TWI641870B - 頭戴式電子裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露了一種頭戴式電子裝置，以供一使用者穿戴於頭上，該穿戴式裝置包含一本體以及一影像模組。該影像模組是可拆卸地設置於該本體上，且該影像模組包含一影像擷取單元、一顯示單元、一處理單元以及一半反射鏡。該影像擷取單元是用以擷取該使用者前方之一目標物之影像。該處理單元是用以根據該影像產生一影像訊號至該顯示單元，且該顯示單元根據該影像訊號產生一第一畫面。該顯示單元將該第一畫面投射至該半反射鏡上顯示一第二畫面，其中該第一畫面包含該目標物之相關資訊。

Description

頭戴式電子裝置

本發明係關於一種頭戴式電子裝置，特別係關於一種提供前方一目標物相關資訊的頭戴式電子裝置。

隨著科技的發展，現今許多電子裝置(例如穿戴式裝置)具有提供資訊的功能。舉例來說，虛擬實境頭盔可透過處理器執行各種應用程式，例如3D遊戲並顯示於頭盔內的螢幕，以提供使用者虛擬實境的體驗。

然而，虛擬實境頭盔並無法提供即時擷取前方目標物並提供目標物的相關資訊的功能。

因此，如何設計一種可以即時獲取前方一目標物之相關資訊並提供給使用者的頭帶式電子裝置，便是現今值得探討與解決之課題。

有鑑於此，本發明提出一種安裝於電子裝置中的頭戴式電子裝置，以解決上述之問題。

本發明之實施例揭露了一種頭戴式電子裝置，以供一使用者穿戴於頭上，該穿戴式裝置包含一本體以及一影像模組。該影像模組是可拆卸地設置於該本體上，且該影像模組 包含一影像擷取單元、一顯示單元、一處理單元以及一半反射鏡。該影像擷取單元是用以擷取該使用者前方之一目標物之影像。該處理單元是用以根據該影像產生一影像訊號至該顯示單元，且該顯示單元根據該影像訊號產生一第一畫面。該顯示單元將該第一畫面投射至該半反射鏡上並顯示一第二畫面，其中該第一畫面包含該目標物之相關資訊。

在部分實施例中，該第一畫面與該第二畫面為相反之鏡像。

在部分實施例中，該頭戴式電子裝置更包含一反射鏡，該顯示單元將該第一畫面投射至該反射鏡後，再反射至該半反射鏡以顯示該第二畫面。

在部分實施例中，該反射鏡與該顯示單元之間的夾角為0至45度。

在部分實施例中，該頭戴式電子裝置更包含一光學鏡片，設置於該半反射鏡與該使用者之眼睛之間。

在部分實施例中，該影像模組更包含一殼體，且該半反射鏡係以可樞轉之方式連接該殼體，藉以調整該半反射鏡與該殼體之間的夾角。

在部分實施例中，該影像模組更包含一傳輸單元，該處理單元藉由該傳輸單元連接於一外部伺服器，以獲取該目標物之相關資訊。

在部分實施例中，該影像模組更包含一輔助單元，該輔助單元包含一GPS晶片、一陀螺儀或一加速度計。

在部分實施例中，該本體包含一帽體與一前帽 緣，該前帽緣連接該帽體，且該影像模組係以可拆卸之方式安裝於該前帽緣。

在部分實施例中，該前帽緣可相對於該帽體移動，藉以調整該半反射鏡與該使用者的眼睛之間的距離。

在部分實施例中，該目標物之相關資訊包含該目標物所在地之溫度、濕度、天氣、該目標物與該頭戴式電子裝置之間的距離、該目標物或該頭戴式電子裝置所在之位置或如何到達該目標物所在之位置的路徑資訊。

在部分實施例中，該影像模組更包含一揚聲器，用以播放該目標物之相關資訊予該使用者。

綜上所述，本發明提供一種頭戴式電子裝置，穿戴於使用者的頭上，以提供位於使用者前方之一目標物的相關資訊。頭戴式電子裝置包含一影像模組，用以擷取使用者前方之目標物的影像，並且根據此影像訊號，可於外部伺服器獲取關於此目標物的相關資訊，接著將此相關資訊投射於影像模組的半反射鏡上。透過頭戴式電子裝置，使用者可以在不同的地點獲取不同目標物的相關資訊，例如在工地時可以獲取工地的注意事項、溫度與濕度等相關資訊，而在博物館內時則可獲取各個展覽品的介紹等。

