TW202146977A - 頭戴式顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種頭戴式顯示裝置包括一前端組件、一穿戴組件及一襯墊模組。穿戴組件連接於前端組件，並適於將前端組件穿戴至使用者的臉部。襯墊模組包括一硬質元件、一軟質元件及一風扇。硬質元件連接至穿戴組件。軟質元件連接至硬質元件用以接觸使用者的皮膚，並具有一後流道。風扇與後流道相連通。軟質元件連接至硬質元件以接觸使用者的皮膚，而風扇驅動氣流流經軟質元件的後流道以提供散熱效果。

Description

頭戴式顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種頭戴式顯示裝置。

隨著科技產業日益發達，顯示裝置的型態、使用功能以及使用方式越來越多元，可直接配帶在使用者身體上的頭戴式顯示裝置也因應而生。頭戴式顯示裝置的種類相當多，以眼罩類型等頭戴式顯示裝置為例，使用者配戴上此類顯示裝置之後，除了可以看到立體影像之外，影像還會隨著使用者頭部轉動而改變，可提供使用者更身歷其境的感受。

頭戴式顯示裝置的前端組件（front assembly）通過穿戴組件穿戴於使用者的臉部，使得前端組件的顯示模組可朝向使用者的雙眼投射顯示畫面。為了緩衝穿戴組件施加在使用者頭部的壓力，可將襯墊設置在穿戴組件與使用者頭部之間。然而，在長時間使用後，襯墊容易讓使用者感到悶熱。

本發明提供一種頭戴式顯示裝置，其襯墊具有主動散熱的功能。

本發明的頭戴式顯示裝置包括一前端組件、一穿戴組件及一襯墊模組。穿戴組件連接於前端組件，並適於將前端組件穿戴至使用者的臉部。襯墊模組包括一硬質元件、一軟質元件及一風扇。硬質元件連接至穿戴組件。軟質元件連接至硬質元件以接觸使用者的皮膚，並具有一後流道。風扇與後流道相連通。

基於上述，軟質元件連接至硬質元件以接觸使用者的皮膚，而風扇驅動氣流流經軟質元件的後流道以提供散熱效果。

請參考圖1A及圖1B，在本實施例中，頭戴式顯示裝置10包括一前端組件12（front assembly）及一穿戴組件14（wearable assembly）。穿戴組件14連接於前端組件12，並適於將前端組件12穿戴至使用者的臉部。

在本實施例中，前端組件12可包括光學系統（未繪示）以及保護外殼等構件，並可設置顯示器或適於放置顯示器。前述顯示器可以是內建顯示器或外加的可攜式顯示器（例如智慧型手機等），但本發明不限於此。前述顯示器的種類可依據頭戴式顯示裝置10應用在虛擬實境系統（virtual reality system）、擴增實境系統（augmented reality system）或混合實境系統（mixed reality system）中而有所調整。光學系統包括用於改變顯示器的光路的光學元件，例如為透鏡、導光件或稜鏡等。此外，穿戴組件14可包括任何形式的頭帶，亦可包括任何用於調整頭帶長度的構件或模組。

為了緩衝穿戴組件14施加在使用者頭部的壓力，頭戴式顯示裝置10至少包括一第一襯墊模組100、一第二襯墊模組200及一第三襯墊模組300其中之一。在本實施例中，第一襯墊模組100用於抵接使用者的額骨。第二襯墊模組200用於抵接使用者的枕骨。第三襯墊模組300用於抵接使用者的臉部，特別是抵接使用者的眼眶周圍。

請參考圖2A、圖2B、圖3A及圖3B，第一襯墊模組100可以包括一第一硬質元件110、一第一軟質元件120及一第一風扇130。第一硬質元件110連接至穿戴組件14（如圖1A及圖1B所示）。第一軟質元件120連接至第一硬質元件110用以接觸使用者的皮膚，並具有一第一後流道121。第一風扇130與第一後流道121相連通，用以將外界的氣體引入第一後流道121。第一風扇130例如是軸流風扇，但不此為限。

在本實施例中，第一硬質元件110的材質例如是塑膠或其他較不容易壓縮的材質，以提供支撐。第一硬質元件110與穿戴組件14的一部分可以是一體成型。

在本實施例中，第一軟質元件120的材質例如是橡膠、矽膠、泡棉或其他較容易壓縮的材質，以提供緩衝。第一軟質元件120可具有多個第一柱體122。這些第一柱體122可支撐使用者的頭部。第一後流道121延伸於這些第一柱體122之間。第一軟質元件120具有一個或多個第一後流道出口121a。這些第一後流道出口121a與第一後流道121相連通並位在第一軟質元件120不與使用者皮膚接觸的表面。由於來自第一風扇130的氣流將經由第一後流道121（即經過這些第一柱體122）而從這些第一後流道出口121a流出，因此使用者對於第一軟質元件120與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

