头戴式显示器的制作方法

本发明涉及一种头戴式显示器，尤其涉及一种依据显示内容提供额外光线的头戴式显示器。

背景技术：

头戴式显示器(head-mounteddisplay，hmd)是一种穿戴在使用者头上，且会将影片信息直接呈现在使用者眼前的显示器装置。然而，受限于hmd的既有结构，使用者所感知的视觉体验经常无法具体地反映人们在真实世界中所能感受到的视觉体验。具体而言，由于周遭环境中的光线无法进入hmd提供予使用者的视觉空间中，因而可能让使用者感觉像是通过望远镜在观看hmd所提供的影音内容，如图1所示。在此情况下，使用者仍会感受到些许的不真实感，从而影响对于hmd的操作体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种头戴式显示器，其可用于解决上述技术问题。

本发明提供一种头戴式显示器，包括外壳、第一腔室、第二腔室及至少一光源。第一腔室设置于外壳中并设置有显示器，其中显示器用于播放影音内容。第二腔室设置于外壳中并相邻于第一腔室，其中第二腔室与第一腔室之间设置有贯通孔，而影音内容通过贯通孔而由第一腔室传播至第二腔室。至少一光源设置于第一腔室及第二腔室的至少其中之一的至少一侧，其中至少一光源反应于影音内容或头戴式显示器的系统状态而提供至少一光线。

基于上述，本发明提出的hmd可通过设置于第一腔室和/或第二腔室中的光源来提供额外的光线，进而让穿戴者感受到更佳的视觉体验。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是现有的hmd视觉体验示意图。

图2a是依据本发明的一实施例示出的hmd侧剖视图。

图2b是依据图2a示出的hmd前视图。

图2c是依据图2a及图2b示出的hmd穿戴情境图。

图3是依据本发明的一实施例示出的由hmd提供的视觉体验示意图。

图4是依据本发明实施例示出的多种光源阵列方式。

图5是依据本发明另一实施例示出的多种光源阵列方式。

图6是依据本发明的一实施例示出的hmd爆炸图。

图7是依据本发明多个实施例示出的hmd侧剖视图。

图8是依据本发明的一实施例示出的调整光线的流程图。

图9a是依据本发明的一实施例示出的vr情境示意图。

图9b是依据本发明图9a示出的vr情境示意图。

附图标记说明：

200、400、500、600、700a、700b、700c、700d：hmd；

205：外壳；

210、620、710：第一腔室；

215、610：显示器；

220、650、720：第二腔室；

225：贯通孔；

230a、230b、730、l、m、r：光源；

231a、231b、405、505a、505b、605a、605b：光线；

250：信号处理器；

299：穿戴者；

310：影音内容；

410、420、430、440、450、510、520、530、540、540a、550：光源阵列；

411、441：点光源；

460：导光板；

511、541：面光源；

630：透镜；

640：遮光件；

660：外观件；

670：缓冲材料；

680：头带；

740：消光层；

998：路灯；

999：角色；

t1、t2、t3、t7、t8、t9：地点；

tl1、tl2、tl3、tl7、tl8、tl9：顶部图像；

r1、r2：路线；

s810～s840：步骤。

具体实施方式

请参照图2a、图2b及图2c，其中图2a是依据本发明的一实施例示出的hmd侧剖视图，图2b是依据图2a示出的hmd前视图，而图2c是依据图2a及图2b示出的hmd穿戴情境图。如图2a所示，本发明提出的hmd200包括外壳205、第一腔室210、第二腔室220、光源230a及230b。在不同的实施例中，hmd200可用于播放虚拟实境(virtualreality，vr)的影音内容、第一人称视角(firstpersonview，fpv)的影音内容或是其他类似的影音内容。

第一腔室210设置于外壳205中并设置有显示器215，其中显示器215可用于播放上述影音内容。在一实施例中，上述影音内容可由连接于hmd200的电脑主机、平板电脑、智能手机或其他类似的装置提供，但可不限于此。