此外，頭戴式電子裝置的帽緣與帽體可以是彼此活動地相連接，並且影像模組可以是設置於帽緣上。當使用者覺得影像模組太靠近眼睛時，可以調整帽緣相對於帽體移動，藉以帶動影像模組來增加影像模組的半反射鏡(或光學鏡片)與眼睛之間的距離，藉以讓使用者可以更清楚也更舒適地觀看 到半反射鏡上的畫面。

本發明中之額外的功能及優點將會在後面說明中揭示，且部分可由後述說明書中清楚了解，或是可由所揭示的原則經由練習而學得。本發明之功能及優點可由後述申請專利範圍中所特別指出的儀器或裝置的組合而實現及獲得。本發明之這些及其他特點會由後述之說明書及申請專利範圍而變得更清楚、或是可由本發明所揭示之原則經由練習而學得。

100‧‧‧頭戴式電子裝置

102‧‧‧本體

1021‧‧‧帽體

1023‧‧‧前帽緣

1024‧‧‧後帽緣

1025‧‧‧開口

1027‧‧‧開口

104‧‧‧導引機構

1041‧‧‧導槽

1043‧‧‧導引柱

200‧‧‧影像模組

200A‧‧‧影像模組

201‧‧‧殼體

2011‧‧‧容置空間

2012‧‧‧開口

202‧‧‧影像擷取單元

204‧‧‧處理單元

206‧‧‧顯示單元

208‧‧‧儲存單元

210‧‧‧半反射鏡

212‧‧‧反射鏡

214‧‧‧光學鏡片

216‧‧‧傳輸單元

218‧‧‧輔助單元

220‧‧‧揚聲器

300‧‧‧整體畫面

301‧‧‧資訊畫面

302‧‧‧目標物

303‧‧‧資訊畫面

400‧‧‧整體畫面

401‧‧‧目標物

402‧‧‧資訊畫面

403‧‧‧資訊畫面

500‧‧‧整體畫面

501‧‧‧目標物

502‧‧‧資訊畫面

503‧‧‧資訊畫面

A1‧‧‧夾角

A2‧‧‧夾角

A3‧‧‧夾角

AX‧‧‧樞轉軸

CIR‧‧‧電路板

BAT‧‧‧電池

第1圖顯示一實施例之一頭戴式電子裝置之立體示意圖。

第2圖顯示第1圖中之影像模組的方塊圖。

第3圖為沿第1圖中A-A’線段之剖面示意圖。

第4圖顯示一實施例之使用者於半反射鏡上所看到的一整體畫面的示意圖。

第5圖顯示使用者於另一地點在半反射鏡所看到的一整體畫面的示意圖。

第6圖為另一實施例之一整體畫面的示意圖。

第7圖顯示前帽緣透過導引機構而可相對於帽體與後帽緣移動之示意圖。

第8圖顯示另一實施例之頭戴式電子裝置的部分結構示意圖。

第9圖顯示另一實施例之影像模組之示意圖。

為了讓本揭露之目的、特徵、及優點能更明顯易 懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細說明。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本揭露。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本揭露。

此外，實施例中可能使用相對性的用語，例如「較低」或「底部」及「較高」或「頂部」，以描述圖示的一個元件對於另一元件的相對關係。能理解的是，如果將圖示的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在「較低」側的元件將會成為在「較高」側的元件。

在此，「約」、「大約」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，較佳是10%之內，且更佳是5%之內。在此給定的數量為大約的數量，意即在沒有特定說明的情況下，仍可隱含「約」、「大約」之含義。

請參考第1圖至第3圖，第1圖為一實施例之頭戴式電子裝置100立體示意圖，第2圖為第1圖中之影像模組200之方塊圖，第3圖為沿第1圖中A-A’線段之剖面示意圖。如第1圖所示，頭戴式電子裝置100主要包含一帽體1021、一前帽緣1023、一後帽緣1024以及一影像模組200，其中所述帽體1021、前帽緣1023以及後帽緣1024構成本體102。前帽緣1023是連接帽體1021之前側，後帽緣1024是連接帽體1021之後側，並且帽體1021與後帽緣1024之間形成有一開口1025，帽體1021可藉由開口1025而套設於一使用者的頭上。如第3圖所示，前帽緣1023 形成有另一開口1027，並且影像模組200是以可拆卸之方式設置於前帽緣1023的開口1027。

