TW201835637A - 頭戴式顯示設備及其調整方法 - Google Patents
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Abstract
一種頭戴式顯示設備，包括一殼體、一顯示面板、一透鏡座、一調整環以及一透鏡。顯示面板設置於殼體內。透鏡座設置於顯示面板上，且包括一第一引導元件。調整環設置於透鏡座，且包括組合於第一引導元件之一第二引導元件。透鏡設置於調整環上。第一引導元件與第二引導元件沿一螺旋路徑沿伸。
Description
本發明主要關於一種顯示設備，尤指一種頭戴式顯示設備。
習知之虛體實境設備可供使用者配戴於頭部，並可提供立體影像供使用者觀看。一般習知之虛體實境設備包括顯示面板以及對應於使用者兩眼之兩透鏡。顯示面板用以顯示一左眼影像以及一右眼影像，其分別經由兩透鏡進入使用者之左眼以及右眼。使用者經由透鏡所觀看到左眼影像以及右眼影像會於大腦中重組而產生一立體影像。
然而，於虛體實境設備的製作過程中，可能會因為製作時所產生之公差，而使得使用者經由透鏡所觀看到左眼影像以及右眼影像的位置差異過大。進而造成使用者配戴及使用虛體實境設備一段時間之後會產生暈眩感。
因此，雖然目前之虛體實境設備符合了其使用之目的，但尚未滿足許多其他方面的要求，因此需要提供相關之改進方案。
本發明提供一種頭戴式顯示設備，可減少因頭戴式顯示設備的製作過程中所產生之公差，而導致使用者所觀看到之左眼影像以及右眼影像的位置差異過大的問題。
本發明提供了一種頭戴式顯示設備，包括一殼體、一顯示面板、一透鏡座、一調整環以及一透鏡。顯示面板設置於該殼體內。透鏡座設置於該顯示面板上，且包括一第一引導元件。調整環設置於該透鏡座，且包括組合於該第一引導元件之一第二引導元件。透鏡設置於該調整環上。該第一引導元件與該第二引導元件沿一螺旋路徑沿伸。
於一些實施例中，頭戴式顯示設備更包括一黏著材料，設置於該透鏡座以及該調整環上，用以固定該透鏡座以及該調整環之間的相對移動。
於一些實施例中，該第一引導元件為一凸塊，該第二引導元件包括一穿孔，該凸塊位於該穿孔內，該凸塊以及該穿孔為長條狀，且該穿孔之長度大於該凸塊之1.2倍。
於一些實施例中，該調整環更包括一第一環狀元件，設置於該透鏡座上；以及一第二環狀元件，設置於該第一環狀元件以及該透鏡之邊緣上。該第二引導元件設置於該第一環狀元件，且該透鏡位於該第一環狀元件以及該第二環狀元件之間。
於一些實施例中，該透鏡包括一曲面、一環狀側面、以及形成於該曲面以及該環狀側面之一卡合槽，其中該曲面露出於該調整環，且該調整環位於該卡合槽內。
於一些實施例中，一中心軸通過該透鏡之中央區域，且該顯示面板、該透鏡座、該調整環、以及該透鏡大致垂直該中心軸依序排列。
於一些實施例中，該透鏡座更包括一固定部以及一支撐部。固定部設置於該顯示面板，且包括朝向該顯示面板之一通孔。支撐部設置於該固定部，且包括與該通孔連接之一光線通道。其中該第一引導元件設置於該支撐部，且該透鏡朝向該光線通道。於一些實施例中，該固定部為一板狀結構，且該支撐部為一截頂圓錐狀結構。
本發明提供了一種頭戴式顯示設備之調整方法，包括：藉由一顯示面板提供一影像，其中一透鏡座設置於該顯示面板上；一調整環設置於該透鏡座；以及一透鏡設置於該調整環上；藉由一光學儀器經由該透鏡取得對應於該影像之一虛像的一偵測影像；藉由一處理設備分析該偵測影像以取得該虛像之一位置參數；以及根據該位置參數，藉由一調整設備調整該調整環之位置。
於一些實施例中，頭戴式顯示設備之調整方法，更包括塗佈一黏著材料至該透鏡座以及該調整環，以固定該透鏡座以及該調整環之間的相對位置。
綜上所述，本發明之頭戴式顯示設備可藉由調整上述調整環以使使用者之左眼與右眼分別經由兩透鏡觀看到的虛像位於相同或大致相同的位置，以減少使用者配戴及使用頭戴式顯示設備時所產生之暈眩感。
1‧‧‧頭戴式顯示設備
10‧‧‧殼體
11‧‧‧本體
111‧‧‧弧狀邊緣
12‧‧‧蓋板
121‧‧‧外開口
20‧‧‧顯示面板
21‧‧‧顯示面
22‧‧‧側面
30‧‧‧透鏡座
