CN105204165A - 一种头戴式虚拟现实设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴式虚拟现实设备，包括由前壳和后壳构成的封闭壳体、以及位于壳体内的主板、显示屏、显示屏支架、视距调节装置；主板固定于显示屏支架靠近前壳的一面上，用于处理显示屏显示的内容，并将处理后的内容传输至显示屏进行显示，显示屏固定于显示屏支架远离前壳的一面上，用于显示主板传输的处理后的显示内容，视距调节装置位于后壳和显示屏支架之间，用于调节显示屏与光学镜片的间距。通过主板为显示屏提供显示内容，不需要连接外部设备，即可提供自由舒适的虚拟环境，摆脱了线束的干扰。平衡轴的设置可以保证前壳与后壳的平衡性，以及视频调节装置在调节显示屏与光学镜片的间距时的顺畅度，提高了使用者的舒适度。

Description

一种头戴式虚拟现实设备

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种头戴式虚拟现实设备。

背景技术

头戴式可视设备(HeadMountDisplay)是头戴虚拟显示器的一种，又称眼镜式显示器、随身影院，是一种通俗的叫法。由于眼镜式显示器的外形像眼镜，又可以为大屏幕显示音视频播放器的视频图像，所以还可以称其为视频眼镜(videoglasses)。视频眼镜最初是军事上需求和应用于军事上的。目前的视频眼镜犹如当初大哥大手机所处的阶段和地位，未来在3C融合大发展的情况下其将获得非常迅猛的发展。

目前，头戴虚拟显示器的类型较多，但大都由镜头和显示器构成，显示器显示的内容需要通过外部设备，如智能手机来提供。外部设备处理后的内容在显示器上显示，通过光学结构，可以为使用者呈现出一个虚拟的三维环境。这种设备只是提供了一种光学结构使内容立体化，但是会受制于外部设备的性能、尺寸等因素，整体效果很难提高。

