TWI747523B - Head mounted display - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種顯示裝置,且特別是有關於一種頭戴式顯示裝置。The present invention relates to a display device, and more particularly to a head-mounted display device.
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。甚至,也可應用於混合實境(Mixed Reality, MR)領域。With the increasing development of the technology industry, there are many types of head-mounted display devices. Take the head-mounted display devices such as eye masks as an example. After wearing such display devices, users can see in addition to stereoscopic images. It will also change with the rotation of the user's head, which can provide the user with a more immersive experience. Even, it can also be applied to the field of Mixed Reality (MR).
但是,每個使用者的視力條件不盡相同,甚至同一位使用者的左右眼的近視度數也有差異。此外,每個使用者的兩眼距離也有差異。為了讓同一個頭戴式顯示裝置能提供不同使用者同樣較佳的使用體驗,目前部分的頭戴式顯示裝置具備雙眼近視度數調整及兩眼距離調整的功能。但是,每提供一個距離調整的功能,就必須搭配一個驅動器,導致頭戴式顯示裝置的成本、體積與重量都難以降低。However, the eyesight conditions of each user are not the same, and even the degree of myopia of the left and right eyes of the same user is also different. In addition, the distance between each user's eyes is also different. In order to allow the same head-mounted display device to provide different users with the same better experience, some current head-mounted display devices have the functions of adjusting the degree of binocular myopia and adjusting the distance between the eyes. However, every time a distance adjustment function is provided, a driver must be matched, which makes it difficult to reduce the cost, volume, and weight of the head-mounted display device.
本發明提供一種頭戴式顯示裝置,以解決調整光學參數時遇到的問題。The present invention provides a head-mounted display device to solve the problems encountered when adjusting optical parameters.
本發明的頭戴式顯示裝置包括一第一光學系統、一第二光學系統、一第一顯示器、一第二顯示器、一第一驅動器以及一第一調整系統。第一顯示器組裝至第一光學系統的物體側。第二顯示器組裝至第二光學系統的物體側。第一調整系統連接第一驅動器、第一光學系統、第一顯示器與第二顯示器。第一驅動器驅動第一調整系統以在一第一模式中調整第一顯示器與第二顯示器之間的距離。第一驅動器驅動第一調整系統以在一第二模式中調整第一顯示器與第一光學系統之間的距離。The head-mounted display device of the present invention includes a first optical system, a second optical system, a first display, a second display, a first driver, and a first adjustment system. The first display is assembled to the object side of the first optical system. The second display is assembled to the object side of the second optical system. The first adjustment system is connected to the first driver, the first optical system, the first display and the second display. The first driver drives the first adjustment system to adjust the distance between the first display and the second display in a first mode. The first driver drives the first adjustment system to adjust the distance between the first display and the first optical system in a second mode.
在本發明的一實施例中,頭戴式顯示裝置更包括一第二驅動器與一第二調整系統。第二調整系統連接第二驅動器、第二光學系統與第二顯示器。第二驅動器驅動第二調整系統以在一第三模式中調整第二顯示器與第二光學系統之間的距離。In an embodiment of the present invention, the head-mounted display device further includes a second driver and a second adjustment system. The second adjustment system is connected to the second driver, the second optical system and the second display. The second driver drives the second adjustment system to adjust the distance between the second display and the second optical system in a third mode.
在本發明的一實施例中,第二驅動器為一馬達。第二調整系統為一齒輪系統。第二驅動器經由第二調整系統而驅動第二顯示器進行往復運動。In an embodiment of the present invention, the second driver is a motor. The second adjustment system is a gear system. The second driver drives the second display to reciprocate through the second adjustment system.
在本發明的一實施例中,第一調整系統包括一第一次系統與一第二次系統。第一驅動器正轉時驅動第一次系統以在第一模式中調整第一顯示器與第二顯示器之間的距離。第一驅動器反轉時驅動第二次系統以在第二模式中調整第一顯示器與第一光學系統之間的距離。In an embodiment of the present invention, the first adjustment system includes a first system and a second system. When the first driver rotates forward, the first system is driven to adjust the distance between the first display and the second display in the first mode. When the first driver is reversed, the second system is driven to adjust the distance between the first display and the first optical system in the second mode.
在本發明的一實施例中,第一驅動器為一馬達。第一次系統與第二次系統分別為一齒輪系統。第一驅動器經由第一次系統而在第一模式中驅動第一顯示器與第二顯示器進行往復運動,且第一驅動器經由第二次系統而在第二模式中驅動第一顯示器進行往復運動。In an embodiment of the present invention, the first driver is a motor. The first system and the second system are respectively a gear system. The first driver drives the first display and the second display to reciprocate in the first mode through the first system, and the first driver drives the first display to reciprocate in the second mode through the second system.
