TWI697695B

TWI697695B - 頭戴顯示裝置

Info

Publication number: TWI697695B
Application number: TW109101137A
Authority: TW
Inventors: 簡煜修
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-07-01
Also published as: TW202127100A

Abstract

一種頭戴顯示裝置，其包括機殼、第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構。第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構設置在機殼內。第一顯示組件與第二顯示組件之間的距離可透過瞳距調整機構進行調整。

Description

頭戴顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種頭戴顯示裝置。

頭戴顯示裝置作為當前最為廣泛使用的虛擬實境設備，使用者需將其穿戴於頭部，並使顯示螢幕貼近眼睛，藉以讓三維虛擬場景的影像直接呈現在眼前，從而在虛擬實境體驗的過程中獲致更佳的臨場感。

一般而言，頭戴顯示裝置可概分為顯示組件與頭戴等兩大部分，且顯示組件設有顯示螢幕與透鏡。進一步而言，透鏡用以調整物距與焦距，藉由顯示螢幕與透鏡的配合，得以讓虛擬環境在使用者眼前變得清晰。就人類雙眼的成像原理而言，雙眼注視同一物體，物體分別在雙眼視網膜處成像，並在大腦視中樞重疊起來，成為一個完整且具有立體感的單一物體影像，此視覺功能稱為雙眼單視。在頭戴顯示裝置中，顯示組件中的透鏡的數量為至少兩個，且並列設置。為取得較佳的視覺效果，應使瞳孔中心、透鏡中心以及顯示螢幕中心落在同一條直線上。

然而，每位使用者的瞳距各不相同，此時需要調節兩透鏡中心之間的距離以與使用者的瞳距重合。現有的兩透鏡中心之間的距離的調節方式可概分為物理調整和軟體調整，就物理調整的調節方式而言，是以特定調整機構帶動兩透鏡相對滑動，但現已被提出的調整機構存在著運作可靠度或穩定度不佳等情況。

本發明提供一種頭戴顯示裝置，其具有優異的可靠度與穩定度。

本發明的頭戴顯示裝置，其包括機殼、第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構。第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構設置在機殼內。瞳距調整機構包括螺桿、第一從動齒輪、定位齒輪、驅動桿、驅動齒輪、從動桿以及第二從動齒輪。螺桿螺接第一顯示組件與第二顯示組件。第一從動齒輪與定位齒輪套接於螺桿。驅動桿平行於螺桿，並包括驅動卡接部。從動桿平行於螺桿，並在軸線上對準於驅動桿。從動桿包括從動卡接部。第二從動齒輪套接於從動桿，其中第二從動齒輪嚙接第一從動齒輪，且驅動卡接部與從動卡接部位在驅動齒輪與第二從動齒輪之間。驅動卡接部在軸線上對準從動卡接部，驅動齒輪嚙接定位齒輪且驅動卡接部與從動卡接部分離開來，或者是，驅動齒輪與定位齒輪分離開來且驅動卡接部卡接於從動卡接部。

基於上述，本發明的頭戴顯示裝置可藉由瞳距調整機構的運作來調整第一顯示組件與第二顯示組件之間的距離，據以達到精準調整瞳距的目的，也就是說，本發明的頭戴顯示裝置的瞳距調整機構具有優異的運作可靠度與穩定度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的頭戴顯示裝置的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，頭戴顯示裝置10包括機殼11、第一顯示組件12、第二顯示組件13以及瞳距調整機構100，且第一顯示組件12、第二顯示組件13以及瞳距調整機構100設置在機殼11內。具體來說，機殼11具有開窗區11a，用以暴露出第一顯示組件12與第二顯示組件13的出光側，且第一顯示組件12與第二顯示組件13之間的距離的調整可用以改變第一顯示組件12的透鏡中心與第二顯示組件13的透鏡中心之間的距離，以符合不同使用者的瞳距。

第一顯示組件12與第二顯示組件13皆具有往第一方向D1滑動與往反向於第一方向D1的第二方向D2滑動的運動自由度，藉由瞳距調整機構100的運作帶動第一顯示組件12往第一方向D1滑動並帶動第二顯示組件13往第二方向D2滑動，以縮減第一顯示組件12與第二顯示組件13之間的距離，或者是，藉由瞳距調整機構100的運作帶動第一顯示組件12往第二方向D2滑動並帶動第二顯示組件13往第一方向D1滑動，以加大第一顯示組件12與第二顯示組件13之間的距離。

