TWI748512B - 頭戴式顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種頭戴式顯示裝置，包括一框架、一顯示器以及一額墊。框架具有一本體部及一固定桿部，其中本體部具有一第一部、一第二部以及連接於第一部及第二部之間的一連接部，且固定桿部設置於第一部。顯示器設置於本體部的第一部的下緣。額墊設置於本體部的第一部的內緣，具有一額靠部及一卡扣部，卡扣部卡扣於固定桿部，其中卡扣部相對固定桿部轉動，以調整額靠部相對本體部的角度。

Description

頭戴式顯示裝置

本發明是有關於一種顯示器，且特別是有關於一種頭戴式顯示裝置。

習知技術的擴充實境(Augmented Reality，AR)眼鏡，一種配戴方式是如一般眼鏡一樣掛在耳朵上，而另一種配戴方式為了能較緊固地配戴於使用者的頭顱上，可以是在顯示器的鏡片處加裝眼墊靠在人眼周圍。

然而，由於使用者的頭顱有大有小，因此第一種的方式有可能會有配戴不夠緊密的問題，因此使用者的頭擺動時，AR 眼鏡容易鬆脫。而第二種方式由於眼墊長時間壓迫眼睛周圍血管，容易使眼睛容易疲勞及缺氧。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明提供一種配戴舒適，以符合使用者各種頭型的頭戴式顯示裝置，提高使用者配戴的穩定性。

本發明的一種頭戴式顯示裝置，包括一框架、一顯示器以及一額墊。框架具有一本體部及一固定桿部，其中本體部具有一第一部、一第二部以及連接於第一部及第二部之間的一連接部，且固定桿部設置於第一部。顯示器設置於本體部的第一部的下緣。額墊設置於本體部的第一部的內緣，具有一額靠部及一卡扣部，卡扣部卡扣於固定桿部，其中卡扣部相對固定桿部轉動，以調整額靠部相對本體部的角度。

在本發明的一實施例中，上述的額墊為可拆卸地組裝至框架。

在本發明的一實施例中，上述的本體部的形狀固定且不具形變能力。

在本發明的一實施例中，其中沿著一第一方向，第一部平行第一方向，第二部及連接部傾斜於第一方向，且第二部的高度高於第一部。

在本發明的一實施例中，上述的第二部相對第一部的傾斜角介於20~90度。

在本發明的一實施例中，上述的固定桿部為圓桿或多邊形桿。

在本發明的一實施例中，上述的固定桿部具有一第一定位結構，卡扣部具有一第二定位結構，且第一定位結構與第二定位結構彼此適形。

在本發明的一實施例中，上述的第一定位結構及第二定位結構的其中之一為凸點，且第一定位結構及第二定位結構的其中另一為凹點。

在本發明的一實施例中，上述的框架還包括設置於第二部的下緣的一訊號輸入元件，其中訊號輸入元件與顯示器電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的頭戴式顯示裝置更包括內藏於本體部內的一訊號纜線，其中訊號輸入元件透過訊號纜線與顯示器電性連接。

