CN110868676A - 头戴式显示设备以及扬声装置 - Google Patents

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Abstract

一种头戴式显示设备以及设置于头戴式显示设备的一扬声装置。扬声装置包括一扬声器、一共振箱以及一波导管。共振箱连接于扬声器。波导管连接于共振箱。波导管的体积大于扬声器的体积的2倍，且波导管的长度大于扬声器的厚度的5倍。

Description

头戴式显示设备以及扬声装置
技术领域
本发明主要关于一种显示设备以及扬声装置，特别涉及一种头戴式显示设备以及设置于头戴式显示设备内的扬声装置。
背景技术
现有的头戴式显示器可供使用者配戴于头部，并可提供平面影像或立体影像供使用者观看。一般现有的头戴式显示器包括显示面板以及对应于使用者两眼的两透镜。显示面板用以显示一左眼影像以及一右眼影像，其分别经由两透镜进入使用者的左眼以及右眼。当使用者的左眼观看到左眼影像且右眼观看到右眼影像时，会使使用者感觉看到一立体影像。
一般而言，使用者配戴头戴式显示器时会一并将耳机配戴于耳朵。然而，于一般公共场合(例如电子游乐场所、展示会场、或博物馆等)使用头戴式显示器时，头戴式显示器会提供众多使用者使用，因此造成了卫生方面的问题。
因此，虽然目前的头戴式显示器符合了其使用的目的，但尚未满足许多其他方面的要求，因此需要提供相关的改进方案。
发明内容
本发明提供一种头戴式显示设备，当使用者配戴头戴式显示设备可不接触使用者的耳朵，并能提供良好的声音品质。
本公开提供了一种扬声装置，包括一扬声器、一共振箱以及一波导管。共振箱连接于扬声器。波导管连接于共振箱。波导管的体积大于扬声器的体积的2倍，且波导管的长度大于扬声器的厚度的5倍。
于一些实施例中，波导管的长度约为5公分至20公分的范围之间。于一些实施例中，共振箱以及波导管由硬质材料所制成。
于一些实施例中，波导管包括连接于共振箱的一连接部以及连接于连接部的一延伸部。延伸部沿一波浪路径延伸。于一些实施例中，延伸部沿大致沿一线性路径延伸。
于一些实施例中，连接部的最大长度约为延伸部的最大宽度的0.8倍至5倍的范围之间，且延伸部的最小厚度约为3mm至8mm的范围之间。
于一些实施例中，扬声器包括一扬声壳体以及一振膜。扬声壳体具有一容置腔，且振膜设置于容置腔内。容置腔的体积约为0.6cc至2cc的范围之间。
于一些实施例中，波导管具有一波导腔、连接于波导腔的一进音孔、以及连接于波导腔的一出音孔。进音孔以及出音孔位于波导腔的两相反侧。进音孔朝向共振箱。波导腔的体积约为2cc至8cc的范围之间。
于一些实施例中，共振箱具有一共振腔、连接于共振腔的一进音孔、以及连接于共振腔的一出音孔。共振箱的进音孔对应于振膜。共振箱的出音孔朝向波导管。共振腔的体积小于或等于容置腔的体积。
于一些实施例中，扬声壳体还包括一容置腔、一出音面、以及形成于出音面且连接于容置腔的一出音孔。振膜邻近于出音面，且共振箱连接于出音面。
本公开提供了一种头戴式显示设备，包括一显示装置、一扬声装置、以及一配戴结构。显示装置包括一外壳以及一显示面板。外壳包括一显示部以及连接于显示部的一配戴部。显示面板设置于显示部内。
扬声装置包括一扬声器、一共振箱以及一波导管。扬声器设置于外壳内，且邻近于显示面板。共振箱连接于扬声器。波导管连接于共振箱以及配戴部。配戴结构连接于外壳。波导管的体积大于扬声器的体积的2倍。波导管的长度大于扬声器的厚度的5倍。
于一些实施例中，显示装置还包括多个透镜，设置于显示部上，且朝向显示面板。扬声器位于显示部内。波导管具有一出音孔，位于配戴部的一端部。
综上所述，本公开的头戴式显示设备可通过扬声装置以不接触使用者的耳朵的情况下提供使用者声音，以减少使用者配戴头戴式显示设备时所产生的卫生问题。此外，通过本公开波导管的设计可提高扬声装置的声音品质。
附图说明
图1为根据一些实施例中本公开的头戴式显示设备的立体图。
图2为根据一些实施例中本公开的显示装置的示意图。
图3为本公开的扬声装置的第一实施例的立体图。
图4为本公开的扬声装置的第一实施例的示意图。
图5为本公开的扬声装置的第二实施例的示意图。
图6为本公开的扬声装置的第三实施例的示意图。
图7为本公开的扬声装置的第四实施例的示意图。
