CN103984102A - 头戴式透镜放大电子显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及头戴式显示技术领域，提供了一种头戴式透镜放大电子显示装置，其包括依次设置的：眼罩，用于与人体面部接触以支撑所述头戴式透镜放大电子显示装置并遮光；透镜组和透镜组固定板，所述透镜组包括至少一个透镜，所述透镜组固定于所述透镜组固定板上；左右眼分隔仓，所述左右眼分隔仓包括两个从中间分隔开的中空仓体；电子模块，用于显示图片和/或播放视频，所述电子模块包括一电子模块本体，在所述电子模块本体上设有至少一个朝向所述左右眼分隔仓方向的显示屏；所述透镜组固定板分别和所述眼罩、左右眼分隔仓固定连接，所述电子模块和所述左右眼分隔仓固定连接。本发明便携性高，方便操作，且通用性好。

Description

头戴式透镜放大电子显示装置

【技术领域】

本发明涉及头戴式显示技术领域，特别是涉及一种头戴式透镜放大电子显示装置。

【背景技术】

头戴式显示器是现代显示技术中的一种全新技术，在增强显示、虚拟显示以及立体显示等方面有非常重要的应用。高分辨率图像重构技术的发展、二元光学理论和设计的完善以及全息技术的成熟，为头戴式显示器的设计开辟了新的途径。头戴式显示器涉及的技术很多，包括投影技术、显示技术、光学技术、人体工程学、体感交互技术等等。目前头戴式显示器领域的产品主要有如下几种：

(一)Oculus Rift是Oculus VR公司开发的一款为电子游戏设计的头戴式显示器。该头戴显示器具有两个目镜，每个目镜的分辨率为640×800，双眼的视觉合并之后拥有1280×800的分辨率。具有陀螺仪控制的视角是该游戏产品一大特色，这样一来，游戏的沉浸感大幅提升。Oculus Rift这款虚拟现实眼镜可以通过DVI、HDMI、micro USB接口连接电脑或游戏机。但该头戴显示器存在如下缺陷：

1、便携性：由于机体本身不自带电池及操作系统，只是一个单纯的头戴式显示器，所以需要与电脑进行HDMI连接，便携性不强；

2、通用性：只能和电脑相连，且必须安装特有驱动程序；

3、操作性：对用户电脑水平要求较高，安装使用麻烦。

(二)SONY公司出品的新一代头戴显示器，使用双OLED屏幕、支持3D显示和无线视频传输功能，含支持Wireless HD无线显示的HMZ-T3W和有线HMZ-T3两种型号。显示屏方面，HMZ-T3使用两枚0.7英寸(1280×720)OLED显示器，可以实现相当于20米距离内750英寸电视机的超震撼视听效果。HMZ-T3提升了佩戴感和画面图像显示功能，主机采用外置设计，可以额外配置3小时的外置电池。HMZ-T3显示器的主机部分支持MHL和HDMI输入，还可以直接和智能手机、平板电脑等移动设备连接。但该头戴显示器存在如下缺陷：

1、便携性：由于机体本身不自带电池及操作系统，只是一个单纯的头戴式显示器，所以需要与电脑或手机进行HDMI连接，便携性不强；

2、通用性：必须和能输出HDMI信号的电脑、DVD、手机等设备相连才能使用；

3、操作性：对用户电脑水平要求较高，安装使用麻烦。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种头戴式电子显示装置，便携性高，方便操作，且通用性好。

本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种头戴式透镜放大电子显示装置，所述头戴式透镜放大电子显示装置包括依次设置的：