在本發明的一實施例中，其中沿著高度方向，額墊高於顯示器。

在本發明的一實施例中，上述的額靠部相對遠離卡扣部的一表面具有一凹槽。

在本發明的一實施例中，上述的頭戴式顯示裝置更包括設置於第二部的內緣的一第一彈性件。

在本發明的一實施例中，上述的第一彈性件包括多個彈性肋，且任兩相鄰的彈性肋之間相隔一段距離。

在本發明的一實施例中，上述的彈性肋的排列形狀呈V形。

在本發明的一實施例中，上述的第一彈性件為彈簧。

在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括自本體部延伸位於第二部下方的一調整帶。

在本發明的一實施例中，上述的調整帶包括一帶本體以及一調整件，帶本體連接於本體部及調整件之間，而調整件對應位於第二部下方。

在本發明的一實施例中，上述的頭戴式顯示裝置更包括設置於調整帶的內緣的一第二彈性件。

在本發明的一實施例中，上述的頭戴式顯示裝置更包括設置於本體部的第一部的外緣的一護目鏡，其中顯示器位於護目鏡及額墊之間。

基於上述，本發明的頭戴式顯示裝置的額墊能夠調整額靠部相對於框架的本體部的角度，因此可以適用於不同頭型的使用者。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的一種頭戴式顯示裝置的示意圖、圖2為圖1的頭戴式顯示裝置的不同視角的局部分解示意圖，而圖3為圖1的頭戴式顯示裝置配戴在使用者頭上的示意圖。請同時參考圖1、圖2及圖3，頭戴式顯示裝置1包括一框架2、一顯示器3以及一額墊4。框架2具有一本體部21及一固定桿部22，其中本體部21的形狀為類環狀，以能夠套在使用者的頭顱上，且本體部21具有一第一部211、一第二部212以及連接於第一部211及第二部212之間的一連接部213。固定桿部22設置於第一部211，且固定桿部22的軸向平行於第二方向Y。具體地說，第一部211具有容設空間S，且固定桿部22設置在容設空間S中。

顯示器3設置且連接於本體部21的第一部211的下緣，其中顯示器3可以是擴增實境（Augmented Reality，AR）顯示器或是虛擬實境（virtual reality，VR）顯示器，顯示器3的種類可以依照需求而選用。額墊4設置於本體部21的第一部211的內緣，其中額墊4具有一額靠部41及一卡扣部42。卡扣部42用來卡扣於固定桿部22，其中卡扣部42能夠相對固定桿部22轉動，以調整額靠部41相對本體部21的角度。

上述的額墊4為可拆卸地組裝至框架2，因此可以依照使用者需求而決定是否要更換不同的額墊4。具體地說，本實施例的框架2的形狀是固定的，且本體部21不具形變能力，因此當使用者的頭顱能夠符合頭戴式顯示裝置1的框架2的本體部21的尺寸時，可以不使用額墊4；而當使用者的頭顱小於頭戴式顯示裝置1的框架2的本體部21時，再將額墊4裝上，以使得頭戴式顯示裝置1適配於使用者的頭顱。此外，參考圖2，額墊4能夠從框架2拆卸下來且更換不同的額墊4，還具有方便清潔額墊4的好處。

請參考圖2，本體部21的第一部211呈現「ㄇ」字型，因此第一部211具有沿著一第一方向X以及沿著一第二方向Y而平行的部分。參考圖1，在一第三方向Z上，部分第二部212的高度高於第一部211的高度，其中第二部212及連接部213具有傾斜角度相對於第一方向X，且第二部212相對第一部211的傾斜角介於20~90度以第一方向X為參考線。第二部212相對第一部211的傾斜角度可以依照設計需求而選用。

圖4及圖5為框體的第一部的局部以及額墊的不同視角的示意圖。請參考圖4及圖5，固定桿部22為圓桿，且固定桿部22與本體部21為一體成型，而額墊4的卡扣部42的側面形狀類似C形，因此卡扣部42能夠卡扣在固定桿部22上且能夠相對固定桿部22轉動。卡扣部42以及固定桿部22能夠經由尺寸的適配而達到使用者停止轉動額墊4後卡扣部42便不會再相對固定桿部22轉動；意即，額靠部41相對本體部21的角度被固定下來。

在如圖6A的實施方式中，可以是在固定桿部22以及卡扣部42上設置定位結構，且藉由定位結構的彼此卡合而達到讓定位效果。具體而言，固定桿部22’可具有一第一定位結構221，且相對應地，卡扣部42’具有一第二定位結構421，且第一定位結構221與第二定位結構421彼此適形，所謂適形是兩元件具有相對應的形狀。例如，第一定位結構221為凸點，而第二定位結構421為凹點，但也可以是使第一定位結構221為凹點且第二定位結構421為凸點；或者，第一定位結構221可以是凸肋且第二定位結構421為凹槽，依照實際設計而決定。第一定位結構221及第二定位結構421的其中一種可以設置為多個，而另一種可以設置為一個或者也可以設置為多個。通過凸點與凹點(或凸肋與凹槽)的互相卡合，可以讓使用者在停止調整額墊4後，卡扣部42’與固定桿部22’的相對轉動角度被固定住，進而固定額靠部41相對本體部21的角度。另外，凸點與凹點的卡合會回饋給使用者段落式的手感。

