TWM542187U - 頭戴式虛擬實境顯示裝置 - Google Patents

Description

頭戴式虛擬實境顯示裝置

本案係關於一種頭戴式虛擬實境顯示裝置，尤指一種具有可充氣式襯墊模組之頭戴式虛擬實境顯示裝置。

隨著科技的進步，傳統平面式的影音顯示裝置已無法滿足一般消費者，取而代之的是具備三維立體聲光效果的虛擬實境顯示裝置。目前較常被廣泛使用的是頭戴式的虛擬實境顯示裝置，其主要透過配戴於頭部的束帶將虛擬實境顯示裝置穿戴固定於使用者的頭部。然而，此等頭戴式的虛擬實境顯示裝置在設計具備許多問題，舉例來說，當使用者要戴上虛擬實境顯示裝置時，由於定位束帶需將虛擬實境顯示裝置定位設置於使用者之面部，且須完整包覆眼部區域，以使使用者之雙眼可對應於虛擬實境顯示裝置之光學系統、且亦須將其對應的耳機設置於耳部的位置，是以定位束帶通常會設計得較緊，以提供較緊密的定位連接。但由於定位束帶設計得較緊，是以使用者在穿戴及調整其位置的時候更顯不便，且當穿戴完成後，設置於虛擬實境顯示裝置內部、用以接觸使用者臉部的襯墊通常會緊緊地壓迫使用者的面部，更無法因應使用者面部的形狀而進行調整。如此一來，雖使用者可透過配戴頭戴式虛擬實境顯示裝置來享受三維立體的聲光影音效果，然而當配戴的時間較長，使用者則易感到面部受壓迫的不舒適。

有鑑於此，如何發展一種可改善前述習知技術之缺失，而研發出一種可適應個人面部形狀而充氣調整，以提供可舒適地接觸使用者面部之頭戴式虛擬實境顯示裝置，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種頭戴式虛擬實境顯示裝置，其亦可應用於穿戴於臉部之穿戴式裝置，俾可因應個人面部形狀而充氣調整，以配合使用者之面部形狀，並可提供舒適地接觸體驗。

為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種頭戴式虛擬實境顯示裝置，包含：一顯示器本體，具有一邊框；一定位束帶，連接於該邊框；以及一可充氣式襯墊模組，對應設置於該邊框內，且至少包含：一泡棉體，對應設置於該邊框內；一充氣墊，對應於該泡棉體而設置；一氣體通道，與該充氣墊相連通；一氣體泵浦，與該氣體通道相連通；一氣壓感測器，設置於該氣體通道中；一接觸感測器，設置於該泡棉體之一側；以及 一控制模組，與該氣體泵浦、該氣壓感測器及該接觸感測器電性連接；其中，當該接觸感測器感測一外在壓力產生時，該接觸感測器發送一致能信號至該控制模組，該控制模組依據該致能信號驅動該氣體泵浦作動，使氣體經由該氣體通道導入該充氣墊中，使該充氣墊填充氣體而產生膨脹，該泡棉體即可因應該外在壓力及該充氣墊之膨脹而可對應調整其形態；以及，當該氣壓感測器感測到該充氣墊部內部壓力高於一特定之閥值區間時，該氣壓感測器發送一禁能信號至該控制模組，該控制模組依據該禁能信號控制該氣體泵浦停止作動，藉此，俾使該可充氣式襯墊模組對應貼合於使用者之面部。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第1A圖及第1B圖，第1A圖為本案較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之正面外觀示意圖，第1B圖為第1A圖之頭戴式虛擬實境顯示裝置之背面外觀示意圖。如第1A圖及第1B圖所示，本案之頭戴式虛擬實境顯示裝置1包括顯示器本體2、定位束帶3及可充氣式襯墊模組4等構件，值得一提的是，可充氣式襯墊模組4除了應用設置於頭戴式虛擬實境顯示裝置1之外，亦可廣泛應用於穿戴於臉部之穿戴式裝置，俾可因應個人面部形狀而充氣調整，以配合使用者之面部形狀，並可提供舒適地接觸體驗。

請續參閱第1A圖，如圖所示，顯示器本體2具有邊框20及底座21，於一些實施例中，底座21之外表面更具有扣具21a，用以夾扣一電子裝置5，例如：智慧型手機，但不以此為限，於另一些實施例中，電子裝置5亦可以扣設於底座21之內部中，其設置方式係可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。以及，如圖所示，定位束帶3係對應連接於顯示器本體2之邊框20，於一些實施例中，定位束帶3係可由具有彈性之布料所構成，且其材質及外觀型態亦同樣可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。又於一些實施例中，頭戴式虛擬實境顯示裝置1更可具備一耳機系統(未圖示)，其係可為與顯示器本體20及定位束帶3分離設置之結構，或亦可為小型且縫設、固定於定位束帶3周邊之結構，均不以此為限。

