TWI814667B - 頭戴式顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種頭戴式顯示裝置，包括一本體、一風扇、一第一閥門以及一第一形狀記憶合金件。本體用以配戴在一使用者的面部。本體具有一氣流通道、一出風口與一第一進風口。第一進風口經由氣流通道連通出風口。風扇配置於氣流通道內，用以驅動氣流通道內的空氣流動。第一閥門設置於氣流通道。第一形狀記憶合金件連接於第一閥門與本體之間，用以移動第一閥門而調整氣流通道的氣流量。

Description

頭戴式顯示裝置

本發明是有關於一種頭戴式顯示裝置，且特別是有關於一種可調整氣流量的頭戴式顯示裝置。

隨著科技產業日益發達，頭戴式顯示裝置的種類相當多，以眼罩類型等頭戴式顯示裝置為例，使用者配戴上此類顯示裝置之後，除了可以看到立體影像之外，影像還會隨著使用者頭部轉動而改變，可提供使用者更身歷其境的感受。

然而，當使用者穿戴頭戴式顯示裝置一段時間後，使用者臉部的熱氣以及濕氣再加上運作中的頭戴式顯示裝置所產生的廢熱，會導致位於使用者臉部與頭戴式顯示裝置之間的空間內的空氣的溫度及濕度逐漸上升，進而造成使用者感到不舒適。因此，目前有些頭戴式顯示裝置會利用空氣循環的方式來對這個空間進行降溫及除濕。同時，頭戴式顯示裝置在運作時會產生高熱，也需要利用空氣循環的方式來降溫。不論是為了達成那一種目的進行的空氣循環，若要採用閥門來調整氣流量，都會因為驅動馬達過重且有噪音問題而使這方案變得不可行。

本發明提供一種頭戴式顯示裝置，以提供理想的電動調整氣流量的功能。

本發明的頭戴式顯示裝置包括一本體、一風扇、一第一閥門以及一第一形狀記憶合金件（shape memory alloy element, SMA element）。本體用以配戴在一使用者的面部。本體具有一氣流通道、一出風口與一第一進風口。第一進風口經由氣流通道連通出風口。風扇配置於氣流通道內，用以驅動氣流通道內的空氣流動。第一閥門設置於氣流通道。第一形狀記憶合金件連接於第一閥門與本體之間，用以移動第一閥門而調整氣流通道的氣流量。

在本發明的一實施例中，第一閥門設置於第一進風口。

在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第二閥門與一第二形狀記憶合金件。本體更具有一第二進風口。第二進風口經由氣流通道連通出風口。第二閥門設置於氣流通道。第二形狀記憶合金件連接於第二閥門與本體之間，用以移動第二閥門而調整氣流通道的氣流量。

在本發明的一實施例中，氣流通道經由第二進風口連通外界。

在本發明的一實施例中，氣流通道經由第一進風口連通本體與使用者的面部之間的空間。

在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一復位件，連接於第一閥門與本體之間，用以在第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時使第一閥門復位。

在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一雙推（push-push）機構，連接於第一閥門與本體之間，用以在第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時保持第一閥門的位置。

在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一楔型塊。第一閥門具有一斜面。第一形狀記憶合金件連接於楔型塊與本體之間，用以移動楔型塊，並由楔型塊接觸斜面而推動第一閥門。

在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一彈性鎖定件，設置於楔型塊旁。楔型塊具有多個定位槽。彈性鎖定件用以在第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時卡置於這些定位槽中的一個，以保持楔型塊的位置。

在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第二形狀記憶合金件，連接於楔型塊與本體之間。第一形狀記憶合金件與第二形狀記憶合金件分別連接於楔型塊的相對兩側。

基於上述，在本發明的頭戴式顯示裝置中，使用第一形狀記憶合金件移動第一閥門而調整氣流通道的氣流量，可提供理想的電動調整氣流量的功能。

圖1是本發明的一實施例的頭戴式顯示裝置的示意圖。圖2與圖3是說明圖1的頭戴式顯示裝置的氣流量的調整機制的示意圖。請參考圖1與圖2，本實施例的頭戴式顯示裝置100包括一本體110、一風扇120、一第一閥門130A以及一第一形狀記憶合金件140A。本體110用以配戴在一使用者的面部。本體110具有一氣流通道P12、一出風口P14與一第一進風口P16A。第一進風口P16A經由氣流通道P12連通出風口P14。風扇120配置於氣流通道P12內，用以驅動氣流通道P12內的空氣流動。第一閥門130A設置於氣流通道P12。第一形狀記憶合金件140A連接於第一閥門130A與本體110之間，用以移動第一閥門130A而調整氣流通道P12的氣流量。

