CN118483823A - 头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴式显示设备，包括一显示器、两支架、两卡扣件以及一头带模块。显示器具有两卡扣部，分别位于显示器的相对两侧。两支架分别枢接于显示器的相对两侧。两卡扣件分别枢接于两支架。两卡扣件卡扣于两卡扣部时，两支架的一展开角度被限制为大于一锁定角度。两支架的展开角度大于一解锁角度时，两卡扣件脱离两卡扣部。解锁角度大于锁定角度。两卡扣件脱离两卡扣部时，两支架的展开角度可小于锁定角度。头带模块的相对两侧分别可拆卸地组装至各支架远离显示器的一端。

Description

头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

随着科技产业日益发达，显示设备的型态、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穿戴式(wearable)显示设备也因应而生。头戴式显示设备的种类相当多，以眼镜类型的头戴式显示设备为例，使用者配戴上此类显示设备之后，除了可以看到立体影像之外，影像还会随着用户头部转动而改变，可提供使用者更身历其境的感受。

然而，当使用者玩游戏且动作过于激烈时，镜脚无法提供足够的夹持力，进而提高眼镜类型的头戴式显示设备掉落的风险。为了避免头戴式显示设备掉落的风险，现有技术提供了头带模块以连接两支镜脚，使整个头戴式显示设备可以稳固地套在使用者的头部。然而，连接头带模块时，两支镜脚的展开角度会大于没有连接头带模块时的展开角度。当移除头带模块后，两支镜脚可能因为长期受力而变形，进而难以夹紧使用者的头部。

发明内容

本发明是针对一种头戴式显示设备，可改善镜脚受力变形的现象。

本发明的头戴式显示设备包括一显示器、两支架、两卡扣件以及一头带模块。显示器具有两卡扣部，分别位于显示器的相对两侧。两支架分别枢接于显示器的相对两侧。两卡扣件分别枢接于两支架。两卡扣件卡扣于两卡扣部时，两支架的一展开角度被限制为大于一锁定角度。两支架的展开角度大于一解锁角度时，两卡扣件脱离两卡扣部。解锁角度大于锁定角度。两卡扣件脱离两卡扣部时，两支架的展开角度可小于锁定角度。头带模块的相对两侧分别可拆卸地组装至各支架远离显示器的一端。

在本发明的一实施例中，两卡扣部是卡槽，两卡扣件是卡勾。

在本发明的一实施例中，头戴式显示设备还包括两弹簧，设置于两卡扣件与两支架之间。两弹簧的弹性恢复力使两卡扣件保持接触显示器。

在本发明的一实施例中，头戴式显示设备还包括两弹片，设置于显示器的相对两侧且邻近两卡扣部。两支架被旋转以使展开角度从锁定角度朝解锁角度加大时，两卡扣件从卡扣于两卡扣部的位置离开并推动两弹片。展开角度加大至解锁角度时，两卡扣件分别通过各弹片的一转折段，且两弹片回弹，以使两卡扣件在展开角度从解锁角度变小时无法卡扣于两卡扣部。

在本发明的一实施例中，各支架具有一导槽。导槽具有一第一段、一第二段与一颈部。颈部位于第一段与第二段之间。两卡扣件穿过导槽。两卡扣件位于第一段时，导槽施力于两卡扣件而使其保持接触显示器。两卡扣件位于第二段时，导槽施力于两卡扣件而使其倾向远离显示器。两卡扣件位于颈部时，两支架的展开角度等于解锁角度。

在本发明的一实施例中，头戴式显示设备还包括两防脱钩，设置于显示器的相对两侧且邻近两卡扣部。两支架的展开角度朝解锁角度变小时，两防脱钩施力使两卡扣件从第二段朝向颈部移动。