发明内容

本发明实施例提供一种头戴式虚拟现实设备，无需依赖外部设备既可以实现虚拟现实环境，脱离连线的束缚，提高三维显示效果。

本发明实施例提供的一种头戴式虚拟现实设备，包括：

由前壳和后壳构成的封闭壳体、以及位于所述封闭壳体内的主板、显示屏、显示屏支架、视距调节装置；

所述主板固定于所述显示屏支架靠近所述前壳的一面上，用于处理所述显示屏显示的内容，并将处理后的内容传输至所述显示屏进行显示；

所述显示屏固定于所述显示屏支架远离所述前壳的一面上，用于显示所述主板传输的处理后的显示内容；

所述后壳上设置有光学镜片，用于通过所述光学镜片观看所述显示屏；

所述前壳和所述后壳之间设有N个平衡轴，所述平衡轴用于保持所述前壳与所述后壳的平衡，N大于等于2；

所述视距调节装置位于所述后壳和所述显示屏支架之间，用于调节所述显示屏与所述光学镜片的间距。

较佳地，所述显示屏支架包括：显示屏前支架、显示屏中支架和显示屏后支架，所述显示屏中支架和所述显示屏后支架为相适配的中空壳体；

所述主板固定于所述显示屏前支架靠近所述前壳的一面上；

所述显示屏固定于所述显示屏前支架远离所述前壳的一面上且所述显示屏在所述显示屏中支架上的垂直投影落入所述显示屏中支架的中空部分；

所述显示屏前支架和所述显示屏中支架通过所述视距调节装置的第一调节部件固定于所述前壳上；所述显示屏后支架固定于所述后壳上；

所述视距调节装置的调节旋钮位于所述后壳上，通过所述调节旋钮带动与第一调节部件适配的第二调节部件运动，从而调整所述显示屏与所述光学镜片的间距。

较佳地，所述显示屏中支架的外侧设有防尘棉，所述显示屏中支架与所述显示屏后支架倒扣镶嵌在一起，所述防尘棉位于所述显示屏中支架的壳体和所述显示屏后支架的壳体之间。

较佳地，所述后壳还包括：后壳壳体、镜片压环、后壳隔板、面部泡棉结构以及头带拉环；

所述后壳隔板与所述前壳内侧相适配，固定于所述后壳壳体上；所述后壳隔板的宽度不小于所述视距调节装置调整的所述显示屏与所述光学镜片的最大间距；

所述后壳壳体上设有与所述光学镜片相适配的通孔，所述镜片压环包裹所述光学镜片，将所述光学镜片镶嵌在所述后壳壳体的通孔上；

所述面部泡棉结构固定于所述壳体与使用者的面部接触的部位；

所述头带拉环用于连接头带。

较佳地，所述平衡轴的一端固定于所述前壳上，所述后壳上设有与所述平衡轴相适配的平衡柱，所述平衡轴的另一端穿入所述平衡柱的空腔内；

所述平衡轴上套有平衡弹簧，所述平衡弹簧夹在所述前壳和所述平衡柱之间。

较佳地，所述前壳的壳体上设有开关按键、音量按键和返回按键；

所述开关按键用于开关所述虚拟现实设备；

所述音量按键用于调节音量；

所述返回按键用于控制所述显示屏显示的内容；

所述开关按键、所述音量按键和所述返回按键分别通过柔性线路板FPC与所述主板电连接。

较佳地，所述前壳的壳体上设有触摸板；

所述触摸板通过FPC与所述主板电连接，用于操控所述显示屏显示的内容。

较佳地，所述前壳的壳体上设有通信接口，所述通信接口用于连接外部设备。

较佳地，还包括：头带；

所述头带通过所述后壳的头带拉环与所述后壳连接，用于将所述虚拟现实设备固定于使用者的头部。

较佳地，还包括：电池；

所述电池固定于所述显示屏支架上，所述电池与所述主板电连接，用于为所述主板和所述显示屏提供电源。

本发明实施例提供的虚拟现实设备，包括由前壳和后壳构成的封闭壳体、以及位于封闭壳体内的主板、显示屏、显示屏支架、视距调节装置，主板固定于显示屏支架靠近前壳的一面上，用于处理显示屏显示的内容，并将处理后的内容传输至显示屏进行显示，显示屏固定于显示屏支架远离前壳的一面上，用于显示主板传输的处理后的显示内容，后壳上设置有光学镜片，用于通过光学镜片观看显示屏，前壳和后壳之间设有N个平衡轴，平衡轴用于保持前壳与后壳的平衡，视距调节装置位于后壳和显示屏支架之间，用于调节显示屏与光学镜片的间距。通过光学镜片可以观看到三维虚拟现实环境，通过主板为显示屏提供显示内容，不需要连接外部设备，即可提供自由舒适的虚拟环境，摆脱了线束的干扰。平衡轴的设置可以保证前壳与后壳的平衡性，以及视距调节装置在调节显示屏与光学镜片的间距时的顺畅度，提高了使用者的舒适度。显示屏支架可以随着视距调节装置的运动而运动，为显示屏提供封闭的环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种头戴式虚拟现实设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种头戴式虚拟现实设备的前壳的爆炸图；

图3为本发明实施例中一种头戴式虚拟现实设备的显示屏支架的爆炸图；

图4为本发明实施例中一种头戴式虚拟现实设备的后壳的爆炸图；

图5为本发明实施例中一种头戴式虚拟现实设备的头带的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本发明实施例的一种头戴式虚拟现实设备的结构，如图1所示，该头戴式虚拟现实设备具体包括：由前壳101和后壳106构成的封闭壳体、以及位于封闭壳体内的主板102、显示屏103、显示屏支架104、视距调节装置105。前壳101与后壳106之间设有N个平衡轴107，N大于等于2，如N等4，在左右两侧各有2个平衡轴107，平衡轴107可以保证前壳101和后壳106的平衡性，提高了使用者的舒适度。主板102固定于显示屏支架104靠近前壳101的一面上，用于处理显示屏103显示的内容，并将处理后的内容传输至显示屏103进行显示，显示屏103固定于显示屏支架104远离前壳101的一面上，用于显示主板102传输的处理后的显示内容，后壳106上设置有光学镜片，用于通过光学镜片观看显示屏103，视距调节装置105位于后壳106和显示屏支架104之间，用于调节显示屏103与光学镜片的间距。

上述显示屏103可以是LCD液晶显示屏、OLED液晶显示屏、LED液晶显示屏等用于显示主板102传输的显示内容的显示屏。上述主板102上可以设置处理器模块、内存模块、电源管理模块、无线通讯模块、视频解码模块等可以处理音视频图像数据的模块，主板102上的内存可以用来存储音视频资源、游戏资源等可以在显示屏103上显示的资源。使用者在使用该虚拟现实设备时，不需要连接外部设备，只需要操作该虚拟现实设备即可从主板102上调取资源，方便了使用者的使用。优选地，还可以通过外置存储卡，来扩展该虚拟现实设备的存储空间。主板102可以通过FPC(FlexiblePrintedCircuit，柔性线路板)与显示屏103连接。

上述平衡轴107的一端固定于前壳101上，后壳106上设有与平衡轴107相适配的平衡柱，平衡轴107的另一端穿入平衡柱的空腔内，平衡轴107上套有平衡弹簧，平衡弹簧夹在前壳和平衡柱之间。平衡柱的一端是中空的，另一端位于后壳上。平衡轴107的另一端穿入平衡柱的空腔内，平衡柱可以随着视距调节装置105的运动，在平衡柱内做往复式运动，从而在视距调节装置105调整视距时确保该头戴式虚拟现实设备的稳定性，不至于引起前壳101与后壳106的脱节。平衡轴107上的平衡弹簧可以为用户使用视距调节装置105提供缓冲力，易于调节视距调节装置105。