如上所述，利用配置在氣流通道P12內的風扇120驅動氣流通道P12內的空氣流動，進而帶動本體110外的空氣經由第一進風口P16A進入氣流通道P12，最後通過出風口P14離開本體110。隨著氣流通道P12內的空氣流動，例如可使外界空氣流入使用者的面部與本體110之間的空間，有助於降低此空間內的空氣的溫度及濕度，進而提升使用者的穿戴舒適性。另外，外界空氣流入氣流通道P12也有助於降低本體110的溫度，以確保裝置運行的穩定性，也可避免使用者因為本體110的溫度提高而感覺到不舒服。在未繪示的實施例中，可利用感測器感測使用者的面部與本體110之間的空間內的空氣的溫度及濕度，並依據感測結果而使用第一形狀記憶合金件140A移動第一閥門130A，以達成智慧控制的效果。

在本實施例中，第一閥門130A的移動可以調整氣流通道P12的氣流量，例如是改變氣流通道P12在設置了第一閥門130A處的允許空氣通過的截面積的大小。此外，第一閥門130A的移動是使用第一形狀記憶合金件140A而達成。因為第一形狀記憶合金件140A是以電控的方式移動第一閥門130A，可以獲得較精確的調整結果。相較於採用驅動馬達來移動第一閥門130A，本實施例的調整機構佔用的體積小很多，重量也輕，且安靜無聲。

在本實施例中，頭戴式顯示裝置100的本體110的發熱元件（未繪示）可以直接位於氣流通道P12內，或者散熱器接觸發熱元件後讓散熱器的一部分位於氣流通道P12內。因此，風扇120驅動氣流通道P12內的空氣流動可對發熱元件進行良好的散熱。發熱元件例如是中央處理器（CPU）或是其他晶片。

在本實施例中，第一閥門130A設置於第一進風口P16A。此外，頭戴式顯示裝置100可更包括一第二閥門130B與一第二形狀記憶合金件140B。本體110更具有一第二進風口P16B。第二進風口P16B經由氣流通道P12連通出風口P14。第二閥門130B設置於氣流通道P12。第二形狀記憶合金件140B連接於第二閥門130B與本體110之間，用以移動第二閥門130B而調整氣流通道P12的氣流量。第二閥門130B與第二形狀記憶合金件140B的作動方式可以跟前述的第一閥門130A與第一形狀記憶合金件140A相同，後續舉例說明的與第一閥門及第一形狀記憶合金件相關的技術也都可以應用於第二閥門130B與第二形狀記憶合金件140B。

請參照圖2與圖3，在本實施例中，氣流通道P12經由第一進風口P16A連通本體110與使用者的面部之間的空間。此外，氣流通道P12經由第二進風口P16B連通外界。當本體110與使用者的面部之間的空間的溫度較高且較潮濕時，可以移動第一閥門130A而使得空氣得以通過第一進風口P16A，如圖2，以便將本體110與使用者的面部之間的空氣經由氣流通道P12及出風口P14向外排出，並使得外界乾燥且涼爽的空氣被吸入本體110與使用者的面部之間的空間。或者，當頭戴式顯示裝置100提供給使用者的虛擬場景帶有徐徐微風或是颳起強風，都可以移動第一閥門130A而使空氣從第一進風口P16A吹向使用者的面部，並且調整吹向使用者的面部的氣流量，以對應虛擬場景而提升沉浸感。

另一方面，當本體110與使用者的面部之間的空間的溫度與濕度宜人時，可以移動第一閥門130A而使得空氣無法通過第一進風口P16A，並移動第二閥門130B而使得空氣得以通過第二進風口P16B，如圖3，以便將外界的低溫空氣引入氣流通道P12而加強對發熱元件的散熱。同時，也避免使用者的眼睛因為空氣過度乾燥而感到不適，並降低風扇120的噪音干擾。

在本實施例中，頭戴式顯示裝置100更包括一復位件150A，連接於第一閥門130A與本體110之間，用以在第一形狀記憶合金件140A處於斷電狀態時使第一閥門130A復位。此外，頭戴式顯示裝置100更包括一復位件150B，連接於第二閥門130B與本體110之間，用以在第二形狀記憶合金件140B處於斷電狀態時使第二閥門130B復位。復位件150A與150B可以是壓縮彈簧、拉伸彈簧、螺旋彈簧或其他形式的復位件。