請參閱第1B圖，如圖所示，可見本案之頭戴式虛擬實境顯示裝置1之背面結構。其中，頭戴式虛擬實境顯示裝置1之顯示器本體2係為一盒體結構，且其邊框20具有一開口200，可充氣式襯墊模組4係對應於該開口200而設置於邊框20之內，以及，該可充氣式襯墊模組4之外觀型態係與邊框20之外觀型態大致相符，是以當本案之可充氣式襯墊模組4對應設置於邊框20之內後，仍是可透過可充氣式襯墊模組4以定義出一開口400，且該開口400係與顯示器本體2之內部空間23相連通，是以，當頭戴式虛擬實境顯示裝置1未配戴於使用者之頭部時，該顯示器本體2之內部空間23係可透過開口400而與外界相連通。以及，於顯示器本體2之內更具有複數個光學元件22，用以調整並可將電子裝置5所撥放之影音資料以光學路徑調整之方式呈現出三維立體效果。

請參閱第2圖，其係為第1A圖所示之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之分解結構示意圖。如圖所示，本案之可充氣式襯墊模組4至少包含：充氣墊41、氣體泵浦42、氣體通道43、氣壓感測器44、泡棉體45、接觸感測器46及控制模組49(如第5圖所示)等構件，但不以此為限，其中泡棉體45對應設置於顯示器本體2之邊框20內，充氣墊41大致上對應於泡棉體45而設置，氣體通道43與充氣墊41相連通，氣體泵浦42與氣體通道43相連通，氣壓感測器44設置於氣體通道43中，接觸感測器46設置於泡棉體46之一側，但不以此為限。以本實施例為例，可充氣式襯墊模組4更包括基板40及襯布47等結構，但不以此為限，其中基板40、充氣墊41、氣體通道43、泡棉體45及襯布47等構件之外觀型態均大致與顯示器本體2之邊框20相對應，是以彼此係可對應連接設置，並可對應設置於邊框20之內。以及，於一些實施例中，可充氣式襯墊模組4更包括一釋放閥48，其係連通設置於顯示器本體2之邊框20之側表面上，並與氣體通道43及充氣墊41相連通，用以對充氣墊41進行洩壓。至於控制模組49則對應與氣體泵浦42、氣壓感測器44、接觸感測器46、釋放閥48及電池491等構件電性連接，俾可透過氣壓感測器44及接觸感測器46所傳送之對應信號以控制氣體泵浦42作動或是停止作動，或是藉由此等信號以控制釋放閥48作動進行洩壓。

請同時參閱第2圖及第3圖，第3圖係為本案第一較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之剖面結構示意圖。如第2圖及第3圖所示，於本實施例中，可充氣式襯墊模組4之基板40、充氣墊41、氣體通道43、泡棉體45及襯布47係依序對應設置，故當其組裝完成後，則會如第3圖所示，其中基板40之一側係直接對應設置於邊框20之內，另一側則為充氣墊41，即該充氣墊41及氣體通道43係設置於基板40及泡棉體45之間。於一些實施例中，氣體通道43係由複數個微小的中空軟管所相連接構成，但不以此為限，且氣體通道13佈設於充氣墊41與泡棉體45之間，並與充氣墊41相連通，用以供氣體流通並傳輸。且於本實施例中，充氣墊41係可為但不限為一體成形之可充氣膨脹之結構，且充氣墊41之一表面係可包含有複數個充氣墊孔洞(未圖示)。氣體通道43亦包含有複數個氣體通道孔洞(未圖示)，且氣體通道43之氣體通道孔洞之數量、大小及位置皆對應於充氣墊41之複數個充氣墊孔洞，藉由氣體通道孔洞及充氣墊孔洞接合定位並連通氣體通道43及充氣墊41，俾實現氣體通道43及充氣墊41之間之氣體流通。以及，氣體泵浦42係與氣體通道43相連通，用以將氣體導入氣體通道43中，俾可進一步對充氣墊41進行充氣；且於本實施例中，泡棉體45可為但不限為一記憶泡棉體，且因充氣墊41係鄰設於泡棉體45，是以當充氣墊41充氣作動時，則可對應調整泡棉體45之型態，俾使該泡棉體45可對應調整為適合使用者面部之型態。