第二腔室220设置于外壳205中并相邻于第一腔室210。第二腔室220与第一腔室210之间设置有贯通孔225，而影音内容可通过贯通孔225而由第一腔室210传播至第二腔室220。

在本实施例中，第一腔室210可具有前侧及后侧，其中显示器215可设置于第一腔室210的前侧，而贯通孔225可设置于第一腔室210的后侧。相似地，第二腔室220也可具有前侧及后侧，其中贯通孔225可设置于第二腔室220的前侧，而第二腔室220的后侧可实现为开放侧。如图2c所示，第二腔室220的后侧(即，开放侧)可用于容置hmd200的穿戴者299的脸部。

在本实施例中，第一腔室210可具有顶侧、底侧、左侧及右侧，而第二腔室220也可具有顶侧、底侧、左侧及右侧。为便于理解，图2a中仅将第一腔室210及第二腔室220的顶侧及底侧示出，并省略第一腔室210及第二腔室220的右侧及左侧。

在不同的实施例中，光源230a及230b可实现为led、oled等光学元件，但可不限于此。在图2a中，光源230a可设置于第一腔室210的顶侧，而光源230b可设置于第二腔室220的顶侧，但本发明可不限于此。

在其他实施例中，光源230a也可设置于第一腔室210的右侧、左侧和/或底侧。并且，光源230b也可设置于第二腔室220的右侧、左侧和/或底侧。此外，在另一实施例中，hmd200中也可仅包括光源230a，其可设置于第一腔室210或第二腔室220的任意一侧上。简言之，本发明提出的hmd可广泛地理解为包括至少一光源，而所述至少一光源可设置于第一腔室及第二腔室的其中之一的至少一侧。此外，当hmd中设置有多个光源时，这些光源还可以光源阵列的方式呈现，而其相关细节将在之后另行说明。

为便于说明，以下将皆假设本发明的光源是装设于第一腔室和/或第二腔室的顶侧，但其并非用以限制本发明可能的实施方式。

在本发明的实施例中，光源230a及230b可反应于上述影音内容或hmd200的系统状态而提供光线231a及231b。

如图2c所示，本发明的hmd200可包括信号处理器250(其例如是微处理器或其他类似的处理器)，其可用于依据影音内容的部分内容决定光线231a及231b的具体呈现方式(例如颜色和/或强度)。举例而言，若影音内容是360度图像，则前述部分内容可以是此360度图像的顶部图像。在此情况下，光线231a及231b可调整为对应于顶部图像的颜色。

请参照图3，其是依据本发明的一实施例示出的由hmd提供的视觉体验示意图。在图3中，假设影音内容310为图2a的hmd200提供予穿戴者299的画面。在本实施例中，影音内容310例如是在蓝天下所拍摄的360度图像。在此情况下，影音内容310的顶部图像应是蓝天。相应地，由光源230a及230b所提供的光线231a及231b可经信号处理器250的调整而呈现对应于蓝天的颜色(例如，蓝色)。

举另一例而言，假设影音内容310为在星空下所拍摄的360度图像，则其顶部图像应是星空。相应地，信号处理器250可将光线231a及231b调整为对应于星空的颜色(例如，黑色)。举再一例而言，假设影音内容310为在黄色路灯下所拍摄的360度图像，则其顶部图像应是黄色路灯。相应地，信号处理器250可将光线231a及231b调整为对应于黄色路灯的颜色(例如，黄色)。

在另一实施例中，若影音内容未包括可作为调整光线依据的内容(例如上述的顶部图像)，则信号处理器250也可获取影音内容中对应于光源的一侧的部分内容，并据以调整光线的呈现方式。