在本发明的一实施例中，头戴式显示设备还包括两推杆，设置于两支架。两推杆从一锁定位置被推往一解锁位置时，推动两卡扣件朝脱离两卡扣部的方向转动。

在本发明的一实施例中，头带模块具有一电池，电连接显示器。

在本发明的一实施例中，头带模块的相对两侧之间的距离可调。

在本发明的一实施例中，头戴式显示设备还包括两延伸件，分别适于可拆卸地组装至各支架远离显示器的一端。

基于上述，在本发明的头戴式显示设备中，两支架的展开角度可以被限制为大于锁定角度，避免支架持续受到过大压力而变形，也可简单利用展开支架的方式解除锁定。

附图说明

图1是本发明的一实施例的头戴式显示设备在第一种状态时的示意图；

图2是图1的头戴式显示设备在第二种状态时的示意图；

图3是图1的头戴式显示设备在支架与显示器的连接处的示意图；

图4A至图4D是图3的机构在四种状态下的示意图；

图5是本发明的另一实施例的头戴式显示设备在支架与显示器的连接处的示意图；

图6A至图6F是图5的机构在六种状态下的示意图；

图7是本发明的再一实施例的头戴式显示设备在支架与显示器的连接处的示意图；

图8A至图8C是图7的机构在三种状态下的示意图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1是本发明的一实施例的头戴式显示设备在第一种状态时的示意图。请参照图1，本实施例的头戴式显示设备100包括一显示器110、两支架120、两卡扣件130以及一头带模块140。两支架120分别枢接于显示器110的相对两侧。本实施例的卡扣件130隐藏于显示器110的外壳内，故图1中无法看见，后续会再以其他附图呈现。

在本实施例中，显示器110是一头戴式显示器，例如可应用于虚拟现实系统(virtual reality system)、扩增实境系统(augmented reality system)或混合实境系统(mixed reality system)等领域。显示器110可包括光学系统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(例如智能型手机等)，但本发明不限于此。光学系统包括用于改变显示器的光路的光学组件，例如为透镜、导光件或棱镜等。图1中的显示器110是以具有较大体积的型态呈现，但显示器110也可以是类似眼镜的型态或是其他型态。

头带模块140的相对两侧分别可拆卸地组装至各支架120远离显示器110的一端。当显示器110以及头带模块140组装在一起时，即使使用者有较激烈的动作，头戴式显示设备100还是可以稳定地固定在使用者的头部，不用担心掉落或甚至是损毁。在本实施例中，头带模块140例如具有一电池142，电连接显示器110。显示器110本身可能具有电池，但这样的设计同时会使显示器110的重量增加。或者，显示器110可以利用电线外接电源，例如是计算机或是充电宝。但是，电线会影响使用者的操作体验。在头带模块140具备电池146的架构下，头戴式显示设备100不需要连接外部电源，可避免在使用者使用头戴式显示设备100时限制使用者的动作。并且，这样的架构也让头戴式显示设备100在使用者的头部上的配重较为平衡，具有更好的操作稳定性。

在本实施例中，头带模块140的相对两侧之间的距离可调。也就是，显示器110以及头带模块140组合后，可通过调整头带模块140的相对两侧之间的距离来使不同头围的使用者都能舒适且稳固地将头戴式显示设备100穿戴在头上。

图2是图1的头戴式显示设备在第二种状态时的示意图。请参照图2，本实施例的头戴式显示设备100可还包括两延伸件150，分别适于可拆卸地组装至各支架120远离显示器110的一端。也就是，可以将图1的头带模块140卸除，改装上两延伸件150。本实施例中的两延伸件150是用于延长作为支撑用的支架120，使头戴式显示设备100可更稳固地支撑在使用者的头部。换言之，两延伸件150的功能比较像是眼镜的镜脚。当用户观看影片或进行其他静态活动时，因为不需要太强的固定力量，卸除头带模块140可以享受比较轻便的使用体验。在其他实施例中，支架120也可连接其他扩充的功能性组件，因此头戴式显示设备100具有更大的使用上的便利性。

参照图1与图2可以发现，头戴式显示设备100在图2的眼镜模式时，为了提供较佳的稳固性，两支架120的展开角度θ会比较小。另一方面，头戴式显示设备100在图1的头带模式时，为了连接头带模块140，两支架120的展开角度θ会比较大。因此，需要提供切换机制，让支架120的展开角度θ在图1的头带模式时被限制在大于一锁定角度，并在图2的眼镜模式时解除支架120的展开角度θ的限制。在此，展开角度θ被定义为支架120与显示器110之间的夹角。

