TWI622808B - 頭戴式顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種頭戴式顯示裝置，包括機體、第一反射鏡及第二反射鏡。機體包括有眼罩部及外殼體，外殼體設有輔視開口以供外部光線入射外殼體內部，外殼體內部設有觀景窗並鄰近於眼罩部。第一反射鏡固設於外殼體內且對應於輔視開口以反射外部光線。第二反射鏡設於外殼體內並能移動於第一位置與第二位置之間，第一位置指第二反射鏡遮蔽外部光線之位置，第二位置指第二反射鏡不遮蔽外部光線並使外部光線經由第一反射鏡與第二反射鏡反射至觀景窗之位置。

Description

頭戴式顯示裝置

本發明係關於一種頭戴式裝置，特別是指一種頭戴式顯示裝置。

頭戴式顯示裝置目前已廣泛應用於影視娛樂、醫療或體感操作上，一般來說，頭戴式顯示裝置可供使用者佩戴於頭部，使顯示螢幕能貼近人眼，以近距離投射畫面(如立體影像或虛擬影像)而產生更逼真與豐富的視覺感受。

然而，使用者在佩戴頭戴式顯示裝置時，眼睛只能看到顯示螢幕所投射的畫面而阻擋了使用者對外界環境的感知，因此，容易造成使用上的不便及危險性。舉例來說，在使用頭戴式顯示裝置的過程中，若發生突發狀況時(例如電話響或有客人來訪)，使用者必須將頭戴式顯示裝置卸下才能因應，十分不便。另外，當頭戴式顯示裝置應用於需要走動或肢體運動的遊戲或體感時，使用者容易因無法感知外界環境而發生碰撞、摔倒等情形，嚴重影響使用上的安全性。

有鑑於此，於一實施例中，本發明提供一種頭戴式顯示裝置，包括機體、第一反射鏡以及第二反射鏡。機體包括有眼罩部及外殼體，外殼體設有輔視開口以供外部光線入射外殼體內部，外殼體內部設有觀景 窗並鄰近於眼罩部。第一反射鏡固設於外殼體內且對應於輔視開口，第一反射鏡並能反射外部光線。第二反射鏡設於外殼體內並能移動於第一位置與第二位置之間，第一位置指第二反射鏡位於輔視開口與第一反射鏡之間並遮蔽外部光線之位置，第二位置指第二反射鏡不遮蔽外部光線並使外部光線經由第一反射鏡與第二反射鏡反射至觀景窗之位置。

綜上，本發明實施例之頭戴式顯示裝置在供使用者佩戴時，使用者可移動第二反射鏡遮蔽來自輔視開口的外部光線，而能從觀景窗看到內部顯示屏幕所投射的畫面，當使用者需要觀看四周環境時，可移動第二反射鏡使外部光線經由第一反射鏡與第二反射鏡反射至觀景窗，而能在不脫下頭戴式顯示裝置的情況下觀看周遭環境景像，達到使用上更加便利與安全之優點。

1‧‧‧頭戴式顯示裝置

10‧‧‧機體

11‧‧‧眼罩部

12‧‧‧外殼體

121‧‧‧前側

122‧‧‧後側

123‧‧‧左側

124‧‧‧右側

13A、13B‧‧‧輔視開口

131‧‧‧透鏡

14‧‧‧觀景窗

141‧‧‧左透鏡

142‧‧‧右透鏡

15A、15B‧‧‧導光通道

151A、151B‧‧‧出光口

17‧‧‧顯示屏幕

18‧‧‧移動裝置

181‧‧‧螺桿

182‧‧‧齒輪

183‧‧‧齒條

20A、20B‧‧‧第一反射鏡

30A、30B‧‧‧第二反射鏡

L1、L2‧‧‧外部光線

C‧‧‧中心線

[圖1]係本發明頭戴式顯示裝置一實施例之立體圖。

[圖2]係本發明頭戴式顯示裝置一實施例之另一立體圖。

[圖3]係本發明頭戴式顯示裝置第一實施例之內部示意圖。

[圖4]係本發明頭戴式顯示裝置第二實施例之內部示意圖。

[圖5]係本發明頭戴式顯示裝置第二實施例之反射示意圖。

[圖6]係本發明頭戴式顯示裝置第二實施例之另一反射示意圖。

[圖7]係本發明頭戴式顯示裝置第三實施例之內部示意圖。

[圖8]係本發明頭戴式顯示裝置第三實施例之反射示意圖。

圖1為本發明頭戴式顯示裝置一實施例之立體圖，圖2為本發明頭戴式顯示裝置一實施例之另一立體圖，圖3為本發明頭戴式顯示裝置第一實施例之內部示意圖。如圖1與圖2所示，頭戴式顯示裝置1包括有機體10與至少一組反射鏡(以下稱第一反射鏡及第二反射鏡)。

