TWI852485B - 天線結構及頭戴式顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種天線結構及頭戴式顯示裝置被提出。天線結構包括一第一結構體、一第二結構體以及一饋入元件。第一結構體接收一參考接地電壓。第二結構體耦接至第一結構體。第二結構體包括一導電部、一軸套部與一軸體，軸體穿設於軸套部中，軸體電性耦接於導電部，導電部耦接一饋入點。饋入元件耦接至饋入點以及第一結構體，用以傳收一射頻信號。

Description

天線結構及頭戴式顯示裝置

本發明是有關於一種天線結構及頭戴式顯示裝置，且特別是有關於一種應用於頭戴式顯示裝置的天線結構及有效規劃天線結構配置空間的頭戴式顯示裝置。

一般來說，印刷電路板（printed circuit board, PCB）天線架構具高信號損耗之特性。由於目前虛擬實境（virtual reality，VR）與擴充實境（augmented reality，AR）的穿戴式產品的隱藏式天線，大多採用的天線結構的製造方法例如是，PCB、軟性印刷電路板（flexible printed circuit, FPC）或雷射直接成型（laser-direct-structuring, LDS）等技術，其都有介電質特性提供作為天線設計載板，並需額外規劃天線組裝空間於系統。

然而，上述作法影響穿戴式產品設計的因素較多，例如，產品外觀設計、產品內部結構厚薄規劃和重量需求、材料特性和過多輔料生成問題、產品組裝工序難易繁瑣等問題。因此，如何對虛擬實境（virtual reality，VR）與擴充實境（augmented reality，AR）的各種穿戴式產品的天線組裝空間和系統效能進行改善，是本領域技術人員的重要課題。

本發明提供一種天線結構，其具有良好的輻射特性。

本發明提供一種頭戴式顯示裝置，其包括上述天線結構。

本發明的天線結構包括一第一結構體、一第二結構體以及一饋入元件。第一結構體接收一參考接地電壓。第二結構體耦接至第一結構體。第二結構體包括一導電部、一軸套部與一軸體，軸體穿設於軸套部中，軸體電性耦接於導電部，導電部耦接一饋入點。饋入元件耦接至饋入點以及第一結構體，用以傳收一射頻信號。

本發明的頭戴式顯示裝置包括一主體、二鏡腳以及至少一天線結構。二鏡腳分別配置於主體的相對二側邊。至少一天線結構配置於二鏡腳中的至少一者。天線結構包括一第一結構體、一第二結構體以及一饋入元件。第一結構體接收一參考接地電壓。第二結構體耦接至第一結構體。第二結構體包括一導電部、一軸套部與一軸體，軸體穿設於軸套部中，軸體電性耦接於導電部，導電部耦接一饋入點。饋入元件耦接至饋入點以及第一結構體，用以傳收一射頻信號。

基於上述，本發明的頭戴式顯示裝置中，透過將天線結構配置於鏡腳，來增加天線結構傳收範圍，並藉由將軸體做為一種輻射體，來整合樞接零件及天線結構，以提升天線結構強度且改善穿戴式產品的天線組裝空間。

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。

圖1A繪示本發明一實施例的天線結構應用於鏡腳的示意圖。圖1A的天線結構100適用於頭戴式顯示裝置，並用以設置在頭戴式顯示裝置的一鏡腳20上。天線結構100包括一第一結構體110以及一第二結構體120。第一結構體110為一導電結構並接收一參考接地電壓。第二結構體120則耦接至第一結構體110，並提供為天線結構100的信號饋入部。第二結構體120的實施細節可參照圖1B的說明。

圖1B繪示圖1A的天線結構的拆解圖。在本實施例中，第二結構體120包括一導電部121、一軸套部122與一軸體123，軸體123穿設於軸套部122中。具體來說，軸套部122與軸體123均為導體，軸體123電性耦接於導電部121，導電部121則可耦接一饋入點P1。在本實施例中，軸體123例如是插栓的結構或螺絲的結構，但本發明不以此為限。

在本實施例中，天線結構100更包括一饋入元件130，耦接至饋入點P1以及第一結構體110，用以傳收一射頻信號。於此，饋入元件130例如是同軸電纜，但本發明不以此為限。據此，利用軸體123做為輻射體，可將作為樞轉件的軸體123整合於天線結構100，以提升天線結構100組裝及應用的靈活性，且可藉由軸體123本身的物理強度，來提升天線材料強度。

在本實施例中，軸體123具有一軸向C1，軸體123在軸向C1上的長度L1可以為射頻信號波長的1/2或1/4。如此一來，可因應實際所需，來調整軸體123的長度L1，以控制所傳收的射頻信號的波長。值得一提的是，本實施例的天線結構100可應用於ISM頻段（BT/WiFi）的天線，其頻段可以2.4GHz/5GHz雙頻帶為主，亦可為第五代行動通訊頻段（5G New Radio）的頻譜規範。因此頻譜中有效設計波長範圍為1710百萬赫茲（MHz）至7125百萬赫茲（MHz）。