在本實施例中，第一襯墊模組100更可包括一第一織物層140。第一織物層140覆蓋第一軟質元件120。第一織物層140可採用透氣且涼感的布料。第一織物層140可通過可拆卸方式覆蓋第一軟質元件120，以被拆卸下來清洗。更詳細而言，第一後流道121內流動的氣流促使第一織物層140所吸附的汗水蒸發而降低溫度，因此使用者對於第一織物層140與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

請參考圖4A、圖4B、圖5A及圖5B，第二襯墊模組200可以包括一第二硬質元件210、一第二軟質元件220及一第二風扇230。第二硬質元件210連接至穿戴組件14（如圖1A及圖1B所示）。第二軟質元件220連接至第二硬質元件210用以接觸使用者的皮膚，並具有一第二後流道221。第二風扇230與第二後流道221相連通，用以將外界的氣體引入第二後流道221。第二風扇230例如是軸流風扇，但不此為限。

在本實施例中，第二硬質元件210的材質例如是塑膠或其他較不容易壓縮的材質，以提供支撐。第二硬質元件210與穿戴組件14的一部分可以是一體成型。

在本實施例中，第二軟質元件220的材質例如是橡膠、矽膠、泡棉或其他較容易壓縮的材質，以提供緩衝。第二軟質元件220可具有多個第二柱體222。這些第二柱體222可支撐使用者的頭部。第二後流道221延伸於這些第二柱體222之間。第二軟質元件220具有一個或多個第二後流道出口221a。這些第二後流道出口221a與第二後流道221相連通並位在第二軟質元件220不與使用者皮膚接觸的表面。因此，由於第二風扇230的氣流將經由第二後流道221（即經過這些第二柱體222）而從這些第二後流道出口221a流出，因此使用者對於第二軟質元件220與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

在本實施例中，第二襯墊模組200更可包括一第二織物層240。第二織物層240覆蓋第二軟質元件220。第二織物層240可採用透氣且涼感的布料。第二織物層240可通過可拆卸方式覆蓋第二軟質元件220，以被拆卸下來清洗。更詳細而言，第二後流道221內流動的氣流促使第二織物層240所吸附的汗水蒸發而降低溫度，因此使用者對於第二織物層240與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

請參考圖6A、圖6B、圖7A、圖7B、圖8及圖9，在本實施例中，第三襯墊模組300可以包括一第三硬質元件310、一第三軟質元件320及多個第三風扇330。第三硬質元件310連接至穿戴組件14（如圖1A及圖1B所示）。第三軟質元件320連接至第三硬質元件310用以接觸使用者的皮膚20（如圖8所示），並具有一第三後流道321。這些第三風扇330與第三後流道321相連通，用以將外界的氣體引入第三後流道321。

在本實施例中，第三硬質元件310具有一前流道311，且這些第三風扇330經由前流道311與第三後流道321相連通。第三硬質元件310可包括一前蓋310a及一後蓋310b，且前蓋310a與後蓋310b彼此連接以構成前流道311，而第三硬質元件310具有多個前流道出口311a，以將前流道311與第三後流道321相連通。這些第三風扇330可插入前端組件12（如圖1A及圖1B所示），以將外界氣體或前端組件12的內部氣體經由前流道311注入第三後流道321。當前端組件12的內部氣體被第三風扇330抽出時，前端組件12的內部的溫度也可以降低。

在本實施例中，第三軟質元件320具有一個或多個第三後流道出口321a，且這些第三後流道出口321a與第三後流道321相連通並位在第三軟質元件320與使用者皮膚接觸的表面。第三軟質元件320具有一個或多個溝槽321c在第三軟質元件320的表面，這些第三後流道出口321a的一個或多個在對應的溝槽321c內，使得氣流可從第三後流道出口321a經由溝槽321c流出。這些溝槽321c可視為次流道。第三軟質元件320可從使用者的雙眉之間的位置圍繞使用者的雙眼並延伸至使用者的雙頰，以抵接使用者的眼眶周圍。更詳細而言，由於氣流經由溝槽321c流出，因此使用者對於第三軟質元件320與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