以图3为例，假设影音内容310因非为360度图像而不具有前述的顶部图像，则信号处理器250可获取位于影音内容310顶侧(即，光源230a及230b在第一腔室210及第二腔室220中所设置的一侧)的部分内容。在不同的实施例中，信号处理器250所获取的部分内容例如是影音内容310顶部1/5或是其他比例的画面。并且，信号处理器250可基于所获取部分内容的平均颜色来决定光线231a及231b的颜色，但可不限于此。在图3中，信号处理器250所获取的部分内容例如是蓝天，则信号处理器250可相应地将光线231a及231b调整为对应于蓝天的颜色(例如，蓝色)。

在另一实施例中，光线231a及231b的具体呈现方式也可依据hmd200的系统状态而定。前述的系统状态例如是装置配对状态、电源状态、或是hmd200所连接的电脑主机的相关信息，但可不限于此。

此外，光线231a及231b的具体呈现方式也可依据影音内容的运作状态而定。假设hmd200提供的影音内容为穿戴者299正在进行的游戏内容，则光线231a及231b可设计为对应于影音内容当下的游戏状态。举例而言，当穿戴者299获胜时，光线231a及231b可呈现为绿色。当穿戴者299的角色处于回血状态时，光线231a及231b可呈现为绿色的跑马灯。当穿戴者299受攻击时，光线231a及231b可呈现为红色。或者，光线231a及231b的颜色也呈现为对应于穿戴者299所属队伍的颜色。

承先前实施例所提及的，本发明的hmd中的光源可采用光源阵列的方式呈现，以下即搭配图4及图5作进一步说明。

请参照图4，其是依据本发明实施例示出的多种光源阵列方式。在图4中，所示的光源阵列410、420、430、440及450个别包括m×n个点光源(其中m、n皆为正整数)。

以光源阵列410为例，其可包括2×1个点光源411。当光源阵列410被设置于hmd400中时，点光源411可协同提供光线405。并且，由图4的hmd400的前视图及侧剖视图可看出，由于光源阵列410可视为仅包括1列点光源411，因此可仅设置于hmd400的第一腔室(未另标示)或第二腔室(未另标示)中。

再以光源阵列440为例，其可包括9×2个点光源441。当光源阵列440被设置于hmd400中时，点光源441可协同提供光线405。并且，由图4的hmd400的前视图及侧剖视图可看出，由于光源阵列440可视为仅包括2列点光源441(每列包括9个点光源441)，因此这2列点光源441可分别设置于hmd400的第一腔室及第二腔室中，或是皆设置于hmd400的第一腔室或第二腔室中。此外，光源阵列420、430及450的态样及设置方式可参照光源阵列410及440的相关说明，于此不另赘述。

此外，如图4所示，本发明的hmd400还可包括导光板460，其可贴附于光源上，以提供更佳的导光效果。

请参照图5，其是依据本发明另一实施例示出的多种光源阵列方式。在图5中，所示的光源阵列510、520、530、540及550个别包括m×n个面光源(其中m、n皆为正整数)。

以光源阵列510为例，其可包括2×1个面光源511。当光源阵列510被设置于hmd500的第一腔室时，面光源511可协同提供光线505a。或者，当光源阵列510被设置于hmd500的第二腔室时，面光源511可协同提供光线505b。

再以光源阵列540为例，其可包括9×2个面光源541。当光源阵列540被设置于hmd500中的第一腔室或第二腔室时，点光源541可协同提供光线505a或505b。此外，光源阵列540也可调整为包括2列(其个别包括9×1个面光源541)的面光源541的光源阵列540a。并且，光源阵列540a中的2列面光源541可分别设置于hmd500的第一腔室及第二腔室中，以分别提供光线505a及505b。此外，光源阵列520、530及550的态样及设置方式可参照光源阵列510及540的相关说明，于此不另赘述。

