TWI836718B - 頭戴式顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種頭戴式顯示裝置，包括一基座、一第一透鏡、一第二透鏡、一第一形狀記憶合金件以及一制動件。第一透鏡與第二透鏡可移動地設置於基座。第一形狀記憶合金件連接於基座與第一透鏡之間，或連接於第二透鏡與第一透鏡之間，用以移動第一透鏡而調整第一透鏡與第二透鏡之間的距離。制動件設置於基座。制動件在一制動位置時制動第一透鏡。制動件在一可動位置時與第一透鏡分離。
Description
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瞳間距離(interpupillary distance)的頭戴式顯示裝置。
隨著當前科技快速進步，頭戴式顯示裝置的種類及功能也日趨多樣化。以眼罩型式的頭戴式顯示裝置為例，當使用者配戴此類裝置後，頭戴式顯示裝置內部的陀螺儀及位置追蹤器會追蹤使用者移動的狀態以投放對應的場景畫面，提供使用者有如位於虛擬世界中的體驗。
在使用頭戴式顯示裝置時，由於每個使用者的瞳間距離不同，所以頭戴式顯示裝置內的兩個透鏡之間的距離必須可調，以使每個使用者都能得到最佳的使用體驗。目前頭戴式顯示裝置主要以手動方式調整兩個透鏡之間的距離的功能。然而，每個使用者不一定能夠將兩個透鏡調整至適合的位置。
本發明提供一種頭戴式顯示裝置，以提供電動調整瞳間
距離的功能。
本發明的頭戴式顯示裝置包括一基座、一第一透鏡、一第二透鏡、一第一形狀記憶合金件(shape memory alloy element,SMA element)以及一制動件。第一透鏡與第二透鏡可移動地設置於基座。第一形狀記憶合金件連接於基座與第一透鏡之間，或連接於第二透鏡與第一透鏡之間，用以移動第一透鏡而調整第一透鏡與第二透鏡之間的距離。制動件設置於基座。制動件在一制動位置時制動第一透鏡。制動件在一可動位置時與第一透鏡分離。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一位置感測器，組裝至基座，用以感測第一透鏡的位置。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一連動件，設置於基座且耦接於第一透鏡與第二透鏡，用以在第一透鏡移動時帶動第二透鏡移動。第一形狀記憶合金件連接於基座與第一透鏡之間。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一復位件，連接於基座與第一透鏡之間，用以在第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時保持第一透鏡於一原始位置。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第三形狀記憶合金件，連接於基座與第一透鏡之間，用以與第一形狀記憶合金件移動第一透鏡。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第三形狀記憶合金件與一復位件。第一形狀記憶合金件連接於基座與
第一透鏡之間。第三形狀記憶合金件連接於基座與第二透鏡之間。復位件連接於第二透鏡與第一透鏡之間。第三形狀記憶合金件用以移動第二透鏡。復位件用以在第一形狀記憶合金件與第三形狀記憶合金件處於斷電狀態時保持第一透鏡與第二透鏡於一原始位置。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第三形狀記憶合金件與一第四形狀記憶合金件。第一形狀記憶合金件連接於基座與第一透鏡之間。第三形狀記憶合金件連接於基座與第二透鏡之間。第四形狀記憶合金件連接於第二透鏡與第一透鏡之間。第一形狀記憶合金件、第三形狀記憶合金件與第四形狀記憶合金件用以移動第一透鏡與第二透鏡。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第一復位件與一第二復位件。第一復位件連接於基座與第一透鏡之間。第二復位件連接於基座與第二透鏡之間。第一形狀記憶合金件連接於第二透鏡與第一透鏡之間。第一形狀記憶合金件用以移動第一透鏡與第二透鏡。第一復位件與第二復位件用以在第一形狀記憶合金件處於斷電狀態時保持第一透鏡與第二透鏡於一原始位置。
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，連接於基座與制動件之間，用以致動制動件在制動位置與可動位置之間運動。
在本發明的一實施例中，制動件具有一樞接端、一第一凸塊與一制動端。第二形狀記憶合金件連接於基座與第一凸塊之間。
第二形狀記憶合金件通電加熱後收縮以致動制動件朝向制動位置轉動。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一定位件，設置於基座且具有一定位槽。制動件更具有一第二凸塊。制動件在制動位置時，第二凸塊位於定位槽的一第一端。制動件在可動位置時，第二凸塊位於定位槽的一第二端。