眼罩，用于与人体面部接触以支撑所述头戴式透镜放大电子显示装置并遮光；

透镜组和透镜组固定板，所述透镜组包括至少一个透镜，所述透镜组固定于所述透镜组固定板上；

左右眼分隔仓，所述左右眼分隔仓包括两个从中间分隔开的中空仓体；

电子模块，用于显示图片和/或播放视频，所述电子模块包括一电子模块本体，在所述电子模块本体上设有至少一个朝向所述左右眼分隔仓方向的显示屏；

所述透镜组固定板分别和所述眼罩、左右眼分隔仓固定连接，所述电子模块和所述左右眼分隔仓固定连接。

进一步地，在所述电子模块本体上设有硬件电路和电池，所述电子模块中安装有操作系统；和/或

所述电子模块中设有Wifi模块和/或蓝牙模块，外部设备通过Wifi和/或蓝牙与电子模块进行数据传输；和/或

所述电子模块中设有传感器，所述传感器用于检测所述头戴式透镜放大电子显示装置的旋转角度和移动方向数据；和/或

所述电子模块还包括控制按钮，所述控制按钮设置在所述电子模块本体的外侧，用于控制所述电子模块，所述控制按钮与电子模块的硬件电路之间通过排线连接或者电子模块的硬件电路和控制按钮同时设置于一柔性PCB板上；和/或

所述电子模块还包括摄像头，所述摄像头设置在所述电子模块本体的外侧，所述摄像头与电子模块的硬件电路之间通过排线或者蓝牙连接或者电子模块的硬件电路和摄像头同时设置于一柔性PCB板上。

进一步地，所述透镜为菲涅尔透镜、玻璃透镜或注塑镜。

进一步地，所述透镜的直径为30-80mm；和/或

所述透镜的焦距大于等于50mm；和/或

所述透镜与显示屏之间的距离为30-80mm。

进一步地，所述透镜的直径为50mm；和/或

所述透镜的焦距为50mm或60mm；和/或

所述透镜与显示屏之间的距离为50mm。

进一步地，所述透镜组包括两个位于同一平面上的透镜，使用时所述两个透镜的位置分别对应人的左眼和右眼。

进一步地，在所述电子模块本体上设有一个朝向所述左右眼分隔仓方向的显示屏，所述显示屏的屏幕外轮廓基本覆盖所述透镜组的所有透镜的外轮廓。

进一步地，在所述电子模块本体上设有两个朝向所述左右眼分隔仓方向的显示屏，所述两个显示屏的屏幕位于同一平面上且位置分别与所述两个透镜对应，所述每个显示屏的屏幕外轮廓基本覆盖所对应透镜的外轮廓。

进一步地，所述头戴式透镜放大电子显示装置还包括一头部固定松紧带，所述头部固定松紧带的两端固定于所述左右眼分隔仓的仓体两侧，用于与所述眼罩配合以支撑所述头戴式透镜放大电子显示装置于人的头部。

进一步地，所述眼罩包括具有支撑功能的鼻托、额托以及具有遮光功能的罩体；

在所述眼罩上朝向人眼的一侧设有软垫层，所述软垫层的形状为所述眼罩与人脸贴合部分的形状，软垫层的中间设有镂空部位方便人眼视线穿过从而观看显示屏。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、便携性高：机体本身自带电子系统和电池，随身携带方便；

2、通用性好：机体本身自带操作系统，无需和其它设备相联就能单独使用；

3、操作性好：戴上即可使用，无需设置。

【附图说明】

图1是本发明实施例1的头戴式透镜放大电子显示装置的外部结构示意图；

图2是本发明实施例1的头戴式透镜放大电子显示装置的另一侧外部结构示意图；

图3是本发明实施例1的头戴式透镜放大电子显示装置的各部件拆分示意图；

图4是本发明实施例1的头戴式透镜放大电子显示装置的透镜和显示屏距离示意图；

图5是本发明实施例3的头戴式透镜放大电子显示装置的各部件拆分示意图。

附图标记：

眼罩10，透镜20，透镜组固定板30，左右眼分隔仓40，电子模块50，电子模块本体51，显示屏52，控制按钮53，摄像头54，头部固定松紧带60，鼻托11，额托12，罩体13，软垫层14。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图4中，单箭头标记为光路。