在細節上，天線結構100更包括至少一第一連接件1401與至少一第二連接件1402。舉例而言，在本實施例中，第一連接件1401與第二連接件1402可以是螺絲，天線結構100可透過第一連接件1401與第二連接件1402以將第一結構體110與第二結構體120彼此鎖固。在其他實施例中，第一結構體110與第二結構體120彼此固定的方式以可以是卡合、焊接或黏著等方式，本發明不以此為限。

在本實施例中，第一結構體110具有至少一第一穿孔H1，第二結構體120具有耦接至饋入點P1的至少一第二穿孔H2及耦接至第一結構體110的接地面GN的至少一第三穿孔H3。

在本實施例中，第一連接件1401穿過第二穿孔H2以使第二結構體120與饋入元件130電性導通。第二連接件1402穿過第三穿孔H3與第一穿孔H1以使第二結構體120與接地面GN電性導通。在其他實施例中，連接件及穿孔的數量可依實際製程所需而相應地調整，本發明不對此加以限制。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖2繪示本發明一實施例的天線結構的第二構件的平面示意圖。圖2繪示了的第二結構體120B上的導電路徑B1，軸體123B可接觸導電路徑B1而形成電性導通，其中，導電路徑B1上的位置F1可作為訊號饋入點，而位置G1可作為接地點。在其他實施例中，第二結構體上的導電路徑、訊號饋入點以及接地點的位置可依實際製程所需而相應地調整，本發明不對此加以限制。

在本實施例中，軸體123B可被塑膠件124B包圍，並僅暴露出與導電路徑B1電性連接的接點部位，以避免金屬材質的軸體123B受其他金屬元件干擾而影響傳收效果。

圖3繪示本發明一實施例的天線結構的示意圖。圖3的天線結構100C的第二結構體120C具有一多邊形基板125，多邊形基板125的一表面1251上具有一導電圖案1252，多邊形基板125例如是轉接板，表面1251例如是平面。

在本實施例中，耦接至第一結構體110C的饋入元件130C包括一信號傳輸線131以及多條參考信號線132。信號傳輸線131用以傳收射頻信號。信號傳輸線131設置在這些參考信號線132之間，其中參考信號線132可耦接至接地電壓。

圖4繪示本發明一實施例的天線結構的示意圖。圖4的天線結構100D與圖3的天線結構100C略有不同，主要差異在於：第二結構體120D為一導電結構體126。具體來說，導電結構體126整體可均為導體，軸體123D與導電結構體126電性連通而電性耦接至第一結構體110C。

圖5繪示本發明一實施例的頭戴式顯示裝置的示意圖。請參考圖5，頭戴式顯示裝置200包括一主體210、二鏡腳220以及至少一天線結構100(以虛線示意性地繪示其位置)，二鏡腳220分別配置於主體210的相對二側邊。天線結構100配置於二鏡腳220中的至少一者。在本實施例中，頭戴式顯示裝置200例如是虛擬實境或擴充實境等穿戴式產品。本實施例是運用鏡腳220前端開摺結構(樞接零件)之軸心處，將金屬材質的螺絲作為輻射體，以使天線設計架構可延伸至鏡腳220開摺結構處之軸心處。

在一實施例中，天線結構100的數量可以為二個，分別配置於二鏡腳220上，以達到微型化隱藏式天線功能。如此一來，運用分別配置二天線結構100於二鏡腳220的作法，避開通訊系統元件佈局之影響來解決天線與元件間的互耦效應，可降低多天線的互相干擾，提升天線性能。

如圖5所示，天線結構100與表示人體臉部的位置點10之間可具有間隙GA。透過調整間隙GA的大小，可使天線結構100可符合美國聯邦通信委員會（Federal Communications Commission, FCC）及歐洲統一（CE）法規中棘手之電磁波人體特定吸收率（SAR）之規範標準。

進一步而言，由於本實施例的頭戴式顯示裝置200有效地整合天線結構100與鏡腳220，並可符合近年歐盟法規之碳邊境調整機制（CBAM），對產品對整個生命週期過程所直接與間接產生的溫室氣體排放量，降低產品附加的系統成本。

圖6繪示本發明一實施例的天線結構的頻率響應圖。請參考圖6，圖例301代指本發明的天線結構的頻率響應，圖例302代指傳統的印刷電路板（PCB）上的天線架構的頻率響應。根據實驗可知，本發明的天線結構的響應優於傳統的PCB上的天線架構，具有良好的輻射特性，有效克服PCB天線架構所具有的高信號損耗之問題。