圖4與圖5是說明圖1的頭戴式顯示裝置的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。請參考圖4與圖5，在原始狀態，第一形狀記憶合金件140A未通電，第一閥門130A貼住本體110而封閉第一進風口P16A。當第一形狀記憶合金件140A被通電加熱而縮短，會帶動第一閥門130A移動而使其離開本體110，打開第一進風口P16A。並且，根據第一閥門130A的移動距離，可以調整通過第一進風口P16A的氣流量。當第一形狀記憶合金件140A斷電後，復位件150A可使第一閥門130A復位，也就是再度貼住本體110而封閉第一進風口P16A。另一方面，第一閥門130A也可能採用彈性材料。當第一形狀記憶合金件140A斷電後，第一閥門130A利用本身的彈性恢復力而復位。

圖6是說明本發明的另一實施例的頭戴式顯示裝置的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。請參考圖6，本實施例的頭戴式顯示裝置與圖1的頭戴式顯示裝置100相似，在此僅說明兩者的差異處。在本實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一雙推機構150C，連接於第一閥門130A與本體110之間，用以在第一形狀記憶合金件140A處於斷電狀態時保持第一閥門130A的位置。在原始狀態，第一形狀記憶合金件140A未通電，第一閥門130A貼住本體110而封閉第一進風口P16A。

當第一形狀記憶合金件140A被通電加熱而縮短，會帶動第一閥門130A移動而使其離開本體110，打開第一進風口P16A。同時，第一閥門130A也按壓雙推機構150C而使雙推機構150C呈現鎖定的狀態。此時，即使第一形狀記憶合金件140A斷電而欲回復原狀，第一閥門130A也會被雙推機構150C拉住，以保持第一進風口P16A的打開狀態。換言之，第一形狀記憶合金件140A不需保持通電，第一進風口P16A也可以保持在打開狀態，以節省電力消耗。

當第一形狀記憶合金件140A再次被通電加熱而縮短，會帶動第一閥門130A再次按壓雙推機構150C而使雙推機構150C呈現解鎖狀態。此時，使第一形狀記憶合金件140A斷電，第一形狀記憶合金件140A降溫後伸長就會推動第一閥門130A而使其封閉第一進風口P16A。以此方式，可以節省電力消耗並延長第一形狀記憶合金件140A的使用壽命。

圖7與圖8是說明本發明的再一實施例的頭戴式顯示裝置的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。請參考圖7與圖8，本實施例的頭戴式顯示裝置與圖1的頭戴式顯示裝置100相似，在此僅說明兩者的差異處。在本實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一楔型塊260。第一閥門230具有一斜面230B。第一形狀記憶合金件240連接於楔型塊260與本體110之間，用以移動楔型塊260，並由楔型塊260接觸斜面230B而推動第一閥門130A。

在原始狀態，第一形狀記憶合金件240未通電，楔型塊260與第一閥門230保持較大程度的重疊，因此第一閥門230貼住本體110而封閉第一進風口P26，如圖7。當第一形狀記憶合金件240被通電加熱而縮短，會帶動楔型塊260移動而使其與第一閥門230的重疊程度減少，因此第一閥門230得以離開本體110，打開第一進風口P26，如圖8。在本實施例中，第一閥門230與本體110之間設置有彈簧230A。當楔型塊260移動而使其與第一閥門230的重疊程度減少，彈簧230A會將第一閥門230推離開本體110。並且，根據第一閥門230的移動距離，可以調整通過第一進風口P26的氣流量。

當第一形狀記憶合金件240斷電後，會帶動楔型塊260移動而使其與第一閥門230的重疊程度再次增加，進而將第一閥門230推向本體110，封閉第一進風口P26。

圖9與圖10是以另一視角說明圖7與圖8的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。請參考圖9與圖10，在本實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一彈性鎖定件270，設置於楔型塊260旁。楔型塊260具有多個定位槽262。彈性鎖定件270用以在第一形狀記憶合金件240處於斷電狀態時卡置於其中一個定位槽262。

在原始狀態，第一形狀記憶合金件240未通電，楔型塊260與第一閥門230保持較大程度的重疊，且彈性鎖定件270卡置於其中一個定位槽262，以確保楔型塊260的位置被固定。當第一形狀記憶合金件240A被通電加熱而縮短，會帶動楔型塊260移動，而彈性鎖定件270也離開原本的定位槽262。直到彈性鎖定件270與另一個定位槽262對位，彈性鎖定件270的彈性恢復力就會使其卡置於這個定位槽262，以確保楔型塊260的位置被固定。此時，即使第一形狀記憶合金件240斷電而欲再次伸長，楔型塊260也會被彈性鎖定件270鎖定而無法移動，以保持第一進風口P26（繪示於圖8）的打開狀態。換言之，第一形狀記憶合金件240不需保持通電，第一進風口P26也可以保持在打開狀態。