於本實施例中，襯布47係可為輕薄且舒適之布料所構成，其主要貼合於使用者之面部，並提供柔軟及舒適之觸感。且如第3圖所示，接觸感測器46係對應設置於泡棉體45及襯布47之間，但不以此為限，其用以感測一外在壓力，並可依據所感測之外在壓力發送出一信號，是以當使用者將本案之頭戴式虛擬實境顯示裝置1對應穿戴於頭部時，該顯示器本體2係對應設置於使用者之面部，且當設置於邊框20內的可充氣式襯墊模組4之襯布47接觸於使用者之臉部時，則設置於襯布47及泡棉體45之間的接觸感測器46即可感測到一外在壓力之產生，並進而發送一致能信號至控制模組49(如第5圖所示)，該控制模組49即依據該致能信號驅動氣體泵浦42作動，使氣體經由氣體通道43導入充氣墊41中，使該充氣墊41填充氣體而產生膨脹，並使泡棉體45同時因應由使用者面部所給予的外在壓力及充氣墊41之膨脹所提供之恆定壓力而對應調整其形態，並使該泡棉體45可對應貼合於使用者之面部，並提供柔軟舒適之穿戴感受。

至於氣壓感測器44，則如第2圖及第3圖所示，其係設置於氣體通道43中，但不以此為限，用以感測充氣墊41內部之氣壓，並可依據所感測之氣壓發送出一信號；舉例來說，當其感測到充氣墊41內部之壓力高於一特定之閥值區間時，該氣壓感測器44則發送一禁能信號至控制模組49，此時，控制模組49即依據該禁能信號控制氣體泵浦42停止作動，俾可停止對充氣墊41進行充氣，並可進一步透過設定閥值區間之數值，以調整出充氣墊41最適合之氣壓值，俾可提供使用者更舒適的穿戴體驗。

請同時參閱第2圖及第4圖，第4圖係為本案另一較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之剖面結構示意圖。如第2圖及第4圖所示，於本實施例中，可充氣式襯墊模組4之基板40、充氣墊41、氣體泵浦42、氣體通道43、氣壓感測器44、泡棉體45、接觸感測器46及襯布47等構件之結構與作動方式均與前述實施例相仿，故不再贅述之，惟於本實施例中，充氣墊41及氣體通道43係設置於包覆泡棉體45之內，且泡棉體45係設置於基板40與襯布47之間。換句話說，本實施例之氣體通道43係佈設於充氣墊41之內，用以直接將氣體傳輸至充氣墊41中，且充氣墊41係被泡棉體45所包覆，當氣體泵浦42作動後，氣體會由氣體通道43傳輸至充氣墊41內，使充氣墊41充氣膨脹，進而提供保持恆定的壓力，此時包覆於充氣墊41外之泡棉體45可同時因應使用者面部之型態，以及其內部充氣墊41所提供的壓力而對應調整其形態，俾可順應使用者面部之型態進行調整，並提供柔軟、具有氣墊包覆、緩衝及舒適的穿戴體驗。

請參閱第5圖，其係為本案較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之控制系統之架構示意圖。於本實施例中，頭戴式虛擬實境顯示裝置1之可充氣式襯墊模組4更具有控制系統，控制系統係包含控制模組49、電池491及釋放閥48，其中控制模組49係分別與氣體泵浦42、氣壓感測器44、接觸感測器46及釋放閥48電性連接，並分別接收氣壓感測器44及接觸感測器46所發出之信號，並依據所接收之信號控制氣體泵浦42驅動或停止，且當控制系統之控制模組49驅動氣體泵浦42作動後，氣體泵浦42會將氣體打入氣體通道43中，再導入充氣墊41內，並透過設置於氣體通道43內的氣壓感測器44監測其內部的氣體壓力，並於高於或低於一特定之閥值區間時傳送禁能信號或致能信號至控制單元49，以再次驅動或停止氣體泵浦42之作動。另，如前所述，釋放閥48係為一壓力調節機構，其係連通設置於顯示器本體2之邊框20之側表面上(如第1A圖及第1B圖所示)，並與氣體通道43及充氣墊41相連通，且其係與控制模組49電連接，是以當控制模組49接獲接觸感測器46所傳送之一洩壓信號時，則其可對應控制釋放閥48進行洩壓動作。至於控制模組49所設置之位置，其係設置於顯示器本體2之邊框20之內側，例如可設置於鄰近釋放閥48之內側、或是鄰設於氣體泵浦42之位置，均不以此為限。以及，電池491係可為但不限為鋰電池或水銀電池，用以提供電源至控制模組49，其所設置之位置亦同樣設置於顯示器本體2之邊框20之內側，且亦可鄰設於釋放閥48之內側或其他適合之位置，亦不以此為限。

