TWI788072B - 擴增實境眼鏡裝置 - Google Patents

Abstract

一種擴增實境眼鏡裝置，包括一眼鏡本體、一光纖、一光源模組以及一導光元件。前述眼鏡本體具有至少一鏡片，前述光纖設置於前述眼鏡本體內。前述導光元件具有可撓性並且連接前述光源模組以及前述光纖，其中前述光源模組發出複數個光訊號，且前述些光訊號依序通過前述導光元件以及前述光纖之後在前述至少一鏡片產生一數位影像。

Description

擴增實境眼鏡裝置

本發明是有關於一種擴增實境眼鏡裝置。更具體地來說，本發明有關於一種具有分離光源模組的擴增實境眼鏡裝置。

傳統的擴增實境(Augmented Reality, AR)眼鏡裝置內部通常設有光機(optical engine)，然而隨著影像亮度的要求越來越高，光機內部之光源模組所需消耗的電力也會隨之增加，但如此一來往往容易導致系統過熱的問題產生。

有鑒於此，如何設計出一種可避免系統過熱且能方便攜帶的擴增實境眼鏡裝置，始成為本技術領域研發人員之一重要挑戰。

有鑑於前述習知問題點，本發明之一實施例提供一種擴增實境眼鏡裝置，包括一眼鏡本體、一光纖、一光源模組以及一導光元件。前述眼鏡本體具有至少一鏡片，前述光纖設置於前述眼鏡本體內。前述導光元件具有可撓性並且連接前述光源模組以及前述光纖，其中前述光源模組發出複數個光訊號，且前述些光訊號依序通過前述導光元件以及前述光纖之後在前述至少一鏡片產生一數位影像。

於一實施例中，前述眼鏡本體更具有一殼體、一第一鏡腳以及一第二鏡腳，前述至少一鏡片設置於前述殼體上，且前述第一鏡腳以及前述第二鏡腳連接前述殼體，其中前述光纖設置於前述第一鏡腳內部。

於一實施例中，前述第一鏡腳樞接前述殼體，且當前述第一鏡腳相對前述殼體彎折而處於一收納狀態時，前述光纖顯露於前述第一鏡腳之一端面。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一透鏡，設置於前述殼體內，且前述第一鏡腳樞接前述殼體，其中當前述第一鏡腳相對前述殼體處於一展開狀態時，前述光纖之一端對準前述透鏡。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括設置於前述殼體內部之一波導、一光學系統以及一反射單元，且由前述光源模組所發出之前述些光訊號依序通過前述導光元件、前述光纖、前述透鏡、前述反射單元、前述光學系統以及前述波導後到達前述至少一鏡片，藉以呈現前述數位影像。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一樞軸、一第一磁鐵以及一第二磁鐵，前述第一、第二磁鐵分別設置於前述殼體以及前述第一鏡腳內部，且當前述第一鏡腳相對前述殼體處於前述展開狀態時，前述第一、第二磁鐵之間產生一磁性吸引力，藉以使前述鏡腳相對前述殼體維持於前述展開狀態。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一導桿、一擋塊以及一彈簧，前述導桿貫穿前述第二磁鐵並且連接前述第一磁鐵，前述擋塊設置於前述導桿上，且前述彈簧夾設於前述擋塊和前述第二磁鐵之間。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一波導、一光學系統、一反射單元以及一透鏡，前述波導設置於前述殼體內，且前述光學系統、前述反射單元以及前述透鏡設置於前述第一鏡腳內，其中由前述光源模組所發出之前述些光訊號依序通過前述導光元件、前述光纖、前述透鏡、反射單元、前述光學系統以及前述波導後到達前述至少一鏡片，藉以呈現前述數位影像。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一無線傳輸模組、一麥克風以及一喇叭，設置於前述眼鏡本體內部，且前述麥克風以及前述喇叭透過前述無線傳輸模組而與前述光源模組或一外部之電子裝置進行無線數據傳輸。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一電池模組，設置於前述眼鏡本體內部，藉以提供電力給前述麥克風、前述喇叭以及前述無線傳輸模組。

