CN117406438A - 影像感测装置及头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种影像感测装置，包括多个透镜组、连接件、至少一个天线组件以及多个影像感测组件。各透镜组包括第一侧沿光轴排列的多个透镜组件。连接件连接于多个透镜组之间。连接件包括多个第一部分以及多个第二部分。多个第二部分连接于多个第一部分之间。多个天线组件分别配置于多个第一部分，用以朝第一侧提供多个感测波束至目标区。多个影像感测组件分别配置于多个透镜组朝向第二侧的一侧，用以感测目标区的反射光束，其中第二侧的方向相反于第一侧的方向。

Description

影像感测装置及头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及一种电子装置，尤其是涉及一种影像感测装置及头戴式显示设备。

背景技术

随着科技产业日益发达，电子装置的型态、使用功能以及使用方式越来越多元，可直接配戴在使用者身体上的穿戴式(wearable)电子装置也因应而生。头戴式电子装置的种类相当多，以眼罩类型等头戴式电子装置为例，用户配戴上此类电子装置之后，除了可以看到立体影像之外，影像还会随着用户头部转动而变，可提供使用者更身历其境的感受。

然而，在目前的头戴式电子装置设计中，结构中具有各种不同功能的模块，导致了头戴式电子装置体积居高不下。此外，现阶段的发展还有雷达波束的涵盖范围或雷达波束的分集特性受限于有限的天线阵元数的问题，以及头戴式电子装置上特定位置需同时配置影像与雷达传感器的问题。

发明内容

本发明是针对一种影像(图像)感测装置及头戴式显示设备，可使天线与影像感测组件整合成单一模块而形成最佳感测位置以及增加不同的波束方向，或增加不同的扫描范围及其面积。本发明的影像感测装置可用于头戴式显示设备、车用装置、机器人或无人机等装置上。扩增实境(augmented reality)或虚拟现实(virtual reality)配件也会配置本发明的影像感测装置，如控制器、手环、戒指；另，有空间识别需求的装置也有可能配置本发明的影像感测装置。

根据本发明的实施例，影像感测装置包括多个透镜组、连接件、多个天线组件以及多个影像感测组件。各透镜组包括沿光轴排列的多个透镜组件。连接件连接于多个透镜组之间。连接件包括多个第一部分以及多个第二部分。多个第二部分连接于多个第一部分之间。多个天线组件分别配置于多个第一部分，用以朝第一侧提供多个感测波束至目标区。多个影像感测组件分别配置于多个透镜组朝向第二侧的一侧，用以感测目标区的反射光束，其中第二侧的方向相反于第一侧的方向。

根据本发明的另一实施例，头戴式显示器包括影像感测装置以及显示器。影像感测装置包括多个透镜组、连接件、多个天线组件以及多个影像感测组件。各透镜组包括沿光轴排列的多个透镜组件。连接件连接于多个透镜组之间。连接件包括多个第一部分以及多个第二部分。多个第二部分连接于多个第一部分之间。多个天线组件分别配置于多个第一部分，用以朝第一侧提供多个感测波束至目标区。多个影像感测组件分别配置于多个透镜组朝向第二侧的一侧，用以感测目标区的反射光束，其中第二侧的方向相反于第一侧的方向。头戴式显示器内包括一主板，影像感测装置经由一信号线与主板耦接。

根据本发明的另一实施例，影像感测装置包括透镜组、多个天线组件以及影像感测组件。透镜组包括沿光轴排列的多个透镜组件。多个天线组件配置于透镜组的第二侧，用以提供多个感测波束至目标区。多个天线组件位于透镜组的不同相对位置上。影像感测组件配置于透镜组的第二侧，用以感测目标区的反射光束。

根据本发明的另一实施例，头戴式显示器包括影像感测装置以及显示器。影像感测装置包括透镜组、多个天线组件以及影像感测组件。透镜组包括沿光轴排列的多个透镜组件。多个天线组件配置于透镜组的第二侧，用以提供多个感测波束至目标区。多个天线组件位于透镜组的不同相对位置上。影像感测组件配置于透镜组的第二侧，用以感测目标区的反射光束。显示器电连接所述影像感测装置。