請同時參閱第1A圖、第1B圖、第2圖及第5圖，當使用者將本案之頭戴式虛擬實境顯示裝置1對應套設於其頭部時，則可透過調整定位束帶3之位置，而使顯示器本體2可對應設置於使用者之面部，此時，設置於顯示器本體2之邊框20內之可充氣式襯墊模組4即會接觸於使用者之面部，以本實施例為例，接觸使用者面部的會是設置於最外層的襯布47，且於接觸的同時，接觸感測器46則會對應感測到一外在壓力的產生，是以，接觸感測器46會因應該外在壓力而發送一致能信號至控制模組49，控制模組49即依據所接收之致能信號驅動氣體泵浦42作動，使氣體經由氣體通道43導入充氣墊41中，並使充氣墊41填充氣體而產生膨脹，進而使泡棉體45亦可因應使用者面部之外在壓力及該充氣墊之膨脹而可對應調整其形態。此外，當氣體泵浦42驅動並對充氣墊41進行填充氣體時，控制模組49亦控制氣壓感測器44對充氣墊41之內部之氣壓進行感測，是以，當氣壓感測器44感測到充氣墊41內部壓力已高於一特定之閥值區間時，氣壓感測器44則會發送一禁能信號至控制模組49，控制模組49即可依據該禁能信號控制氣體泵浦42停止作動，以避免使充氣墊41壓力過大造成使用者面部不適，當然，若偵測充氣墊41之內部壓力係低於此特定之閥值區間時，則壓力感測器44亦會發送一致能信號至控制模組49，則控制模組49可依據此致能信號再次驅動氣體泵浦42進行作動。藉此氣壓感測器44之偵測調控，而可智慧性地調整充氣墊41之膨脹程度，是以當使用者於穿戴過程中，泡棉體45亦可隨充氣墊41之膨脹程度而對應調整其形態，使其貼近於使用者面部之型態，而不會產生不貼合的問題，同時因充氣墊41之充氣膨脹，更可提供使用者具備緩衝、柔軟蓬鬆、舒適貼合的穿戴體驗。

此外，本實施例之可充氣式襯墊模組4更具有氣壓調節功能。如第1A圖、第1B圖、第2圖及第5圖所示，本實施例之可充氣式襯墊模組4包含釋放閥48，其係為但不限為一可開關之閥門結構，設置於顯示器本體2之邊框20之側表面上。且如第2圖所示，可見氣體通道43更可包含釋放閥開口43a、充氣墊41亦可包含另一釋放閥通口41a等結構，該等結構均與釋放閥48對應設置並相連通。且如前所述，釋放閥48係與控制模組46電性連接，用以將充氣墊41內之氣體通過其釋放閥通口41a、以及氣體通道43之釋放閥開口43a，而由釋放閥48釋放至頭戴式虛擬實境顯示裝置1之外。是以，當使用者開始將頭戴式虛擬實境顯示裝置1脫下時，接觸感測器46感測到使用者面部提供的外在壓力開始消失時，則發送禁能信號以及洩壓信號至控制模組49，控制模組49接收該禁能信號及洩壓信號後，則會依據該禁能信號控制氣體泵浦42停止做動，同時更會依據該洩壓信號驅動釋放閥48開啟，使已充氣膨脹之充氣墊41內部之至少部分氣體經由釋放閥48釋放至頭戴式虛擬實境顯示裝置1之外。藉此，可充氣式襯墊模組4可依據使用狀態自動地且智能地調節其內部之氣壓，可避免充氣墊41長時間處於充氣狀態而導致使用壽命減短，亦可供使用者於最舒適之狀態下穿戴使用本案之頭戴式虛擬實境顯示裝置1。

於另一些實施例中，釋放閥48亦可為一旋鈕(未圖示)，但不以此為限。釋放閥48係藉由手動方式致動，透過旋緊或旋開該旋鈕，以使釋放閥48開啟或關閉。藉此，使用者可透過旋鈕進行可充氣式襯墊模組4之內部氣壓調節，依據使用者之需求將該旋鈕旋開，使釋放閥48開啟並連通至頭戴式虛擬實境顯示裝置1之外，並使充氣墊41內部之氣體進行釋放；並於調整至適當之壓力後，透過再次旋緊該旋鈕以關閉使釋放閥48，避免氣體過度釋放而導致壓力不足。藉此旋鈕之設置，使充氣膨脹充氣墊41可緊密貼合於使用者面部且不至於過度緊繃，俾實現使使用者於最舒適之狀態下穿戴使用本案之頭戴式虛擬實境顯示裝置1。

