该第二镜脚被转动，该第一镜脚齿轮带动该第一从动齿条，该第二镜脚齿轮带动该第二从动齿条，该第一从动齿条以及该第二从动齿条带动该太阳轮，该太阳轮带动该多个行星齿轮以转动该行星架，该行星架带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条而改变该第一光机与该第二光机之间的间距。
11.如权利要求10所述的头戴式装置，其中，在微调状态下，该第二弹性卡勾对该太阳轮进行限位，该外环被转动，该外环带动该多个行星齿轮以转动该行星架，该行星架带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条而调整该第一光机与该第二光机之间的间距。
12.如权利要求2所述的头戴式装置，其中，该齿轮单元包括转扭、第一齿轮件、第二齿轮件以及弹簧，该第一齿轮件适于连接该第二齿轮件，该第二齿轮件连接该转扭，该弹簧设于该转扭与该第二齿轮件之间。
13.如权利要求12所述的头戴式装置，其中，该第一齿轮件包括后齿轮部以及第一离合齿部，该第二齿轮件包括嵌合部以及第二离合齿部，该转扭包括嵌合槽以及前齿部，该第一离合齿部适于连接该第二离合齿部，该嵌合部适于嵌合该嵌合槽。
14.如权利要求13所述的头戴式装置，其中，该第一从动齿条以及该第二从动齿条连接该后齿轮部并适于带动该第一齿轮件，该转扭通过该前齿部连接并适于带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条。
15.如权利要求14所述的头戴式装置，其中，在粗调状态下，该第一镜脚以及该第二镜脚被转动，该第一镜脚齿轮带动该第一从动齿条，该第二镜脚齿轮带动该第二从动齿条，该第一从动齿条以及该第二从动齿条带动该第一齿轮件，该第一齿轮件带动该第二齿轮件以转动该转扭，该转扭带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条而改变该第一光机与该第二光机之间的间距。
16.如权利要求15所述的头戴式装置，其中，在微调状态下，该转扭被转动，该转扭带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条而改变该第一光机与该第二光机之间的间距，该弹簧被压缩而容许该第二离合齿部相对该第一离合齿部发生转动。
17.如权利要求1所述的头戴式装置，其还包括头带单元，该头带单元连接该第一镜脚以及该第二镜脚，当使用者配戴该头戴式装置时，该第一镜脚、该第二镜脚以及该头带单元共同接触使用者的头部。
18.如权利要求1所述的头戴式装置，其中，该调整机构包括齿轮单元、第一光机齿条以及第二光机齿条，该第一镜脚包括第一镜脚齿轮，该第二镜脚包括第二镜脚齿轮，该第一镜脚齿轮连接并适于带动该齿轮单元，该第二镜脚齿轮连接并适于带动该齿轮单元，该齿轮单元连接并适于带动该第一光机齿条以及该第二光机齿条，该第一光机连接该第一光机齿条，该第二光机连接该第二光机齿条。
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