在本發明的一實施例中,頭戴式顯示裝置更包括一內殼。第一次系統包括一往復齒輪與一從動齒輪。第一驅動器固定於第一顯示器。第一驅動器驅動往復齒輪時,往復齒輪經由第一驅動器而帶動第一顯示器相對內殼進行往復運動。第一顯示器經由從動齒輪而帶動第二顯示器相對第一顯示器進行往復運動。In an embodiment of the present invention, the head-mounted display device further includes an inner shell. The first system includes a reciprocating gear and a driven gear. The first driver is fixed to the first display. When the first driver drives the reciprocating gear, the reciprocating gear drives the first display to reciprocate relative to the inner housing via the first driver. The first display drives the second display to reciprocate relative to the first display via the driven gear.
在本發明的一實施例中,第一調整系統更連接第二光學系統。第一驅動器驅動第一調整系統以在一第三模式中調整第二顯示器與第二光學系統之間的距離。In an embodiment of the present invention, the first adjustment system is further connected to the second optical system. The first driver drives the first adjustment system to adjust the distance between the second display and the second optical system in a third mode.
在本發明的一實施例中,第一調整系統包括一切換系統、一第一次系統、一第二次系統與一第三次系統。在第一模式,切換系統連接第一次系統而斷開第二次系統與第三次系統。在第二模式,切換系統連接第二次系統而斷開第一次系統與第三次系統。在第三模式,切換系統連接第三次系統而斷開第二次系統與第一次系統。In an embodiment of the present invention, the first adjustment system includes a switching system, a first system, a second system, and a third system. In the first mode, the switching system connects the first system and disconnects the second system and the third system. In the second mode, the switching system connects the second system and disconnects the first system and the third system. In the third mode, the switching system connects the third system and disconnects the second system from the first system.
在本發明的一實施例中,第一驅動器為一馬達。切換系統、第一次系統、第二次系統與第三次系統分別為一齒輪系統。第一驅動器經由切換系統與第一次系統而在第一模式中驅動第一顯示器與第二顯示器進行往復運動。第一驅動器經由第二次系統而在第二模式中驅動第一顯示器進行往復運動。第一驅動器經由第一調整系統與第三次系統而在第三模式中驅動第二顯示器進行往復運動。In an embodiment of the present invention, the first driver is a motor. The switching system, the first system, the second system and the third system are respectively a gear system. The first driver drives the first display and the second display to reciprocate in the first mode through the switching system and the first system. The first driver drives the first display to reciprocate in the second mode via the second system. The first driver drives the second display to reciprocate in the third mode through the first adjustment system and the third system.
在本發明的一實施例中,切換系統包括一換位系統與一傳動系統。第一驅動器反轉時驅動換位系統而使傳動系統的一傳動件換位而接觸第一次系統、第二次系統或第三次系統。第一驅動器正轉時驅動傳動系統的傳動件以驅動與其接觸的第一次系統、第二次系統或第三次系統。In an embodiment of the present invention, the switching system includes a shift system and a transmission system. When the first driver is reversed, the indexing system is driven so that a transmission member of the driving system is indexed to contact the first system, the second system or the third system. When the first driver rotates forward, the transmission member of the transmission system is driven to drive the first system, the second system or the third system in contact with it.
基於上述,在本發明的頭戴式顯示裝置中,僅以一個驅動器就能調整兩個顯示器之間的距離以及一個顯示器與光學系統之間的距離。因此,可減少驅動器的使用量而降低成本、體積與重量。Based on the above, in the head-mounted display device of the present invention, the distance between two displays and the distance between one display and the optical system can be adjusted with only one driver. Therefore, the usage of the driver can be reduced, and the cost, volume and weight can be reduced.