以下，将以单一支架与显示器的连接处为例做说明，另一支架与显示器的另一侧的连接与其相同故省略说明。另外，两支支架的作动不需要同步，可以各自独立作动。

图3是图1的头戴式显示设备在支架与显示器的连接处的示意图。请参照图1与图3，显示器110具有两卡扣部112，分别位于显示器110的相对两侧。两卡扣件130分别枢接于两支架120。在本实施例中，两卡扣部112是卡槽，两卡扣件130是卡勾，但本发明不以此为限，只要卡扣部112与卡扣件130可以互相配合即可。

图4A至图4D是图3的机构在四种状态下的示意图。请参照图1与图4A，卡扣件130脱离两卡扣部112而没有卡扣于卡扣部112时，支架120的展开角度θ不受卡扣件130与卡扣部112的限制。选择性的，在本实施例中，头戴式显示设备100可还包括两第一限制件162与两第二限制件164。第一限制件162设置于显示器110。第二限制件164设置于支架120。利用第一限制件162与第二限制件164的配合，支架120的展开角度θ被限制在一定范围内。支架120的展开角度θ被限制为无法比图4A所示的更小，但此时的展开角度θ仍小于一锁定角度。

请参照图1与图4B，当支架120被旋转而展开角度θ随之逐渐变大，卡扣件130将会被往图4B的左侧推动并且最终卡扣于卡扣部112。当卡扣件130卡扣于卡扣部112时，支架120将无法旋转以缩小展开角度θ，因为会受到卡扣件130的牵制。也就是，图4B中支架120的展开角度θ被定义为锁定角度，且支架120的展开角度θ被限制为只能大于锁定角度。此时，头戴式显示设备100适合以头带模式被使用，支架120不会持续施加过大的压力在使用者的头部与头带模块140。

在本实施例中，头戴式显示设备100可还包括两弹簧170(仅标示于图4B)，设置于卡扣件130与支架120之间。弹簧170的弹性恢复力使得卡扣件130保持接触卡扣部112的平台面112A，也就是使得卡扣件130具有朝向图4B的逆时针方向A12转动的倾向。因此，当卡扣件130被推动往图4B的左侧至卡扣部112后，卡扣件130会朝向图4B的逆时针方向转动而卡扣于卡扣部112。

在本实施例中，头戴式显示设备100可还包括两弹片180，设置于显示器110的相对两侧且邻近两卡扣部112。支架120被旋转以使展开角度θ从图4A的大小逐渐增加时，卡扣件130会先接触弹片180并接着将弹片180往图4B的左侧推动，直到卡扣件130得以卡扣于卡扣部112。

请参照图1与图4C，当支架120被旋转以使展开角度θ从图4B所示的锁定角度朝解锁角度加大时，卡扣件130从卡扣于卡扣部112的位置离开并推动弹片180。当支架120被旋转而展开角度θ大于如图4C所示的一解锁角度时，卡扣件130脱离卡扣部112。因此，支架120可以旋转以缩小展开角度θ而不会受到卡扣件130的牵制。图4C所示的解锁角度大于图4B所示的锁定角度。在本实施例中，展开角度θ加大至解锁角度时，卡扣件130通过弹片180的一转折段182，因此卡扣件130不再抵住弹片180，而弹片180得以回弹。

请参照图1与图4D，之后，当支架120被旋转而展开角度θ从图4C所示的解锁角度变小时，弹片180会受到卡扣件130施加的压力而变形，且弹片180的转折段182靠近卡扣部112或甚至超过卡扣部112。因此，弹片180的转折段182与卡扣部112之间的距离不足以让卡扣件130的头部通过。并且，卡扣件130也没有施加朝图4D的左侧的推力于弹片180，所以卡扣件130会在脱离弹片180后直接越过卡扣部112而无法卡扣于卡扣部112。也就是，当支架120的展开角度θ从图4B的状态加大到超过图4C所示的解锁角度后，支架120的展开角度θ从图4C的状态再次缩小为图4D的状态之后可以继续缩小至小于锁定角度。使用者只要旋转支架120使其展开角度θ大过解锁角度就可以完成解锁。此时，头戴式显示设备100适合以眼镜模式被使用，头带模块140可以卸除，由支架120提供适当的支撑力。