如第2圖所示，影像模組200包含一影像擷取單元202、一處理單元204、一顯示單元206、一儲存單元208、一半反射鏡210、一反射鏡212、一光學鏡片214、一傳輸單元216、一輔助單元218以及一組揚聲器220。前述影像擷取單元202、處理單元204、顯示單元206、儲存單元208、傳輸單元216以及輔助單元218是可整合於一電路板CIR上，其中由第3圖可看出影像模組200更包含一殼體201，其形成有一容置空間2011，用以容置前述電路板CIR以及反射鏡212，並且半反射鏡210與光學鏡片214是安裝於殼體201的底側。再者，頭戴式電子裝置100可更包含一電池BAT(第1圖)，設置於後帽緣1024上，且電池BAT是電性連接於影像模組200，用以提供影像模組200所需之電力。另外，前述揚聲器220是電性連接於電路板CIR並可設置於開口1025內，用以播放語音訊號。於此實施例中，該些揚聲器220可為一骨導式揚聲器或一薄膜揚聲器。值得注意的是，於某些實施例中，電池BAT以及揚聲器220也可整合於殼體201內，以達到體積小且攜帶便利等優點。

影像擷取單元202可為一相機，用以擷取使用者前方之一目標物的影像，接著處理單元204可根據該影像進行資料處理。處理單元204可為一中央處理器(Central Processing Unit,CPU)，用以控制影像模組200的操作。儲存單元208內可儲存有一作業系統(Operating System，OS)，並且中央處理器可執行儲存單元208內之所述作業系統以及相關的應用程式。 其中，所述作業系統可為一封閉式系統，也可為一開放式系統，舉例來說，開放式系統可為一Android、Berkeley Software Distribution(BSD)、iPhone OS(iOS)、Linux、OS X、Unix-like Real-time Operating System(例如：QNX)、Darwin、UNIX、Microsoft Windows、Window Phone或IBM z/OS等作業系統，但不以此為限。

第2圖中的傳輸單元216可為一輸入/輸出埠，例如一通用序列匯流排(USB)埠或高清晰度多媒體介面(HDMI)埠等。另外，傳輸單元216也可為一無線傳輸模組，例如藍芽模組、行動通訊模組(如第三代、第四代或第五代行動通訊模組)或WIFI模組等。處理單元204可藉由傳輸單元216連接至一外部伺服器，藉以獲取該目標物之相關資訊。所述相關資訊例如可為該目標物之地點、目標物名稱、文字說明、目標物所在地之溫度或濕度以及目標物與影像模組200之間的一距離。

輔助單元218可為一GPS晶片、一陀螺儀或一加速度計，用以提供影像模組200之位置資訊、相對角度以及加速等資訊。

處理單元204可根據所述目標物之影像產生一影像訊號，並且傳送所述影像訊號至顯示單元206，使得顯示單元206根據該影像訊號顯示一第一畫面，所述第一畫面包含該目標物的相關資訊以及輔助單元218所產生之資訊。接著，如第3圖所示，顯示單元206可沿Y軸方向投射所述第一畫面至反射鏡212上以呈現一中間畫面，接著反射鏡212可再將所述中間畫面沿-Z軸方向經過殼體201之開口2012以及前帽緣1023的開 口1027而投射至半反射鏡210上，以在半反射鏡210上顯示一第二畫面(顯示單元206之光線的前進方向如第3圖中箭頭所示)。其中，所述中間畫面與所述第一畫面為鏡像，且所述中間畫面與所述第二畫面亦為鏡像。值得注意的是，由於半反射鏡210同時具有反射光線與被光線穿透之性質，因此使用者可於半反射鏡210上一起看到使用者前方的前述目標物以及包含目標物相關資訊之第二畫面。

值得注意的是，如第3圖所示，顯示單元206與反射鏡212之間具有一夾角A1，夾角A1的範圍為0至45度，於此實施例中，夾角A1為45度。另外要注意的是，半反射鏡210是以可樞轉之方式連接殼體201，於此實施例中，半反射鏡210是繞一樞轉軸AX相對於殼體201旋轉，藉以調整半反射鏡210與前帽緣1023之間的一夾角A2。於此實施例中，夾角A2約為45度，但不限於此。

另外，如第3圖所示，光學鏡片214是位於使用者的眼睛與半反射鏡210之間，並且光學鏡片214可為一凹透鏡或凸透鏡，用以協助使用者更清楚地看見半反射鏡210上之第二畫面。舉例來說，當使用者有近視時，光學鏡片214可配置為凹透鏡，以協助使用者清楚地看見半反射鏡210上之第二畫面。另外，使用者也可根據自身的需要調整夾角A2，以增加半反射鏡210上的第二畫面的清晰度。