图8为本公开的扬声装置的第五实施例的示意图。
图9为本公开的扬声装置的第六实施例的示意图。
附图标记说明：
头戴式显示设备 1
显示装置 10
外壳 11
显示部 111
配戴部 112
弧形边缘 113
端部 114
显示面板 12
透镜 13
配戴结构 20
扬声装置 30
扬声器 31
扬声壳体 311
容置腔 3111
出音面 3112
出音孔 3113
后侧面 3114
振膜 312
共振箱 32
共振壳体 321
共振腔 322
进音孔 323
出音孔 324
波导管 33
波导壳体 331
连接部 331a
延伸部 331b
波导腔 332
进音孔 333
出音孔 334
纵向区段 335
横向区段 336
最小截面积 C1、C2、C3、C4、C5
延伸方向 D1、D2、D3
耳朵 E1
最大长度 L1、L2
波浪路径 P1
线性路径 P2
厚度 T1
最小厚度 T2
宽度 W1、W2
最大宽度 W3、W4、W5
具体实施方式
以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。例如，第一特征在一第二特征上或上方的结构的描述包括了第一和第二特征之间直接接触，或是以另一特征设置于第一和第二特征之间，以致于第一和第二特征并不是直接接触。
于此使用的空间上相关的词汇，例如上方或下方等，仅用以简易描述附图上的一元件或一特征相对于另一元件或特征的关系。除了附图上描述的方位外，包括于不同的方位使用或是操作的装置。附图中的形状、尺寸、以及厚度可能为了清楚说明的目的而未依照比例绘制或是被简化，仅提供说明之用。
图1为根据一些实施例中本公开的头戴式显示设备1的立体图。图2为根据一些实施例中本公开的显示装置10的示意图。头戴式显示设备1可配戴于使用者的头部，用以提供平面影像或是立体影像供使用者观看。于一些实施例中，头戴式显示设备1可为一头戴式虚体实境设备。
头戴式显示设备1可包括一显示装置10以及一配戴结构20。配戴结构20连接于显示装置10。于本实施例中，配戴结构20可形成一环形结构，且枢接于显示装置10。于一些实施例中，配戴结构20形成一U型结构。配戴结构20的两端连接于显示装置10的两侧。当使用者配欲戴头戴式显示设备1时，可将配戴结构20设置于头部。之后，将显示装置10贴合于脸部，并对应于使用者的眼睛。
显示装置10包括一外壳11、一显示面板12、以及两透镜13。于本实施例中，外壳11具有一显示部111以及一配戴部112。配戴部112连接于显示部111。于一些实施例中，配戴结构20可枢接于显示部111的顶部。于一些实施例中，配戴结构20的两端连接于显示部111或配戴部112的两侧。
配戴部112连接于显示部111。配戴部112可具有一弧形边缘113，配合使用者的脸部的形状。当使用者配戴头戴式显示设备1时，显示部111与使用者的眼部分离，且配戴部112的弧形边缘113可接触于使用者的脸部。
显示面板12设置于外壳11的显示部111内。显示面板12可为一液晶显示面板(LCDpanel)或是一有机发光二极管面板(OLED panel)，用以显示一影像。于一些实施例中，上述显示面板12可为一手机等移动装置的屏幕。
于一些实施例中，上述影像包括一左眼影像以及一右眼影像。上述左眼影像对应于使用者的左眼，且上述右眼影像对应于使用者的右眼。于一些实施例中，显示面板12为两个，分别显示一左眼影像和一右眼影像。上述左眼影像可相同或是不同于右眼影像。
透镜13设置于外壳11的显示部111上，且朝向显示面板12。透镜13可接近于配戴部112。于本实施例中，透镜13可为凸透镜。当使用者配戴头戴式显示设备1时，透镜13分别对应于使用者的左眼以及右眼。于一些实施例中，透镜13具有至少四个，一些透镜13对应于使用者的左眼，且一些透镜13对应于使用者的右眼。
显示面板12所产生的影像经过透镜13照射至使用者的左眼以及右眼。当头戴式显示设备1提供一立体影像时，显示面板12分别显示一左眼影像以及不同于左眼影像的一右眼影像。当使用者的左眼观看到左眼影像且右眼观看到右眼影像时，会使使用者感觉看到一立体影像。
当头戴式显示设备1提供一平面影像时，显示面板12分别显示一左眼影像以及相同于左眼影像的一右眼影像。当使用者的左眼观看到左眼影像且右眼观看到右眼影像时，使用者可看到一平面影像。