请参照图6，其是依据本发明的一实施例示出的hmd爆炸图。如图6所示，hmd600可依序包括显示器610、第一腔室620、透镜630、遮光件640、第二腔室650、外观件660、缓冲材料670及头带680，其中，第一腔室620及第二腔室650的顶侧可分别设置有用于提供光线605a及605b的光源。然而，图6所示的hmd600的结构仅用以举例，并非用以限定本发明可能的实施方式。

请参照图7，其是依据本发明多个实施例示出的hmd侧剖视图。如hmd700a所示，本发明的光源730可仅设置于第一腔室710中。如hmd700b所示，本发明的光源730可同时设置于第一腔室710及第二腔室720中。如hmd700c所示，本发明的光源730也可仅设置于第二腔室720中。

此外，如图7所示，本发明的hmd700d还可包括消光层740，其可贴附于的光源730上，用以吸收出现在第一腔室710及第二腔室720中的各种杂散光线，进而避免杂散光线影响穿戴者的视觉体验。

请参照图8，其是依据本发明的一实施例示出的调整光线的流程图。在本实施例中，假设hmd中的信号处理器可从耦接于hmd的电脑主机接收影音内容。因此，在步骤s810中，信号处理器可判断是否从电脑主机接收到对应于影音内容的光线参考数据。在不同的实施例中，上述光线参考数据可以是先前提及的360度图像的顶部图像，或是影音内容中对应于光源的一侧的部分内容。

若信号处理器判断已从电脑主机接收到上述光线参考数据，则可接续执行步骤s820，以依据光线参考数据产生第一光源控制信号。在一实施例中，若所收到的光线参考数据为360度图像的顶部图像，则信号处理器所产生的第一光源控制信号则可用以将光源发出的光线调整为对应于顶部图像的颜色。举例而言，若顶部图像为蓝天，则第一光源控制信号可用以控制光源发出对应于蓝天的蓝色。举另一例而言，若顶部图像为星空，则第一光源控制信号可用以控制光源发出对应于星空的黑色，但本发明可不限于此。

在步骤s830中，信号处理器可依据第一光源控制信号调整光线。在一实施例中，对于每个光源所发出的光线，信号处理器皆可采用对应的第一光源控制信号予以控制，如下表1所示。

表1

并且，当存在多个光源时，对于所欲控制的光源，信号处理器还可在对应的第一光源控制信号中加上对应于此光源的身分信息(例如字串或座标)，藉以更为准确地控制所考虑的光源。

换言之，信号处理器可通过独立控制各个光源而使各光源提供不同的颜色的光线。藉此，可让设置于hmd中的光源协同提供更为细致的光线层次，进而让使用者得到更佳的视觉体验。

此外，若信号处理器判断未从电脑主机接收到上述光线参考数据，则可接续执行步骤s840，以依据来自电脑主机的第二光源控制信号调整光线。在本实施例中，所述第二光源控制信号例如是对应于影音内容的运作状态(例如，游戏状态)或是hmd的系统状态(例如，装置配对状态等)。藉此，可让hmd的光源所提供的光线能够反应于影音内容的运作状态(例如因受攻击而呈现红色等)或是hmd的系统状态(例如电源状态等)而变化。

为使本发明更易于理解，以下另基于图9a及图9b作进一步说明。

请参照图9a，其是依据本发明的一实施例示出的vr情境示意图。如图9a所示，假设本发明的hmd的穿戴者在vr环境中的角色999正沿着路线r1行走于所示的vr场景(例如是一旁设置有路灯998的月台)中，并依序经过地点t1、t2及t3。并且，在图9a中，所考虑的hmd中设置有光源l、m及r，而光源l、m及r所提供的光线强度可依角色999行走于路线r1的过程中而变化。

具体而言，角色999依序经过地点t1～t3的过程可看成是角色999逐渐接近路灯998再逐渐远离路灯998的过程。在此过程中，hmd可依据分别对应于地点t1～t3的顶部图像tl1、tl2及tl3来产生对应的第一光线控制信号以控制光源l、m及r。