請參考第4圖，第4圖為一實施例之使用者於半反射鏡210所看到的一整體畫面300的示意圖。如第4圖所示，整體畫面300是由資訊畫面301、資訊畫面303(也就是前述第二 畫面)以及目標物302之影像所合成的，其中資訊畫面301顯示目標物302的相關資訊，而資訊畫面303顯示輔助單元218之資訊。舉例來說，當影像擷取單元202拍攝到目標物302之影像後，處理單元204可透過傳輸單元216將目標物302之影像與外部伺服器內的資料進行比對，在比對後處理單元204可得知目標物302為博物館內之一杯子，並且可獲得此杯子的相關資訊，接著便能在資訊畫面301中顯示此杯子之相關資訊，例如名稱、作者、製造年份等。另外，資訊畫面303可顯示頭戴式電子裝置100相對於水平線之角度(由輔助單元218所提供之資訊)。再者，處理單元204也可由所述外部伺服器擷取此杯子之相關語音導覽，並且控制揚聲器220播放音頻訊號，以協助使用者瞭解此杯子的進一步資訊。

請參考第5圖，第5圖為使用者於另一地點在半反射鏡210上所看到的一整體畫面400的示意圖。如第5圖所示，整體畫面400可顯示目標物401、資訊畫面402以及資訊畫面403(資訊畫面402、403為前述第二畫面)。影像模組200可根據目標物401以及輔助單元218所提供之資訊而產生資訊畫面402、403。舉例來說，當影像擷取單元202拍攝到目標物401之影像後，處理單元204可透過傳輸單元216將目標物401之影像與外部伺服器內的資料進行比對，在比對後處理單元204可得知目標物401為工地內之一第一施工地點，並可獲得此第一施工地點的相關資訊。如第5圖所示，在資訊畫面403中可顯示所述第一施工地點的注意事項，而資訊畫面402則可顯示第一施工地點的溫度、濕度、天氣、GPS座標以及環境氣體濃度(如氧氣 濃度或二氧化碳濃度)等。

請參考第6圖，第6圖為另一實施例之一整體畫面500的示意圖。於此實施例中，頭戴式電子裝置100可具有導航功能，且整體畫面500可顯示目標物501、資訊畫面502以及資訊畫面503(資訊畫面502、503為前述第二畫面)。其中，資訊畫面502可標示目標物501之位置，並且資訊畫面503可提供如何到達目標物501所在之位置的路徑資訊(如第6圖所示，資訊畫面503提示使用者要在前方路口左轉)以及距離。

請參考第7圖，第7圖為前帽緣1023透過一導引機構104而可相對於帽體1021與後帽緣1024移動之示意圖。於此實施例中，頭戴式電子裝置100可包含導引機構104，用以使前帽緣1023沿著Y軸方向或-Y軸方向相對於帽體1021與後帽緣1024移動。如第6圖所示，導引機構104包含兩個導槽1041以及兩個導引柱1043，該兩個導槽1041是設置於後帽緣1024前端之相反兩側，而導引柱1043則是對應地設置於前帽緣1023的後端兩側(由於視角的關係，第7圖僅顯示一導槽1041以及一導引柱1043)。藉由這樣的機構設計，導引柱1043可於導槽1041內移動，以使前帽緣1023相對於帽體1021與後帽緣1024沿著Y軸方向或-Y軸方向移動。導引機構104的設計不限於此實施例，只要可使前帽緣1023相對於帽體1021與後帽緣1024移動之機構皆符合本發明之範疇。

基於前帽緣1023可相對於帽體1021與後帽緣1024移動之設計，使用者可根據實際需求來調整影像模組200與使用者的眼睛於Y軸方向上之距離。舉例來說，當使用者覺得光 學鏡片214太靠近眼睛時，可調整前帽緣1023沿Y軸方向移動，使得前帽緣1023帶動影像模組200移動，以增加光學鏡片214與眼睛之間的距離。反之，當使用者覺得光學鏡片214離眼睛太遠時，可調整前帽緣1023沿-Y軸方向移動，使得前帽緣1023帶動影像模組200移動，以減少光學鏡片214與眼睛之間的距離。

請參考第8圖，第8圖為另一實施例之頭戴式電子裝置100A之部分結構示意圖。於此實施例中，影像模組200是安裝於前帽緣1023的前端，因此前帽緣1023不需要任何開孔，以增加其結構強度。另外，由於影像模組200是以可拆卸之方式安裝於前帽緣1023的前端，因此影像模組200可以適用於任何具有帽緣之帽子，進而能提升安裝上的便利性。

