TWI747419B - 穿戴型光學裝置 - Google Patents

Abstract

本案係關於一種穿戴型光學裝置，包括至少一光學模組，其中每一個光學模組包括支架、鏡筒、至少一插銷以及鏡片。鏡筒套設於支架，且鏡筒具有至少一斜向溝槽。插銷固設於支架，且插銷之數量與斜向溝槽之數量相等。每一個插銷對應設置於斜向溝槽內並受斜向溝槽限位。鏡片設置於鏡筒。當鏡筒旋轉，插銷沿斜向溝槽相對運動，使得鏡片受鏡筒帶動，進而改變鏡片與支架間之距離。藉此可實現調整成像位置之近視調整。此外，本案更揭示瞳距調節之機構，並以包覆元件與定位環結合近視與瞳距的調節，減少機構的厚度並降低設計複雜度及成本。

Description

穿戴型光學裝置

本案係關於一種光學裝置，尤指一種穿戴型光學裝置。

具有虛擬實境（Virtual Reality, VR）功能的穿戴型光學裝置提供沉浸式的影像或影音體驗，配合硬體的提升已趨成熟，近年來已成為許多使用者遊玩遊戲或觀賞影片的選擇。

一般而言，穿戴型光學裝置在使用類型上，可分為戴眼鏡使用及裸視使用，產品設計上也會考量預留眼鏡容納空間。雖然如此，若使用者配戴眼鏡，仍還是可能因穿戴型光學裝置壓迫眼鏡造成使用者不適，甚至眼鏡損壞的情形。若使用者可以選擇不配戴眼鏡，直接使用穿戴型光學裝置，由於多出了預留眼鏡的空間，將導致沉浸感降低，且近視者使用會因無法清楚看見影像，或因焦距問題引起暈眩或不適，反而會令使用者更為抗拒。此外，每個使用者的瞳距皆有所不同，若配戴不適當瞳距產品將導致體驗不佳，甚至根本無法有沉浸感。因此，如何能夠有效因應使用者間的差異，並同時支援對近視及瞳距的調節，遂成為穿戴型光學裝置的重要課題。

市面上雖有部分產品具有近視調節或瞳距調節，但鮮有同時具備近視調節及瞳距調節的產品。主要是因為涉及二個維度的變化，難以使二者互相獨立運作且有體積過於龐大的問題。

故此，如何發展一種可有效解決前述先前技術之問題與缺點，提供近視調整及瞳距調整且能使二個維度不互相影響，並達到有效遮光並配合使用者臉型以增加舒適度的穿戴型光學裝置，實為目前尚待解決的問題。

本案之主要目的為提供一種穿戴型光學裝置，俾解決並改善前述先前技術之問題與缺點。

本案之另一目的為提供一種穿戴型光學裝置，藉由光學模組之插銷於鏡筒之斜向插槽內的相對運動，僅須轉動鏡筒即可改變鏡片與支架間之距離，以實現調整成像位置之近視調整效果。此外，此近視調整功能獨立架構於光學模組本身，無須搭配任何外部元件，有利於模組化。

本案之另一目的為提供一種穿戴型光學裝置，透過瞳距調整模組之調整裝置，可輕易使光學模組彼此接近或遠離，以達到調整瞳距的功效。

本案之另一目的為提供一種穿戴型光學裝置，透過光學模組與瞳距調整模組之元件間相互錯開，以及採用包覆元件及定位環搭配殼體，可以實現單一產品同時具有可獨立運作的近視調整功能及瞳距調整功能，且能有效遮光、遮醜並保護內部結構。

為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種穿戴型光學裝置，包括：至少一光學模組，其中每一個該光學模組包括：一支架；一鏡筒，套設於該支架，其中該鏡筒具有至少一斜向溝槽；至少一插銷，固設於該支架，其中該插銷之數量與該斜向溝槽之數量相等，且每一個該插銷係對應設置於一個該斜向溝槽內並受該斜向溝槽限位；以及一鏡片，設置於該鏡筒，其中當該鏡筒旋轉，該插銷沿該斜向溝槽相對運動，使得該鏡片受該鏡筒帶動，進而改變該鏡片與該支架間之一距離。