如圖1至圖3所示，其中機體10包括有眼罩部11及外殼體12，外殼體12開設有至少一個輔視開口13A以供外部光線入射外殼體12內部，且外殼體12內部設有一觀景窗14並鄰近於眼罩部11，眼罩部11可供罩設於使用者的眼睛外部以阻擋外光影響觀看品質，且使用者可經由觀景窗14觀看外殼體12內部。在本實施例中，外殼體12具有前側121、後側122、左側123及右側124，眼罩部11連接於後側122的周緣，觀景窗14設置於後側122且包括有一對透鏡組(在此為左、右透鏡141、142)以分別對應於使用者的左、右眼，外殼體12的前側121內表面上可設有顯示屏幕17，且顯示屏幕17與觀景窗14分別位於外殼體12之相對二側，使顯示屏幕17能投射畫面(例如立體影像或虛擬影像)至觀景窗14供使用者觀看。在一些實施例中，顯示屏幕17可預先內建於外殼體12中或者由外部裝入外殼體12中，例如使用者可將個人智慧型手機裝入外殼體12內，以播放手機中的圖片或影像。

在一些實施例中，頭戴式顯示裝置1可包括一組或多組反射鏡，頭戴式顯示裝置1之外殼體12可開設一個或多個輔視開口。如圖3所示，本實施例之頭戴式顯示裝置1開設有一個輔視開口13A且包括一組反射鏡(如圖中之第一反射鏡20A與第二反射鏡30A)。或者，如圖4所示，為本發明頭戴式顯示裝置第二實施例之內部示意圖，在此，頭戴式顯示裝 置1開設有二個輔視開口13A、13B且包括二組反射鏡，各組反射鏡包括一第一反射鏡20A、20B與一第二反射鏡30A、30B。以下即以第二實施例詳細說明。

如圖4所示，本實施例之二輔視開口13A、13B貫通於外殼體12的前側121且分別鄰近於右側124及左側123，其中各輔視開口13A、13B可為圓孔、橢圓孔、半圓孔、方孔或其他不規則形的孔洞。在一些實施態樣中，輔視開口13A、13B也可分別開設於外殼體12的其他位置(例如左側123、右側124或者邊角處)，本實施例並不限制。

如圖2與圖4所示，本實施例之二第一反射鏡20A、20B固設於外殼體12內且分別對應於二輔視開口13A、13B。例如圖4所示，在此，其中一個第一反射鏡20A固定(例如黏固、卡固或鎖固)在後側122與右側124之間所形成的角落處而對位於鄰近右側124的輔視開口13A，以反射由輔視開口13A進入的外部光線，另一個第一反射鏡20B固定(例如黏固、卡固或鎖固)在後側122與左側123之間所形成的角落處而對位於鄰近左側123的輔視開口13B，以反射由輔視開口13B進入的外部光線。較佳地，二第一反射鏡20A、20B是彼此對稱設置且相對於外部入射光線呈傾斜型態，例如在圖4中，二第一反射鏡20A、20B是以外殼體12的一中心線C對稱設置，且二第一反射鏡20A、20B分別朝顯示屏幕17方向傾斜。

在一實施例中，二第二反射鏡30A、30B可設於外殼體12內並能相對於外殼體12中移動至不同位置。在一些實施例中，外殼體12可設有連接於二第二反射鏡30A、30B之齒輪齒條機構、鏈輪鍊條機構、皮帶傳動機構、蝸輪蝸桿機構或滑塊滑軌機構等機械式的移動裝置，使用者可 手動操控移動裝置以驅動第二反射鏡30A、30B相對於外殼體12移動。或者，在一些實施例中，移動裝置也可包括有電動馬達，以透過電控的方式控制二第二反射鏡30A、30B相對於外殼體12移動。如圖4所示，在本實施例中，其中一個第二反射鏡30A靠近右側124並位於輔視開口13A與第一反射鏡20A之間，另一個第二反射鏡30B靠近左側123並位於輔視開口13B與第一反射鏡20B之間。較佳地，二第二反射鏡30A、30B是彼此對稱設置且呈傾斜型態，例如在圖4中，二第二反射鏡30A、30B是以外殼體12的中心線C對稱設置，且二第二反射鏡30A、30B分別朝向二第一反射鏡20A、20B。