在本發明的一實施例中，定位槽的一頸部位於第一端與第二端之間。頸部的寬度略小於第二凸塊的寬度。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第三形狀記憶合金件，連接於基座與第一凸塊之間。第三形狀記憶合金件通電加熱後收縮以致動制動件朝向可動位置轉動。
基於上述，在本發明的頭戴式顯示裝置中，可使用第一形狀記憶合金件調整瞳間距離，還可使用制動件以固定瞳間距離，因此可提供電動調整瞳間距離的功能。
100:頭戴式顯示裝置
110:基座
122:第一透鏡
124:第二透鏡
130:第一形狀記憶合金件
140:制動件
142:樞接端
144:第一凸塊
146:制動端
148:第二凸塊
150:第二形狀記憶合金件
160:位置感測器
170:連動機構
170A:齒輪
170B,170C:齒條
180B,180E:第三形狀記憶合金件
180A,180D:復位件
180C:第四形狀記憶合金件
190:定位件
192:定位槽
192A:第一端
192B:第二端
192C:頸部
194:開槽
L12:制動位置
L14:可動位置
圖1是本發明的一實施例的頭戴式顯示裝置在制動狀態的示意圖。
圖2是圖1的頭戴式顯示裝置在可動狀態的示意圖。
圖3是說明圖1的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。
圖4是說明本發明的另一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。
圖5是說明本發明的再一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。
圖6是說明本發明的又一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。
圖7是說明本發明的更一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。
圖1是本發明的一實施例的頭戴式顯示裝置在制動狀態的示意圖。請參考圖1，本實施例的頭戴式顯示裝置100包括一基座110、一第一透鏡122、一第二透鏡124、一第一形狀記憶合金件(shape memory alloy element,SMA element)130以及一制動件140。第一透鏡122與第二透鏡124可移動地設置於基座110。第一形狀記憶合金件130連接於基座110與第一透鏡122之間，或連接於第二透鏡124與第一透鏡122之間，用以移動第一透鏡122而調整第一透鏡122與第二透鏡124之間的距離。制動件140設置於基座110。制動件140在一制動位置L12時制動第一透鏡122。因此，在圖1的狀態下第一透鏡122無法移動，可保持固定的瞳間距離。
圖2是圖1的頭戴式顯示裝置在可動狀態的示意圖。請
參考圖1及圖2，制動件140在一可動位置L14時與第一透鏡122分離。因此，在圖2的狀態下第一透鏡122可以移動，得以調整瞳間距離。選擇性的，本實施例的頭戴式顯示裝置100可更包括一第二形狀記憶合金件150。第二形狀記憶合金件150連接於基座110與制動件140之間，用以致動制動件140在制動位置L12與可動位置L14之間運動。在其他實施例中，也可使用一般的彈性件或是其他機械結構而取代第二形狀記憶合金件150，以致動制動件140在制動位置L12與可動位置L14之間運動。
佩戴頭戴式顯示裝置100時，可利用第一形狀記憶合金件130調整第一透鏡122的位置，進而改變第一透鏡122與第二透鏡124之間的距離。經過適當調整，可以確保雙眼都可以對齊第一透鏡122與第二透鏡124，進而降低產生影像模糊及失焦的情況，並提高視覺體驗。並且，因為第一形狀記憶合金件130是以電控的方式調整第一透鏡122的位置，可以獲得較精確的調整結果。相較於部分現有的頭戴式顯示裝置採用馬達來調整瞳間距離，本實施例的調整機構佔用的體積小很多，重量也輕很多。
在使用者想要執行調整瞳間距離的功能時，頭戴式顯示裝置100可以執行對應的軟體。軟體例如提供界面讓使用者決定要增加或減少第一透鏡122與第二透鏡124之間的距離。根據使用者的指令，第一形狀記憶合金件130會被通電加熱而改變其長度，進而帶動第一透鏡122移動，以改變第一透鏡122與第二透鏡124之間的距離。然後，使用者可以根據看到的畫面的清晰度
的變化而再次調整第一透鏡122與第二透鏡124之間的距離，直到使用者能看到最清晰的畫面為止。