圖1是本發明第一實施例的頭戴式顯示裝置的示意圖。圖2是圖1的頭戴式顯示裝置移除外殼與內殼後的示意圖。請參照圖1與圖2,本實施例的頭戴式顯示裝置100包括一第一光學系統110、一第二光學系統120、一第一顯示器130、一第二顯示器140、一第一驅動器150以及一第一調整系統160。基於美觀需求,本實施例的頭戴式顯示裝置100還可包括外殼102。前述各元件中例如只有第一光學系統110與第二光學系統120是部分暴露於外殼102之外,以供使用者透過第一光學系統110與第二光學系統120觀看第一顯示器130與第二顯示器140所顯示的影像。第一顯示器130、第二顯示器140、第一驅動器150以及第一調整系統160都安裝於外殼102內。FIG. 1 is a schematic diagram of a head-mounted display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the head-mounted display device of FIG. 1 with an outer shell and an inner shell removed. 1 and 2, the head-mounted
第一顯示器130組裝至第一光學系統110的物體側112。第一光學系統110上與物體側112相對的一側為影像側。也就是說,位於其物體側112的第一顯示器130所顯示的影像通過第一光學系統110後供使用者從影像側觀看,其中第一光學系統110例如是由一個或多個透鏡所組成。第二顯示器140組裝至第二光學系統120的物體側122。也就是說,位於其物體側122的第二顯示器140所顯示的影像通過第二光學系統120後供使用者從影像側觀看,其中第二光學系統120例如是由一個或多個透鏡所組成。第一調整系統160連接第一驅動器150、第一光學系統110、第一顯示器130與第二顯示器140。第一驅動器150驅動第一調整系統160以在一第一模式中調整第一顯示器130與第二顯示器140之間的距離。換言之,在第一模式中,第一驅動器150經由第一調整系統160調整第一顯示器130與第二顯示器140之間的距離,以符合不同瞳距(interpupillary distance, IPD)的使用者的需求。第一驅動器150驅動第一調整系統160以在一第二模式中調整第一顯示器130與第一光學系統110之間的距離。換言之,在第二模式中,第一驅動器150經由第一調整系統160調整第一光學系統110與第一顯示器130之間的距離,以符合不同視力條件的使用者的需求。The
從上述可知,在本實施例的頭戴式顯示裝置100中,經由第一驅動器150與第一調整系統160的搭配,不僅可以調整第一顯示器130與第二顯示器140之間的距離,還可以調整第一顯示器130與第一光學系統110之間的距離。相較於習知技術使用一個驅動器僅能調整一種距離,本實施例的頭戴式顯示裝置100可節省驅動器的使用數量,進而降低成本、體積與重量。It can be seen from the above that in the head-mounted
圖3A與圖3B是圖1的頭戴式顯示裝置移除外殼後的示意圖,圖3C是圖3A中的內殼改以實線呈現並遮蔽下方元件的示意圖。請參照圖2與圖3A,本實施例的頭戴式顯示裝置100(標示於圖1)還包括一內殼104,覆蓋第一顯示器130、第二顯示器140、第一驅動器150以及第一調整系統160。內殼104上具有一內齒輪孔104A。本實施例的第一調整系統160例如包括一第一次系統160A與一第二次系統160B。第一驅動器150例如為一馬達。第一次系統160A與第二次系統160B例如分別為一齒輪系統,亦即分別由一或多個齒輪構成。第一次系統160A例如包括一往復齒輪160A1與一從動齒輪160A2。第一驅動器150例如固定於第一顯示器130,也就是第一驅動器150會隨第一顯示器130移動。第一驅動器150例如是在正轉時會驅動往復齒輪160A1。舉例來說,往復齒輪160A1是棘輪。只有第一驅動器150正轉時,往復齒輪160A1會將轉動傳遞至其與內殼104的內齒輪孔104A接觸的輸出端。3A and 3B are schematic diagrams of the head-mounted display device of FIG. 1 after the outer shell is removed, and FIG. 3C is a schematic diagram of the inner shell of FIG. 3A being changed to show solid lines and shield the lower components. 2 and 3A, the head-mounted display device 100 (marked in FIG. 1) of this embodiment further includes an
圖3C是圖3A中的內殼以實線呈現並遮蔽下方元件的示意圖。請參照圖3A與圖3C,由於往復齒輪160A1的輸出端與內殼104的內齒輪孔104A的配合,使得往復齒輪160A1在轉動時會相對內殼104進行往復運動。在往復齒輪160A1相對內殼104進行往復運動時,也同時帶動第一驅動器150與第一顯示器130相對內殼104在X軸上進行往復運動。因此,第一顯示器130與內殼104的相對位置會在圖3A與圖3B的兩種狀態之間變化。Fig. 3C is a schematic diagram showing the inner shell in Fig. 3A with a solid line and shielding the components below. 3A and 3C, due to the cooperation of the output end of the reciprocating gear 160A1 with the