圖2是圖1的第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構的示意圖。圖3是圖2的第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構轉換至另一狀態後的示意圖。圖4是圖2的瞳距調整機構於其他視角的示意圖。圖5是圖3的瞳距調整機構於其他視角的示意圖。請參考圖1與圖2，在本實施例中，瞳距調整機構100包括螺桿110、定位齒輪120、第一從動齒輪130、驅動桿140、驅動齒輪150、從動桿160以及第二從動齒輪170，其中螺桿110螺接第一顯示組件12與第二顯示組件13，且螺桿110具有繞第一軸線X1旋轉的運動自由度。另一方面，第一方向D1、第二方向D2以及第一軸線X1互為平行。

具體來說，螺桿110的旋轉可用以帶動第一顯示組件12與第二顯示組件13往兩不同方向滑動，也就是說，螺桿110的順轉或逆轉可用以加大或縮減第一顯示組件12與第二顯示組件13之間的距離。就螺桿110與第一顯示組件12的螺接關係以及螺桿110與第二顯示組件13的螺接關係而論，第一顯示組件12包括第一螺接部12a，且第二顯示組件13包括並列於第一螺接部12a的第二螺接部13a。螺桿110穿過第一螺接部12a與第二螺接部13a，且螺桿110包括螺接第一螺接部12a的第一螺紋部111與螺接第二螺接部13a的第二螺紋部112。第一螺紋部111具有與第一螺接部12a的內螺紋相配合的外螺紋，且第二螺紋部112具有與第二螺接部13a的內螺紋相配合的外螺紋。另一方面，第一螺紋部111的外螺紋的旋向反向於第二螺紋部112的外螺紋的旋向，以確保受螺桿110帶動的第一顯示組件12與第二顯示組件13往兩不同方向滑動。

第一從動齒輪130與定位齒輪120套接於螺桿110，在第一軸線X1上，第一螺紋部111位在第一從動齒輪130與第二螺紋部112之間，且第一從動齒輪130位在第一螺紋部111與定位齒輪120之間。另一方面，驅動桿140平行於螺桿110，並包括驅動卡接部141。從動桿160平行於螺桿110，並在第二軸線X2上對準於驅動桿140。第二軸線X2平行於第一軸線X1，驅動桿140與從動桿160皆具有繞第二軸線X2旋轉的運動自由度，而驅動桿140具有沿著第二軸線X2滑動的運動自由度。

從動桿160包括從動卡接部161，且驅動卡接部141在第二軸線X2上對準從動卡接部161。另一方面，第二從動齒輪170套接於從動桿160，其中第二從動齒輪170嚙接第一從動齒輪130，且驅動卡接部141與從動卡接部161位在驅動齒輪150與第二從動齒輪170之間。在圖2與圖4所示的狀態下，驅動齒輪150嚙接定位齒輪120，且驅動卡接部141與從動卡接部161分離開來，此時，驅動桿140暫時無法繞第二軸線X2旋轉。另一方面，驅動卡接部141具有面向從動卡接部161的卡凸141a，且從動卡接部161具有面向驅動卡接部141的卡槽161a，藉由定位齒輪120的輔助可確保卡凸141a在第二軸線X2上對準卡槽161a。

接著，使驅動卡接部141移往從動卡接部161，因卡凸141a在第二軸線X2上對準卡槽161a，且卡凸141a與卡槽161a的幾何輪廓互補，當驅動卡接部141卡接於從動卡接部161時，卡凸141a嵌入卡槽161a，如圖3與圖5所示。此時，驅動齒輪150與定位齒輪120分離開來，並且，在驅動卡接部141與從動卡接部161的卡接關係成立後，驅動桿140可繞第二軸線X2旋轉，使驅動卡接部141帶動從動卡接部161，以讓從動桿160與第二從動齒輪170同步旋轉。同時，第二從動齒輪170帶動第一從動齒輪130，以讓螺桿110與定位齒輪120同步旋轉。在驅動齒輪150與定位齒輪120分離開來的狀態下，驅動齒輪150的旋轉與定位齒輪120的旋轉為同步的，在使驅動卡接部141移離從動卡接部161並使驅動齒輪150與定位齒輪120再次嚙接後，藉由定位齒輪120的輔助可確保卡凸141a在第二軸線X2上對準卡槽161a，如圖2與圖4所示。

請參考圖1至圖5，在本實施例中，瞳距調整機構100更包括套筒180，其中驅動桿140穿過套筒180，且驅動卡接部141與驅動齒輪150位在套筒180外。套筒180可用以避免驅動桿140產生偏斜。具體來說，套筒180具有相連通的開口181、凹槽182以及穿孔183，且凹槽182位在開口181與穿孔183之間。驅動桿140穿過開口181、凹槽182以及穿孔183，其中驅動桿140還包括動力卡接部142，且驅動齒輪150位在動力卡接部142與驅動卡接部141之間。動力卡接部142鄰近開口181，且位在開口181外。驅動齒輪150與驅動卡接部141鄰近穿孔183，且位在穿孔183外。