為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種穿戴型光學裝置，包括：二個光學模組，其中每一個該光學模組包括：一支架；一鏡筒，套設於該支架，其中該鏡筒具有至少一斜向溝槽；至少一插銷，固設於該支架，其中該插銷之數量與該斜向溝槽之數量相等，且每一個該插銷係對應設置於一個該斜向溝槽內並受該斜向溝槽限位；以及一鏡片，設置於該鏡筒，其中當該鏡筒旋轉，該插銷沿該斜向溝槽相對運動，使得該鏡片受該鏡筒帶動，進而改變該鏡片與該支架間之一距離；以及一瞳距調整模組，同時與該二個光學模組之該支架相連接，用以使該二個光學模組彼此接近或遠離。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，其中第1圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之結構立體圖，第2圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之分解結構示意圖，第3圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組之結構示意圖，以及第4圖係顯示第3圖所示之A區域之局部結構放大示意圖。如第1圖至第4圖所示，本案一較佳實施例之穿戴型光學裝置1包括至少一光學模組2，其中每一個光學模組2包括支架21、鏡筒22、至少一插銷23及鏡片24。其中，鏡筒22套設於支架21，且鏡筒22具有至少一斜向溝槽221。插銷23固設於支架21，且插銷23之數量與斜向溝槽221之數量相等，且每一個插銷23對應設置於一個斜向溝槽221內並受斜向溝槽221限位。舉例而言，若鏡筒22沿著圓周共具有三個斜向溝槽221，則光學模組2包括三個插銷23，且三個插銷23分別對應設置於三個斜向溝槽221內並各自受對應的斜向溝槽221限位，但插銷23與斜向溝槽221的數量不以此為限。鏡片24設置於鏡筒22，當鏡筒22旋轉，插銷23沿斜向溝槽221相對運動，使得鏡片24受鏡筒22帶動，進而改變鏡片24與支架21間之距離。藉此，當使用者使用本案之穿戴型光學2裝置1，僅須轉動鏡筒22即可改變鏡片24與支架21間之距離，以實現調整成像位置之近視調整。此外，此近視調整功能獨立架構於光學模組2本身，無須搭配任何外部元件，有利於模組化。

以下說明近視調整之具體作動方式。請參閱第5圖及第6圖並配合第2圖，其中第5圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組之插銷位於鏡筒之斜向溝槽之一端之鏡筒與鏡片位置示意圖，以及第6圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組之插銷位於鏡筒之斜向溝槽之另一端之鏡筒與鏡片位置示意圖。在一些實施例中，本案穿戴型光學裝置1之光學模組2若以鏡片24在上且支架21在下的方向表示，斜向溝槽221在接近鏡片24的一端較高，且在遠離鏡片24的一端較低，當插銷23位於斜向溝槽221遠離鏡片24的較低端（如第5圖所示），因插銷23受斜向溝槽221限制，使得鏡筒22僅能以逆時鐘方向轉動，若鏡筒22以逆時鐘方向轉動，插銷23會沿斜向溝槽221相對爬升，此時鏡筒將向下運動，直到插銷23位於斜向溝槽221接近鏡片24的較高端（如第6圖所示）。相似地，在此情況下，因插銷23受斜向溝槽221限制，使得鏡筒22僅能以順時鐘方向轉動，若鏡筒22以順時鐘方向轉動，插銷23會沿斜向溝槽221相對滑落，此時鏡筒將向上運動，直到插銷23位於斜向溝槽221遠離鏡片24的較低端（如第5圖所示），如此往復運動即可進行成像位置調整，以利近視之使用者調整至最適狀態。當然，斜向溝槽221的實際方向亦可以相反設置，例如在遠離鏡片24的一端較高且在接近鏡片24的一端較低，但不以此為限。在一些實施例中，光學模組2之鏡筒22之可調焦距範圍以適用於0至500度近視為佳，但不以此為限。應特別注意的是，由於每一個光學模組2自身為獨立模組，因此可以實現雙眼分別獨立調整，以提供更佳的使用者體驗。