在本實施例中，這些第三風扇330具有多個入風口330a及一出風口330b，這些入風口330a分別與前端組件12（如圖1A及圖1B所示）與使用者的臉部所圍成的空間以及與外界環境相連通，且出風口330b與第三後流道321相連通。因此，這些第三風扇330可將前端組件12（如圖1A及圖1B所示）與使用者的臉部所圍成的空間內的氣體抽出並混合由外界環境所吸入的氣體，進而注入第三後流道321，接著從這些第三後流道出口321a排出至外界。因此，前端組件12與使用者的臉部所圍成的空間內的溼度以及溫度可以進一步下降，使得使用者比較不會覺得悶熱。同時，由於氣流經由溝槽321c流出，因此使用者對於第三軟質元件320與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

在另一實施例中，入風口330a也可以同時吸入前端組件12內的高溫氣體以及外界環境的氣體，並注入第三後流道321。因此，前端組件12的內部的溫度也可以降低。同時，由於氣流經由溝槽321c流出，因此使用者對於第三軟質元件320與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

在本實施例中，第三襯墊模組300更可包括一第三織物層340（如圖9所示）。第三織物層340覆蓋第三軟質元件320。第三織物層340可採用透氣且涼感的布料。第三織物層340可通過可拆卸方式覆蓋第三軟質元件320，以被拆卸下來清洗。更詳細而言，經由溝槽321c流出的氣體促使第三織物層340所吸附的汗水蒸發而降低溫度，因此使用者對於第三織物層340與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

請參考圖10，相較於圖8的實施例，在另一實施例中，第三硬質元件310（例如第三硬質元件310的前蓋310a）可具有一個或多個側向氣流出口311d，且這些側向氣流出口311d與前流道311相連通。此外，第三軟質元件320可具有一個或多個側向後流道出口321d，且這些側向後流道出口321d與第三後流道321相連通。這些側向氣流出口311d與側向後流道出口321d所吹出的氣流可以流經使用者臉部沒有被第三軟質元件320所覆蓋的區域，例如是額頭，因此使用者能夠感到涼爽一點。

請參考圖11A、圖11B、圖12A、圖12B及圖13，其所繪示的另一實施例與圖6A的實施例大致相同，而兩者的差異如下。首先，在圖6A的實施例中，這些第三風扇330位在使用者的眼睛上方，但在本實施例中，這些第三風扇330分別對應位於使用者的兩個臉頰，且第三硬質元件310具有多個風扇蓋310c，其固接至前蓋310a，以固定這些第三風扇330。在另一實施例中，這些風扇蓋310c也可以整合成單一構件。

此外，在本實施例中，第三軟質元件320具有一增厚部分323，且增厚部分323沿著第三後流道321分布。因此，當第三軟質元件320受到擠壓或是在配戴時，增厚部分323將儘可能確保第三後流道321不會被中斷而維持暢通。

另外，在本實施例中，第三後流道321的數量為二個，增厚部分323的數量為二個，每個第三後流道321從使用者的額頭延伸至使用者的臉頰，且每個增厚部分323分佈在對應的第三後流道321的外側。第三風扇330的數量為二個，且這些第三風扇330分別連通至這些第三後流道321。

這些第三風扇330具有多個入風口330a及一出風口330b，這些入風口330a分別與前端組件12（如圖1A及圖1B所示）與使用者的臉部所圍成的空間以及與外界環境相連通，且出風口330b與第三後流道321相連通。因此，這些第三風扇330可將前端組件12（如圖1A及圖1B所示）與使用者的臉部所圍成的空間內的氣體抽出並混合由外界環境所吸入的氣體，進而注入第三後流道321，接著從這些第三後流道出口321a排出至外界。因此，前端組件12與使用者的臉部所圍成的空間內的溼度以及溫度可以進一步下降，使得使用者比較不會覺得悶熱。同時，由於氣流經由溝槽321c流出，因此使用者對於第三軟質元件320與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

在本實施例中，第三襯墊模組300也可以包括一第三織物層（圖未示）。第三織物層覆蓋第三軟質元件320。第三織物層可採用透氣且涼感的布料。第三織物層可通過可拆卸方式覆蓋第三軟質元件320，以被拆卸下來清洗。更詳細而言，經由溝槽321c流出的氣體促使第三織物層所吸附的汗水蒸發而降低溫度，因此使用者對於第三織物層與皮膚接觸的區域比較不會覺得悶熱。

綜上所述，頭戴式顯示裝置的襯墊模組的軟質元件連接至硬質元件，並用以接觸使用者的皮膚，而風扇驅動氣流流經軟質元件的後流道以提供散熱效果。

10:頭戴式顯示裝置 12:前端組件 14:穿戴組件 20:皮膚 100:第一襯墊模組 110:第一硬質元件 120:第一軟質元件 121:第一後流道 121a:第一後流道出口 122:第一柱體 130:第一風扇 140:第一織物層 200:第二襯墊模組 210:第二硬質元件 220:第二軟質元件 221:第二後流道 221a:第二後流道出口 222:第二柱體 230:第二風扇 240:第二織物層 300:第三襯墊模組 310:第三硬質元件 310a:前蓋 310b:後蓋 310c:風扇蓋 311:前流道 311a:前流道出口 311d:側向氣流出口 320:第三軟質元件 321:第三後流道 321a:第三後流道出口 321c:溝槽 321d:側向後流道出口 323:增厚部分 330:第三風扇 330a:入風口 330b:出風口 340:第三織物層