图3为本公开的扬声装置30的第一实施例的立体图。图4为本公开的扬声装置30的第一实施例的示意图。头戴式显示设备1还包括一扬声装置30。扬声装置30设置于显示装置10内，用以提供声音。
扬声装置30包括一扬声器31、一共振箱32、以及一波导管33。扬声器31可设置于外壳11的显示部111，并邻近于显示面板12。于一些实施例中，扬声器31可设置于配戴部112内，且邻近于显示部111。
共振箱32连接于扬声器31，且可位于显示部111内。于一些实施例中，共振箱32可连接于配戴部112。波导管33连接于共振箱32且可连接配戴部112，于一些实施例中，波导管33埋入配戴部112内。
当使用者配戴头戴式显示设备1时，波导管33的一出音孔334靠近使用者的耳朵E1。扬声器31所产生的声音经由共振箱32进入波导管33，并经由出音孔334传导至使用者的耳朵E1。
于一些实施例中，出音孔334距离使用者的耳朵E1约为1公分至10公分的范围之间。于本实施例中，出音孔334距离使用者的耳朵E1约为5公分。通过扬声装置30远离使用者的耳朵E1可减少使用者配戴头戴式显示设备1时所产生的卫生问题。此外，当配头戴式显示设备1配戴于不同使用者的头部时，扬声装置30亦不易接触到使用者的耳朵E1。
再者，由于使用者不需要将一耳机配戴于耳朵，因此可加快使用者配戴或移除头戴式显示设备的时间。
扬声器31可包括一扬声壳体311以及一振膜312。扬声壳体311具有一容置腔3111、一出音面3112、一或多个出音孔3113、以及相反于出音面3112的一后侧面3114。容置腔3111位于扬声壳体311内。出音孔3113形成出音面3112，且连接于容置腔3111。于一些实施例中，容置腔3111的体积约为0.6cc至2cc的范围之间。于本实施例中，容置腔3111的体积约为1cc。
振膜312设置于容置腔3111内且邻近于出音面3112，且远离后侧面3114。于本实施例中，通过振动振膜312，以使振膜312产生声音，且振膜312产生的声音可于容置腔3111内共振。此外，振膜312所产生的声音经由出音面3112以及出音孔3113传输于共振箱32。
于本实施例中，振膜312可沿一延伸方向D1延伸。出音面3112可平行于振膜312以及延伸方向D1。
共振箱32连接于扬声壳体311的出音面3112。共振箱32可由硬质材料所制成，例如硬质塑胶或金属。共振箱32可具有一共振壳体321。共振壳体321具有一共振腔322、一进音孔323、以及一出音孔324。进音孔323连接于共振腔322，且对应于扬声壳体311的出音孔3113以及振膜312。出音孔324连接于共振腔322，且相反于进音孔323。出音孔324可朝向波导管33的进音孔333，且可朝向进音孔323。上述进音孔323以及出音孔324可平行于振膜312。
于本实施例中，共振腔322的体积小于或等于容置腔3111的体积。于一些实施例中，共振腔322的体积可约为容置腔3111的体积的0.5倍至1倍的范围之间。共振腔322的体积可约为0.3cc至2cc的范围之间。
于本实施例中，扬声器31的宽度W1可约为共振箱32的宽度W2的1倍至1.5倍的范围之间。于本实施例中，扬声器31的宽度W1可约为共振箱32的宽度W2的1.1倍或1.2倍。上述宽度W1、W2于延伸方向D1上进行测量。
波导管33连接于共振箱32。波导管33可由硬质材料所制成，例如硬质塑胶或金属。波导管33的体积大于扬声器31的体积的2倍或3倍。于一些实施例中，波导管33的体积约为扬声器31的体积的2倍至8倍的范围之间。
于本实施例中，波导管33大致沿一延伸方向D2延伸，且波导管33可沿一波浪路径P1延伸。于本公开中，波导管33的长度沿上述波浪路径P1进行测量。波导管33的长度大于扬声器31的厚度T1的5倍。于一些实施例中，波导管33的长度大于扬声器31的厚度T1的5倍至15倍的范围之间。上述扬声器31的厚度T1沿一延伸方向D3进行侧量。
于本实施例中，波导管33的长度约为5公分至20公分的范围之间。于本实施例中，波导管33的长度约15公分。扬声器31的厚度T1约为0.5公分至1.5公分的范围之间。于本实施例中，扬声器31的厚度T1约为0.8公分。