第6A及6B圖分別為本案較佳實施例之氣體泵浦於不同視角之分解結構示意圖，第7圖為第6A及6B圖所示之壓電致動器之剖面結構示意圖，以及第8圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦之剖面結構示意圖。如第6A、6B、7及8圖所示，氣體泵浦42係為一壓電致動氣體泵浦，且包括進氣板421、共振片422、壓電致動器423、絕緣片424a、424b及導電片425等結構，其中壓電致動器423係對應於共振片422而設置，並使進氣板421、共振片422、壓電致動器423、絕緣片424a、導電片425及另一絕緣片424b等依序堆疊設置，其組裝完成之剖面圖係如第8圖所示。

於本實施例中，進氣板421具有至少一進氣孔421a，其中進氣孔421a之數量以4個為較佳，但不以此為限。進氣孔421a係貫穿進氣板421，用以供氣體自裝置外順應大氣壓力之作用而自該至少一進氣孔421a流入氣體泵浦42之中。進氣板421上具有至少一匯流排孔421b，用以與進氣板421另一表面之該至少一進氣孔421a對應設置。於匯流排孔421b的中心交流處係具有中心凹部421c，且中心凹部421c係與匯流排孔421b相連通，藉此可將自該至少一進氣孔421a進入匯流排孔421b之氣體引導並匯流集中至中心凹部421c，以實現氣體傳遞。於本實施例中，進氣板421具有一體成型的進氣孔421a、匯流排孔421b及中心凹部421c，且於中心凹部421c處即對應形成一匯流氣體的匯流腔室，以供氣體暫存。於一些實施例中，進氣板421之材質可為例如但不限於不鏽鋼材質所構成。於另一些實施例中，由該中心凹部421c處所構成之匯流腔室之深度與匯流排孔421b之深度相同，但不以此為限。共振片422係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片422上具有一中空孔洞422c，係對應於進氣板421之中心凹部421c而設置，以使氣體流通。於另一些實施例中，共振片422係可由一銅材質所構成，但不以此為限。

壓電致動器423係由一懸浮板4231、一外框4232、至少一支架4233以及一壓電片4234所共同組裝而成，其中，該壓電片4234貼附於懸浮板4231之第一表面4231c，用以施加電壓產生形變以驅動該懸浮板4231彎曲振動，以及該至少一支架4233係連接於懸浮板4231以及外框4232之間，於本實施例中，該支架4233係連接設置於懸浮板4231與外框4232之間，其兩端點係分別連接於外框4232、懸浮板4231，以提供彈性支撐，且於支架4233、懸浮板4231及外框4232之間更具有至少一空隙4235，該至少一空隙4235係與氣體通道43相連通，用以供氣體流通。應強調的是，懸浮板4231、外框4232以及支架4233之型態及數量不以前述實施例為限，且可依實際應用需求變化。另外，外框4232係環繞設置於懸浮板4231之外側，且具有一向外凸設之導電接腳4232c，用以供電連接之用，但不以此為限。

懸浮板4231係為一階梯面之結構(如第7圖所示)，意即於懸浮板4231之第二表面4231b更具有一凸部4231a，該凸部4231a可為但不限為一圓形凸起結構。懸浮板4231之凸部4231a係與外框4232之第二表面4232a共平面，且懸浮板4231之第二表面4231b及支架4233之第二表面4233a亦為共平面，且該懸浮板4231之凸部4231a及外框4232之第二表面4232a與懸浮板4231之第二表面4231b及支架4233之第二表面4233a之間係具有一特定深度。懸浮板4231之第一表面4231c，其與外框4232之第一表面4232b及支架4233之第一表面4233b為平整之共平面結構，而壓電片4234則貼附於此平整之懸浮板4231之第一表面4231c處。於另一些實施例中，懸浮板4231之型態亦可為一雙面平整之板狀正方形結構，並不以此為限，可依照實際施作情形而任施變化。於一些實施例中，懸浮板4231、支架4233以及外框4232係可為一體成型之結構，且可由一金屬板所構成，例如但不限於不鏽鋼材質所構成。又於另一些實施例中，壓電片4234之邊長係小於該懸浮板4231之邊長。再於另一些實施例中，壓電片4234之邊長係等於懸浮板4231之邊長，且同樣設計為與懸浮板4231相對應之正方形板狀結構，但並不以此為限。

