TWI796818B - 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、一光源模組以及具有可撓性之一導光元件。前述眼鏡本體具有一殼體、設置於殼體上的至少一鏡片、一第一鏡腳以及一第二鏡腳，其中前述第一、第二鏡腳連接前述殼體。前述導光元件連接前述光源模組以及前述第一鏡腳，其中前述光源模組發出複數個光訊號，且前述光訊號通過前述導光元件而進入到前述眼鏡本體內部，藉以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。

在傳統的擴增實境(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、一光源模組以及一導光元件。前述眼鏡本體具有一殼體、至少一鏡片、一第一鏡腳以及一第二鏡腳，其中前述至少一鏡片設置於殼體上，前述第一鏡腳以及前述第二鏡腳樞接前述殼體。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第一鏡腳，其中前述光源模組發出複數個光訊號，且前述光訊號通過前述導光元件而進入到前述眼鏡本體內部，藉以在前述至少一鏡片產生一數位影像。

於一實施例中，前述光源模組包括複數個發光元件、複數個透鏡以及複數個反射元件，由前述發光元件所發出之前述光訊號分別通過前述透鏡，並經過前述反射元件反射後朝同一方向進入前述導光元件。

於一實施例中，前述透鏡分別包含一準直鏡，且前述反射元件分別包含一分色濾光器。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一準直元件，設置於前述反射元件以及前述導光元件之間，且由前述發光元件所發出之前述光訊號依序經過前述透鏡、前述反射元件以及前述準直元件而進入前述導光元件。

於一實施例中，前述準直元件包含一光纖準直器。

於一實施例中，前述光源模組包括複數個發光元件，且前述導光元件包括複數個輸入端，其中由前述發光元件所發出之前述光訊號分別經由前述輸入端而進入前述導光元件。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一光纖、一反射鏡、一中繼透鏡以及一顯示區，前述光纖設置於前述第一鏡腳內並與前述導光元件耦接，前述反射鏡以及前述中繼透鏡設置於前述殼體內，且前述顯示區設置於前述至少一鏡片的其中之一者，其中由前述發光元件所發出之前述光訊號依序經過前述導光元件、前述光纖、前述反射鏡、前述中繼透鏡而到達前述顯示區，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準直元件，設置在殼體內且位於前述光纖和前述反射鏡之間。

於一實施例中，前述光源模組具有一連接埠，用以電性連接一電源或一電子裝置。

於一實施例中，前述擴增實境眼鏡裝置更包括一充電電池，設置於前述第二鏡腳內。

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圖表示第1圖中之鏡腳R1相對於殼體H彎折時的立體圖。

如第1、2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2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並投射在鏡片G1或鏡片G2的顯示區上，從而能夠在鏡片G1、G2的至少其中之一者呈現數位影像。

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P1 (例如USB連接埠或HDMI連接埠)，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)也可以透過連接埠P1而將一影像資訊(影像訊號)，音訊資訊(影像訊號)或數據資訊(影像訊號)等傳送到光源模組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，並將光訊號透過導光元件W而傳送導眼鏡本體G內部並投射在鏡片G1或鏡片G2的顯示區上，以呈現出相對應的數位影像。

接著請參閱第3圖，其中第3圖表示本發明一實施例之光源模組E發出光訊號到導光元件W內部的示意圖。如第3圖所示，本實施例之光源模組E內部設有複數發光元件、複數透鏡及複數反射元件，例如三個發光元件E1、E2、E3，其中從前述發光元件E1、E2、E3所發出之光訊號在通過透鏡L1、L2、L3之後可分別經由反射元件m1、m2、m3反射而進入到導光元件W內部。

具體而言，前述發光元件E1、E2、E3例如為發光二極體，前述透鏡L1、L2、L3例如為準直鏡(Collimator lens)，前述反射元件m1、m2、m3則例如為分色濾光器(Dichroic filter)，其中發光元件E1、E2、E3所發出之光線在被反射元件m1、m2、m3反射後會分別呈現出紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)等三種不同頻率的光訊號，且前述不同頻率的光訊號於混合後係朝同一方向進入導光元件W內部。

再請參閱第4圖，其中第4圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號到導光元件W內部的示意圖。如第4圖所示，本實施例與第3圖的主要不同之處在於：一準直元件L4設置在反射元件m1、m2、m3和導光元件W之間，且發光元件E1、E2、E3所發出之光訊號被反射元件m1、m2、m3反射後會先通過準直元件L4再進入導光元件W內部。

舉例而言，前述準直元件L4可以包含光纖準直器(fiber collimator)，其可設置在光源模組E內部或導光元件W之一端，用以將發光元件E1、E2、E3所發出之光訊號耦合並導入導光元件W(例如單模光纖)中。