举例而言，当角色999位于地点t1时，由于顶部图像tl1(即，光线参考数据)应呈现来自于左上方的微弱光线，因此信号处理器可发出(l,55)、(m,20)及(r,0)的第一控制信号，藉以分别将光源l、m、r的强度调整为55、20及0。在此情况下，hmd的穿戴者即可感受到有来自左上方的微弱光线。

当角色999前进至地点t2时，由于顶部图像tl2(即，光线参考数据)应呈现来自于左上方的较强光线，因此信号处理器可发出(l,220)、(m,80)及(r,0)的第一控制信号，藉以分别将光源l、m、r的强度调整为220、80及0。在此情况下，hmd的穿戴者即可感受到有来自左上方的较强光线。

当角色999前进至地点t3时，由于顶部图像tl3(即，光线参考数据)应呈现来自于左上方的较弱光线，因此信号处理器可发出(l,55)、(m,20)及(r,0)的第一控制信号，藉以分别将光源l、m、r的强度调整为55、20及0。在此情况下，hmd的穿戴者即可感受到有来自左上方的微弱光线。

藉此，可让hmd的穿戴者感受到身临其境的效果，从而提升穿戴者的操作体验。

请参照图9b，其是依据本发明图9a示出的vr情境示意图。如图9b所示，假设本发明的hmd的穿戴者在vr环境中的角色999正沿着路线r2行走于所示的vr场景(例如是一旁设置有路灯998的月台)中，并依序经过地点t7、t8及t9。并且，在图9b中，所考虑的hmd中设置有光源l、m及r，而光源l、m及r所提供的光线强度可依角色999行走于路线r2的过程中而变化。

相似于图9a，角色999依序经过地点t7～t8的过程也可看成是角色999先逐渐接近路灯998再逐渐远离路灯998的过程，差别仅在于路线r2较路线r1更靠近路灯998。在上述过程中，hmd可依据分别对应于地点t7～t9的顶部图像tl7、tl8及tl9来产生对应的第一光线控制信号以控制光源l、m及r。

举例而言，当角色999位于地点t7(例如，位于路灯998下方)时，由于顶部图像tl7(即，光线参考数据)应呈现来自于斜前方的较强光线，因此信号处理器可发出(l,110)、(m,100)及(r,50)的第一控制信号，藉以分别将光源l、m、r的强度调整为110、100及50。在此情况下，hmd的穿戴者即可感受到有来自斜前方的较强光线。

当角色999前进至地点t8时，由于顶部图像tl8(即，光线参考数据)应呈现来自于正上方的强烈光线，因此信号处理器可发出(l,255)、(m,255)及(r,135)的第一控制信号，藉以分别将光源l、m、r的强度调整为255、255及135。在此情况下，hmd的穿戴者即可感受到有来自正上方的强烈光线。

当角色999前进至地点t9时，由于顶部图像tl9(即，光线参考数据)应呈现来自于左后方的光线，因此信号处理器可发出(l,180)、(m,120)及(r,70)的第一控制信号，藉以分别将光源l、m、r的强度调整为170、120及70。在此情况下，hmd的穿戴者即可感受到有来自左后方的光线。

除了以上提及的情境之外，举凡影音内容中车子进出隧道的环境光、游戏中店员头上的日光灯、虚拟竞技场的透明天窗所透入的天光、工厂中的环境光、沙滩上的阳光、枪战的火光与古堡的烛光阴影等，都可通过本发明hmd所额外提供的光线来让hmd的穿戴者感受到身临其境的效果，从而提升穿戴者的操作体验。

综上所述，本发明提出的hmd可通过设置于第一腔室和/或第二腔室中的光源来提供额外的光线，进而让穿戴者感受到更佳的视觉体验。并且，因应于不同的应用，上述光线还可基于影音内容的运作状态和/或hmd的系统状态而呈现不同的变化，从而让穿戴者更能感受到身临其境的感觉。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。