基于上述，在本发明的影像感测装置以及头戴式显示器中，影像感测装置中包括透镜组、多个天线组件以及影像感测组件。其中，多个天线组件所提供的感测波束传递通过透镜组至目标区以形成扫描波束，而目标区所反射出的反射光束传递通过透镜组至影像感测组件。因此，将多个天线组件配置邻近于透镜组，可让目标区所提供的反射光束与多个天线组件所提供的感测波束共享透镜组，进而可整合成单一模块可配置于最佳感测位置，同时可节省装置体积。此外，经由配置位置调整器移动透镜组可提供光学避震效果以及使扫描波束增加不同的波束方向，或增加不同的扫描范围及其面积。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一实施例的头戴式显示设备的示意图；

图2为图1的影像感测装置的影像感测装置在进行光学感测时的示意图；

图3为图1的影像感测装置的影像感测装置在进行波束扫描时的示意图；

图4为本发明另一实施例的头戴式显示设备的示意图；

图5为图4的影像感测装置的影像感测装置在进行光学感测时的示意图；

图6为图4的影像感测装置的影像感测装置在进行波束扫描时的示意图。

附图标号说明

10:使用者；

20:目标区；

50:头戴式显示设备；

100,100A:影像感测装置；

110:透镜组；

112:透镜组件；

120:连接件；

122:第一部分；

124:第二部分；

130:天线组件；

140:影像感测组件；

200:显示器；

A1:第一侧；

A2:第二侧；

B:扫描波束；

F:参考平面；

I:光轴；

L1:反射光束；

L2:感测波束。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1为本发明一实施例的头戴式显示设备的示意图。请参考图1。本发明一实施例提供一种头戴式显示设备50，可让使用者10配戴并达到体验虚拟现实(virtual reality)、扩增实境(augmented reality)或混合实境(mixed reality)的效果。在本实施例中，头戴式显示设备50包括影像感测装置100以及显示器200。影像感测装置100用以对目标区20进行感测，显示器200电连接影像感测装置100，用以依据影像感测装置100的感测结果产生影像画面。

图2为图1的影像感测装置的影像感测装置在进行光学感测时的示意图。图3为图1的影像感测装置的影像感测装置在进行波束扫描时的示意图。请参考图1至图3。影像感测装置多个透镜组110、连接件120、多个天线组件130以及多个影像感测组件140。在本实施例中，透镜组110的数量例如为两个，且沿垂直于光轴I的一方向上排列，但本发明并不限于此。详细而言，各透镜组110包括沿光轴I排列的多个透镜组件112。举例而言，各透镜组110例如包括具有屈亮度的一个或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。在本实施例中，各透镜组110中多个透镜组件112在光轴I上的光学成像范围由第一侧A1至第二侧A2逐渐增加，如图2所显示。

连接件120连接于多个透镜组110之间。连接件包括多个第一部分122以及多个第二部分124。其中多个第二部分124连接于多个第一部分122之间；且如图2所示，多个第二部分124的厚度大于多个第一部分122的厚度，故多个第二部分124的介电常数大于多个第一部分122的介电常数。但多个第二部分124的厚度也有可能小于多个第一部分122的厚度，故多个第二部分124的介电常数也有可能小于多个第一部分122的介电常数。举例而言，在本实施例中，连接件120为光学透镜，且多个第一部分122在光轴I的方向上的厚度小于多个第二部分124在光轴I的方向上的厚度。详细而言，在本实施例中，连接件120连接于多个透镜组110朝向第一侧A1的一侧。

多个影像感测组件140分别配置于多个透镜组110朝向第二侧A2的一侧，其中多个影像感测组件140的数量相同于多个透镜组110的数量。多个影像感测组件140用以感测目标区20的反射光束L1，由此对用户10目标区20的面部容貌进行光学成像。具体而言，目标区20所发出的反射光束L1由第一侧A1至第二侧A2传递通过透镜组120至影像感测组件150。