31‧‧‧固定部
311‧‧‧通孔
32‧‧‧支撐部
321‧‧‧光線通道
322‧‧‧前開口
33、33a、33b、33c‧‧‧第一引導元件
40‧‧‧調整環
41‧‧‧第一環狀元件
42‧‧‧第二環狀元件
43、43a、43b、43c‧‧‧第二引導元件
431‧‧‧穿孔
50‧‧‧透鏡
51‧‧‧曲面
52‧‧‧背面
53‧‧‧環狀側面
54‧‧‧卡合槽
AX1‧‧‧中心軸
C1‧‧‧螺旋路徑
D1‧‧‧調整方向
M1‧‧‧黏著材料
P1‧‧‧參考平面
S1‧‧‧容置空間
S107~S109‧‧‧步驟
T1‧‧‧調整設備
T11‧‧‧調整機構
T2、T3‧‧‧光學儀器
T4‧‧‧處理設備
第1圖為本發明之頭戴式顯示設備的立體圖。
第2圖為本發明之頭戴式顯示設備的分解圖。
第3圖為本發明之頭戴式顯示設備的剖視圖。
第4圖為本發明之透鏡座以及調整環之側視圖。
第5圖為本發明之頭戴式顯示設備之調整方法的流程圖。
第6圖為本發明之頭戴式顯示設備於調整方法之中間階段的示意圖。
以下之說明提供了許多不同的實施例、或是例子，用來實施本發明之不同特徵。以下特定例子所描述的元件和排列方式，僅用來精簡的表達本發明，其僅作為例子，而並非用以限制本發明。例如，第一特徵在一第二特徵上或上方的結構之描述包括了第一和第二特徵之間直接接觸，或是以另一特徵設置於第一和第二特徵之間，以致於第一和第二特徵並不是直接接觸。
本說明書之第一以及第二等詞彙，僅作為清楚解釋之目的，並非用以對應於以及限制專利範圍。此外，第一特徵以及第二特徵等詞彙，並非限定是相同或是不同之特徵。
於此使用之空間上相關的詞彙，例如上方或下方等，僅用以簡易描述圖式上之一元件或一特徵相對於另一元件或特徵之關係。除了圖式上描述的方位外，包括於不同之方位使用或是操作之裝置。圖式中之形狀、尺寸、厚度、以及傾斜 之角度可能為了清楚說明之目的而未依照比例繪製或是被簡化，僅提供說明之用。
可理解的是，於下列各實施例之方法中的各步驟中，可於各步驟之前、之後以及其間增加額外的步驟，且於前述的一些步驟可被置換、刪除或是移動。
第1圖為本發明之頭戴式顯示設備1的立體圖。第2圖為本發明之頭戴式顯示設備1的分解圖。第3圖為本發明之頭戴式顯示設備1的剖視圖。頭戴式顯示設備1可配戴於使用者之頭部，用以提供平面影像或是立體影像供使用者觀看。於一些實施例中，頭戴式顯示設備1可為一頭戴式虛體實境設備。
頭戴式顯示設備1包括一殼體10、一顯示面板20、一透鏡座30、一調整環40、以及一透鏡50。
殼體10為一殼狀結構。於本實施例中，殼體10包括一本體11以及一蓋板12。本體11具有一弧狀邊緣111，可配合使用者之臉型設計。蓋板12設置於本體11內，且蓋板12與本體11之間形成一容置空間S1。蓋板12具有與容置空間S1連通之二外開口121。
顯示面板20設置於殼體10內之容置空間S1，用以顯示一影像。上述之影像顯示於顯示面板20之一顯示面21。於一些實施例中，上述影像包括一左眼影像以及不同於左眼影像之一右眼影像。於一些實施例中，顯示面板20為兩個，分別顯示相同之影像，或是分別顯示一左眼影像和一右眼影像。
顯示面板20可沿一參考平面P1延伸，且可平行或大致平行於蓋板12。顯示面板20與蓋板12分離，且可扣合於透 鏡座30。於一些實施例中，顯示面板20可為一液晶顯示面板20(LCD panel)或是一有機發光二極體面板(OLED panel)。
透鏡座30位於容置空間S1之內，用以設置於顯示面板20。透鏡座30包括一固定部31、二支撐部32、以及多個第一引導元件33。
固定部31用以設置顯示面板20，且可為一板狀結構。於本實施例中，固定部31連接於顯示面板20，且可平行或大致平行於參考平面P1。固定部31可覆蓋顯示面板20之側面22以及顯示面21。於一些實施例中，固定部31覆蓋顯示面板20全部之側面22以及部分之顯示面21。換句話說，顯示面板20可卡合於固定部31內。
固定部31可包括二通孔311，朝向顯示面板20。於一較佳實施例中，兩通孔311之面積可大於顯示面板20之顯示面21之面積的0.7倍。