以下說明本發明實施例之擴增實境眼鏡裝置。然而，可輕易了解本發明實施例提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下各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，實施方式中所使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

首先請一併參閱第1、2、3、4圖，其中第1圖表示本發明一實施例之擴增實境眼鏡裝置100的立體圖，第2圖表示在第1圖中之殼體H以及鏡腳R1內部設有波導WG、光學系統S、反射單元M(mirror unit)、透鏡L、麥克風K1、喇叭K2以及光纖F的示意圖，第3圖表示第1圖中之鏡腳R1相對於殼體H彎折時的立體圖，第4圖表示第2圖中之眼鏡本體G的局部放大示意圖。為了方便理解眼鏡本體G內部的元件配置，於第2、4圖中的局部殼體H和鏡腳R1係以虛線表示，合先敘明。

於一具體實施例中，反射單元M例如為微機電系統反射單元(MEMs mirror unit)。

如第1、2、3、4圖所示，本發明一實施例之擴增實境眼鏡裝置100主要包括一眼鏡本體G、一光源模組E以及一導光元件W，其中眼鏡本體G包含有一殼體H、至少一鏡片(例如兩個鏡片G1、G2)以及兩個鏡腳R1、R2，前述鏡片G1、G2設置於殼體H上，前述鏡腳R1(第一鏡腳)以及鏡腳R2(第二鏡腳)則是樞接於殼體H的相反側，當使用者結束使用時可將鏡腳R1、R2相對於殼體H彎折(第3圖)，從而可節省空間以方便收納。前述光源模組E係與眼鏡本體G分離設置，亦即光源模組E係設置於眼鏡本體G的外部。

應了解的是，前述光源模組E係透過具有可撓性之導光元件W而連接到眼鏡本體G的鏡腳R1末端。舉例而言，在前述導光元件W內部設有可彎折之單模光纖(single-mode fiber)，其中光源模組E可發出紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)等不同頻率的光訊號，且該些光訊號在通過導光元件W後會進入眼鏡本體G內並投射到鏡片G1或鏡片G2的顯示區上，從而能夠在鏡片G1、G2的至少其中一者呈現出數位影像。

從第1圖中可以看出，本實施例之光源模組E具有一連接埠P，其中光源模組E可透過該連接埠P1而電性連接到一電源，如此一來即可透過該電源對光源模組E內之一電池單元進行充電；或者，一電子裝置(例如手機或平板)也可以透過連接埠P(例如USB或HDMI連接埠)而將一影像資訊傳送到光源模組E中，然後該光源模組E可根據該影像資訊產生相對應之光訊號，且前述光訊號可通過導光元件W而進入到眼鏡本體G內部，最後投射在鏡片G1或鏡片G2的顯示區上，以呈現出相對應的數位影像。

於一具體實施例中，顯示區例如為一顯示螢幕或一反射表面。

請繼續參閱第2、4圖，前述眼鏡本體G的殼體H內部設有波導WG、光學系統S、反射單元M以及透鏡L，前述眼鏡本體G的鏡腳R1內部則設有麥克風K1、喇叭K2以及光纖F，其中前述光纖F和導光元件W係以可分離的方式相互耦接。上述麥克風K1以及喇叭K2係選擇性地設置。

應了解的是，當鏡腳R1、R2相對於殼體H呈展開狀態時(如第1、2、4圖所示)，光源模組E可發出紅、綠、藍等三種不同頻率的光訊號，且前述光訊號會依序通過導光元件W、光纖F、透鏡L、反射單元M以及光學系統S而進入波導WG，然後再透過波導WG將光訊號傳遞至鏡片G1或鏡片G2的顯示區上，藉以呈現出數位影像。

舉例而言，前述透鏡L可以是準直鏡(collimator lens)，且當鏡腳R1相對於殼體H呈展開狀態時(第2、4圖)，透鏡L會對準光纖F之一端，藉以將光纖F所輸出的光訊號導引至反射單元M。在本實施例中，前述光纖F的直徑約為2mm，透鏡L的直徑約為4mm，且光纖F和透鏡L之間的距離約介於0~0.2mm，藉此可確保透鏡L能夠有效地接收到從光纖F出來的光訊號。