于本实施例中，上述延伸方向D2可大致垂直于延伸方向D1。上述延伸方向D3可大致垂直于延伸方向D1。上述延伸方向D2可相对于延伸方向D3倾斜。延伸方向D2与延伸方向D3之间的夹角可小于30度。
波导管33可具有一波导壳体331。波导壳体331具有一波导腔332、一进音孔333、以及一出音孔334。波导腔332的体积约为2cc至8cc的范围之间。于本实施例中，波导腔332的体积约为3cc。波导管33的体积大于扬声器31的体积的2倍或3倍。于一些实施例中，波导管33的体积约为扬声器31的体积的2倍至8倍的范围之间。
波导腔332于垂直于延伸方向D1的最小截面积C1约为8平方毫米至60平方毫米的范围之间。于一些实施例中，波导腔332于垂直于延伸方向D1的最小截面积C1约为9平方毫米。
进音孔333连接于波导腔332，且朝向共振箱32。于本实施例中，进音孔333连接于出音孔324。出音孔334连接于波导腔332。进音孔333以及出音孔334位于波导腔332的两相反侧。
出音孔334的面积可约为6平方毫米至20平方毫米的范围之间。于本实施例中，出音孔334的面积可约为9平方毫米。如图1及图2所示，出音孔334可位于配戴部112的端部114。
于本实施例中，波导壳体331包括一连接部331a以及一延伸部331b。连接部331a连接于共振箱32，且延伸部331b连接于连接部331a。连接部331a可大致沿延伸方向D1延伸。延伸部331b可大致沿延伸方向D2延伸。于本实施例中，延伸部331b沿一波浪路径P1延伸。如图1所示，延伸部331b可沿着配戴部112的侧壁延伸至配戴部112的端部114。
连接部331a的长度可配合波导管33的出音孔334以及扬声器31的位置进行调整。连接部331a的最大长度L1约为延伸部331b的最大宽度W3的0.8倍至5倍的范围之间。于本实施例中，连接部331a的最大长度L1约为延伸部331b的最大宽度W3的2倍。上述的最大长度L1以及最大宽度W3沿延伸方向D1进行测量。延伸部331b的最小厚度T2约为3mm至8mm的范围之间。上述的最小厚度T2沿垂直于延伸方向D1进行测量。
于本实施例中，延伸部331b可包括多个纵向区段335以及多个横向区段336。纵向区段335连接横向区段336。举例而言，两纵向区段335连接于横向区段336中的一者的两端。纵向区段335以及横向区段336沿着波浪路径P1交错排列。于一些实施例中，纵向区段335彼此相互平行，且可沿延伸方向D1延伸。横向区段336彼此相互平行，且可沿延伸方向D2延伸。
于本实施例中，为了能使得扬声器31安装于头戴式显示设备1，扬声器31的尺寸以及功率受到了限制，因此扬声器31产生的声音的低音部分较少，导致了扬声器31的声音品质较难达到要求。举例而言，扬声器31功率约为5W。
然而，通过上述波导管33(以及共振箱32)的结构以及尺寸，使得扬声装置30所产生的声音能具有良好的品质且具有足够的低音。因此本公开的头戴式显示设备1能于扬声装置30不接触使用者耳朵E1的情况下亦能提供良好品质的声音。
图5为本公开的扬声装置30的第二实施例的示意图。于本实施例中，波导腔332的体积约为3.8cc。波导管33的长度约17公分。波导腔332于垂直于延伸方向D1的最小截面积C2约为12平方毫米。出音孔334的面积可约为15平方毫米。
于本实施例中，延伸部331b的最大宽度W4大于第一实施例中的延伸部331b的最大宽度W3。连接部331a的最大长度L1约为延伸部331b的最大宽度W4的1.2倍。
图6为本公开的扬声装置30的第三实施例的示意图。于本实施例中，波导腔332的体积约为3.4cc。波导管33的长度约10公分。波导腔332于垂直于延伸方向D1的最小截面积C3约为23平方毫米。出音孔334的面积可约为15平方毫米。
图7为本公开的扬声装置30的第四实施例的示意图。于本实施例中，波导管33可为L型。延伸部331b沿一线性路径P2延伸。线性路径P2可沿垂直于延伸方向D1，且可沿延伸方向D2(如图3所示)延伸。
于本实施例中，波导腔332的体积约为3.3cc。波导管33的长度约7公分。波导腔332于垂直于线性路径P2的最小截面积C4约为27平方毫米。出音孔334的面积可约为9平方毫米。