此外,在第一顯示器130相對內殼104進行往復運動時,第一顯示器130的一齒條132會帶動第一次系統160A的從動齒輪160A2轉動。從動齒輪160A2轉動時,就會帶動第二顯示器140的一齒條142相對內殼104在X軸上進行往復運動,進而帶動整個第二顯示器140相對內殼104在X軸上進行往復運動。例如,在圖3A的狀態下,第一驅動器150驅動往復齒輪160A1轉動,往復齒輪160A1與內齒輪孔104A的配合而使第一顯示器130相對內殼104在X軸上往中間移動。同時,第一顯示器130的齒條132會帶動從動齒輪160A2順時針轉動,而從動齒輪160A2帶動齒條142在X軸上往右移動,進而帶動第二顯示器140相對內殼104在X軸上往中間移動。最終,就從圖3A的狀態轉變為圖3B的狀態。In addition, when the
如此一來,第一驅動器150在正轉時就可以調整第一顯示器130與第二顯示器140之間的距離。本實施例中,齒條142是固定在第二顯示器140的一外殼144上,而齒條132則是固定在第一顯示器130的一外殼138上。因為第一顯示器130的外殼138與第一光學系統110固定,第二顯示器140的外殼144與第二光學系統120固定,所以兩者分別會帶動第一光學系統110與第二光學系統120在X軸上移動,可以讓頭戴式顯示裝置100符合不同瞳距(interpupillary distance, IPD)的使用者的需求。In this way, the
圖4是圖3A移除頭戴式顯示裝置的內殼以及顯示器的外殼後的示意圖。請參照圖4,第一驅動器150反轉時驅動第二次系統160B以在第二模式中調整第一顯示器130與第一光學系統110之間在Y軸上的距離。舉例來說,第二次系統160B是棘輪。只有第一驅動器150反轉時,第二次系統160B會將轉動傳遞出去。在此所述的正轉與反轉只是用於區隔兩種轉動的方向是相反的,但並不限定哪一個方向的轉動是正轉或反轉。當第一驅動器150的轉動確實傳遞至第二次系統160B的輸出端(未繪示,例如是一凸桿)時,第二次系統160B的輸出端進行圓周運動。由於第二次系統160B的輸出端插入於第一顯示器130的一顯示元件134的一滑槽136,因此進行圓周運動的第二次系統160B的輸出端會帶動顯示元件134在垂直於滑槽136的延伸方向的Y軸上進行往復運動。具體來說,顯示元件134是在Y軸上進行往復運動而靠近與遠離第一光學系統110。雖然第一顯示器130的外殼138(繪示於圖3A)與第一光學系統110固定,但第一顯示器130的顯示元件134可相對第一顯示器130的外殼138移動。因此,可以調整頭戴式顯示裝置100的第一光學系統110與顯示元件134的距離,以符合不同視力條件的使用者的需求。4 is a schematic diagram of FIG. 3A after removing the inner shell of the head-mounted display device and the outer shell of the display. 4, when the
請參照圖2與圖4,本實施例的頭戴式顯示裝置100可更包括一第二驅動器170與一第二調整系統180。第二調整系統180連接第二驅動器170、第二光學系統120與第二顯示器140。第二驅動器170驅動第二調整系統180以在一第三模式中調整第二顯示器140與第二光學系統120之間在Y軸上的距離。因此,可以讓頭戴式顯示裝置100的第二光學系統120與第二顯示器140的一顯示元件146的距離符合不同視力條件的使用者的需求。舉例來說,第二驅動器170為一馬達。第二調整系統180為一齒輪系統,亦即分別由一或多個齒輪構成。第二驅動器170與第二調整系統180固定於第二顯示器140的外殼144上。當第二驅動器170轉動時,第二調整系統180的輸出端(未繪示,例如是一凸桿)進行圓周運動。由於第二調整系統180的輸出端插入於第二顯示器140的顯示元件146的一滑槽148,因此進行圓周運動的第二次系統160B的輸出端會帶動顯示元件146在垂直於滑槽148的延伸方向的Y軸上進行往復運動。具體來說,顯示元件146是在Y軸上進行往復運動而靠近與遠離第二光學系統120。2 and 4, the head-mounted
圖5是本發明第二實施例的頭戴式顯示裝置移除外殼、光學系統與內殼後的示意圖。本實施例的頭戴式顯示裝置200與圖1的本實施例的頭戴式顯示裝置100大致相同,在此僅就兩者的差異處做說明。在本實施例的頭戴式顯示裝置200中,第一調整系統260連接第一驅動器250、第一光學系統110、第二光學系統120、第一顯示器130與第二顯示器140。第一驅動器250驅動第一調整系統260以在一第一模式中調整第一顯示器130與第二顯示器140之間在X軸上的距離。換言之,在第一模式中,第一驅動器250經由第一調整系統260調整第一顯示器130與第二顯示器140之間的距離,以符合不同瞳距的使用者的需求。第一驅動器250驅動第一調整系統260以在一第二模式中調整第一顯示器130與第一光學系統110之間在Y軸上的距離。換言之,在第二模式中,第一驅動器250經由第一調整系統260調整第一光學系統110與第一顯示器130之間的距離,以符合不同視力條件的使用者的需求。第一驅動器250驅動第一調整系統260以在一第三模式中調整第二顯示器140與第二光學系統120之間在Y軸上的距離。換言之,在第三模式中,第一驅動器250經由第一調整系統260調整第二光學系統120與第二顯示器140之間的距離,以符合不同視力條件的使用者的需求。FIG. 5 is a schematic diagram of the head-mounted display device according to the second embodiment of the present invention with the outer casing, the optical system and the inner casing removed. The head-mounted