於一實施例中，前述反射單元M可包含於殼體H內部之一雷射光束掃描系統(Laser Beam Scanning system, LBS)內，且其能夠快速旋轉並反射光訊號，從而可在鏡片G1或鏡片G2的顯示區上呈現出高品質的數位影像。

另一方面，從第2、4圖中可以看出，在眼鏡本體G的殼體H內部設有一樞軸V以及一第一磁鐵m1，且在眼鏡本體G的鏡腳R1內部設有一第二磁鐵m2，其中鏡腳R1可透過樞軸V而相對於殼體H旋轉。在本實施例中，當鏡腳R1相對於殼體H呈展開狀態時(第2、4圖)，第一磁鐵m1會靠近第二磁鐵m2，並可透過第一、第二磁鐵m1、m2之間所產生的磁性吸引力，以使鏡腳R1能夠相對於殼體H穩定地維持於前述展開狀態。

然而，當使用者不需使用擴增實境眼鏡裝置100時，則可將鏡腳R1、R2相對於殼體H彎折而呈收納狀態(如第3圖所示)，此時第一磁鐵m1和透鏡L會顯露於殼體H之一端面，且光纖F也會顯露於鏡腳R1之一端面並遠離透鏡L。

再請參閱第5圖，其中第5圖表示鏡腳R1相對於殼體H呈展開狀態時的示意圖。如前所述，當鏡腳R1相對於殼體H呈展開狀態時，第一、第二磁鐵m1、m2之間可產生磁性吸引力，以使鏡腳R1能夠相對於殼體H維持在前述展開狀態，此時光纖F之一端會對準透鏡L，且由光源模組E所發出之光訊號可依序通過導光元件W、光纖F以及前述透鏡L而到達反射單元M。

從第5圖中可以看出，前述第一磁鐵m透過1樞軸V樞接於殼體H之一側壁，第二磁鐵m2則是固定於鏡腳R1的側壁上，且一導桿N係貫穿第二磁鐵m2並且連接第一磁鐵m1；此外，一彈簧SP則是套設在導桿N上，並且夾在第二磁鐵m2和導桿N末端之一擋塊N1間。

接著請參閱第6圖，其中第6圖表示鏡腳R1相對於殼體H朝外側方向翻折時的示意圖(相對第3圖之相反側)。如第6圖中之箭頭方向所示，當鏡腳R1受一外力作用而朝殼體H的外側方向翻折時，導桿N及第一磁鐵m1會隨著鏡腳R1一起相對於殼體H旋轉，此時第二磁鐵m2會沿著導桿N滑動並使彈簧SP受到壓縮。然而，當前述外力釋放後，彈簧SP可提供一彈性回復力使鏡腳R1和其內部元件自動回復到如第5圖所示之展開狀態。

再請參閱第7圖，其中第7圖表示鏡腳R1相對於殼體H朝內側方向彎折時的示意圖(可同時參考第3圖)。如第7圖中之箭頭方向所示，當使用者不需使用擴增實境眼鏡裝置100時，可將鏡腳R1相對於殼體H彎折90度而呈收納狀態，此時鏡腳R1之端面會抵接於殼體H之一內側表面，從而能夠使鏡腳R1穩定地處於該收納狀態。

接著請參閱第8圖，其中第8圖表示本發明另一實施例之擴增實境眼鏡裝置200的示意圖。如第8圖所示，本實施例之擴增實境眼鏡裝置200與第1、2圖的主要不同之處在於：麥克風K1和一電池模組B設置於殼體H內部，而喇叭K2則是設置於鏡腳R2(第二鏡腳)內部。

應了解的是，在光源模組E和眼鏡本體G的鏡腳R2(第二鏡腳)內部可分別設置相對應的無線傳輸模組(例如藍芽模組或WiFi模組)，且前述電池模組B可提供電力給前述麥克風K1、喇叭K2以及無線傳輸模組使用。