图8为本公开的扬声装置30的第五实施例的示意图。于本实施例中，波导管33可为L型。延伸部331b沿一线性路径P2延伸。于本实施例中，波导腔332的体积约为4.2cc。波导管33的长度约5公分。波导腔332于垂直于线性路径P2的最小截面积C5约为46平方毫米。出音孔334的面积可约为15平方毫米。
图9为本公开的扬声装置30的第六实施例的示意图。于本实施例中，连接部331a的最大长度L2约为延伸部331b的最大宽度W5的1倍。扬声器31、共振箱32、连接部331a、以及延伸部331b大致沿延伸方向D2(如图3所示)或是延伸方向D3按序排列。换句话说，扬声器31、共振箱32、连接部331a、以及延伸部331b大致沿垂直于延伸方向D1按序排列。
本公开的第一至第五实施例可依据本实施例的连接部331a的设计，使得扬声器31、共振箱32、连接部331a、以及延伸部331b大致沿延伸方向D2(如图3所示)或是延伸方向D3按序排列，借此配合扬声器31以及出音孔334于外壳11内的位置。
综上所述，本公开的头戴式显示设备可通过扬声装置以不接触使用者的耳朵的情况下提供使用者声音，以减少使用者配戴头戴式显示设备时所产生的卫生问题。此外，通过本公开波导管的设计可提高扬声装置的声音品质。
本发明虽以各种实施例公开如上，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可做些许的变动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视权利要求为准。

Claims (13)

1.一种扬声装置，包括：
一扬声器；
一共振箱，连接于该扬声器；以及
一波导管，连接于该共振箱；
其中该波导管的体积大于该扬声器的体积的2倍，且该波导管的长度大于该扬声器的厚度的5倍。
2.如权利要求1所述的扬声装置，其中该波导管的长度约为5公分至20公分的范围之间。
3.如权利要求1所述的扬声装置，其中该波导管包括连接于该共振箱的一连接部以及连接于该连接部的一延伸部，且该延伸部沿一波浪路径延伸。
4.如权利要求1所述的扬声装置，其中该波导管包括连接于该共振箱的一连接部以及连接于该连接部的一延伸部，且该延伸部大致沿一线性路径延伸。
5.如权利要求1所述的扬声装置，其中该波导管包括连接于该共振箱的一连接部以及连接于该连接部的一延伸部，其中该连接部的最大长度约为该延伸部的最大宽度的0.8倍至5倍的范围之间，且该延伸部的最小厚度约为3mm至8mm的范围之间。
6.如权利要求1所述的扬声装置，其中该共振箱以及该波导管由硬质材料所制成。
7.如权利要求1所述的扬声装置，其中该扬声器包括一扬声壳体以及一振膜，该扬声壳体具有一容置腔，且该振膜设置于该容置腔内，其中该容置腔的体积约为0.6cc至2cc的范围之间。
8.如权利要求7所述的扬声装置，其中该波导管具有一波导腔、连接于该波导腔的一进音孔、以及连接于该波导腔的一出音孔，其中该波导管的该进音孔以及该出音孔位于该波导腔的两相反侧，该波导管的该进音孔朝向该共振箱，且该波导腔的体积约为2cc至8cc的范围之间。
9.如权利要求7所述的扬声装置，其中该共振箱具有一共振腔、连接于该共振腔的一进音孔、以及连接于该共振腔的一出音孔，其中该共振箱的该进音孔对应于该振膜，该共振箱的该出音孔朝向该波导管，且该共振腔的体积小于或等于该容置腔的体积。
10.如权利要求7所述的扬声装置，其中该扬声壳体还包括一容置腔、一出音面、以及形成于该出音面且连接于该容置腔的一出音孔，其中该振膜邻近于该出音面，且该共振箱连接于该出音面。
11.一种头戴式显示设备，包括：
一显示装置，包括：
一外壳，包括一显示部以及连接于该显示部的一配戴部；
一显示面板，设置于该显示部内；
一扬声装置，包括：
一扬声器，设置于该外壳内，且邻近于该显示面板；
一共振箱，连接于该扬声器；以及
一波导管，连接于该共振箱以及该配戴部；以及
一配戴结构，连接于该外壳；
其中该波导管的体积大于该扬声器的体积的2倍，且该波导管的长度大于该扬声器的厚度的5倍。
12.如权利要求11所述的头戴式显示设备，其中该显示装置还包括多个透镜，设置于该显示部上，且朝向该显示面板。
13.如权利要求11所述的头戴式显示设备，其中该扬声器位于该显示部内，且该波导管具有一出音孔，位于该配戴部的一端部。
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