圖6B為固定桿部為多邊形桿的示意圖。附帶一提，如圖6B所示，固定桿部22”也可以選用多邊形桿，且卡扣部42”的形狀可以適配於多邊形桿的輪廓及尺寸；因此也可以達到使用者停止轉動額墊4後，卡扣部42”便不會再相對固定桿部22”轉動，且通過多邊形桿的角度，同樣也會回饋給使用者段落式的手感。

請繼續參考圖1、圖2及圖3，框架2還包括設置於第二部212的下緣的一訊號輸入元件5，訊號輸入元件5可以利用有線或無線的方式接收外部影像源(未顯示)的影像資訊，其中訊號輸入元件5與顯示器3電性連接，以將所接收到的訊號(影像資訊)傳輸至顯示器3。訊號輸入元件5與顯示器3可以利用無線的方式電性連接，或者以有線的方式電性連接。

具體而言，頭戴式顯示裝置1更包括藏於本體部21內的一訊號纜線6，訊號纜線6連接訊號輸入元件5與顯示器3。且訊號輸入元件5即是透過訊號纜線6以與顯示器3電性連接。以有線方式電性連接會使得訊號輸入元件5與顯示器3彼此間的訊號傳輸較為可靠，防止斷訊的可能。

值得一提的是，習知技術中，為了符合不同頭型，設計者將框架設計為可拉伸的結構，但是內藏在框架內的訊號傳輸線會因為框架需要常常被拉伸或縮回，使得訊號傳輸線也隨著框架的拉伸而不斷地受力而伸長或縮短，往往會被扯斷而造成訊號傳輸不良或無訊號。

然而，在本實施例中，由於框架2的形狀是固定的且不具形變的能力，而是通過額墊4的拆裝或是調整角度以符合使用者的頭顱形狀及尺寸，因此設置在本體部21內的訊號纜線6並不會被拉長或是縮短，訊號纜線6的長度固定，提高了訊號輸入元件5與顯示器3之間的訊號傳輸的可靠度。

請繼續參考圖1及圖3，沿著第三方向Z(高度方向)，額墊4的位置高於顯示器3的位置；因此，使用者在配戴頭戴式顯示裝置1及調整額墊4時，都不會干涉到使用者觀看顯示器3的視線。

另外，參考圖4，額靠部41相對遠離卡扣部42的一表面具有一凹槽R。凹槽R的設置讓額靠部41可具有更大的形變能力以適應使用者的額頭形狀。此外，凹槽R的設置使得額靠部41不是全面性地直接接觸使用者的額頭，而是讓使用者的額頭與額靠部41之間有餘裕空間緩衝，進而增添使用者配戴時的舒適感與透氣度。額靠部41的材質例如可以是矽膠、泡棉或橡膠等軟性材料，本發明不以此為限。

請繼續參考圖1、圖2及圖3，頭戴式顯示裝置1更包括設置在第二部212的內緣的一第一彈性件7。第一彈性件7提供與額墊4相同的功能，都是能夠形變以更符合使用者的頭顱形狀，讓使用者能夠舒適地配戴頭戴式顯示裝置1。

圖7為圖1的不同角度的局部示意圖，其中圖7主要示出了第一彈性件7。請參考圖7，在本實施例中，第一彈性件7可以選用熱塑性聚氨酯(Thermoplastic polyurethanes, TPU)、熱塑性彈性體(Thermoplastic elastomer﹐TPE)或是泡棉等適當材質製作，且將第一彈性件7是製作成塊狀，其中第一彈性件7也是可拆卸地組裝至第二部212的內緣。另外，為了提升第一彈性件7的彈性變形能力，第一彈性件7可包括多個彈性肋71，且任兩相鄰的彈性肋71之間相隔一段距離，其中彈性肋71的排列形狀可以呈V形。彈性肋71相隔一段距離地設置，可以提高第一彈性件7的壓縮程度，因此可更緊密地貼合於不同使用者的頭型。