接著請參閱第5圖，其中第5圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號到導光元件W內部的示意圖。如第5圖所示，本實施例與第3圖的主要不同之處在於：光源模組E內部的發光元件E1、E2、E3係與導光元件W(例如單模光纖)直接耦合，且發光元件E1、E2、E3所分別產生的紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)等三種不同頻率之光訊號可直接進入到導光元件W內部，而不需設置前述透鏡L1、L2、L3或反射元件m1、m2、m3。

具體而言，本實施例之導光元件W係具有與發光元件E1、E2、E3直接耦合的三個輸入端W1、W2、W3，其中發光元件E1、E2、E3所產生之光訊號可分別經由前述三個輸入端W1、W2、W3進入導光元件W內部。

再請參閱第6圖，其中第6圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號通過導光元件W而進入到眼鏡本體G內部的示意圖。如第6圖所示，本實施例之眼鏡本體G內部設有一光纖F、一可旋轉反射鏡M、一中繼透鏡RL(Relay lens)以及一顯示區D，其中前述光纖F設置在眼鏡本體G的鏡腳R1(第一鏡腳)內，前述可旋轉反射鏡M以及中繼透鏡RL設置在眼鏡本體G的殼體H內，前述顯示區D則設置在眼鏡本體G的鏡片G1或鏡片G2中，用以呈現一數位影像。於一具體實施例中，顯示區D例如為一顯示螢幕或一反射表面。上述可旋轉反射鏡M例如一微機電系統反射鏡M(MEMs mirror)。

從第6圖中可以看出，前述導光元件W與設置在鏡腳R1內部的光纖F耦接，且光源模組E所發出之光訊號可依序通過導光元件W和光纖F而到達微機電系統反射鏡M，接著微機電系統反射鏡M可將前述光訊號反射到中繼透鏡RL，前述光訊號在通過中繼透鏡RL後則可經由波導(wave guide)而進入到鏡片G1或鏡片G2中的顯示區D，從而投放出一數位影像。

接著請一併參閱第2、7圖，其中第7圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號通過導光元件W而進入到眼鏡本體G內部的示意圖。如第2、7圖所示，本實施例與第6圖的主要不同之處在於：一準直元件L5設置在殼體H內且位於光纖F和微機電系統反射鏡M之間，其中光源模組E所發出之光訊號在依序通過導光元件W、光纖F和準直元件L5之後，可透過微機電系統反射鏡M反射到中繼透鏡RL，接著光訊號則可經過波導而進入到鏡片G1或鏡片G2的顯示區D中，從而能夠投放出一數位影像。

應了解的是，前述機電系統反射鏡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)中，藉此能夠快速地反射光訊號，並將其傳送到鏡片G1或鏡片G2的顯示區D以呈現出高品質之數位影像。

再請參閱第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100透過光源模組E的連接埠P2而與一電子裝置200電性連接之示意圖。需特別說明的是，以下所敘述之連接與操作，亦可透過連接埠P1實現。

如第8圖所示，本實施例的光源模組E除了設有連接埠P1外，亦可選擇性地設有另一連接埠P2(例如Micro-USB、Type-C、Lightning或HDMI連接埠)，其中光源模組E可透過該連接埠P2而直接與一電子裝置200(例如手機或平板電腦)電性導通，此時電子裝置200可將一影像資訊透過連接埠P2傳送到光源模組E，且光源模組E可根據該影像資訊而產生相對應之光訊號，藉以在鏡片G1或鏡片G2上產生相對應的數位影像。

另一方面，光源模組E內部之電池單元可透過連接埠P2對電子裝置200充電或提供電力；換言之，本實施例中的光源模組E也能夠作為一行動電源使用，從而能夠大幅提升擴增實境眼鏡裝置100在使用上的便利性。相對地，電子裝置200之電池單元亦可透過連接埠P2對光源模組E充電或提供電力。

於一實施例中，若連接埠P2僅能傳輸影像資訊，則可在光源模組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)，此外在鏡腳R2內部亦可設置充電電池、喇叭與麥克風，其中前述鏡腳R2之充電電池可提供電力給前述喇叭、麥克風及無線傳輸模組使用。如此，電子裝置200之音訊資訊可透過光源模組E之無線傳輸模組傳送至鏡腳R2之喇叭而播放。光源模組E亦可接收使用者透過麥克風之使用者語音訊號(speech)，並傳送至電子裝置200。

於另一實施例中，若鏡腳R2(第二鏡腳)設置相對應的無線傳輸模組，則上述電子裝置200之音訊資訊亦可透過電子裝置200本身之無線傳輸模組直接傳送至鏡腳R2之喇叭，並可接收使用者透過麥克風之使用者語音訊號。