以下将列举其他实施例以作为说明。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的组件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的组件，省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图5是本发明的另一实施例的头戴式显示设备在支架与显示器的连接处的示意图。请参照图5，在本实施例中，头戴式显示设备还包括两推杆210，设置于两支架120。举例来说，推杆210的一凸块212可以露出在支架120之外，方便使用者推动凸块212而移动推杆210。推杆210远离凸块212的一侧具有一连杆214，连杆214的中段枢接于支架120。连杆214的末端用以推抵卡扣件130。

图6A至图6F是图5的机构在六种状态下的示意图。请参照图6A，此时推杆210位于解锁位置，并且卡扣件130受到推杆210的推抵而远离卡扣部112。因此，不论支架120如何转动，都不会受到卡扣件130的干涉。

请参照图6B，此时，虽然卡扣件130已经到达适于卡扣卡扣部112的位置，但是卡扣件130受到推杆210的连杆214的推抵而无法卡扣卡扣部112。

请参照图6C，此时推杆210位于锁定位置，并且推杆210的连杆214远离卡扣件130。因此，弹簧170(仅示出于图4B)的弹性恢复力使得卡扣件130保持接触卡扣部112的平台面112A，也就是使得卡扣件130具有朝向图6C的逆时针方向转动的倾向。

请参照图6D，当卡扣件130被往图6D的左侧推动到定位后，卡扣件130会朝向图6D的逆时针方向转动而卡扣于卡扣部112。当卡扣件130卡扣于卡扣部112时，支架120将无法旋转以缩小展开角度θ，因为会受到卡扣件130的牵制。也就是，支架120的展开角度θ被限制为只能大于锁定角度。此时，头戴式显示设备适合以头带模式被使用，支架120不会持续施加过大的压力在使用者的头部与头带模块。

请参照图6E，当支架120被旋转以使展开角度θ从图6D所示的锁定角度加大至图6E的状态时，卡扣件130已经可以从卡扣部112脱离。

请参照图6F，此时将推杆210从图6E的锁定位置推往如图6F的解锁位置，推杆210将推动卡扣件130朝脱离卡扣部112的方向转动。此时，头戴式显示设备100适合以眼镜模式被使用，头带模块140可以卸除，由支架120提供适当的支撑力。

图7是本发明的再一实施例的头戴式显示设备在支架与显示器的连接处的示意图。在本实施例中，支架320具有一导槽322。导槽322具有一第一段322A、一第二段322B与一颈部322C。颈部322C位于第一段322A与第二段322B之间。卡扣件330穿过导槽322。在本实施例中，头戴式显示设备可还包括两防脱钩390，设置于显示器310的相对两侧且邻近卡扣部312。

图8A至图8C是图7的机构在三种状态下的示意图。请参照图7与图8A，卡扣件330位于第一段322A时，导槽322施力于卡扣件330而使其保持接触显示器310。因此，在支架320从图7的状态转动到如图8A的状态的过程中，卡扣件330保持接触显示器310，并且最终超过卡扣部312的位置。然后，当支架320朝向图8A的顺时针方向转动时，卡扣件330很快就会进入卡扣部312并与其卡扣。此时，支架120将无法继续朝向图8A的顺时针方向旋转，也就是展开角度θ无法继续缩小，因为会受到卡扣件330的牵制。也就是，图8A中支架320的展开角度θ被定义为锁定角度，且支架320的展开角度θ被限制为只能大于锁定角度。此时，头戴式显示设备适合以头带模式被使用，支架120不会持续施加过大的压力在使用者的头部与头带模块。