多个天线组件130分别配置于多个第一部分122，用以朝第一侧A1提供多个感测波束L2至目标区20。详细而言，在本实施例中，多个天线组件130的数量相同于多个第一部分122的数量，且这些天线组件130分别配置位于所对应的第一部分122中朝向第二侧A2的一侧。然而，本发明并不限制天线组件130的数量以及第一部分122的数量。换句话说，多个天线组件130朝多个第一部分122提供多个感测波束L2而在目标区20形成扫描波束B。值得一提的是，由于多个第二部分124邻近配置于第一部分122，故将使得部分感测波束L2将朝具有较大介电常数的多个第二部分124偏折，进而可增加所形成扫描波束B的扫描范围，如图3所显示。如此一来，可进一步提升当使用者10脸部靠近时感测波束L2的视角范围，进而达到良好的感测效果。另一方面，将多个天线组件130配置邻近透镜组110，可让目标区20所提供的反射光束L1与多个天线组件130所提供的感测波束L2共享透镜组110，如图2及图3分别所显示，进而可整合成单一模块而形成最佳感测位置，同时可节省装置体积。

图4为本发明另一实施例的头戴式显示设备的示意图。图5为图4的影像感测装置的影像感测装置在进行光学感测时的示意图。图6为图4的影像感测装置的影像感测装置在进行波束扫描时的示意图。请参考图4至图6。本实施例的头戴式显示设备200及影像感测装置100A类似于图1至图3所显示的头戴式显示设备200及影像感测装置100。两者不同之处在于，在本实施例中，影像感测装置100的透镜组110以及影像感测组件140仅设置单一组，并且省略配置了图2的连接件120。此外，在本实施例中，多个天线组件130配置于透镜组110的第二侧A2，且这些天线组件130位于透镜组110的不同相对位置上，以形成具有特定方向的扫描波束B。具体而言，天线组件130所提供的感测波束L2由第二侧A2至第一侧A1传递通过透镜组120至目标区20，而多个透镜组件112在光轴I上的光学成像范围由第一侧A1至第二侧A2逐渐缩小。举例而言，在本实施例中，多个天线组件130配置围绕于透镜组110，且多个天线组件130在参考平面F上的正投影围绕透镜组110在参考平面F上的正投影，参考平面F的延伸方向垂直于光轴I的延伸方向。

因此，在本实施例中，多个天线组件130分别提供的感测波束L2可经由透镜组110的光学效果传递至目标区20的不同表面区域形成具有不同照射区域的扫描波束B，如图4所显示。换句话说，本实施例的影像感测装置100A将多个天线组件130配置邻近透镜组110，可让目标区20所提供的反射光束L1与多个天线组件130所提供的感测波束L2共享透镜组110，如图5及图6分别所显示，进而可达到天线组件130与影像感测组件140整合成单一模块而形成较佳感测位置，同时可节省装置体积。

综上所述，在本发明的影像感测装置以及头戴式显示器中，影像感测装置中包括透镜组、多个天线组件以及影像感测组件。其中，多个天线组件所提供的感测波束传递通过透镜组至目标区以形成扫描波束，而目标区所反射出的反射光束传递通过透镜组至影像感测组件。因此，将多个天线组件配置邻近于透镜组，可让目标区所提供的反射光束与多个天线组件所提供的感测波束共享透镜组，进而可整合成单一模块而形成最佳感测位置，同时可节省装置体积。此外，经由配置位置调整器移动透镜组可提供光学避震效果以及使扫描波束增加不同的波束方向，或增加不同的扫描范围及其面积。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (22)