於本實施例中，如第6A圖所示，氣體泵浦42之絕緣片424a、導電片425及另一絕緣片424b係依序對應設置於壓電致動器423之下，且其形態大致上對應於壓電致動器423之外框4232之形態。於一些實施例中，絕緣片424a、424b係由絕緣材質所構成，例如但不限於塑膠，俾提供絕緣功能。於另一些實施例中，導電片425可由導電材質所構成，例如但不限於金屬材質，以提供電導通功能。於本實施例中，導電片425上亦可設置一導電接腳425a，以實現電導通功能。

於本實施例中，如第8圖所示，氣體泵浦42係依序由進氣板421、共振片422、壓電致動器423、絕緣片424a、導電片425及另一絕緣片424b等堆疊而成，且於共振片422與壓電致動器423之間係具有一間隙h，於本實施例中，係於共振片422及壓電致動器423之外框4232周緣之間的間隙h中填入一填充材質，例如但不限於導電膠，以使共振片422與壓電致動器423之懸浮板4231之凸部4231a之間可維持該間隙h之深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板4231之凸部4231a與共振片422保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低。於另一些實施例中，亦可藉由加高壓電致動器423之外框4232之高度，以使其與共振片422組裝時增加一間隙，但不以此為限。

於本實施例中，當進氣板421、共振片422與壓電致動器423依序對應組裝後，於共振片422具有一可動部422a及一固定部422b，可動部422a處可與其上的進氣板421共同形成一匯流氣體的腔室，且在共振片422與壓電致動器423之間更形成一第一腔室420，用以暫存氣體，且第一腔室420係透過共振片422之中空孔洞422c而與進氣板421之中心凹部421c處的腔室相連通，且第一腔室420之兩側則由壓電致動器423之支架4233之間的空隙4235而與氣體通道43相連通。

第9A至9E圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦作動之流程結構圖。請參閱第8圖、第9A圖至第9E圖，本案之氣體泵浦之作動流程簡述如下。當氣體泵浦42進行作動時，壓電致動器423受電壓致動而以支架4233為支點，進行垂直方向之往復式振動。如第9A圖所示，當壓電致動器423受電壓致動而向下振動時，由於共振片422係為輕、薄之片狀結構，是以當壓電致動器423振動時，共振片422亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，即為共振片422對應中心凹部421c的部分亦會隨之彎曲振動形變，即該對應中心凹部421c的部分係為共振片422之可動部422a，是以當壓電致動器423向下彎曲振動時，此時共振片422對應中心凹部421c的可動部422a會因氣體的帶入及推壓以及壓電致動器423振動之帶動，而隨著壓電致動器423向下彎曲振動形變，則氣體由進氣板421上的至少一進氣孔421a進入，並透過至少一匯流排孔421b以匯集到中央的中心凹部421c處，再經由共振片422上與中心凹部421c對應設置的中空孔洞422c向下流入至第一腔室420中。其後，由於受壓電致動器423振動之帶動，共振片422亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，如第9B圖所示，此時共振片422之可動部422a亦隨之向下振動，並貼附抵觸於壓電致動器423之懸浮板4231之凸部4231a上，使懸浮板4231之凸部4231a以外的區域與共振片422兩側之固定部422b之間的匯流腔室的間距不會變小，並藉由此共振片422之形變，以壓縮第一腔室420之體積，並關閉第一腔室420中間流通空間，促使其內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器423之支架4233之間的空隙4235而向下穿越流動。之後，如第9C圖所示，共振片422之可動部422a向上彎曲振動形變，而回復至初始位置，且壓電致動器423受電壓驅動以向上振動，如此同樣擠壓第一腔室420之體積，惟此時由於壓電致動器423係向上抬升，因而使得第一腔室420內的氣體會朝兩側流動，而氣體持續地自進氣板421上的至少一進氣孔421a進入，再流入中心凹部421c所形成之腔室中。之後，如第9D圖所示，該共振片422受壓電致動器423向上抬升的振動而共振向上，此時共振片422之可動部422a亦隨之向上振動，進而減緩氣體持續地自進氣板421上的至少一進氣孔421a進入，再流入中心凹部421c所形成之腔室中。最後，如第9E圖所示，共振片422之可動部422a亦回復至初始位置，由此實施態樣可知，當共振片422進行垂直之往復式振動時，係可由其與壓電致動器423之間的間隙h以增加其垂直位移的最大距離，換句話說，於該兩結構之間設置間隙h可使共振片422於共振時可產生更大幅度的上下位移。是以，在經此氣體泵浦42之流道設計中產生壓力梯度，使氣體高速流動，並透過流道進出方向之阻抗差異，將氣體由吸入端傳輸至排出端，以完成氣體輸送作業，即使在排出端有氣壓之狀態下，仍有能力持續將氣體推入氣體通道43，並可達到靜音之效果，如此重覆第9A至9E圖之氣體泵浦42作動，即可使氣體泵浦42產生一由外向內的氣體傳輸。