從上述可知,在本實施例的頭戴式顯示裝置200中,經由第一驅動器250與第一調整系統260的搭配,可以調整第一顯示器130與第二顯示器140之間在X軸上的距離、第一顯示器130與第一光學系統110之間在Y軸上的距離以及第二顯示器140與第二光學系統120之間在Y軸上的距離。相較於習知技術使用一個驅動器僅能調整一種距離,本實施例的頭戴式顯示裝置100以一個驅動器調整三種距離,可節省驅動器的使用數量,進而降低成本、體積與重量。It can be seen from the above that in the head-mounted
本實施例的第一調整系統260包括一切換系統262、一第一次系統264、一第二次系統266與一第三次系統268。在第一模式,切換系統262連接第一次系統264而斷開第二次系統266與第三次系統268。在第二模式,切換系統262連接第二次系統266而斷開第一次系統264與第三次系統268。在第三模式,切換系統262連接第三次系統268而斷開第一次系統264與第二次系統266。換言之,因為設置有切換系統262,所以第一驅動器250可以經由三個次系統而調整三種距離。當然,在其他實施例中,也可增加次系統的數量而讓第一驅動器250可以調整更多種距離。The
本實施例的第一驅動器250例如為一馬達。切換系統262、第一次系統264、第二次系統266與第三次系統268例如分別為一齒輪系統,亦即分別由一或多個齒輪構成。雖然每個齒輪系統可能包括多個齒輪,但在此僅說明關鍵的齒輪的做動,並省略僅為傳動、轉向之類的齒輪的做動。The
圖6是圖5的頭戴式顯示裝置的第一驅動器與切換系統的示意圖。請參照圖5與圖6,切換系統262包括一換位系統262A與一傳動系統262B。第一驅動器250反轉時例如驅動換位系統262A而使傳動系統262B的一傳動件262B1換位而接觸第一次系統264、第二次系統266或第三次系統268。換言之,第一驅動器250反轉時可以經由換位系統262A而將傳動件262B1在三個位置之間移動,且傳動件262B1在每個位置時僅能接觸第一次系統264、第二次系統266與第三次系統268中的一個。FIG. 6 is a schematic diagram of the first driver and the switching system of the head-mounted display device of FIG. 5. 5 and 6, the
舉例來說,換位系統262A與第一驅動器150接觸的齒輪262A1是棘輪,且傳動系統262B與第一驅動器150接觸的齒輪262B2是棘輪。第一驅動器150經由齒輪272帶動齒輪274,而齒輪274用於帶動齒輪262A1與齒輪262B2。經過設計,第一驅動器150反轉時只有換位系統262A的齒輪262A1會將轉動傳遞出去,而第一驅動器150正轉時只有傳動系統262B的齒輪262B2會將轉動傳遞出去。For example, the gear 262A1 of the shifting
圖7是圖5的傳動系統的一個齒輪的仰角立體圖。請參照圖6與圖7,在此以齒輪262B2為例,說明棘輪的作動方式,但棘輪的具體設計並不以此為限。並且,齒輪262A1以及圖2的第二次系統160B與往復齒輪160A1都可以採用相似的設計。除了圖6的視角可見齒輪262B2的上側具有用於接觸齒輪274的齒之外,圖7的視角可見齒輪262B2的下側還具有用於接觸傳動件262B1的齒。Fig. 7 is an elevation perspective view of a gear of the transmission system of Fig. 5. 6 and 7, the gear 262B2 is taken as an example to illustrate the action mode of the ratchet, but the specific design of the ratchet is not limited to this. In addition, the gear 262A1, the
圖8是圖7的齒輪的俯角的爆炸圖。具體而言,齒輪262B2包括一上齒輪262B21、多個滾珠262B22與一下齒輪262B23。滾珠262B22夾置於上齒輪262B21與下齒輪262B23之間。Fig. 8 is an exploded view of the depression angle of the gear of Fig. 7. Specifically, the gear 262B2 includes an upper gear 262B21, a plurality of balls 262B22, and a lower gear 262B23. The ball 262B22 is sandwiched between the upper gear 262B21 and the lower gear 262B23.