在使用上，本實施例之頭戴式顯示裝置1於使用者佩戴後，可經由移動裝置操控第二反射鏡30A、30B相對於外殼體12移動一第一位置與一第二位置之間，以選擇觀看顯示屏幕17所投射的畫面或周遭實際環境景像。例如圖4所示，為二第二反射鏡30A、30B移動至第一位置之示意，於第一位置時，第二反射鏡30A是阻隔於輔視開口13A與第一反射鏡20A之間以遮蔽外部光線L1，使外部光線L1不傳遞至第一反射鏡20A，且第二反射鏡30A不阻擋於觀景窗14與顯示屏幕17之間。同樣地，第二反射鏡30B是阻隔於輔視開口13B與第一反射鏡20B之間以遮蔽外部光線L2，使外部光線L2不傳遞至第一反射鏡20B，且第二反射鏡30B不阻擋於觀景窗14與顯示屏幕17之間，因此，使用者可不受到外部光線影響以及第二反射鏡30A、30B阻擋視線，而能正常觀看顯示屏幕17所投射的畫面。

如圖5所示，為本發明頭戴式顯示裝置第二實施例之反射示意圖。當使用者需要觀看四周環境時(例如電話響、有客人來訪或想喝水 時)，可操控移動裝置驅動第二反射鏡30A、30B由第一位置(如圖4所示位置)移動至第二位置(如圖5所示位置)，在移動過程中，第二反射鏡30A是朝左側123方向移動至右透鏡142與顯示屏幕17之間，第二反射鏡30B是朝右側124方向移動至左透鏡141與顯示屏幕17之間，使外部光線L1能由輔視開口13A入射至外殼體12內部，並經由第一反射鏡20A與第二反射鏡30A將外部光線L1依序反射傳遞至右透鏡142，同樣地，外部光線L2也能由輔視開口13B入射至外殼體12內部，並經由第一反射鏡20B與第二反射鏡30B將外部光線L2依序反射傳遞至左透鏡141，藉此，使用者即可在不脫下頭戴式顯示裝置1的情況下，經由左、右透鏡141、142觀看周遭實際環境景像，達到在使用上更加便利。此外，使用者在從事需要走動或肢體運動的遊戲或體感時，也能隨時觀看周遭實際環境景像而減少碰撞、摔倒的情形而提升使用安全性。當使用者欲繼續觀賞顯示屏幕17的畫面時，只需將第二反射鏡30A、30B由第二位置(如圖5所示位置)移動回第一位置(如圖4所示位置)即可快速達成。

如圖4與圖5所示，在一實施例中，外殼體12內可設有二導光通道15A、15B，二導光通道15A、15B分別對位於輔視開口13A、13B並包括有出光口151A、151B，第一反射鏡20A、20B分別對應設於出光口151A、151B處，藉此，由輔視開口13A、13B入射之外部光線L1、L2可分別經由二導光通道15A、15B集中導光至第一反射鏡20A、20B，並減少光線朝顯示屏幕17散射而影響畫面投射效果。

在一些實施例中，使用者亦可操控移動裝置驅動第二反射鏡30A、30B移動於上述第一位置與第二位置之間的其他位置，以形成不同 的反射路徑，使人眼看到不同範圍的環境景像。舉例來說，如圖5所示，當第二反射鏡30A、30B移動於第二位置時，第二反射鏡30A、30B是完全進入人眼的視線範圍，故使用者所觀看之環境景像的範圍最大。如圖6所示，當第二反射鏡30A、30B移動於第一位置與第二位置之間的一第三位置時，第二反射鏡30A、30B僅局部進入人眼的視線範圍，故使用者所觀看之環境景像的範圍會相對縮減以及視角也會相對改變。

在一些實施例中，第一反射鏡20A、20B及第二反射鏡30A、30B為相同或不同型態的反射鏡。例如圖4至圖6所示，在本實施例中，第一反射鏡20A、20B為凸面鏡，第二反射鏡30A、30B為平面鏡，但本發明並不以此為限，第一反射鏡20A、20B也可為平面鏡或凹面鏡，第二反射鏡30A、30B可為凸面鏡或凹面鏡，藉以形成不同的反射路徑或效果而產生不同範圍的環境景像。在一些實施例中，第二反射鏡30A、30B亦可樞設於外殼體12中，使用者可操控第二反射鏡30A、30B相對於外殼體12旋轉，以形成不同的反射路徑而產生不同範圍的環境景像。

如圖2所示，在一實施例中，外殼體12上設有二輔視開口13A、13B可分別容設有一透鏡131。較佳地，透鏡131為凸透鏡，藉此，由二輔視開口13A、13B進入之外部光線L1、L2，可經由透鏡131集中聚光以傳導至第一反射鏡20A、20B。

如圖4至圖6所示，在一些實施例中，頭戴式顯示裝置1之第二反射鏡30A、30B可分別連接獨立的移動裝置，以供使用者根據需求分別操控第二反射鏡30A、30B移動，使頭戴式顯示裝置1在操作上更加靈活。舉例來說，假設使用者將水杯放置於其右側，當有飲水需求時，使用 者可僅操控第二反射鏡30A移動，使外部光線L1由輔視開口13A入射至外殼體12內部，即可觀看其右側的實際外部景像以拿取水杯。