支撐部32設置於固定部31。於本實施例中，支撐部32固定於固定部31，於一些實施例中，支撐部32與固定部31一體成形。於本實施例中，支撐部32為一截頂圓錐狀結構，由固定部31朝向透鏡50逐漸變窄。
支撐部32包括一光線通道321以及一前開口322。光線通道321與通孔311以及前開口322連接。前開口322可平行或大致平行於參考平面P1。
第4圖為本發明之透鏡座30以及調整環40之側視圖，於第4圖中僅繪製了一個調整環40。第一引導元件33設置於支撐部32之外側壁，且靠近於前開口322。第一引導元件33 可為長條形結構。於本實施例中，每一第一引導元件33沿相同之螺旋路徑C1延伸，且沿螺旋路徑C1間隔排列。上述之螺旋路徑C1沿支撐部32之外側壁延伸，逐漸靠近前開口322。
如第4圖所示，第一引導元件33a與固定部31之間的距離大於第一引導元件33b與固定部31之間的距離。第一引導元件33b與固定部31之間的距離大於第一引導元件33c與固定部31之間的距離。此外，第一引導元件33a與前開口322之間的距離小於第一引導元件33b與前開口322之間的距離。第一引導元件33b與前開口322之間的距離小於第一引導元件33c與前開口322之間的距離。
於一些實施例中，每一第一引導元件33沿不同之螺旋路徑延伸，且彼此間隔排列。每一第一引導元件33位於平行於參考平面P1之一平面上。換句話說，第一引導元件33a、33b、33c與固定部31之間的距離相同。第一引導元件33a、33b、33c與前開口322之間的距離相同。
調整環40設置於透鏡座30。調整環40包括一第一環狀元件41、一第二環狀元件42、以及多個第二引導元件43。第一環狀元件41設置於透鏡座30上，且可平行或大致平行於參考平面P1。於本實施例中，第一環狀元件41可直接接觸支撐部32之外側壁以及透鏡50之邊緣，且可覆蓋前開口322之邊緣。
第二環狀元件42設置於第一環狀元件41以及透鏡50之邊緣上。第二環狀元件42可直接接觸第一環狀元件41以及透鏡50，且可平行或大致平行於參考平面P1。於一些實施例中，第一環狀元件41可與第二環狀元件42一體成形。
第二引導元件43設置於第一環狀元件41，且組合於第一引導元件33。換句話說，第二引導元件43對應於第一引導元件41之位置。於本實施例中，第二引導元件43可與第一環狀元件41一體成形。第二引導元件43可直接接觸支撐部32之外側壁，且靠近於前開口322。第二引導元件43可為長條形結構。於本實施例中，每一第二引導元件43沿相同之螺旋路徑C1延伸，且沿螺旋路徑C1間隔排列。
因此，如第4圖所示，第二引導元件43a與固定部31之間的距離大於第二引導元件43b與固定部31之間的距離。第二引導元件43b與固定部31之間的距離大於第二引導元件43c與固定部31之間的距離。此外，第二引導元件43a與前開口322之間的距離小於第二引導元件43b與前開口322之間的距離。第二引導元件43b與前開口322之間的距離小於第二引導元件43c與前開口322之間的距離。
於一些實施例中，每一第二引導元件43沿不同之螺旋路徑延伸，且彼此間隔排列。每一第二引導元件43位於平行於參考平面P1之一平面上。換句話說，第二引導元件43a、43b、43c與固定部31之間的距離相同。第二引導元件43a、43b、43c與前開口322之間的距離相同。
於本實施例中，第一引導元件33為一凸塊，第二引導元件43包括一穿孔431，凸塊位於穿孔431內，凸塊以及穿孔431為長條狀。於一具體實施例中，穿孔431之長度大於凸塊之1.2倍。
因此藉由上述透鏡座30以及調整環40之結構，當旋轉調整環40以使調整環40相對於透鏡座30旋轉時，第一調整元件33可相對於第二引導元件43移動，並使得調整環40以及透鏡50沿一調整方向D1移動。上述之調整方向D1可垂直或大致垂直於參考平面P1。
此外，第一引導元件33被限制於穿孔431內移動，藉以限制調整環40相對於透鏡座30之旋轉角度，藉以限制調整環40以及透鏡50沿調整方向D1移動的距離。