圖9與圖10是圖7的齒輪在兩種狀態下的剖視圖。請參照圖6與圖9,當上齒輪262B21受到齒輪274的驅動而逆時針轉動時,滾珠262B22會被推到較為靠近中心的位置,使得上齒輪262B21無法藉由滾珠262B22而驅動下齒輪262B23。換言之,當第一驅動器250驅動齒輪272逆時針轉動時,將帶動齒輪274順時針轉動,並帶動上齒輪262B21逆時針轉動,但卻無法帶動下齒輪262B23轉動。請參照圖6與圖10,當上齒輪262B21受到齒輪274的驅動而順時針轉動時,滾珠262B22會被推到較為遠離中心的位置,使得上齒輪262B21能夠藉由滾珠262B22而驅動下齒輪262B23。換言之,當第一驅動器250驅動齒輪272順時針轉動時,將帶動齒輪274逆時針轉動,並帶動上齒輪262B21順時針轉動,此時將可帶動下齒輪262B23順時針轉動。9 and 10 are cross-sectional views of the gear of FIG. 7 in two states. 6 and 9, when the upper gear 262B21 is driven by the
從上述說明可以理解作為棘輪的齒輪262B2的作動方式。相似地,作為棘輪的齒輪262A1以及圖2的第二次系統160B與往復齒輪160A1的作動方式在此就省略不說明。圖11是圖6移除部分齒輪與第一驅動器後的示意圖。請參照圖6與圖11,當第一驅動器250反轉(在此為逆時針轉動)時,齒輪262B2的下齒輪262B23將不會被帶動。同時,當第一驅動器250反轉時,被驅動的換位系統262A的齒輪262A1則可帶動齒輪262A2,進而帶動齒輪262A3。當齒輪262A3轉動時,可以讓安裝在齒輪262A3上的傳動系統262B的傳動件262B1的位置改變。因此,當第一驅動器250反轉時,可讓傳動件262B1在三個位置之間移動,且傳動件262B1在三個位置中的每一個位置時僅能接觸圖5中標示的第一次系統264、第二次系統266與第三次系統268中的一個。當傳動件262B1被移動到所要的位置後,傳動件262B1將負責驅動所接觸的第一次系統264、第二次系統266或第三次系統268。為了避免在傳動件262B1負責驅動的過程中位移而導致無法接觸第一次系統264、第二次系統266或第三次系統268,可設置卡勾276。卡勾276可以禁止齒輪262A3順時針轉動,以固定傳動件262B1的位置。The operation mode of the gear 262B2 as the ratchet can be understood from the above description. Similarly, the operation modes of the gear 262A1 as the ratchet wheel and the
圖12是圖6的部分齒輪的示意圖。請參照圖12,為了確定傳動件262B1的位置,以確認傳動件262B1到達定位且可驅動圖5中標示的第一次系統264、第二次系統266與第三次系統268中的哪一者,在齒輪262A3下方可以設置三個開關280,且齒輪262A3的下側例如具有一個肋262A31。當齒輪262A3轉動時,肋262A31可以切換所接觸到的開關280。根據開關280切換時送出的訊號,就可以判斷傳動件262B1的位置。本實施例中,開關280是固定在頭戴式顯示裝置200(標示於圖5)的內殼(未繪示),但本發明不侷限於此。在此所述的頭戴式顯示裝置200的內殼與圖3A的內殼104基本上相同。Fig. 12 is a schematic diagram of a part of the gear of Fig. 6. 12, in order to determine the position of the transmission member 262B1, to confirm that the transmission member 262B1 reaches the position and can drive which of the
圖13是圖5的仰視圖。請參照圖5與圖13,經由換位系統262A的齒輪262A1使傳動件262B1能接觸第一次系統264後,第一驅動器250改為正轉,在圖5中第一驅動器250為順時針轉動,而在圖13中第一驅動器250為逆時針轉動。此時,第一驅動器250的轉動可以由傳動系統262B的齒輪262B2與傳動件262B1傳遞至與其接觸的第一次系統264。圖14是圖11移除部分齒輪後的仰角立體圖。請參照圖13與圖14,第一驅動器250正轉(在圖14中為逆時針轉動)而驅動齒輪272逆時針轉動時,將帶動齒輪274順時針轉動,並帶動上齒輪262B21逆時針轉動,此時將可帶動下齒輪262B23逆時針轉動。同時,下齒輪262B23可帶動往復齒輪264A順時針轉動。Fig. 13 is a bottom view of Fig. 5. 5 and 13, after the gear 262A1 of the shifting
第一次系統264的往復齒輪264A的齒264A1與第二顯示器140(標示於圖5)的外殼144的內齒輪孔144A配合,而往復齒輪264A的齒264A2與第一顯示器130(標示於圖5)的外殼138的內齒輪孔138A配合。因此,當往復齒輪264A順時針轉動時,會帶動第一顯示器130與第二顯示器140在X軸上進行往復運動,以調整第一顯示器130與第二顯示器140之間的距離。因此,外殼144與外殼138可從如圖13所示的彼此保持較遠距離而變成如圖15所示的彼此靠近。並且,往復齒輪264A的齒264A1僅接觸外殼144的內齒輪孔144A的單側,且往復齒輪264A的齒264A2僅接觸的外殼138的內齒輪孔138A的單側。因此,當從如圖13的狀態變成如圖15的狀態後,第一驅動器250繼續正轉即可再次從如圖15的狀態變成如圖13的狀態。The teeth 264A1 of the