在本實施例中，前述麥克風K1以及喇叭K2亦可與前述光源模組E或外部之電子裝置進行有線或無線數據傳輸(例如音頻資訊或語音資訊傳輸)。此外，在殼體H表面上可設置照相鏡頭，用以擷取環境之影像。

具體而言，一外部之電子裝置(例如手機或平板)可透過連接埠P(例如USB或HDMI連接埠)將影像資訊或音頻資訊傳送至光源模組E，其中光源模組E內部之一處理器可將影像資訊轉換成光訊號，且前述光訊號可依序通過導光元件W、光纖F、透鏡L、反射單元M、光學系統S以及波導WG而到達鏡片G1或鏡片G2的顯示區。來自外部電子裝置之音頻資訊可透過光源模組E內或電子裝置之無線傳輸模組傳送至對應之喇叭K2。相對地，前述光源模組E之無線傳輸模組也可接收來自麥克風K1的音頻資訊或語音資訊，並可透過連接埠P將其傳送到外部的電子裝置。

請一併參閱第9、10、11圖，其中第9圖表示本發明另一實施例之擴增實境眼鏡裝置300的立體圖，第10圖表示在第9圖中之殼體H以及鏡腳R1內部設有波導WG、光學系統S、反射單元M、透鏡L、麥克風K1(選擇性)、喇叭K2(選擇性)以及光纖F的示意圖，第11圖表示第10圖中之眼鏡本體G的局部放大示意圖。為了方便理解眼鏡本體G內部的元件配置，於第10、11圖中的殼體H和鏡腳R1係以虛線表示，合先敘明。

如第9、10、11圖所示，本實施例之擴增實境眼鏡裝置300與第1~4圖的主要不同之處在於：光學系統S、反射單元M、透鏡L、麥克風K1、喇叭K2以及光纖F皆是設置在鏡腳R1(第一鏡腳)內部，而波導WG則是設置在殼體H內部。

由於本實施例中之光學系統S、反射單元M、透鏡L與光纖F都是固定在鏡腳R1內部，因此能強化彼此之間的定位精度並提升光訊號的傳輸效率，從而可在鏡片G1或鏡片G2的顯示區上呈現出高品質的數位影像。

綜上所述，本發明提供一種擴增實境眼鏡裝置，其中光源模組E係透過可彎折之導光元件W(例如單模光纖)連接眼鏡本體G。如此一來，在使用時可將光源模組E放置在上衣口袋內以方便攜帶，且由於光源模組E是設置在眼鏡本體G的外部，所以不僅能解決光源模組E所產生的耗能與過熱問題，同時也可大幅降低眼鏡本體G的重量與體積，從而有助於達到產品的微型化。

雖然本發明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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本發明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發明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發明使用。因此，本發明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，且本發明之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項工藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。

100:擴增實境眼鏡裝置

200:擴增實境眼鏡裝置

300:擴增實境眼鏡裝置

B:電池模組

E:光源模組

F:光纖

G:眼鏡本體

G1:鏡片

G2:鏡片

H:殼體

K1:麥克風

K2:喇叭

L:透鏡

M:反射單元

m1:第一磁鐵

m2:第二磁鐵

N:導桿

N1:擋塊

P:連接埠

R1:鏡腳(第一鏡腳)

R2:鏡腳(第二鏡腳)

S:光學系統

SP:彈簧

V:樞軸

W:導光元件

WG:波導

第1圖表示本發明一實施例之擴增實境眼鏡裝置100的立體圖。 第2圖表示在第1圖中之殼體H以及鏡腳R1內部設有波導WG、光學系統S、反射單元M、透鏡L、麥克風K1、喇叭K2以及光纖F的示意圖。 第3圖表示第1圖中之鏡腳R1相對於殼體H彎折時的立體圖。 第4圖表示第2圖中之眼鏡本體G的局部放大示意圖。 第5圖表示鏡腳R1相對於殼體H呈展開狀態時的示意圖。 第6圖表示鏡腳R1相對於殼體H朝外側方向翻折時的示意圖。 第7圖表示鏡腳R1相對於殼體H朝內側方向彎折時的示意圖。 第8圖表示本發明另一實施例之擴增實境眼鏡裝置200的示意圖。 第9圖表示本發明另一實施例之擴增實境眼鏡裝置300的立體圖。 第10圖表示在第9圖中之殼體H以及鏡腳R1內部設有波導WG、光學系統S、反射單元M、透鏡L、麥克風K1、喇叭K2以及光纖F的示意圖。 第11圖表示第10圖中之眼鏡本體G的局部放大示意圖。