在一些實施例中，頭戴式顯示裝置1之第二反射鏡30A、30B也可連接同一移動裝置而可同步位移。例如圖7與圖8所示，移動裝置18可包括有一螺桿181、二齒輪182以及二齒條183，在此螺桿181可旋轉地設置於外殼體12內的中央位置，二齒輪182分別嚙合於螺桿181的兩側，二齒條183分別橫向設於螺桿181的相對二側並嚙合於二齒輪182，二第二反射鏡30A、30B則分別固定於二齒條183上，藉此，當使用者操控螺桿181順時針旋轉時，可帶動二齒輪182分別朝相反方向旋轉，以分別驅動二齒條183橫向位移而能同步帶動二第二反射鏡30A、30B彼此靠近，使第二反射鏡30A、30B能由圖7之第一位置移動至圖8之第二位置，以進入人眼的視線範圍供使用者觀看周遭環境景像。接著，當使用者操控螺桿181逆時針旋轉時，可同步帶動第二反射鏡30A、30B由圖8之第二位置移動回圖7之第一位置以離開人眼的視線範圍，使用者即可觀看顯示屏幕17投射的畫面。

在一實施例中，頭戴式顯示裝置1可更包括一遮蔽件，組設於外殼體12，其中遮蔽件可選擇性地遮蔽或開啟輔視開口13A、13B。例如圖7與圖8所示，遮蔽件可為移動裝置18之二齒條183，當使用者操控第二反射鏡30A、30B移動至圖7之第一位置時，二齒條183的端部可對應阻擋於二導光通道15A、15B的出光口151A、151B以間接遮蔽輔視開口13A、13B，減少外部光線進入。當使用者操控第二反射鏡30A、30B移動至圖8之第二位置時，二齒條183的端部可對應遠離二導光通道15A、15B 的出光口151A、151B以間接開啟輔視開口13A、13B，使外部光線能夠進入外殼體12中。在一些實施例中，遮蔽件也可為活動式蓋板並對應蓋設於輔視開口13A、13B，例如活動式蓋板可樞設於外殼體12前側121並蓋設於輔視開口13A、13B外部，使用者可操控活動式蓋板旋擺以開啟或關閉輔視開口13A、13B。

綜上，本發明實施例之頭戴式顯示裝置在供使用者佩戴時，使用者可移動第二反射鏡遮蔽來自輔視開口的外部光線，而能從觀景窗看到內部顯示屏幕所投射的畫面，當使用者需要觀看四周環境時，可移動第二反射鏡使外部光線經由第一反射鏡與第二反射鏡依序反射至觀景窗，而能在不脫下頭戴式顯示裝置的情況下觀看周遭環境景像，達到使用上更加便利與安全之優點。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此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)

1. 一種頭戴式顯示裝置，包括： 一機體，包括有一眼罩部及一外殼體，該外殼體設有一輔視開口以供一外部光線入射該外殼體內部，該外殼體內部設有一觀景窗並鄰近於該眼罩部； 一第一反射鏡，固設於該外殼體內且對應於該輔視開口，該第一反射鏡並能反射該外部光線；以及 一第二反射鏡，設於該外殼體內並能移動於一第一位置與一第二位置之間，該第一位置係指該第二反射鏡位於該輔視開口與該第一反射鏡之間並遮蔽該外部光線之位置，該第二位置係指該第二反射鏡不遮蔽該外部光線並使該外部光線經由該第一反射鏡與該第二反射鏡依序反射至該觀景窗之位置。
2. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該機體更包括一移動裝置，該移動裝置可選擇性地驅動該第二反射鏡移動於該第一位置與該第二位置之間。
3. 如請求項2所述之頭戴式顯示裝置，其中該移動裝置包括有一齒輪齒條機構、一鏈輪鍊條機構、一皮帶傳動機構、一蝸輪蝸桿機構或一滑塊滑軌機構。
4. 如請求項2所述之頭戴式顯示裝置，其中該移動裝置包括有一電動馬達。
5. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該外殼體內設有一導光通道，該導光通道對應於該輔視開口並包括有一出光口，該第一反射鏡對應於該出光口處。
6. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該輔視開口更設有一透鏡，該透鏡為一凸透鏡。
7. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，更包括一遮蔽件，組設於該外殼體，該遮蔽件可選擇性地遮蔽或開啟該輔視開口。
8. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該第二反射鏡可旋轉地樞設於該外殼體內。
9. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該觀景窗包括一對透鏡組。
10. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該外殼體內更設有一顯示屏幕，該顯示屏幕與該觀景窗分別位於該外殼體之相對二側。