圖1A是依照本發明的一實施例的一種頭戴式顯示裝置的立體圖。 圖1B是圖1A的頭戴式顯示裝置於另一視角的立體圖。 圖2A是圖1A的第一襯墊模組的立體圖。 圖2B是圖2A的第一襯墊模組於另一視角的立體圖。 圖3A是圖2A的第一襯墊模組的分解圖。 圖3B是圖2A的第一襯墊模組於另一視角的分解圖。 圖4A是圖1A的第二襯墊模組的立體圖。 圖4B是圖4A的第二襯墊模組於另一視角的立體圖。 圖5A是圖4A的第二襯墊模組的分解圖。 圖5B是圖4A的第二襯墊模組於另一視角的分解圖。 圖6A是圖1A的第三襯墊模組的立體圖。 圖6B是圖6A的第三襯墊模組於另一視角的立體圖。 圖7A是圖6A的第三襯墊模組的分解圖。 圖7B是圖6A的第三襯墊模組於另一視角的分解圖。 圖8是圖6A的第三襯墊模組沿第三後流道出口剖切的局部剖視圖。 圖9是圖6A的第三襯墊模組的氣流路徑示意圖。 圖10是依照本發明的另一實施例的第三襯墊模組的局部剖視圖。 圖11A是依照本發明的另一實施例的第三襯墊模組的立體圖。 圖11B是圖11A的第三襯墊模組於另一視角的立體圖。 圖12A是圖11A的第三襯墊模組的分解圖。 圖12B是圖11A的第三襯墊模組於另一視角的分解圖。 圖13是圖11A的第三襯墊模組沿第三後流道出口剖切的局部剖視圖。

10:頭戴式顯示裝置

12:前端組件

14:穿戴組件

100:第一襯墊模組

200:第二襯墊模組

300:第三襯墊模組

Claims (15)

1. 一種頭戴式顯示裝置，包括： 一前端組件； 一穿戴組件，連接於該前端組件，並適於將該前端組件穿戴至使用者的臉部；以及 一襯墊模組，包括： 一硬質元件，連接至該穿戴組件； 一軟質元件，連接至硬質元件用以接觸使用者的皮膚，並具有一後流道；以及 一風扇，與該後流道相連通。
2. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該硬質元件具有一前流道，且該風扇經由該前流道與該後流道相連通。
3. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該硬質元件具有至少一前流道出口，且該至少一前流道出口將該前流道與該後流道相連通。
4. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該硬質元件包括一前蓋及一後蓋，且該前蓋與該後蓋彼此連接以構成該前流道。
5. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該軟質元件具有至少一後流道出口，且該至少一後流道出口與該後流道相連通並位在該軟質元件與使用者皮膚接觸的表面。
6. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該軟質元件具有至少一溝槽在該軟質元件的表面，且該至少一後流道出口在該至少一溝槽內。
7. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該軟質元件從使用者的雙眉之間的位置圍繞使用者的雙眼並延伸至使用者的雙頰。
8. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該風扇具有多個入風口及一出風口，該些入風口分別與該前端組件與使用者的臉部所圍成的空間以及與外界環境相連通，且該出風口與該後流道相連通。
9. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該軟質元件具有一增厚部分，且該增厚部分沿著該後流道分布。
10. 如請求項9所述的頭戴式顯示裝置，其中該後流道的數量為二個，該增厚部分的數量為二個，該些後流道的每一個從使用者的額頭延伸至使用者的臉頰，且該些增厚部分的每一個分佈在對應的後流道的外側。
11. 如請求項10所述的頭戴式顯示裝置，其中該風扇的數量為二個，且該些風扇分別連通至該些後流道。
12. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該軟質元件具有多個柱體，以抵接使用者的頭部，且該後流道延伸於該些柱體之間。
13. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該襯墊模組更包括： 一織物層，覆蓋該軟質元件。
14. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該硬質元件具有一前流道，該風扇經由該前流道與該後流道相連通，該硬質元件具有至少一側向氣流出口，且該至少一側向氣流出口與該前流道相連通。
15. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該軟質元件具有至少一側向後流道出口，且該至少一側向後流道出口與該後流道相連通。

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