圖16是圖5的頭戴式顯示裝置移除顯示器的外殼後的示意圖。圖17是圖16移除部分元件並加上第一顯示器的外殼後的示意圖。請參照圖16與圖17,當第一驅動器250反轉(在圖16中為逆時針轉動)而經由換位系統262A的齒輪262A1使傳動件262B1能接觸第二次系統266後,第一驅動器250改為正轉(在圖16中為順時針轉動)。第一驅動器250正轉而驅動齒輪272順時針轉動時,將帶動齒輪274逆時針轉動,並帶動上齒輪262B21順時針轉動,此時將可帶動下齒輪262B23(標示於圖14)順時針轉動。同時,下齒輪262B23可帶動傳動件262B1逆時針轉動,進而帶動與其接觸的第二次系統266的齒輪266B順時針轉動。當第一驅動器250的轉動確實傳遞至第二次系統266的輸出端266A時,第二次系統266的輸出端266A會經由第一顯示器130的顯示元件134的一滑槽136而帶動顯示元件134在Y軸上進行往復運動。具體來說,顯示元件134是在靠近與遠離第一光學系統110(如圖2所示)的方向上進行往復運動。雖然第一顯示器130的外殼138與第一光學系統110固定,但第一顯示器130的顯示元件134可相對第一顯示器130的外殼138移動。因此,可以調整頭戴式顯示裝置200的第一光學系統110與顯示元件134的距離,以符合不同視力條件的使用者的需求。FIG. 16 is a schematic diagram of the head-mounted display device of FIG. 5 after the housing of the display is removed. Fig. 17 is a schematic diagram of Fig. 16 after removing part of the components and adding the housing of the first display. 16 and 17, when the
圖18是圖5的頭戴式顯示裝置移除顯示器的外殼後的另一狀態的示意圖。請參照圖18,當第一驅動器250反轉(在圖18中為逆時針轉動)而經由換位系統262A的齒輪262A1使傳動件262B1能接觸第三次系統268後,第一驅動器250改為正轉(在圖18中為順時針轉動)。第一驅動器250正轉而驅動齒輪272順時針轉動時,將帶動齒輪274逆時針轉動,並帶動上齒輪262B21順時針轉動,此時將可帶動下齒輪262B23(標示於圖14)順時針轉動。同時,下齒輪262B23可帶動傳動件262B1逆時針轉動,進而帶動與其接觸的第三次系統268的齒輪268B順時針轉動。當第一驅動器250的轉動確實傳遞至第三次系統268的輸出端268A時,第三次系統268的輸出端268A會經由第二顯示器140的顯示元件146的滑槽148而帶動顯示元件146在Y軸上進行往復運動。具體來說,顯示元件146是在靠近與遠離第二光學系統120(如圖2所示)的方向上進行往復運動。雖然第二顯示器140的外殼144(如圖2所示)與第二光學系統120固定,但第二顯示器140的顯示元件146可相對第二顯示器140的外殼144移動。因此,可以調整頭戴式顯示裝置200的第二光學系統120與顯示元件146的距離,以符合不同視力條件的使用者的需求。18 is a schematic diagram of another state of the head-mounted display device of FIG. 5 after the housing of the display is removed. Please refer to FIG. 18, when the
綜上所述,在本發明的頭戴式顯示裝置中,因為調整系統與驅動器的配合,所以可僅以一個驅動器調整兩個顯示器之間的距離以及一個顯示器與光學系統之間的距離。因此,頭戴式顯示裝置中可以配置較少的驅動器。此外,若適當設計調整系統,還可僅以一個驅動器調整兩個顯示器之間的距離、第一顯示器與第一光學系統之間的距離以及第二顯示器與第二光學系統之間的距離進一步減少驅動器的數量。In summary, in the head-mounted display device of the present invention, because of the cooperation of the adjustment system and the driver, the distance between two displays and the distance between one display and the optical system can be adjusted with only one driver. Therefore, fewer drivers can be configured in the head-mounted display device. In addition, if the adjustment system is properly designed, the distance between the two displays, the distance between the first display and the first optical system, and the distance between the second display and the second optical system can be further reduced with only one driver. The number of drives.