另一方面，瞳距調整機構100更包括動力輸入件101，卡接於動力卡接部142。動力輸入件101的局部位於殼體11外，其中動力輸入件101的動力來源可為手動、半自動或全自動，以半自動或全自動的動力來源為例，動力輸入件101可以是馬達的輸出軸。因此，當動力輸入件101運轉時，驅動桿140被動力輸入件101帶動，在驅動齒輪150與定位齒輪120分離開來且驅動卡接部141與從動卡接部161的卡接關係成立後，驅動桿140可繞第二軸線X2旋轉，使驅動卡接部141帶動從動卡接部161以讓從動桿160與第二從動齒輪170同步旋轉。同時，第二從動齒輪170帶動第一從動齒輪130，以讓螺桿110旋轉。

驅動桿140還包括位在動力卡接部142與驅動卡接部141之間的限位部143，且限位部143配置用以自開口181移入凹槽182。另一方面，瞳距調整機構100更包括彈簧102，其中彈簧102可採用壓縮彈簧，且設置在凹槽182內。彈簧102位在限位部143與穿孔183之間，且驅動桿140穿過彈簧102。當驅動桿140往從動桿160滑動時，限位部143自開口181移入凹槽182，彈簧102被限位部143壓縮而儲蓄彈性位能。一旦推動驅動桿140往從動桿160滑動的作用力被移除，彈簧102的彈性回復力可驅動限位部143以使驅動桿140滑動遠離從動桿160。

另一方面，瞳距調整機構100更包括二個定位板103，樞設於套筒180上，且位在限位部143的兩側。套筒180還具有鄰近開口181的二個穿槽184，其中每一個穿槽184連通凹槽182，且每一個穿槽184用以容納一個定位板103的定位部103a。具體來說，每一個定位板103的定位部103a經由對應的穿槽184延伸至凹槽182內，且自開口181移入凹槽182的限位部143與二個定位板103的二個定位部103a接觸，進而帶動此二個定位板103相對於套筒180旋轉。

在本實施例中，瞳距調整機構100更包括二個彈片104，分別對應二個定位板103設置，每一個彈片104的第一端104a與第二端104b分別固定於對應的定位板103與套筒180。具體來說，在二個定位板103受限位部143推動而相對於套筒180旋轉後，二個彈片104受二個定位板103帶動而產生彈性變形。此時，二個彈片104恆驅動二個定位板103扣抵住限位部143，以定位住限位部143的所在位置，進而確保驅動卡接部141與從動卡接部161的卡接關係。

綜上所述，本發明的頭戴顯示裝置可藉由瞳距調整機構的運作來調整第一顯示組件與第二顯示組件之間的距離，據以達到精準調整瞳距的目的，也就是說，本發明的頭戴顯示裝置的瞳距調整機構具有優異的運作可靠度與穩定度。進一步來說，瞳距調整機構運作的動力來源可為手動、半自動或全自動，在藉由瞳距調整機構驅動第一顯示組件與第二顯示組件往兩不同方向滑動前，必須先解除驅動齒輪與定位齒輪的嚙合關係，並使驅動桿卡接於從動桿，接著，將動力輸入至驅動桿以使驅動桿與從動桿同步旋轉，此時，第二從動齒輪隨從動桿旋轉，且第一從動齒輪被第二從動齒輪帶動，螺桿與第一從動齒輪同步旋轉，且螺桿驅動第一顯示組件與第二顯示組件往兩不同方向滑動滑動。上述運作流程明確，故能避免誤調整瞳距的情形產生。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:頭戴顯示裝置 11:機殼 11a:開窗區 12:第一顯示組件 12a:第一螺接部 13:第二顯示組件 13a:第二螺接部 100:瞳距調整機構 101:動力輸入件 102:彈簧 103:定位板 103a:定位部 104:彈片 104a:第一端 104b:第二端 110:螺桿 111:第一螺紋部 112:第二螺紋部 120:定位齒輪 130:第一從動齒輪 140:驅動桿 141:驅動卡接部 141a:卡凸 142:動力卡接部 143:限位部 150:驅動齒輪 160:從動桿 161:從動卡接部 161a:卡槽 170:第二從動齒輪 180:套筒 181:開口 182:凹槽 183:穿孔 184:穿槽 D1:第一方向 D2:第二方向 X1:第一軸線 X2:第一軸線