在本發明的一實施例中，頭戴式顯示裝置100更包括一連動機構170，設置於基座110且耦接於第一透鏡122與第二透鏡124，用以在第一透鏡122移動時帶動第二透鏡124移動。連動機構170可以包括兩齒條170A、170B以及一齒輪170C。舉例來說，齒條170A連接於第一透鏡122，齒條170B連接於第二透鏡124，兩者都嚙合齒輪170A。當第一透鏡122朝靠近第二透鏡124的方向移動時，連接於第一透鏡122的齒條170A帶動齒輪170C轉動，而齒輪170C帶動連接於第二透鏡124的齒條170B移動，使得第二透鏡124同步朝靠近第一透鏡122的方向移動。當第一透鏡122朝遠離第二透鏡124的方向移動時，連接於第一透鏡122的齒條170A帶動齒輪170C轉動，而齒輪170C帶動連接於第二透鏡124的齒條170B移動，使得第二透鏡124同步朝遠離第一透鏡122的方向移動。
在本實施例中，第一形狀記憶合金件130連接於基座110與第一透鏡122之間，因此第一形狀記憶合金件130可帶動第一透鏡122相對基座110移動。並且，由第一透鏡122經由連動機構170帶動第二透鏡124相對基座110移動。
在本實施例中，制動件140具有一樞接端142、一第一凸塊144與一制動端146。第二形狀記憶合金件150連接於基座110與第一凸塊144之間。第二形狀記憶合金件150通電加熱後收縮
以致動制動件140朝向可動位置L14轉動。舉例來說，第二形狀記憶合金件150收縮時可以帶動第一凸塊144從圖1的位置往右邊移動到如圖2的位置。同時，制動件140也會以圖2中的逆時針方向轉動，使得制動端146離開第一透鏡122，第一透鏡122得以移動。
在本實施例中，頭戴式顯示裝置100可更包括一第三形狀記憶合金件180E，連接於基座110與第一凸塊144之間。第三形狀記憶合金件180E通電加熱後收縮以致動制動件140朝向制動位置L12轉動。舉例來說，第三形狀記憶合金件180E通電加熱後收縮時可以帶動第一凸塊144從圖2的位置往左邊移動到如圖1的位置。同時，制動件140也會以圖1中的順時針方向轉動，最終使得制動端146接觸並制動第一透鏡122。在其他實施例中，第三形狀記憶合金件180E也可以一般的彈性件取代。
在本實施例中，頭戴式顯示裝置100更包括一定位件190，設置於基座110且具有一定位槽192。制動件140更具有一第二凸塊148。制動件140在制動位置L12時，第二凸塊148位於定位槽192的一第一端192A。制動件140在可動位置L14時，第二凸塊148位於定位槽192的一第二端192B。在本實施例中，定位槽192的一頸部192C位於第一端192A與第二端192B之間。頸部192C的寬度略小於第二凸塊148的寬度。因此，第二凸塊148如果要通過頸部192C，必須施加足夠的力量讓頸部192C變寬。換言之，第二凸塊148位於定位槽192的第一端192A時，定位件
190可以提供適當的力量而將制動件140定位在制動位置L12。第二凸塊148位於定位槽192的第二端192B時，定位件190可以提供適當的力量而將制動件140定位在可動位置L14。定位件190在定位槽192的旁邊還可設置有開槽194，以弱化定位槽192周圍的結構強度，便於頸部192C變形。
在本實施例中，第二凸塊148通過頸部192C後，便能穩定地留在第一端192A或第二端192B。換言之，當第二形狀記憶合金件150以及第三形狀記憶合金件180E斷電後，第二凸塊148能穩定地留在第一端192A或第二端192B，以節省電力消耗並延長第二形狀記憶合金件150以及第三形狀記憶合金件180E的使用壽命。
圖3是說明圖1的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。請參考圖1與圖3，在本實施例中，頭戴式顯示裝置可更包括一位置感測器160，組裝至基座110，用以感測第一透鏡122的位置。舉例而言，位置感測器160可以是可變電阻器(Variable Resistor)、光學感測器或是霍爾感測器(Hall Sensor)。頭戴式顯示裝置100可以記憶不同使用者的瞳間距離。當使用者選取了先前儲存的瞳間距離並要進行調整時，第一形狀記憶合金件130可通電加熱而帶動第一透鏡122移動。當位置感測器160感測到第一透鏡122已經移動到記憶的位置時，就可以讓第一形狀記憶合金件130停止帶動第一透鏡122，並將第二形狀記憶合金件150斷電，以便致動制動件140回到制動位置L12以制動第一透鏡122。
在本實施例中，頭戴式顯示裝置100更包括一復位件180A，連接於基座110與第一透鏡122之間，用以在第一形狀記憶合金件130處於斷電狀態時保持第一透鏡122於一原始位置。在此，並不限制原始位置的具體位置，只要是第一形狀記憶合金件130處於斷電狀態時，第一透鏡122被第一形狀記憶合金件130與復位件180A同時施力而達到力平衡的位置，就是原始位置。原始位置會受到復位件180A與第一形狀記憶合金件130的材料、尺寸等多種參數的影響而改變。另外，復位件180A保持第一透鏡122於原始位置是指，會使第一透鏡122具有向原始位置移動且停在原始位置的趨勢。但是，若受到其他外力的作用，第一透鏡122也可能不會到達原始位置。