实施例1

本发明实施例的头戴式透镜放大电子显示装置可通过透镜放大的形式观看该装置中的电子模块显示屏的画面，如图1-3所示，其包括依次设置的：

眼罩10，用于与人体面部接触以支撑整个头戴式透镜放大电子显示装置并遮光；

透镜组和透镜组固定板30，该透镜组包括至少一个透镜20，透镜组固定于透镜组固定板30上；

左右眼分隔仓40，左右眼分隔仓40包括两个从中间分隔开的中空仓体；

电子模块50，用于显示图片和/或播放视频，电子模块50包括一电子模块本体51，在电子模块本体51上设有至少一个朝向左右眼分隔仓方向的显示屏52；

透镜组固定板30分别和眼罩10、左右眼分隔仓40固定连接，电子模块50和左右眼分隔仓40固定连接。

其中，电子模块50包括硬件电路和电池，能够实现智能手机或PAD的大部分功能，例如可安装现有的各种操作系统及APP软件。如图1、3所示，在一优选实施例中，电子模块本体51上设有硬件电路和电池(图中未示出)，电子模块50中安装有操作系统；在一优选实施例中，电子模块50中设有Wifi模块和/或蓝牙模块(图中未示出)，外部设备可通过Wifi和/或蓝牙与电子模块50进行数据传输；在一优选实施例中，电子模块50中设有传感器(图中未示出)，传感器用于检测头戴式透镜放大电子显示装置的旋转角度和移动方向数据，从而用于观看全景图像和/或视频，或者用于虚拟增强现实；在一优选实施例中，电子模块50还包括控制按钮53，控制按钮53设置在电子模块本体51的外侧，用于控制电子模块50，控制按钮53与电子模块50的硬件电路之间通过排线连接或者电子模块50的硬件电路和控制按钮53同时设置于一柔性PCB板上；在一优选实施例中，电子模块50还包括摄像头54，摄像头54设置在电子模块本体51的外侧，摄像头54与电子模块50的硬件电路之间通过排线或者蓝牙连接或者电子模块50的硬件电路和摄像头54同时设置于一柔性PCB板上，摄像头54可用于虚拟增强现实。

如图3所示，本实施例中，透镜组包括两个位于同一平面上的透镜20，使用时两个透镜20的位置分别对应人的左眼和右眼。在电子模块本体51上设有一个朝向左右眼分隔仓40方向的显示屏52，显示屏52的屏幕外轮廓基本覆盖透镜组的所有透镜20的外轮廓。

透镜20可选用菲涅尔透镜、玻璃透镜或注塑镜。本实施例中，选用高透光性的菲涅尔透镜，其直径为50mm。透镜的焦距和显示屏的尺寸有关，一般4英寸显示屏选用50mm焦距的透镜，其显示效果较好，6英寸显示屏需选用60mm或以上焦距的透镜，才能达到较好的显示效果。本实施例中，显示屏尺寸约为4英寸，所选择的透镜20焦距为50mm。

如图4所示，透镜20与显示屏52之间的距离为50mm。本实施例的透镜直径选择以及透镜和显示屏的距离选择，使得整个头戴式透镜放大电子显示装置的观看效果最好，用户体验最舒适。

如图1-3所示，头戴式透镜放大电子显示装置还包括一头部固定松紧带60，头部固定松紧带60的两端固定于左右眼分隔仓40的仓体两侧，用于与眼罩10配合以支撑头戴式透镜放大电子显示装置于人的头部。眼罩10包括具有支撑功能的鼻托11、额托12以及具有遮光功能的罩体13；在眼罩10上朝向人眼的一侧设有软垫层14，软垫层14的形状为眼罩10与人脸贴合部分的形状，软垫层14的中间设有镂空部位方便人眼视线穿过从而观看显示屏52。

本实施例中眼罩10、透镜组固定板30、左右眼分隔仓40的材质采用塑胶材料或轻质板材，减轻装置的重量，用户佩戴较为舒适。

本实施例利用普通透镜放大折射普通电子显示屏的原理，将电子模块的显示屏画面折射至人眼，大大降低了头戴式显示设备的成本，减轻了设备的重量，使人们在观看电影、玩游戏时把双手解放出来，并能产生很多与头部运动互动体验的游戏和全景电影的体验，适合所有人群观看。机体本身自带电子系统和电池，方便携带，适用于居家旅行和娱乐。

实施例2

本发明实施例的头戴式透镜放大电子显示装置可通过透镜放大的形式观看该装置中的电子模块显示屏的画面，其与实施例1的区别在于：透镜20的直径为30mm，显示屏尺寸约为6英寸，所选择的透镜20焦距为60mm，透镜20与显示屏52之间的距离为80mm。其他部分结构与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例3