圖1是本發明一實施例的頭戴顯示裝置的示意圖。圖2是圖1的第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構的示意圖。圖3是圖2的第一顯示組件、第二顯示組件以及瞳距調整機構轉換至另一狀態後的示意圖。圖4是圖2的瞳距調整機構於其他視角的示意圖。圖5是圖3的瞳距調整機構於其他視角的示意圖。

10:頭戴顯示裝置

11:機殼

11a:開窗區

12:第一顯示組件

12a:第一螺接部

13:第二顯示組件

13a:第二螺接部

100:瞳距調整機構

101:動力輸入件

103:定位板

110:螺桿

111:第一螺紋部

112:第二螺紋部

120:定位齒輪

130:第一從動齒輪

141:驅動卡接部

142:動力卡接部

143:限位部

150:驅動齒輪

160:從動桿

161:從動卡接部

170:第二從動齒輪

180:套筒

D1:第一方向

D2:第二方向

X1:第一軸線

X2:第一軸線

Claims

一種頭戴顯示裝置，包括：機殼；第一顯示組件，設置在該機殼內；第二顯示組件，設置在該機殼內；以及瞳距調整機構，設置在該機殼內，該瞳距調整機構包括：螺桿，螺接該第一顯示組件與該第二顯示組件；第一從動齒輪，套接於該螺桿；定位齒輪，套接於該螺桿；驅動桿，平行於該螺桿，並包括驅動卡接部；驅動齒輪，套接於該驅動桿；從動桿，平行於該螺桿，並在軸線上對準於該驅動桿，其中該從動桿包括從動卡接部；以及第二從動齒輪，套接於該從動桿，其中該第二從動齒輪嚙接該第一從動齒輪，且該驅動卡接部與該從動卡接部位在該驅動齒輪與該第二從動齒輪之間，該驅動卡接部在該軸線上對準該從動卡接部，該驅動齒輪嚙接該定位齒輪且該驅動卡接部與該從動卡接部分離開來，或者是，該驅動齒輪與該定位齒輪分離開來且該驅動卡接部卡接於該從動卡接部。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴顯示裝置，其中該第一顯示組件包括第一螺接部，且該第二顯示組件包括第二螺接部，該螺桿穿過該第一螺接部與該第二螺接部，且該螺桿包括螺接該第一螺接部的第一螺紋部與螺接該第二螺接部的第二螺紋部。
如申請專利範圍第2項所述的頭戴顯示裝置，其中該第一螺紋部位在該第一從動齒輪與該第二螺紋部之間，且該第一從動齒輪位在該定位齒輪與該第一螺紋部之間。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴顯示裝置，其中該驅動卡接部具有面向該從動卡接部的卡凸，且該從動卡接部具有面向該驅動卡接部的卡槽，該卡凸在該軸線上對準該卡槽，且該卡凸與該卡槽的幾何輪廓互補。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴顯示裝置，其中該瞳距調整機構更包括套筒，該驅動桿穿過該套筒，且該驅動卡接部與該驅動齒輪位在該套筒外。
如申請專利範圍第5項所述的頭戴顯示裝置，其中該套筒具有相連通的開口、凹槽以及穿孔，且該凹槽位在該開口與該穿孔之間，該驅動桿穿過該開口、該凹槽以及該穿孔，其中該驅動桿還包括動力卡接部，且該驅動齒輪位在該動力卡接部與該驅動卡接部之間，該動力卡接部位在該開口外，且該驅動齒輪與該驅動卡接部位在該穿孔外。
如申請專利範圍第6項所述的頭戴顯示裝置，其中該驅動桿還包括位在該動力卡接部與該驅動卡接部之間的限位部，且該限位部配置用以自該開口移入該凹槽，該瞳距調整機構更包括彈簧，其中該彈簧設置在該凹槽內，且該彈簧位在該限位部與該穿孔之間。
如申請專利範圍第7項所述的頭戴顯示裝置，其中該瞳距調整機構更包括二個定位板，樞設於該套筒上，且位在該限位部的兩側，其中該套筒還具有鄰近該開口的二個穿槽，且每一該穿槽用以容納一該定位板的定位部。
如申請專利範圍第8項所述的頭戴顯示裝置，其中每一該定位板的該定位部經由對應的該穿槽延伸至該凹槽內，且自該開口移入該凹槽的該限位部與二該定位部接觸。
如申請專利範圍第8項所述的頭戴顯示裝置，其中該瞳距調整機構更包括二個彈片，分別對應二該定位板設置，每一該彈片的兩端分別固定於對應的該定位板與該套筒。
如申請專利範圍第6項所述的頭戴顯示裝置，其中該瞳距調整機構更包括動力輸入件，卡接於該動力卡接部，且動力輸入件的局部位於該殼體外。