1.一种影像感测装置，包括：

多个透镜组，各所述多个透镜组包括沿光轴排列的多个透镜组件；

连接件，连接于所述多个透镜组之间，所述连接件包括：

多个第一部分；以及

多个第二部分，连接于所述多个第一部分之间；

多个天线组件，分别配置于所述多个第一部分，用以朝所述第一侧提供多个感测波束至目标区；以及

多个影像感测组件，分别配置于所述多个透镜组朝向所述第二侧的一侧，用以感测所述目标区的反射光束，其中所述第二侧的方向相反于所述第一侧的方向。

2.根据权利要求1所述的影像感测装置，其中所述多个透镜组件在所述光轴上的光学成像范围由所述第一侧至所述第二侧逐渐增加。

3.根据权利要求1所述的影像感测装置，其中所述连接件为光学透镜，且所述多个第一部分在所述光轴的方向上的厚度小于所述多个第二部分在所述光轴的方向上的厚度。

4.根据权利要求1所述的影像感测装置，其中所述连接件连接于所述多个透镜组朝向所述第一侧的一侧。

5.根据权利要求1所述的影像感测装置，其中所述多个天线组件位于所述多个第一部分朝向所述第二侧的一侧。

6.根据权利要求1所述的影像感测装置，其中所述影像感测装置可用于头戴式显示设备、车用装置、机器人或无人机等装置上。

7.根据权利要求1所述的影像感测装置，其中所述影像感测装置可用于控制器、手环、戒指的扩增实境或虚拟现实的配件中；以及其中所述影像感测装置可配置于有空间识别需求的装置中。

8.一种头戴式显示器，包括：影像感测装置，包括：

多个透镜组，各所述多个透镜组包括沿光轴排列的多个透镜组件；

连接件，连接于所述多个透镜组之间，所述连接件包括：

多个第一部分；以及

多个第二部分，连接于所述多个第一部分之间；

多个天线组件，分别配置于所述多个第一部分，用以朝所述第一侧提供多个感测波束至目标区；

多个影像感测组件，分别配置于所述多个透镜组朝向所述第二侧的一侧，用以感测所述目标区的反射光束，其中所述第二侧的方向相反于所述第一侧的方向；以及

主板，其中所述影像感测装置经由信号线与所述主板耦接。

9.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述多个透镜组件在所述光轴上的光学成像范围由所述第一侧至所述第二侧逐渐增加。

10.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述连接件为光学透镜，且所述多个第一部分在所述光轴的方向上的厚度小于所述多个第二部分在所述光轴的方向上的厚度。

11.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述连接件连接于所述多个透镜组朝向所述第一侧的一侧。

12.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述多个天线组件位于所述多个第一部分朝向所述第二侧的一侧。

13.一种影像感测装置，包括：

透镜组，包括沿光轴排列的多个透镜组件；

多个天线组件，配置于所述透镜组朝向所述第二侧的一侧，其中所述第二侧的方向相反于第一侧的方向，所述多个天线组件用以提供多个感测波束至目标区，所述多个天线组件位于所述透镜组的不同相对位置上；以及

影像感测组件，配置于所述透镜组的所述第二侧，用以感测所述目标区的反射光束。

14.根据权利要求13所述的影像感测装置，其中所述多个透镜组件在所述光轴上的光学成像范围由所述第一侧至所述第二侧逐渐缩小。

15.根据权利要求13所述的影像感测装置，其中所述多个感测波束经所述透镜组传递的波束方向都不同。

16.根据权利要求13所述的影像感测装置，其中所述多个感测波束分别传递至所述目标区的不同表面区域。

17.根据权利要求13所述的影像感测装置，其中所述多个天线组件在参考平面上的正投影围绕所述透镜组在所述参考平面上的正投影，所述参考平面的延伸方向垂直于所述光轴的延伸方向。

18.一种头戴式显示器，包括：

影像感测装置，包括：

透镜组，包括沿光轴排列的多个透镜组件；

多个天线组件，配置于所述透镜组朝向所述第二侧的一侧，其中所述第二侧的方向相反于第一侧的方向，所述多个天线组件用以提供多个感测波束至目标区，所述多个天线组件位于所述透镜组的不同相对位置上；

影像感测组件，配置于所述透镜组的所述第二侧，用以感测所述目标区的反射光束；以及

主板，其中所述影像感测装置经由信号线与所述主板耦接。

19.根据权利要求18所述的头戴式显示器，其中所述多个透镜组件在所述光轴上的光学成像范围由所述第一侧至所述第二侧逐渐缩小。

20.根据权利要求18所述的头戴式显示器，其中所述多个感测波束经所述透镜组传递的波束方向都不同。

21.根据权利要求18所述的头戴式显示器，其中所述多个感测波束分别传递至所述目标区的不同表面区域。

22.根据权利要求18所述的头戴式显示器，其中所述多个天线组件在参考平面上的正投影围绕所述透镜组在所述参考平面上的正投影，所述参考平面的延伸方向垂直于所述光轴的延伸方向。