請參閱第7圖並配合第1圖及第2圖，其中第7圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與定位環之結構示意圖。如第1圖、第2圖及第7圖所示，本案一實施例之穿戴型光學裝置1係進一步包括瞳距調整模組3，且瞳距調整模組3與光學模組2之支架21相連接。此外，穿戴型光學裝置1可進一步包括殼體4、包覆元件5及定位環6。定位環6之數量與光學模組2之數量相等，每一個定位環6包括環形本體61及至少一卡勾62。每一個定位環6之環形本體61對應套設於一個光學模組2之鏡筒22。每一個光學模組2之鏡筒22進一步包括至少一水平溝槽222，水平溝槽222之數量與卡勾62之數量相等，且每一個卡勾62係對應卡合於一個水平溝槽222。根據本案之構想，水平溝槽222與卡勾62之數量係以各三個為佳，但不以此為限。

在一些實施例中，定位環6及包覆元件5係安裝至殼體4，以形成一殼體總成。換句話說，殼體總成包括殼體4以及安裝於殼體4之定位環6及包覆元件5。進一步地，光學模組2與瞳距調整模組3相互組接，其組接方式可以是以螺絲鎖固，亦可以是卡合或黏接等其他組接方式，在光學模組2與瞳距調整模組3組接完成後，再安裝至前述之殼體總成。其中，包覆元件5與殼體4及定位環6相連接，且包覆元件5部分地包覆光學模組2。具體而言，殼體4及定位環6可採用塑膠硬質材料，而包覆元件5可採用橡膠材質，但不以此為限，任何具延展性且不透光之彈性材料皆在本案保護的範圍。故包覆元件5得以熱壓的方式將包覆元件5結合固定在殼體4及定位環6上。應特別注意的是，透過定位環6之卡勾62與水平溝槽222卡合的結構特徵，在實現近視調整時，當鏡筒22被旋轉，定位環6不會隨之旋轉，且利用包覆元件5的延展特性使包覆元件5能隨鏡筒的上下運動拉伸，並透過定位環6固定於光學模組2上。在實現瞳距調整時，包覆元件5之彈性亦足以應對兩個維度的位移伸縮。因此，不論是進行近視調整或瞳距調整時，本案之穿戴型光學裝置1皆能透過包覆元件5有效達到遮光、遮醜並保護內部結構的效果。當光學模組2搭配顯示器使用時，顯示器所發出之光只會由鏡片24透出，可加強使用者的沉浸感，進而增進使用者體驗。

根據本案之構想，穿戴型光學裝置1之瞳距調整模組3可具有數種實施方式，以下將詳細敘述說明。請參閱第8圖至第14圖，其中第8圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之前視圖，第9圖係顯示第8圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之側視圖，第10圖係顯示第8圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之後視圖，第11圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之前視圖，第12圖係顯示第11圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之後視圖，第13圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之前視圖，以及第14圖係顯示第13圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之後視圖。如第8圖至第14圖所示，本案一實施例之穿戴型光學裝置1之光學模組2之數量係以二為佳，但不以此為限。每一個光學模組2之支架21包括螺紋套211，其中螺紋套211亦可以螺母代換之，惟不以此為限。螺紋套211固設於支架21之一側邊。瞳距調整模組3包括連接桿體31及調整裝置32，連接桿體31包括桿件310、第一螺紋結構311及第二螺紋結構312。第一螺紋結構311及第二螺紋結構322分別設置於桿件310之相對二端。第一螺紋結構311與一個光學模組2之支架21之螺紋套211螺合。第二螺紋結構312與另一個光學模組2之支架21之螺紋套211螺合，且二個光學模組2彼此平行設置。