请参照图7与图8B，将支架320朝向图8B的逆时针方向转动，卡扣件330将离开卡扣部312，且卡扣件330也会从导槽322的第一段322A往颈部322C移动。卡扣件330位于颈部322C时，支架320的展开角度θ等于解锁角度。当支架320的展开角度θ继续增大并超过解锁角度时，卡扣件330也跨过颈部322C而进入第二段322B。卡扣件330位于第二段322B时，导槽322施力于卡扣件330而使其倾向远离显示器310，因此卡扣件330会如图8B所示顺时针旋转而往上抵住防脱钩390。

请参照图7与图8C，将支架320朝向图8C的顺时针方向转动，支架320的展开角度θ将朝解锁角度变小。同时，防脱钩390施力使卡扣件330从第二段322B朝向颈部322C移动，也就是卡扣件330朝向图8C的逆时针方向转动。当卡扣件330跨过颈部322C进入第一段322A之后，卡扣件330会再度呈现保持接触卡扣部312的平台部312A的倾向。但是，因为卡扣件330的前端已经通过卡扣部312的上方而位于图8C中的卡扣部312的右侧，所以卡扣件330不会卡扣卡扣部312，支架320的展开角度θ得以继续缩小而小于锁定角度。此时，头戴式显示设备适合以眼镜模式被使用，头带模块可以卸除，由支架320提供适当的支撑力。

综上所述，在本发明的头戴式显示设备中，支架的展开角度可以受到限制而无法太小，避免支架持续施加过大的压力在使用者的头部与头带模块，适合以头带模式使用。另外，可简单利用展开支架的方式解除锁定，以便由支架120提供适当的支撑力，适合以眼镜模式使用头戴式显示设备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：

显示器，其具有两卡扣部，分别位于该显示器的相对两侧；

两支架，分别枢接于该显示器的相对两侧；

两卡扣件，分别枢接于该两支架，其中该两卡扣件卡扣于该两卡扣部时，该两支架的展开角度被限制为大于锁定角度，该两支架的该展开角度大于解锁角度时，该两卡扣件脱离该两卡扣部，该解锁角度大于该锁定角度，该两卡扣件脱离该两卡扣部时，该两支架的该展开角度可小于该锁定角度；以及

头带模块，其相对两侧分别可拆卸地组装至各该支架远离该显示器的一端。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该两卡扣部是卡槽，该两卡扣件是卡勾。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括两弹簧，设置于该两卡扣件与该两支架之间，其中该两弹簧的弹性恢复力使该两卡扣件保持接触该显示器。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括两弹片，设置于该显示器的相对两侧且邻近该两卡扣部，其中该两支架被旋转以使该展开角度从该锁定角度朝该解锁角度加大时，该两卡扣件从卡扣于该两卡扣部的位置离开并推动该两弹片，该展开角度加大至该解锁角度时，该两卡扣件分别通过各该弹片的转折段，且该两弹片回弹，以使该两卡扣件在该展开角度从该解锁角度变小时无法卡扣于该两卡扣部。

5.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，各该支架具有导槽，该导槽具有第一段、第二段与颈部，该颈部位于该第一段与该第二段之间，该两卡扣件穿过该些导槽，该两卡扣件位于该些第一段时，该些导槽施力于该两卡扣件而使其保持接触该显示器，该两卡扣件位于该些第二段时，该些导槽施力于该两卡扣件而使其倾向远离该显示器，该两卡扣件位于该些颈部时，该两支架的该展开角度等于该解锁角度。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括两防脱钩，设置于该显示器的相对两侧且邻近该两卡扣部，其中该两支架的该展开角度朝该解锁角度变小时，该两防脱钩施力使该两卡扣件从该些第二段朝向该些颈部移动。

7.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括两推杆，设置于该两支架，其中该两推杆从锁定位置被推往解锁位置时，推动该两卡扣件朝脱离该两卡扣部的方向转动。

8.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该头带模块具有电池，电连接该显示器。

9.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，该头带模块的相对两侧之间的距离可调。

10.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括两延伸件，分别适于可拆卸地组装至各该支架远离该显示器的一端。