圖4是說明本發明的另一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。請參考圖4，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。在圖4中，僅顯示本實施例的頭戴式顯示裝置的部分元件，其他元件與圖1的頭戴式顯示裝置100相同。在本實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第三形狀記憶合金件180B，連接於基座110與第一透鏡122之間，用以與第一形狀記憶合金件130移動第一透鏡122。也就是，可以電控改變第一形狀記憶合金件130以移動第一透鏡122，也可以電控改變第三形狀記憶合金件180B的長度以移動第一透鏡122。舉例而言，第一形狀記憶合金件130通電加熱而收縮以拉動第一透鏡122往左移動。或是第三形狀記憶合金
件180B通電加熱而收縮以拉動第一透鏡122往右移動。
圖5是說明本發明的再一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。請參考圖5，本實施例的頭戴式顯示裝置與圖3的頭戴式顯示裝置相似，在此僅說明兩者的差異處。在圖5中，僅顯示本實施例的頭戴式顯示裝置的部分元件，其他元件與圖1的頭戴式顯示裝置100相同。在本實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第三形狀記憶合金件180B與一復位件180A。第一形狀記憶合金件130連接於基座110與第一透鏡122之間。第三形狀記憶合金件180B連接於基座110與第二透鏡124之間。復位件180A連接於第二透鏡124與第一透鏡122之間。第三形狀記憶合金件180B用以移動第二透鏡124。復位件180A用以在第一形狀記憶合金件130與第三形狀記憶合金件180B處於斷電狀態時保持第一透鏡122與第二透鏡124於一原始位置。因為第一透鏡122由第一形狀記憶合金件130負責移動，第二透鏡124由第三形狀記憶合金件180B負責移動，所以本實施例的頭戴式顯示裝置不需要設置如圖1的實施例的連動件170。並且，當使用者的雙眼位置並非左右對稱時，第一透鏡122與第二透鏡124也可以各自移動到最佳位置。
圖6是說明本發明的又一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。請參考圖6，本實施例的頭戴式顯示裝置與圖5的頭戴式顯示裝置相似，在此僅說明兩者的差異處。在圖6中，僅顯示本實施例的頭戴式顯示裝置的部分元件，其他
元件與圖1的頭戴式顯示裝置100相同。在本實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一第三形狀記憶合金件180B與一第四形狀記憶合金件180C。第一形狀記憶合金件130連接於基座110與第一透鏡122之間。第三形狀記憶合金件180B連接於基座110與第二透鏡124之間。第四形狀記憶合金件180C連接於第二透鏡124與第一透鏡122之間。第一形狀記憶合金件130、第三形狀記憶合金件180B與第四形狀記憶合金件180C用以移動第一透鏡122與第二透鏡124。也就是，可以電控改變第一形狀記憶合金件130、第三形狀記憶合金件180B與第四形狀記憶合金件180C的長度，以移動第一透鏡122與第二透鏡124。本實施例的頭戴式顯示裝置也可以不需要設置如圖1的實施例的連動件170。
圖7是說明本發明的更一實施例的頭戴式顯示裝置的第一透鏡的移動機制的示意圖。請參考圖7，本實施例的頭戴式顯示裝置與圖5的頭戴式顯示裝置相似，在此僅說明兩者的差異處。在圖7中，僅顯示本實施例的頭戴式顯示裝置的部分元件，其他元件與圖1的頭戴式顯示裝置100相同。在本實施例中，頭戴式顯示裝置更包括一復位件180A與一復位件180D。復位件180A連接於基座110與第一透鏡122之間。復位件180D連接於基座110與第二透鏡124之間。第一形狀記憶合金件130連接於第二透鏡124與第一透鏡122之間。第一形狀記憶合金件130用以移動第一透鏡122與第二透鏡124。復位件180A與復位件180D用以在第一形狀記憶合金件130處於斷電狀態時保持第一透鏡122與第二
透鏡124於一原始位置。本實施例的頭戴式顯示裝置也可以不需要設置如圖1的實施例的連動件170。
綜上所述，在本發明的頭戴式顯示裝置中，瞳間距離的調整由形狀記憶合金件執行，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。
100:頭戴式顯示裝置
110:基座
122:第一透鏡
124:第二透鏡
130:第一形狀記憶合金件
140:制動件
142:樞接端
144:第一凸塊
146:制動端
148:第二凸塊
150:第二形狀記憶合金件
170:連動件
180A:復位件
180E:第三形狀記憶合金件
190:定位件
192:定位槽
192A:第一端
192B:第二端
192C:頸部
194:開槽
L12:制動位置
Claims (12)