綜上所述，本發明的頭戴式顯示裝置中，透過將天線結構配置於鏡腳，來增加天線結構傳收範圍，並藉由將軸體做為一種輻射體，可將作為樞轉件的軸體整合於天線結構，以提升其組裝及應用的靈活性，進而有效地利用天線結構組裝於頭戴式顯示裝置的空間配置。

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:位置點 100、100C:天線結構 110、110C:第一結構體 120、120B、120C、120D:第二結構體 121:導電部 122:軸套部 123、123B、123D:軸體 124B:塑膠件 125:多邊形基板 1251:表面 126:導電結構體 130、130C:饋入元件 131:信號傳輸線 132:參考信號線 1401:第一連接件 1402:第二連接件 20:鏡腳 200:頭戴式顯示裝置 210:主體 220:鏡腳 301、302:圖例 B1:導電路徑 C1:軸向 F1、G1:位置 GA:間隙 GN:接地面 H1:第一穿孔 H2:第二穿孔 H3:第三穿孔 L1:長度 P1:饋入點

圖1A繪示本發明一實施例的天線結構應用於鏡腳的示意圖。 圖1B繪示圖1A的天線結構的拆解圖。 圖2繪示本發明一實施例的天線結構的第二構件的平面示意圖。 圖3繪示本發明一實施例的天線結構的示意圖。 圖4繪示本發明一實施例的天線結構的示意圖。 圖5繪示本發明一實施例的頭戴式顯示裝置的示意圖。 圖6繪示本發明一實施例的天線結構的頻率響應圖。

100:天線結構

110:第一結構體

120:第二結構體

121:導電部

122:軸套部

123:軸體

130:饋入元件

1401:第一連接件

1402:第二連接件

C1:軸向

GN:接地面

H1:第一穿孔

H2:第二穿孔

H3:第三穿孔

L1:長度

P1:饋入點

Claims (14)

1. 一種天線結構，包括： 一第一結構體，接收一參考接地電壓； 一第二結構體，耦接至該第一結構體，該第二結構體包括一導電部、一軸套部與一軸體，該軸體穿設於該軸套部中，該軸體電性耦接於該導電部，該導電部耦接一饋入點；以及 一饋入元件，耦接至該饋入點以及該第一結構體，用以傳收一射頻信號。
2. 如請求項1所述的天線結構，其中該軸體具有一軸向，該軸體在該軸向上的長度為該射頻信號波長的1/2或1/4。
3. 如請求項1所述的天線結構，更包括至少一第一連接件與至少一第二連接件，該第一結構體具有至少一第一穿孔，該第二結構體具有耦接至該饋入點的至少一第二穿孔及耦接至該第一結構體的接地面的至少一第三穿孔，該第一連接件穿過該第二穿孔以使該第二結構體與該饋入元件電性導通，該第二連接件穿過該第三穿孔與該第一穿孔以使該第二結構體與該接地面電性導通。
4. 如請求項1所述的天線結構，其中該第二結構體具有一多邊形基板，該多邊形基板的一表面上具有一導電圖案。
5. 如請求項1所述的天線結構，其中該第二結構體為一導電結構體。
6. 如請求項1所述的天線結構，其中該饋入元件包括： 一信號傳輸線，用以傳收該射頻信號；以及 多條參考信號線， 其中該信號傳輸線設置在該些參考信號線間。
7. 如請求項1所述的天線結構，其中該軸套部與該軸體均為導體。
8. 一種頭戴式顯示裝置，包括： 一主體； 二鏡腳，分別配置於該主體的相對二側邊；以及 至少一天線結構，配置於該二鏡腳中的至少一者，且包括： 一第一結構體，接收一參考接地電壓； 一第二結構體，耦接至該第一結構體，該第二結構體包括一導電部、一軸套部與一軸體，該軸體穿設於該軸套部中，該軸體電性耦接於該導電部，該導電部耦接一饋入點；以及 一饋入元件，耦接至該饋入點以及該第一結構體，用以傳收一射頻信號。
9. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，其中該軸體具有一軸向，該軸體在該軸向上的長度為該射頻信號波長的1/2或1/4。
10. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，更包括至少一第一連接件與至少一第二連接件，該第一結構體具有至少一第一穿孔，該第二結構體具有耦接至該饋入點的至少一第二穿孔及耦接至該第一結構體的接地面的至少一第三穿孔，該第一連接件穿過該第二穿孔以使該第二結構體與該饋入元件電性導通，該第二連接件穿過該第三穿孔與該第一穿孔以使該第二結構體與該接地面電性導通。
11. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，其中該第二結構體具有一多邊形基板，該多邊形基板的一表面上具有一導電圖案。
12. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，其中該第二結構體為一導電結構體。
13. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，其中該饋入元件包括： 一信號傳輸線，用以傳收該射頻信號；以及 多條參考信號線， 其中該信號傳輸線設置在該些參考信號線間。
14. 如請求項8所述的頭戴式顯示裝置，其中該軸套部與該軸體均為導體。

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