圖8為第一彈性件的另一種實施方式的示意圖。請參考圖8，第一彈性件7’也可以選用同樣具有彈性變形能力的彈簧。

由上述可知，第一彈性件7、7’主要用來配合使用者的頭顱大小而伸縮，以讓頭戴式顯示裝置1能夠緊密地貼合使用者的頭顱，且不會對使用者造成壓迫感之外，又不會因為過鬆而在使用者搖頭時會甩脫。因此，可以應用於具有不同頭型的使用者。

請繼續參考圖1及圖3，頭戴式顯示裝置1更包括自本體部21延伸位於第二部212下方的一調整帶8，其中調整帶8對應於使用者的後腦下方。調整帶8包括一帶本體81以及一調整件82，其中帶本體81連接於本體部21及調整件82之間，而調整件82對應位於第二部212下方，調整件82可為一旋鈕，且經由旋轉旋鈕可拉緊或放鬆帶本體81，以符合使用者的頭顱尺寸。另外，頭戴式顯示裝置1還可包括設置在調整帶8的內緣的一第二彈性件83。第二彈性件83可以是泡棉或者與第一彈性件7的材料相同。

在其他實施例中，額墊4、第一彈性件7以及第二彈性件83可以是共同的材質，但不以此為限。

頭戴式顯示裝置1可更包括設置於本體部21的第一部211的外緣的一護目鏡9，且顯示器3位在護目鏡9及額墊4之間，護目鏡9用於避免外物接觸到顯示器3，例如飛沫附著於顯示器3或者物體直接撞擊顯示器3而造成損傷。

請參考圖3，當使用者欲配戴頭戴式顯示裝置1時，使用者可以先初步將額墊4通過卡扣部42裝設至框架2的固定桿部22上，然後將頭戴式顯示裝置1套在頭上，使額墊4的額靠部41初步成靠在使用者的額頭上，且設置在框架2的本體部21的第二部212的內緣的第一彈性件7會抵靠在使用者的後腦上側處，而調整帶8對應位在使用者的後腦的下側處，且通過旋轉為旋鈕的調整件82，使得調整帶8的帶本體81拉緊後，設置在帶本體81的內緣的第二彈性件83也抵靠在使用者的後腦的下側處。

然後，使用者可以調整額靠部41相對於本體部21的第一部211的角度，在使用者覺得舒適的角度讓額靠部41抵靠在使用者的額頭，其中卡扣部42可以設置在額靠部41的下側處，因此通過轉動額墊4以調整額靠部41時相對本體部21的第一部211的角度時，額靠部41都不會影響到使用者觀看顯示器3的視線。

另外，額墊4為獨立於框架2之外的可轉動的組件，而顯示器3又固定在框架2的第一部211的下側，因此當調整額墊4時，並不會影響到顯示器3相對於框架2的角度。

此外，額靠部41的內側具有的凹槽R形成了一個餘裕的空間，讓額靠部41並不是全面性地貼合在使用者的額頭上，讓使用者在配戴頭戴式顯示裝置1的全程可具有較佳的舒適感。

又由圖3可以看出，框架2的本體部21與調整帶8正好形成Y形架構，意即，額墊4、第一彈性件7及第二彈性件83形成的三個點並沒有位在同一條直線上，而是構成一個三角形，形成一個穩定的架構。因此，即使使用者在配戴頭戴式顯示裝置1的過程中有搖頭晃腦的動作，頭戴式顯示裝置1也不容易自使用者的頭上鬆脫。

另外，上述雖然是以一個固定桿部22進行說明，但本領域人員能夠將固定桿部22拆分成兩個以上，且額墊4也可以拆分成兩個以上，以更為全面地符合使用者的頭型。

綜上所述，本發明的頭戴式顯示裝置的額墊能夠調整額靠部相對於框架的本體部的角度，因此可以適用於不同頭型的使用者。

另外，額墊並不位在使用者的視線上，因此額墊的角度調整並不與顯示器互相干涉，也不會影響到顯示器相對於框架的角度。

此外，可拆卸的額墊具有方便拆除以進行清潔的優點。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件（element）的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