- 一種頭戴式顯示裝置，包括：一基座：一第一透鏡與一第二透鏡，可移動地設置於該基座；一第一形狀記憶合金件，連接於該基座與該第一透鏡之間，或連接於該第二透鏡與該第一透鏡之間，用以移動該第一透鏡而調整該第一透鏡與該第二透鏡之間的距離；一制動件，設置於該基座，其中該制動件在一制動位置時制動該第一透鏡，該制動件在一可動位置時與該第一透鏡分離；以及一第二形狀記憶合金件，連接於該基座與該制動件之間，用以致動該制動件在該制動位置與該可動位置之間運動。
- 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一位置感測器，組裝至該基座，用以感測該第一透鏡的位置。
- 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一連動件，設置於該基座且耦接於該第一透鏡與該第二透鏡，用以在該第一透鏡移動時帶動該第二透鏡移動，其中該第一形狀記憶合金件連接於該基座與該第一透鏡之間。
- 如請求項3所述的頭戴式顯示裝置，更包括一復位件，連接於該基座與該第一透鏡之間，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透鏡於一原始位置。
- 如請求項3所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第三形狀記憶合金件，連接於該基座與該第一透鏡之間，用以與該第一形狀記憶合金件移動該第一透鏡。
- 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第三形狀記憶合金件與一復位件，其中該第一形狀記憶合金件連接於該基座與該第一透鏡之間，該第三形狀記憶合金件連接於該基座與該第二透鏡之間，該復位件連接於該第二透鏡與該第一透鏡之間，該第三形狀記憶合金件用以移動該第二透鏡，該復位件用以在該第一形狀記憶合金件與該第三形狀記憶合金件處於斷電狀態時保持該第一透鏡與該第二透鏡於一原始位置。
- 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第三形狀記憶合金件與一第四形狀記憶合金件，其中該第一形狀記憶合金件連接於該基座與該第一透鏡之間，該第三形狀記憶合金件連接於該基座與該第二透鏡之間，該第四形狀記憶合金件連接於該第二透鏡與該第一透鏡之間，該第一形狀記憶合金件、該第三形狀記憶合金件與該第四形狀記憶合金件用以移動該第一透鏡與該第二透鏡。
- 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第一復位件與一第二復位件，其中該第一復位件連接於該基座與該第一透鏡之間，該第二復位件連接於該基座與該第二透鏡之間，該第一形狀記憶合金件連接於該第二透鏡與該第一透鏡之間，該第一形狀記憶合金件用以移動該第一透鏡與該第二透鏡，該第一復位件 與該第二復位件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透鏡與該第二透鏡於一原始位置。
- 如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該制動件具有一樞接端、一第一凸塊與一制動端，該第二形狀記憶合金件連接於該基座與該第一凸塊之間，該第二形狀記憶合金件通電加熱後收縮以致動該制動件朝向該制動位置轉動。
- 如請求項9所述的頭戴式顯示裝置，更包括一定位件，設置於該基座且具有一定位槽，其中該制動件更具有一第二凸塊，該制動件在該制動位置時，該第二凸塊位於該定位槽的一第一端，該制動件在該可動位置時，該第二凸塊位於該定位槽的一第二端。
- 如請求項10所述的頭戴式顯示裝置，其中該定位槽的一頸部位於該第一端與該第二端之間，該頸部的寬度略小於該第二凸塊的寬度。
- 如請求項9所述的頭戴式顯示裝置，更包括一第三形狀記憶合金件，連接於該基座與該第一凸塊之間，其中該第三形狀記憶合金件通電加熱後收縮以致動該制動件朝向該可動位置轉動。
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| CN114114690A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 歌尔光学科技有限公司 | 一种眼镜调节系统、眼镜以及眼镜的调节方法 |
| CN114600033A (zh) * | 2019-11-03 | 2022-06-07 | 脸谱科技有限责任公司 | 头戴式显示器组件和用于调节瞳孔间距离的相关方法 |
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-
2022
- 2022-11-11 TW TW111143089A patent/TWI836718B/zh active
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