透鏡50設置於調整環40，且可平行或大致平行於參考平面P1。於本實施例中，透鏡50位於第一環狀元件41以及第二環狀元件42之間，且可位於或鄰近於蓋板12之外開口121。
於本實施例中，透鏡50可為一凸透鏡。透鏡50包括一曲面51、一背面52、一環狀側面53、以及一卡合槽54。曲面51露出於調整環40。背面52相反於曲面51，且可朝向顯示面板20以及光線通道321。於本實施例中，背面52為一平面。環狀側面53連接於背面52以及卡合槽54。
卡合槽54位於透鏡50之邊緣，且可形成於曲面51以及環狀側面53。調整環40之第二環狀元件42位於卡合槽54內。因此藉由調整環40之結構，可將透鏡50穩固地固定於調整環40之內。
於本實施例中，一中心軸AX1通過透鏡50之中央區域。上述之中心軸AX1平行於調整方向D1，且可垂直或大致垂直於參考平面P1。顯示面板20、透鏡座30、調整環40、以及透 鏡50垂直或大致垂直中心軸AX1依序排列。於一些實施例中，中心軸AX1可通過調整環40、透鏡座30之中央區域。
如第4圖所示，頭戴式顯示設備1更包括一黏著材料M1。黏著材料M1設置於透鏡座30以及調整環40上，用以固定透鏡座30以及調整環40之間的相對移動。
當使用者配戴頭戴式顯示設備1時，顯示面板20所產生之影像經過透鏡座30以及透鏡50照射置使用者之眼部。影像經過透鏡50折射之後，使用者之左眼與右眼會分別經由兩透鏡50觀看到對應於影像之放大的虛像。藉由上述放大的虛像可佔據使用者觀看時之大部分的視野，因此配戴頭戴式顯示設備1可提供使用者良好之視覺效果。此外，藉由對使用者之左眼以及右眼提供不同之影像，可對使用者產生立體之視覺效果。
然而，當透鏡座30以及透鏡50於製作的過程中產生公差時，使用者左眼觀看到虛像之位置與使用者之右眼觀看到虛像的位置不同。當發生上述之狀況時，可能會使使用者於觀看過程中產生暈眩感。因此，於本實施例中，可於塗佈黏著材料M1之前，調整上述調整環40以使使用者左眼觀看到虛像之位置與使用者之右眼觀看到虛像的位置相同，以減少使用者使用頭戴式顯示設備1時所產生暈眩感。
第5圖為本發明之頭戴式顯示設備1之調整方法的流程圖。第6圖為本發明之頭戴式顯示設備1於調整方法之中間階段的示意圖。於第6圖中，頭戴式顯示設備1之顯示面板20、透鏡座30、調整環40以及透鏡50等元件放置於一調整設備T1上。換句話說，上述之顯示面板20、透鏡座30、調整環40以及 透鏡50等元件並未放置於殼體10內。調整設備T1之調整機構T11可接觸調整環40。
光學儀器T2、T3可朝向透鏡50。於本實施例中，光學儀器T2、T3可為相機。處理設備T4可為一電腦，電性連接於調整設備T1、光學儀器T2、T3、以及顯示面板20。於一些實施例中，可僅使用一台光學儀器T2。經由移動光學儀器T2與調整設備T1之間的相對位置以使光學儀器T2對應於透鏡50a與透鏡50b。
頭戴式顯示設備1之調整方法的步驟S101中，處理設備T4控制顯示面板20產生一影像。上述之影像分別經由透鏡50a、50b之折射後照射至光學儀器T2、T3。
步驟S103中，光學儀器T2拍攝透鏡50a並取得對應於上述影像之一第一虛像的第一偵測影像，並傳送於處理設備T4進行處理。光學儀器T3拍攝透鏡50b並取得對應於上述影像之一第二虛像的第二偵測影像，並傳送於處理設備T4進行處理。
步驟S105中，藉由處理設備T4分析第一偵測影像後，以取得第一虛像之一第一位置參數。藉由處理設備T4分析第二偵測影像後，以取得第二虛像之一第二位置參數。
步驟S107中，處理設備T4根據第一位置參數與一預定位置參數作一比對，且根據上述之比對結果控制調整機構T11調整上述調整環40a之位置，以使第一虛像之位置位於一預定範圍內。處理設備T4根據上述之比對結果控制調整機構T11 調整上述調整環40b之位置，以使第二虛像之位置位於一預定範圍內。
於另一實施例中，處理設備T4根據第一位置參數與第二位置參數作一比對，且根據上述之比對結果控制調整機構T11調整上述調整環40a之位置，以使第二虛像之位置位於一預定範圍內，並對齊於第一虛像的位置。