在一些實施例中，第一螺紋結構311與第二螺紋結構312係以彼此為逆螺紋結構，即螺紋方向相反，為較佳，但不以此為限。

請再參閱第8圖至第10圖。於一些實施例中，瞳距調整模組3之連接桿體31更包括蝸輪313。蝸輪313於桿件310上固設於第一螺紋結構311及第二螺紋結構312之間。調整裝置32包括驅動滾輪321、蝸桿322及軸體320。驅動滾輪321之轉動方向與連接桿體31之轉動方向垂直，且驅動滾輪321與蝸桿322同軸固接於軸體320，故驅動滾輪321能帶動軸體320旋轉，進而帶動蝸桿322轉動。蝸桿322又與蝸輪313相匹配並接觸形成蝸桿傳動。當驅動滾輪321轉動，蝸桿322透過蝸輪313帶動連接桿體31轉動，進而帶動第一螺紋結構311及第二螺紋結構312相對於螺紋套211螺旋，以使二個光學模組2彼此接近或遠離。

換句話說，當使用者欲進行瞳距調整，只要以手轉動驅動滾輪321，即可實現以蝸桿傳動帶動的瞳距調整。其結構穩定且具有一定精度，可進行較為細緻的調節，且具有省力的效果。

請再參閱第11圖及第12圖。在一些實施例中，瞳距調整模組3之調整裝置32包括驅動滾輪323，驅動滾輪323於連接桿體31之桿件310上固設於第一螺紋結構311及第二螺紋結構312之間，且驅動滾輪323之轉動方向與連接桿體31之轉動方向平行。當驅動滾輪323轉動，驅動滾輪323係帶動連接桿體31轉動，進而帶動第一螺紋結構311及第二螺紋結構312相對於螺紋套211螺旋，以使二個光學模組2彼此接近或遠離。

簡言之，當使用者欲進行瞳距調整，只要以手轉動驅動滾輪323，即可實現瞳距調整，其調整方式屬於直覺式的直接調整，對使用者操作上簡單易懂。

請再參閱第13圖及第14圖。於一些實施例中，瞳距調整模組3之調整裝置32包括驅動齒輪324及從動齒輪325。從動齒輪325設置於連接桿體31之桿件310之一端並樞設於桿件310。驅動齒輪324與從動齒輪325齧合，且驅動齒輪324之轉動方向與從動齒輪325之轉動方向垂直。當驅動齒輪324轉動，驅動齒輪324透過從動齒輪325帶動連接桿體31轉動，進而帶動第一螺紋結構311及第二螺紋結構312相對於螺紋套211螺旋，以使二個光學模組2彼此接近或遠離。進一步地，驅動齒輪324與從動齒輪325之齒數係以相異為佳，可依照實際需求設計為加速之齒輪組或減速之齒輪組，以因應快速調整或省力調整之需求。

在此實施態樣中，當使用者欲進行瞳距調整，只要以手轉動驅動齒輪324，即可實現瞳距調整。由於可依照需求變化驅動齒輪324與從動齒輪325之齒輪比，可提供使用者快速調整或省力調整的調整方式。

請再參閱第8圖至第14圖。在本案所有實施例中，穿戴型光學裝置1的每一個光學模組2之支架21係可進一步包括滑槽212，且瞳距調整模組3係進一步包括穩定滑軌33。穩定滑軌33係設置於二個光學模組2之支架21之滑槽212，且係以穩定滑軌33之一端設置於第一個光學模組2之支架21之滑槽212，且另一端設置於第二個光學模組2之支架21之滑槽212為較佳，但不以此為限，以使二個光學模組2在彼此接近或遠離時保持穩定並相互平行。