承上所述，透過上述氣體泵浦42之作動，將氣體導入氣體通道43，使所導入氣體流入充氣墊41中，並使充氣墊41充氣膨脹，同時泡棉體45亦可隨充氣墊41之膨脹程度而對應調整其形態，使其貼近於使用者面部之型態，而不會產生不貼合的問題，同時因充氣墊41之充氣膨脹，更可提供使用者具備緩衝、柔軟蓬鬆、舒適貼合的穿戴體驗。。

綜上所述，本案提供一種頭戴式虛擬實境顯示裝置，且其更可廣泛應用於穿戴於臉部之穿戴式裝置，藉由使用者穿戴於面部時所產生之外在壓力，進而可促使可充氣式襯墊模組對充氣墊自動且智能地進行充氣，並使充氣墊膨脹，進而使泡棉體可對應調整型態，以使其與使用者之面部貼合並固定，而可因應個人面部之不同形狀而調整，以柔軟且舒適地包覆固定。此外，可充氣式襯墊模組更具有氣壓調節功能，其可依據使用狀態自動且智能地調節內部之氣壓，不僅可延長充氣墊使用壽命，亦可供使用者於最舒適之壓力下穿戴頭戴式虛擬實境顯示裝置。此外，使用者亦可自行手動調整充氣墊之內部壓力，以提供更便利的操作性及更廣泛之應用性。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧頭戴式虛擬實境顯示裝置
2‧‧‧顯示器本體
20‧‧‧邊框
200‧‧‧開口
21‧‧‧底座
21a‧‧‧扣具
22‧‧‧光學元件
23‧‧‧內部空間
3‧‧‧定位束帶
4‧‧‧可充氣式襯墊模組
40‧‧‧基板
400‧‧‧開口
41‧‧‧充氣墊
41a‧‧‧釋放閥通口
42‧‧‧氣體泵浦
420‧‧‧第一腔室
421‧‧‧導流板
421a‧‧‧導流孔
421b‧‧‧匯流排孔
421c‧‧‧中心凹部
422‧‧‧共振片
422a‧‧‧可動部
422b‧‧‧固定部
422c‧‧‧中空孔洞
423‧‧‧壓電致動器
4231‧‧‧懸浮板
4231a‧‧‧凸部
4231b‧‧‧第二表面
4231c‧‧‧第一表面
4232‧‧‧外框
4232a‧‧‧第二表面
4232b‧‧‧第一表面
4232c‧‧‧導電接腳
4233‧‧‧支架
4233a‧‧‧第二表面
4233b‧‧‧第一表面
4234‧‧‧壓電片
4235‧‧‧空隙
424a、424b‧‧‧絕緣片
425‧‧‧導電片
425a‧‧‧導電接腳
43‧‧‧氣體通道
43a‧‧‧釋放閥開口
44‧‧‧氣壓感測器
45‧‧‧泡棉體
46‧‧‧接觸感測器
47‧‧‧襯布
48‧‧‧釋放閥
49‧‧‧控制模組
491‧‧‧電池
5‧‧‧電子裝置

第1A圖為本案較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之正面外觀示意圖。 第1B圖為第1A圖之頭戴式虛擬實境顯示裝置之背面外觀示意圖。 第2圖為第1A圖所示之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之分解結構示意圖。 第3圖為本案第一較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之剖面結構示意圖。 第4圖為本案另一較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之剖面結構示意圖。 第5圖為本案較佳實施例之頭戴式虛擬實境顯示裝置之可充氣式襯墊模組之控制系統之架構示意圖。 第6A及6B圖分別為本案較佳實施例之氣體泵浦於不同視角之分解結構示意圖。 第7圖為第6A及6B圖所示之壓電致動器之剖面結構示意圖。 第8圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦之剖面結構示意圖。 第9A至9E圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦作動之流程結構圖。