1:頭戴式顯示裝置

2:框架

21:本體部

211:第一部

212:第二部

213:連接部

22、22’、22”:固定桿部

221:第一定位結構

3:顯示器

4:額墊

41:額靠部

42、42’、42”:卡扣部

421:第二定位結構

5:訊號輸入元件

6:訊號纜線

7:第一彈性件

71:彈性肋

8:調整帶

81:帶本體

82:調整件

83:第二彈性件

9:護目鏡

S:容設空間

R:凹槽

X:第一方向

Y:第二方向

Z:第三方向

圖1為本發明一實施例的一種頭戴式顯示裝置的示意圖。 圖2為圖1的頭戴式顯示裝置的不同視角的局部分解示意圖。 圖3為圖1的頭戴式顯示裝置配戴在使用者頭上的示意圖。 圖4及圖5為框體的第一部的局部以及額墊的不同視角的示意圖。 圖6A為固定桿部及卡扣部具有定位結構的示意圖。 圖6B為固定桿部為多邊形桿的示意圖。 圖7為圖1的不同角度的局部示意圖。 圖8為第一彈性件的另一種實施方式的示意圖。

1:頭戴式顯示裝置

2:框架

21:本體部

211:第一部

212:第二部

213:連接部

3:顯示器

4:額墊

5:訊號輸入元件

6:訊號纜線

7:第一彈性件

8:調整帶

81:帶本體

82:調整件

83:第二彈性件

9:護目鏡

X:第一方向

Y:第二方向

Z:第三方向

Claims (19)

1. 一種頭戴式顯示裝置，包括：一框架，具有一本體部及一固定桿部，其中該本體部具有一第一部、一第二部以及連接於該第一部及該第二部之間的一連接部，且該固定桿部設置於該第一部；一顯示器，設置於該本體部的該第一部的下緣；以及一額墊，設置於該本體部的該第一部的內緣，具有一額靠部及一卡扣部，該卡扣部卡扣於該固定桿部，其中該卡扣部相對該固定桿部轉動，以調整該額靠部相對該本體部的角度，其中該額靠部相對遠離該卡扣部的一表面具有一凹槽。
2. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該額墊為可拆卸地組裝至該框架。
3. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該本體部的形狀固定且不具形變能力。
4. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中沿著一第一方向，該第一部平行該第一方向，該第二部及該連接部傾斜於該第一方向，且該第二部的高度高於該第一部。
5. 如請求項4所述的頭戴式顯示裝置，該第二部相對該第一部的傾斜角介於20~90度。
6. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該固定桿部為圓桿或多邊形桿。
7. 如請求項6所述的頭戴式顯示裝置，其中該固定桿部具有一第一定位結構，且該卡扣部具有一第二定位結構，且該第一定位結構與該第二定位結構彼此適形。
8. 如請求項7所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一定位結構及該第二定位結構的其中之一為凸點，且該第一定位結構及該第二定位結構的其中另一為凹點。
9. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該框架還包括一訊號輸入元件，設置於該第二部的下緣，該訊號輸入元件與該顯示器電性連接。
10. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一訊號纜線，藏於該本體部內，其中該訊號輸入元件透過該訊號纜線與該顯示器電性連接。
11. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中沿著高度方向，該額墊高於該顯示器。
12. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第一彈性件，設置於該第二部的內緣。
13. 如請求項12所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一彈性件包括多個彈性肋，且任兩相鄰的該些彈性肋之間相隔一段距離。
14. 如請求項13所述的頭戴式顯示裝置，其中該些彈性肋的排列形狀呈V形。
15. 如請求項12所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一彈性件為彈簧。
16. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一調整帶，自該本體部延伸位於該第二部下方。
17. 如請求項16所述的頭戴式顯示裝置，其中該調整帶包括一帶本體以及一調整件，該帶本體連接於該本體部及該調整件之間，而該調整件對應位於該第二部下方。
18. 如請求項17所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第二彈性件，設置於該調整帶的內緣。
19. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一護目鏡，設置於該本體部的該第一部的外緣，其中該顯示器位於該護目鏡及該額墊之間。

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