請參閱第15圖，其係顯示使用者穿戴本案一實施例之穿戴型光學裝置之示意圖。由第15圖可看出，使用者7配戴本案之穿戴型光學裝置1，不僅同時具有近視調整功能及瞳距調整功能，更具有輕薄化體積並能貼合使用者臉型。

綜上所述，本案提供一種穿戴型光學裝置，藉由光學模組之插銷於鏡筒之斜向插槽內的相對運動，僅須轉動鏡筒即可改變鏡片與支架間之距離，以實現調整成像位置之近視調整效果。此外，此近視調整功能獨立架構於光學模組本身，無須搭配任何外部元件，有利於模組化。同時，透過瞳距調整模組之調整裝置，可輕易使光學模組彼此接近或遠離，以達到調整瞳距的功效。進一步地，透過光學模組與瞳距調整模組之元件間相互錯開，以及採用包覆元件及定位環搭配殼體，可以實現單一產品同時具有可獨立運作的近視調整功能及瞳距調整功能，且能有效遮光、遮醜並保護內部結構。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1:穿戴型光學裝置 2:光學模組 21:支架 211:螺紋套 212:滑槽 22:鏡筒 221:斜向溝槽 222:水平溝槽 23:插銷 24:鏡片 3:瞳距調整模組 31:連接桿體 310:桿件 311:第一螺紋結構 312:第二螺紋結構 313:蝸輪 32:調整裝置 320:軸體 321:驅動滾輪 322:蝸桿 323:驅動滾輪 324:驅動齒輪 325:從動齒輪 33:穩定滑軌 4:殼體 5:包覆元件 6:定位環 61:環形本體 62:卡勾 A:區域

第1圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之結構立體圖。 第2圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之分解結構示意圖。 第3圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組之結構示意圖。 第4圖係顯示第3圖所示之A區域之局部結構放大示意圖。 第5圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組之插銷位於鏡筒之斜向溝槽之一端之鏡筒與鏡片位置示意圖。 第6圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組之插銷位於鏡筒之斜向溝槽之另一端之鏡筒與鏡片位置示意圖。 第7圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與定位環之結構示意圖。 第8圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之前視圖。 第9圖係顯示第8圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之側視圖。 第10圖係顯示第8圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之後視圖。 第11圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之前視圖。 第12圖係顯示第11圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之後視圖。 第13圖係顯示本案一實施例之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之前視圖。 第14圖係顯示第13圖所示之穿戴型光學裝置之光學模組與瞳距調整裝置之後視圖。 第15圖係顯示使用者穿戴本案一實施例之穿戴型光學裝置之示意圖。

2:光學模組

21:支架

22:鏡筒

221:斜向溝槽

222:水平溝槽

23:插銷

24:鏡片

A:區域

Claims (10)