100:擴增實境眼鏡裝置

E:光源模組

G:眼鏡本體

G1:鏡片

G2:鏡片

H:殼體

P:連接埠

R1:鏡腳(第一鏡腳)

R2:鏡腳(第二鏡腳)

W:導光元件

Claims (8)

1. 一種擴增實境眼鏡裝置，包括：一眼鏡本體，具有該眼鏡本體更具有一殼體、一第一鏡腳、一第二鏡腳以及兩個鏡片，其中該第一鏡腳、該第二鏡腳以及該些鏡片設置於該殼體上；一光纖，設置於該第一鏡腳內；一光源模組；一導光元件，具有可撓性並且連接該光源模組以及該光纖，其中該光源模組發出複數個光訊號，且該些光訊號依序通過該導光元件以及該光纖之後在該些鏡片的其中一者產生一數位影像；一第一磁鐵，設置於該殼體內；以及一第二磁鐵，設置於該第一鏡腳內，其中當該第一鏡腳相對該殼體處於一展開狀態時，該第一、第二磁鐵之間產生一磁性吸引力，藉以使該第一鏡腳相對該殼體維持於該展開狀態。
2. 如請求項1之擴增實境眼鏡裝置，其中該第一鏡腳樞接該殼體，且當該第一鏡腳相對該殼體彎折而處於一收納狀態時，該光纖顯露於該第一鏡腳之一端面。
3. 如請求項1之擴增實境眼鏡裝置，其中該擴增實境眼鏡裝置更包括一透鏡，設置於該殼體內，且該第一鏡腳樞接該殼體，其中當該第一鏡腳相對該殼體處於一展開狀態時，該光纖之一端對準該透鏡。
4. 如請求項3之擴增實境眼鏡裝置，其中該擴增實境眼鏡裝置更包括設置於該殼體內部之一波導、一光學系統以及一反射單元，且由 該光源模組所發出之該些光訊號依序通過該導光元件、該光纖、該透鏡、該反射單元、該光學系統以及該波導後到達該些鏡片的其中之一者，藉以呈現該數位影像。
5. 如請求項1之擴增實境眼鏡裝置，其中該擴增實境眼鏡裝置更包括一導桿、一擋塊以及一彈簧，該導桿貫穿該第二磁鐵並且連接該第一磁鐵，該擋塊設置於該導桿上，且該彈簧夾設於該擋塊和該第二磁鐵之間。
6. 如請求項1之擴增實境眼鏡裝置，其中該擴增實境眼鏡裝置更包括一無線傳輸模組、一麥克風以及一喇叭，設置於該眼鏡本體內部，且該麥克風以及該喇叭透過該無線傳輸模組而與該光源模組或一外部之電子裝置進行無線數據傳輸。
7. 如請求項6之擴增實境眼鏡裝置，其中該擴增實境眼鏡裝置更包括一電池模組，設置於該眼鏡本體內部，藉以提供電力給該麥克風、該喇叭以及該無線傳輸模組。
8. 一種擴增實境眼鏡裝置，包括：一眼鏡本體，具有兩個鏡片；一光纖，設置於該眼鏡本體內；一導光元件，具有可撓性並且連接該光源模組以及該光纖；一波導，設置於該殼體內；一光學系統，設置於該第一鏡腳內；一反射單元，設置於該第一鏡腳內；一透鏡，設置於該第一鏡腳內；以及 一光源模組，發出複數個光訊號，且該些光訊號依序通過該導光元件、該光纖、該透鏡、該反射單元、該光學系統以及該波導後到達該些鏡片的其中之一者，藉以呈現一數位影像。

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