於一實施例中，鏡腳R1(第一鏡腳)亦可配置喇叭及/或麥克風，並與光源模組E或電子裝置200以有線或無線進行資訊傳輸(如音訊資訊、語音訊號或其他數據資訊)。

於一具體實施例中，光源模組E可透過該連接埠P1電性連接到一電源，並透過連接埠P2與電子裝置200電性導通，從而進行上述之影音傳輸。

此外，從第8圖可以看出在鏡片G1周圍的殼體H上設有一照相鏡頭C，以方便使用者拍攝前方之景物。

綜上所述，本發明提供一種擴增實境眼鏡裝置100，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:電子裝置 C:照相鏡頭 D:顯示區 E:光源模組 E1:發光元件 E2:發光元件 E3:發光元件 F:光纖 G:眼鏡本體 G1:鏡片 G2:鏡片 H:殼體 L1:透鏡 L2:透鏡 L3:透鏡 L4:準直元件 L5:準直元件 M:微機電系統反射鏡 m1:反射元件 m2:反射元件 m3:反射元件 P1:連接埠 P2:連接埠 R1:鏡腳(第一鏡腳) R2:鏡腳(第二鏡腳) RL:中繼透鏡 W:導光元件

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圖表示第1圖中之鏡腳R1相對於殼體H彎折時的立體圖。 第3圖表示本發明一實施例之光源模組E發出光訊號到導光元件W內部的示意圖。 第4圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號到導光元件W內部的示意圖。 第5圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號到導光元件W內部的示意圖。 第6圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號通過導光元件W而進入到眼鏡本體G內部的示意圖。 第7圖表示本發明另一實施例之光源模組E發出光訊號通過導光元件W而進入到眼鏡本體G內部的示意圖。 第8圖表示本發明另一實施例之擴增實境眼鏡裝置100透過光源模組E的連接埠P2而與一電子裝置200電性連接之示意圖。

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 P1:連接埠 R1:鏡腳(第一鏡腳) R2:鏡腳(第二鏡腳) W:導光元件

Claims (10)

1. 一種擴增實境眼鏡裝置，包括：一眼鏡本體，具有一殼體、至少一鏡片、一第一鏡腳以及一第二鏡腳，其中該至少一鏡片設置於殼體上，且該第一鏡腳以及該第二鏡腳連接該殼體；一光源模組；以及一導光元件，顯露於該第一鏡腳外側並具有可撓性，且該光源模組透過該導光元件連接該第一鏡腳，其中該光源模組發出複數個光訊號，且該些光訊號在通過該導光元件後進入該眼鏡本體內部，藉以在該至少一鏡片產生一數位影像。
2. 如請求項1之擴增實境眼鏡裝置，其中該光源模組包括複數個發光元件、複數個透鏡以及複數個反射元件，由該些發光元件所發出之該些光訊號分別通過該些透鏡，並經過該些反射元件反射後朝同一方向進入該導光元件。
3. 如請求項2之擴增實境眼鏡裝置，其中該些透鏡分別包含一準直鏡，且該些反射元件分別包含一分色濾光器。
4. 如請求項2之擴增實境眼鏡裝置，其中該擴增實境眼鏡裝置更包括一準直元件，設置於該些反射元件以及該導光元件之間，且由該些發光元件所發出之該些光訊號依序經過該些透鏡、該些反射元件以及該準直元件而進入該導光元件。
5. 如請求項4之擴增實境眼鏡裝置，其中該準直元件包含一光纖準直器。
6. 如請求項1之擴增實境眼鏡裝置，其中該光源模組包括複數個發光元件，且該導光元件包括複數個輸入端，其中由該些發光元件所發出之該些光訊號分別經由該些輸入端而進入該導光元件。
7. 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光纖、一反射鏡、一中繼透鏡以及一顯示區，該光纖設置於該第一鏡腳內並與該導光元件耦接，該反射鏡以及該中繼透鏡設置於該殼體內，且該顯示區設置於該至少一鏡片，其中由該些發光元件所發出之該些光訊號依序經過該導光元件、該光纖、該反射鏡、該中繼透鏡而到達該顯示區，藉以呈現該數位影像。
8. 如請求項7之擴增實境眼鏡裝置，其中該擴增實境眼鏡裝置更包括一準直元件，設置在殼體內且位於該光纖和該反射鏡之間。
9. 如請求項1之擴增實境眼鏡裝置，其中該光源模組具有一連接埠，用以電性連接一電源或一電子裝置。
10. 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充電電池，設置於該第二鏡腳內。

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