1. 一種穿戴型光學裝置，包括： 至少一光學模組，其中每一個該光學模組包括： 一支架； 一鏡筒，套設於該支架，其中該鏡筒具有至少一斜向溝槽； 至少一插銷，固設於該支架，其中該插銷之數量與該斜向溝槽之數量相等，且每一個該插銷係對應設置於一個該斜向溝槽內並受該斜向溝槽限位；以及 一鏡片，設置於該鏡筒，其中當該鏡筒旋轉，該插銷沿該斜向溝槽相對運動，使得該鏡片受該鏡筒帶動，進而改變該鏡片與該支架間之一距離。
2. 如請求項1所述之穿戴型光學裝置，更包括至少一定位環，其中該定位環之數量與該光學模組之數量相等，每一個該定位環包括一環形本體及至少一卡勾，每一個該環形本體對應套設於一個該光學模組之該鏡筒，每一個該光學模組之該鏡筒更包括至少一水平溝槽，該水平溝槽之數量與該卡勾之數量相等，且每一個該卡勾係對應卡合於一個該水平溝槽。
3. 如請求項2所述之穿戴型光學裝置，更包括一瞳距調整模組、一殼體及一包覆元件，其中，該瞳距調整模組係與該光學模組之該支架相連接，該定位環及該包覆元件係安裝至該殼體以形成一殼體總成，該光學模組與該瞳距調整模組相互組裝後安裝至該殼體總成，該包覆元件與該殼體及該定位環相連接，且該包覆元件部分地包覆該光學模組。
4. 如請求項1所述之穿戴型光學裝置，更包括一瞳距調整模組，其中該瞳距調整模組係與該光學模組之該支架相連接。
5. 如請求項4所述之穿戴型光學裝置，其中該光學模組之數量為二，每一個該光學模組之該支架包括一螺紋套，該螺紋套固設於該支架之一側邊，該瞳距調整模組包括一連接桿體及一調整裝置，該連接桿體包括一桿件、一第一螺紋結構及一第二螺紋結構，該第一螺紋結構及該第二螺紋結構分別設置於該桿件之相對二端，該第一螺紋結構與一個該光學模組之該支架之該螺紋套螺合，該第二螺紋結構與另一個該光學模組之該支架之該螺紋套螺合，且該二個光學模組彼此平行設置。
6. 如請求項5所述之穿戴型光學裝置，其中該連接桿體更包括一蝸輪，該蝸輪於該桿件上固設於該第一螺紋結構及該第二螺紋結構之間，該調整裝置包括一驅動滾輪、一蝸桿及一軸體，該驅動滾輪之轉動方向與該連接桿體之轉動方向垂直，該驅動滾輪與該蝸桿同軸固接於該軸體，且該蝸桿與該蝸輪相匹配並接觸形成蝸桿傳動，當該驅動滾輪轉動，該蝸桿透過該蝸輪帶動該連接桿體轉動，以使該二個光學模組彼此接近或遠離。
7. 如請求項5所述之穿戴型光學裝置，其中該調整裝置包括一驅動滾輪，該驅動滾輪於該桿件上固設於該第一螺紋結構及該第二螺紋結構之間，且該驅動滾輪之轉動方向與該連接桿體之轉動方向平行，當該驅動滾輪轉動，該驅動滾輪係帶動該連接桿體轉動，以使該二個光學模組彼此接近或遠離。
8. 如請求項5所述之穿戴型光學裝置，其中該調整裝置包括一驅動齒輪及一從動齒輪，該從動齒輪設置於該桿件之一端並樞設於該桿件，該驅動齒輪與該從動齒輪齧合，且該驅動齒輪之轉動方向與該從動齒輪之轉動方向垂直，當該驅動齒輪轉動，該驅動齒輪透過該從動齒輪帶動該連接桿體轉動，以使該二個光學模組彼此接近或遠離。
9. 如請求項6、7或8所述之穿戴型光學裝置，其中每一個該光學模組之該支架更包括一滑槽，該瞳距調整模組更包括一穩定滑軌，該穩定滑軌係設置於該二個光學模組之該支架之該滑槽，以使該二個光學模組在彼此接近或遠離時保持穩定並相互平行。
10. 一種穿戴型光學裝置，包括： 二個光學模組，其中每一個該光學模組包括： 一支架； 一鏡筒，套設於該支架，其中該鏡筒具有至少一斜向溝槽； 至少一插銷，固設於該支架，其中該插銷之數量與該斜向溝槽之數量相等，且每一個該插銷係對應設置於一個該斜向溝槽內並受該斜向溝槽限位；以及 一鏡片，設置於該鏡筒，其中當該鏡筒旋轉，該插銷沿該斜向溝槽相對運動，使得該鏡片受該鏡筒帶動，進而改變該鏡片與該支架間之一距離；以及 一瞳距調整模組，同時與該二個光學模組之該支架相連接，用以使該二個光學模組彼此接近或遠離。

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