另外，還可設置第二形狀記憶合金件250，連接於楔型塊260與如前述各實施例的本體110之間，以協助移動楔型塊260。第一形狀記憶合金件240與第二形狀記憶合金件250分別連接於楔型塊260的相對兩側。第二形狀記憶合金件250被通電加熱後會收縮，以將楔型塊260往下拉動，也就是從如圖10的狀態改變為如圖9的狀態。

綜上所述，在本發明的頭戴式顯示裝置中，氣流通道的氣流量的調整可使用形狀記憶合金件移動閥門而執行，具有電控的方便性與精確度，且整個調整機構的體積與重量與都得以下降。此外，當氣流通道包括了多個流道時，可以利用電控形狀記憶合金件以移動閥門的方式而調整出符合需求的流道。當配合雙推機構、彈性鎖定件之類的適當的鎖定機構時，形狀記憶合金件不需保持通電，進風口也可以保持在打開狀態，可以節省電力消耗並延長形狀記憶合金件的使用壽命。

100:頭戴式顯示裝置 110:本體 120:風扇 130A,230:第一閥門 130B:第二閥門 140A,240:第一形狀記憶合金件 140B,250:第二形狀記憶合金件 150A,150B:復位件 150C:雙推機構 P12:氣流通道 P14:出風口 P16A,P26:第一進風口 P16B:第二進風口 230A:彈簧 230B:斜面 260:楔型塊 262:定位槽 270:彈性鎖定件

圖1是本發明的一實施例的頭戴式顯示裝置的示意圖。 圖2與圖3是說明圖1的頭戴式顯示裝置的氣流量的調整機制的示意圖。 圖4與圖5是說明圖1的頭戴式顯示裝置的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。 圖6是說明本發明的另一實施例的頭戴式顯示裝置的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。 圖7與圖8是說明本發明的再一實施例的頭戴式顯示裝置的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。 圖9與圖10是以另一視角說明圖7與圖8的閥門與形狀記憶合金件的作動的示意圖。

100:頭戴式顯示裝置

110:本體

120:風扇

130A:第一閥門

130B:第二閥門

140A:第一形狀記憶合金件

140B:第二形狀記憶合金件

150A,150B:復位件

P12:氣流通道

P14:出風口

P16A:第一進風口

P16B:第二進風口

Claims (10)

1. 一種頭戴式顯示裝置，包括： 一本體，用以配戴在一使用者的面部，其中該本體具有一氣流通道、一出風口與一第一進風口，該第一進風口經由該氣流通道連通該出風口； 一風扇，配置於該氣流通道內，用以驅動該氣流通道內的空氣流動； 一第一閥門，設置於該氣流通道；以及 一第一形狀記憶合金件，連接於該第一閥門與該本體之間，用以移動該第一閥門而調整該氣流通道的氣流量。
2. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一閥門設置於該第一進風口。
3. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第二閥門與一第二形狀記憶合金件，其中該本體更具有一第二進風口，該第二進風口經由該氣流通道連通該出風口，該第二閥門設置於該氣流通道，該第二形狀記憶合金件連接於該第二閥門與該本體之間，用以移動該第二閥門而調整該氣流通道的氣流量。
4. 如請求項3所述的頭戴式顯示裝置，其中該氣流通道經由該第二進風口連通外界。
5. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該氣流通道經由該第一進風口連通該本體與該使用者的面部之間的空間。
6. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一復位件，連接於該第一閥門與該本體之間，用以在該第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時使該第一閥門復位。
7. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一雙推機構，連接於該第一閥門與該本體之間，用以在該第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時保持該第一閥門的位置。
8. 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一楔型塊，其中該第一閥門具有一斜面，該第一形狀記憶合金件連接於該楔型塊與該本體之間，用以移動該楔型塊，並由該楔型塊接觸該斜面而推動該第一閥門。
9. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，更包括一彈性鎖定件，設置於該楔型塊旁，其中該楔型塊具有多個定位槽，該彈性鎖定件用以在該第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時卡置於該些定位槽中的一個，以保持該楔型塊的位置。
10. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第二形狀記憶合金件，連接於該楔型塊與該本體之間，其中該第一形狀記憶合金件與該第二形狀記憶合金件分別連接於該楔型塊的相對兩側。

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