本发明实施例的头戴式透镜放大电子显示装置可通过透镜放大的形式观看该装置中的电子模块显示屏的画面，其与实施例1的区别在于，透镜20的直径为80mm，显示屏尺寸约为6英寸，所选择的透镜20焦距为70mm，透镜20与显示屏52之间的距离为30mm。此外，本实施例中，如图5所示，在电子模块本体51上设有两个朝向左右眼分隔仓40方向的显示屏52，显示屏52的大小相同，两个显示屏52的屏幕位于同一平面上且位置分别与两个透镜20对应，每个显示屏52的屏幕外轮廓基本覆盖所对应透镜20的外轮廓。本实施例通过增加一块显示屏，从而达到将左右眼内容分开折射至人眼的目的。

本实施例的其他部分结构与实施例1相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，所述头戴式透镜放大电子显示装置包括依次设置的：

眼罩，用于与人体面部接触以支撑所述头戴式透镜放大电子显示装置并遮光；

透镜组和透镜组固定板，所述透镜组包括至少一个透镜，所述透镜组固定于所述透镜组固定板上；

左右眼分隔仓，所述左右眼分隔仓包括两个从中间分隔开的中空仓体；

电子模块，用于显示图片和/或播放视频，所述电子模块包括一电子模块本体，在所述电子模块本体上设有至少一个朝向所述左右眼分隔仓方向的显示屏；

所述透镜组固定板分别和所述眼罩、左右眼分隔仓固定连接，所述电子模块和所述左右眼分隔仓固定连接。

2.如权利要求1所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，在所述电子模块本体上设有硬件电路和电池，所述电子模块中安装有操作系统；和/或

所述电子模块中设有Wifi模块和/或蓝牙模块，外部设备通过Wifi和/或蓝牙与电子模块进行数据传输；和/或

所述电子模块中设有传感器，所述传感器用于检测所述头戴式透镜放大电子显示装置的旋转角度和移动方向数据；和/或

所述电子模块还包括控制按钮，所述控制按钮设置在所述电子模块本体的外侧，用于控制所述电子模块，所述控制按钮与电子模块的硬件电路之间通过排线连接或者电子模块的硬件电路和控制按钮同时设置于一柔性PCB板上；和/或

所述电子模块还包括摄像头，所述摄像头设置在所述电子模块本体的外侧，所述摄像头与电子模块的硬件电路之间通过排线或者蓝牙连接或者电子模块的硬件电路和摄像头同时设置于一柔性PCB板上。

3.如权利要求1或2所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，所述透镜为菲涅尔透镜、玻璃透镜或注塑镜。

4.如权利要求1或2所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，所述透镜的直径为30-80mm；和/或

所述透镜的焦距大于等于50mm；和/或

所述透镜与显示屏之间的距离为30-80mm。

5.如权利要求4所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，所述透镜的直径为50mm；和/或

所述透镜的焦距为50mm或60mm；和/或

所述透镜与显示屏之间的距离为50mm。

6.如权利要求1或2所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，所述透镜组包括两个位于同一平面上的透镜，使用时所述两个透镜的位置分别对应人的左眼和右眼。

7.如权利要求1或2所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，在所述电子模块本体上设有一个朝向所述左右眼分隔仓方向的显示屏，所述显示屏的屏幕外轮廓基本覆盖所述透镜组的所有透镜的外轮廓。

8.如权利要求6所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，在所述电子模块本体上设有两个朝向所述左右眼分隔仓方向的显示屏，所述两个显示屏的屏幕位于同一平面上且位置分别与所述两个透镜对应，所述每个显示屏的屏幕外轮廓基本覆盖所对应透镜的外轮廓。

9.如权利要求1或2所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，所述头戴式透镜放大电子显示装置还包括一头部固定松紧带，所述头部固定松紧带的两端固定于所述左右眼分隔仓的仓体两侧，用于与所述眼罩配合以支撑所述头戴式透镜放大电子显示装置于人的头部。

10.如权利要求1或2所述的头戴式透镜放大电子显示装置，其特征在于，所述眼罩包括具有支撑功能的鼻托、额托以及具有遮光功能的罩体；

在所述眼罩上朝向人眼的一侧设有软垫层，所述软垫层的形状为所述眼罩与人脸贴合部分的形状，软垫层的中间设有镂空部位方便人眼视线穿过从而观看显示屏。