執行完步驟S107後，可再次執行步驟S103及步驟S105，處理設備T4根據更新後之第一位置參數以及第二位置參數與預定位置參數作一比對。若第一位置參數與第二位置位於一預定參數範圍內時即可完成頭戴式顯示設備1之調整。於另一實施例中，處理設備T4比對更新後之第一位置參數以及第二位置參數。
藉由上述頭戴式顯示設備1之調整方法能使使用者之左眼與右眼分別經由兩透鏡50觀看到的虛像位於相同或大致相同的位置，能減少使用者配戴及使用頭戴式顯示設備1時所產生之暈眩感。
之後執行步驟S109，塗佈一黏著材料M1至透鏡座30以及調整環40，以固定透鏡座30以及調整環40之間的相對位置。最後可將顯示面板20、透鏡座30、調整環40以及透鏡50等元件設置於殼體10內以完成頭戴式顯示設備1之組裝。
綜上所述，本發明之頭戴式顯示設備可藉由調整上述調整環以使使用者之左眼與右眼分別經由兩透鏡觀看到的虛像位於相同或大致相同的位置，以減少使用者配戴及使用頭戴式顯示設備時所產生之暈眩感。
本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (10)
- 一種頭戴式顯示設備，包括：一殼體；一顯示面板，設置於該殼體內；一透鏡座，設置於該顯示面板上，且包括一第一引導元件；一調整環，設置於該透鏡座，且包括組合於該第一引導元件之一第二引導元件；以及一透鏡，設置於該調整環上；其中該第一引導元件與該第二引導元件沿一螺旋路徑沿伸。
- 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示設備，其中更包括一黏著材料，設置於該透鏡座以及該調整環上，用以固定該透鏡座以及該調整環之間的相對移動。
- 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示設備，其中該第一引導元件為一凸塊，該第二引導元件包括一穿孔，該凸塊位於該穿孔內，該凸塊以及該穿孔為長條狀，且該穿孔之長度大於該凸塊之1.2倍。
- 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示設備，其中該調整環更包括：一第一環狀元件，設置於該透鏡座上；以及一第二環狀元件，設置於該第一環狀元件以及該透鏡之邊緣上；其中該第二引導元件設置於該第一環狀元件，且該透 鏡位於該第一環狀元件以及該第二環狀元件之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示設備，其中該透鏡包括一曲面、一環狀側面、以及形成於該曲面以及該環狀側面之一卡合槽，其中該曲面露出於該調整環，且該調整環位於該卡合槽內。
- 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示設備，其中一中心軸通過該透鏡之中央區域，且該顯示面板、該透鏡座、該調整環、以及該透鏡大致垂直該中心軸依序排列。
- 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示設備，其中該透鏡座更包括：一固定部，設置於該顯示面板，且包括朝向該顯示面板之一通孔；以及一支撐部，設置於該固定部，且包括與該通孔連接之一光線通道；其中該第一引導元件設置於該支撐部，且該透鏡朝向該光線通道。
- 如申請專利範圍第7項所述之頭戴式顯示設備，其中該固定部為一板狀結構，且該支撐部為一截頂圓錐狀結構。
- 一種頭戴式顯示設備之調整方法，包括：藉由一顯示面板提供一影像，其中一透鏡座設置於該顯示面板上；一調整環設置於該透鏡座；以及一透鏡設置於該調整環上； 藉由一光學儀器經由該透鏡取得對應於該影像之一虛像的一偵測影像；藉由一處理設備分析該偵測影像以取得該虛像之一位置參數；以及根據該位置參數，藉由一調整設備調整該調整環之位置。
- 如申請專利範圍第9項所述之頭戴式顯示設備之調整方法，更包括塗佈一黏著材料至該透鏡座以及該調整環，以固定該透鏡座以及該調整環之間的相對位置。
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