4‧‧‧可充氣式襯墊模組

40‧‧‧基板

41‧‧‧充氣墊

41a‧‧‧釋放閥通口

42‧‧‧氣體泵浦

43‧‧‧氣體通道

43a‧‧‧釋放閥開口

44‧‧‧氣壓感測器

45‧‧‧泡棉體

46‧‧‧接觸感測器

47‧‧‧襯布

Claims (14)

1. 一種頭戴式虛擬實境顯示裝置，包含： 一顯示器本體，具有一邊框； 一定位束帶，連接於該邊框；以及 一可充氣式襯墊模組，對應設置於該邊框內，且至少包含： 一泡棉體，對應設置於該邊框內； 一充氣墊，對應於該泡棉體而設置； 一氣體通道，與該充氣墊相連通； 一氣體泵浦，與該氣體通道相連通； 一氣壓感測器，設置於該氣體通道中； 一接觸感測器，設置於該泡棉體之一側；以及 一控制模組，與該氣體泵浦、該氣壓感測器及該接觸感測器電性連接； 其中，當該接觸感測器感測一外在壓力產生時，該接觸感測器發送一致能信號至該控制模組，該控制模組依據該致能信號驅動該氣體泵浦作動，使氣體經由該氣體通道導入該充氣墊中，使該充氣墊填充氣體而產生膨脹，該泡棉體即可因應該外在壓力及該充氣墊之膨脹而可對應調整其形態；以及，當該氣壓感測器感測到該充氣墊部內部壓力高於一特定之閥值區間時，該氣壓感測器發送一禁能信號至該控制模組，該控制模組依據該禁能信號控制該氣體泵浦停止作動，藉此，俾使該可充氣式襯墊模組對應貼合於使用者之面部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該可充氣式襯墊模組更包括一基板，其係對應於該邊框而設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該充氣墊及該氣體通道係設置於該基板及該泡棉體之間，且該氣體通道係設置於該泡棉體與該充氣墊之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該可充氣式襯墊模組更包括一襯布，其係對應設置於該泡棉體之一側，且該接觸感測器係設置於該泡棉體及該襯布之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該充氣墊及該氣體通道係設置於該泡棉體之內，且該泡棉體係設置於該基板與該襯布之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該可充氣式襯墊模組更包含一釋放閥，該釋放閥連通設置於該顯示器本體之該邊框之一側表面上，並與該氣體通道及該充氣墊相連通。
7. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該釋放閥係藉由手動方式致動，以使氣體透過該釋放閥排出該可充氣式襯墊模組。
8. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該釋放閥係與該控制模組電性連接，當該接觸感測器感測到該外在壓力減輕或消失時，該接觸感測器發送一洩壓信號至該控制模組，該控制模組依據該洩壓信號驅動該釋放閥作動，使氣體由該釋放閥排出該可充氣式襯墊模組。
9. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該控制模組包含一電池，用以提供電源至該控制模組。
10. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該氣體泵浦為一壓電致動氣體泵浦。
11. 如申請專利範圍第10項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該壓電致動氣體泵浦包括： 一進氣板，具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及構成一匯流腔室之一中心凹部，其中該至少一進氣孔供導入氣流，該匯流排孔對應該進氣孔，且引導該進氣孔之氣流匯流至該中心凹部所構成之該匯流腔室； 一共振片，具有一中空孔對應於該匯流腔室，且該中空孔之周圍為一可動部；以及 一壓電致動器，與該共振片相對應設置； 其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一腔室，以使該壓電致動器受驅動時，使氣流由該進氣板之該至少一進氣孔導入，經該至少一匯流排孔匯集至該中心凹部，再流經該共振片之該中空孔，以進入該腔室內，由該壓電致動器與該共振片之可動部產生共振傳輸氣流。
12. 如申請專利範圍第11項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該壓電致動器包含： 一懸浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可彎曲振動； 一外框，環繞設置於該懸浮板之外側； 至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供彈性支撐；以及 一壓電片，具有一邊長，該邊長係小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電片係貼附於該懸浮板之一第一表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
13. 如申請專利範圍第12項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該懸浮板為一正方形懸浮板，並具有一凸部。
14. 如申請專利範圍第11項所述之頭戴式虛擬實境顯示裝置，其中該壓電致動氣體泵浦包括一導電片、一第一絕緣片以及一第二絕緣片，其中該進氣板、該共振片、該壓電致動器、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片係依序堆疊設置。