請參考第9圖，第圖為另一實施例之影像模組200A之示意圖。於此實施例中，影像模組200A包含影像擷取單元202、顯示單元206以及半反射鏡210，其中殼體201形成有容置空間2011，用以容置前述電路板CIR。值得注意的是，顯示單元206是傾斜地設置於殼體201內，並且半反射鏡210與顯示單元206之間形成有一夾角A3。於此實施例中，夾角A3為45度，但不限於此。

當處理單元204控制顯示單元206顯示所述第一畫面時，所述第一畫面是直接投射到半反射鏡210，使得半反射鏡210上可顯示所述第二畫面。於此實施例中，所述第一畫面與第二畫面為相反之鏡像。另外，影像模組200A也可選擇地設置光學鏡片於使用者的眼睛與半反射鏡210之間(圖中未表 示)，以協助使用者更清楚地看見半反射鏡210上的所述第二畫面。由於此實施例的影像模組200A不需設置第3、7圖中之反射鏡212，因此可以達到降低製造成本的目的。

綜上所述，本發明提供一種頭戴式電子裝置，穿戴於使用者的頭上，以提供位於使用者前方之一目標物的相關資訊。頭戴式電子裝置包含一影像模組，用以擷取使用者前方之目標物的影像，並且根據此影像訊號，可於外部伺服器獲取關於此目標物的相關資訊，接著將此相關資訊投射於影像模組的半反射鏡上。透過頭戴式電子裝置，使用者可以在不同的地點獲取不同目標物的相關資訊，例如在工地時可以獲取工地的注意事項、溫度與濕度等相關資訊，而在博物館內時則可獲取各個展覽品的介紹等。

此外，頭戴式電子裝置的帽緣與帽體可以是彼此活動地相連接，並且影像模組可以是設置於帽緣上。當使用者覺得影像模組太靠近眼睛時，可以調整帽緣相對於帽體移動，藉以帶動影像模組來增加影像模組的半反射鏡(或光學鏡片)與眼睛之間的距離，藉以讓使用者可以更清楚也更舒適地觀看到半反射鏡上的畫面。

雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或 未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

Claims (11)

1. 一種頭戴式電子裝置，以供一使用者穿戴於頭上，該頭戴式電子裝置包含：一本體；以及一影像模組，可拆卸地設置於該本體上，該影像模組包含：一影像擷取單元，用以擷取該使用者前方之一目標物之影像；一顯示單元；一處理單元，用以根據該影像產生一影像訊號至該顯示單元，且該顯示單元根據該影像訊號產生一第一畫面；以及一半反射鏡，該顯示單元將該第一畫面投射至該半反射鏡上並顯示一第二畫面，其中該第一畫面包含該目標物之相關資訊；其中該影像模組更包含一殼體，且該半反射鏡係以可樞轉之方式連接該殼體，藉以調整該半反射鏡與該殼體之間的夾角。
2. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式電子裝置，其中該第一畫面與該第二畫面為相反之鏡像。
3. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式電子裝置，其中該頭戴式電子裝置更包含一反射鏡，該顯示單元將該第一畫面投射至該反射鏡後，再反射至該半反射鏡以顯示該第二畫面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之頭戴式電子裝置，其中該反射鏡與該顯示單元之間的夾角為0至45度。
5. 如申請專利範圍第3項所述之頭戴式電子裝置，其中該頭戴式電子裝置更包含一光學鏡片，設置於該半反射鏡與該使用者之眼睛之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式電子裝置，其中該影像模組更包含一傳輸單元，該處理單元藉由該傳輸單元連接於一外部伺服器，以獲取該目標物之相關資訊。
7. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式電子裝置，其中該影像模組更包含一輔助單元，該輔助單元包含一GPS晶片、一陀螺儀或一加速度計。
8. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式電子裝置，其中該本體包含一帽體與一前帽緣，該前帽緣連接該帽體，且該影像模組係以可拆卸之方式安裝於該前帽緣。
9. 如申請專利範圍第8項所述之頭戴式電子裝置，其中該前帽緣可相對於該帽體移動，藉以調整該半反射鏡與該使用者的眼睛之間的距離。
10. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式電子裝置，其中該目標物之相關資訊包含該目標物所在地之溫度、濕度、天氣、該目標物與該頭戴式電子裝置之間的距離、該目標物或該頭戴式電子裝置所在之位置或如何到達該目標物所在之位置的路徑資訊。
11. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式電子裝置，其中，該影像模組更包含一揚聲器，用以播放該目標物之相關 資訊予該使用者。