100,200:頭戴式顯示裝置
102,138,144:外殼
104:內殼
104A,138A,144A:內齒輪孔
110:第一光學系統
112,122:物體側
120:第二光學系統
130:第一顯示器
132,142:齒條
134,146:顯示元件
136,148:滑槽
140:第二顯示器
150,250:第一驅動器
160:第一調整系統
160A,264:第一次系統
160B,266:第二次系統
160A1,264A:往復齒輪
160A2:從動齒輪
170:第二驅動器
180,260:第二調整系統
262:切換系統
262A:換位系統
262A1,262A2,262A3,262B2,266B,268B,272,274:齒輪
262B:傳動系統
262B1:傳動件
262B21:上齒輪
262B22:滾珠
262B23:下齒輪
264A1,264A2:齒
266A,268A:輸出端
276:卡勾
280:開關
262A31:肋100, 200: Head-mounted display device
102,138,144: shell
104:
圖1是本發明第一實施例的頭戴式顯示裝置的示意圖。 圖2是圖1的頭戴式顯示裝置移除外殼與內殼後的示意圖。 圖3A與圖3B是圖1的頭戴式顯示裝置移除外殼後的兩種狀態的示意圖。 圖3C是圖3A中的內殼以實線呈現並遮蔽下方元件的示意圖。 圖4是圖3A移除頭戴式顯示裝置的內殼以及顯示器的外殼後的示意圖。 圖5是本發明第二實施例的頭戴式顯示裝置移除外殼、光學系統與內殼後的示意圖。 圖6是圖5的頭戴式顯示裝置的第一驅動器與切換系統的示意圖。 圖7是圖5的傳動系統的一個齒輪的仰角立體圖。 圖8是圖7的齒輪的俯角的爆炸圖。 圖9與圖10是圖7的齒輪在兩種狀態下的剖視圖。 圖11是圖6移除部分齒輪與第一驅動器後的示意圖。 圖12是圖6的部分齒輪的示意圖。 圖13是圖5的仰視圖。 圖14是圖11移除部分齒輪後的仰角立體圖。 圖15是圖5的仰視圖。 圖16是圖5的頭戴式顯示裝置移除顯示器的外殼後的示意圖。 圖17是圖16移除部分元件並加上第一顯示器的外殼後的示意圖。 圖18是圖5的頭戴式顯示裝置移除顯示器的外殼後的另一狀態的示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of a head-mounted display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the head-mounted display device of FIG. 1 with an outer shell and an inner shell removed. 3A and 3B are schematic diagrams of two states of the head-mounted display device of FIG. 1 after the housing is removed. Fig. 3C is a schematic diagram showing the inner shell in Fig. 3A with a solid line and shielding the components below. 4 is a schematic diagram of FIG. 3A after removing the inner shell of the head-mounted display device and the outer shell of the display. FIG. 5 is a schematic diagram of the head-mounted display device according to the second embodiment of the present invention with the outer casing, the optical system and the inner casing removed. FIG. 6 is a schematic diagram of the first driver and the switching system of the head-mounted display device of FIG. 5. Fig. 7 is an elevation perspective view of a gear of the transmission system of Fig. 5. Fig. 8 is an exploded view of the depression angle of the gear of Fig. 7. 9 and 10 are cross-sectional views of the gear of FIG. 7 in two states. Fig. 11 is a schematic diagram of Fig. 6 with part of the gears and the first driver removed. Fig. 12 is a schematic diagram of a part of the gear of Fig. 6. Fig. 13 is a bottom view of Fig. 5. Fig. 14 is an elevation perspective view of Fig. 11 with part of the gear removed. Fig. 15 is a bottom view of Fig. 5. FIG. 16 is a schematic diagram of the head-mounted display device of FIG. 5 after the housing of the display is removed. Fig. 17 is a schematic diagram of Fig. 16 after removing part of the components and adding the housing of the first display. 18 is a schematic diagram of another state of the head-mounted display device of FIG. 5 after the housing of the display is removed.
110:第一光學系統 110: The first optical system
112,122:物體側 112, 122: Object side
120:第二光學系統 120: second optical system
130:第一顯示器 130: The first display
132,142:齒條 132,142: rack
134:顯示元件 134: display components
136:滑槽 136: Chute
140:第二顯示器 140: second display
144:外殼 144: Shell
150:第一驅動器 150: first drive
160:第一調整系統 160: The first adjustment system
160A:第一次系統 160A: First time system
160B:第二次系統 160B: second system
160A1:往復齒輪 160A1: Reciprocating gear
160A2:從動齒輪 160A2: driven gear
170:第二驅動器 170: second drive
180:第二調整系統 180: Second adjustment system
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