进一步地，图2示出了前壳101的结构，可以在前壳101的壳体1011上设置各种功能控制按键。如图2所示，在前壳101的壳体1011上可以设置开关按键1017、音量和返回按键1018。该开关按键1017用于开关虚拟现实设备，启动或者关闭虚拟现实设备。音量和返回按键1018中的音量按键用于调节音量，使用者观看视频的时候可以自由调节音量的大小。音量和返回按键1018中的返回按键用于控制显示屏103显示的内容，主要是进行后退操作。上述开关按键、音量和返回按键分别通过FPC与所述主板102电连接，如图2所示，开关按键1017通过开关按键FPC1016与主板102电连接，该开关按键FPC1016通过开关按键FPC支架1015固定，音量和返回按键1018通过音量和返回按键FPC1012与主板102电连接。

在前壳101的壳体1011上还可以设置触摸板1014。该触摸板1014通过触摸板FPC1013与主板102电连接，用于操控所述显示屏103显示的内容，该触摸板1014相当于电脑的鼠标，可以实现通过单击、双击、移动等操作对显示屏103上显示的内容进行管理。该触摸板1014的设置可以提供使用者的体验感。

在前壳101的壳体1011上还可以设置通信接口，通信接口用于连接外部设备。如图2所示，该通信接口可以是USB接口，通过USB塞1019可以将USB接口堵住，防止灰尘进入。该通信接口还可以是HDMI、AUX、DVI、S端子、光纤接口等可以用于连接外部设备的接口。优选地，该虚拟现实设备还可以通过蓝牙或WiFi等无线模块与外部设备进行连接。

进一步地，图3示出了显示屏支架104的结构，如图3所示，上述显示屏支架104包括：显示屏前支架1041、显示屏中支架1042和显示屏后支架1044，显示屏中支架1042和显示屏后支架1044为相适配的中空壳体，显示屏中支架1042可嵌入在显示屏后支架1044中，且在外力作用下可与显示屏后支架1044相向或相对运动。其中，主板102固定于显示屏前支架1041靠近前壳101的一面上，在显示屏中支架1042靠近前壳101的一面上设有固定主板102的安装孔和凹槽，该主板102可以通过位于显示屏中支架1042靠近前壳101的一面上的安装孔和凹槽固定于显示屏前支架1041上。

显示屏103固定于显示屏前支架1041远离前壳101的一面上且显示屏103在显示屏中支架1042上的垂直投影落入显示屏中支架1042的中空部分，显示屏前支架1041和显示屏中支架1042可以将显示屏103夹住。显示屏103的尺寸与显示屏中支架1042的中空部分的尺寸相适配，可以保证观看到的显示画面最大。

显示屏前支架1041和显示屏中支架1042通过视距调节装置105的第一调节部件固定于前壳101上，显示屏后支架1044固定于后壳106上。视距调节装置105的调节旋钮位于后壳106上，通过调节旋钮带动与第一调节部件适配的第二调节部件运动，从而调整显示屏103与光学镜片的间距。显示屏前支架1041可以是两面带有安装槽或卡盒等的面板，保证主板102和显示屏103的安装；显示屏中支架1042和显示屏后支架1044可以是中空的盒体结构，两种嵌套且在外力下可以移动，从而配合视距调节装置105来调节视距。

在显示屏中支架1042的外侧设有防尘棉1043，显示屏中支架1042的壳体与显示屏后支架1044的壳体相适配，显示屏中支架1042与显示屏后支架1044倒扣镶嵌在一起，防尘棉1043位于显示屏中支架1042的壳体和显示屏后支架1044的壳体之间。防尘棉1043可以防止灰尘进入到显示屏支架104的壳体内，以免灰尘影响显示屏103的显示效果。显示屏中支架1042和显示屏后支架1044为倒扣设计，可以随着视距调节装置105的运动而运动，保证了在视距调节装置105运动时，为显示屏103提供封闭的环境，不会受到外界光线的干扰。

进一步地，上述视距调节装置105中的第一调节部件可以是传动涡轮，第二调节部件可以是由传动齿轮、传动杆组成的调节部件。传动涡轮固定于前壳101上，传动齿轮与传动涡轮相适配。调节旋钮固定于后壳106上，调节旋钮通过传动杆与传动齿轮连接，通过调节该调节旋钮可以调节显示屏103与光学镜片的间距。通过调节显示屏103与光学镜片的间距可以使得近视患者也可以在不佩戴眼睛的情况下使用该虚拟现实设备，扩大了虚拟现实设备的使用范围。

图4示出了虚拟现实设备的后壳106的结构，如图4所示，该后壳106还可以包括：后壳壳体1063、镜片压环1062、后壳隔板1061、面部泡棉结构以及头带拉环1064。后壳隔板1061与前壳101内侧相适配，固定于后壳壳体1063上。后壳隔板1061的设置可以保证在调整显示屏103与光学镜片1065的间距时，格挡外界的光线，以及为虚拟现实设备提供封闭环境。后壳隔板1061的宽度不小于视距调节装置105调整的显示屏103与光学镜片1065的最大间距。后壳壳体1063上设有与光学镜片1065相适配的通孔，镜片压环1062包裹光学镜片1065，将光学镜片1065镶嵌在后壳壳体1063的通孔上。面部泡棉结构固定于壳体与人的脸面接触的部位。头带拉环1064用于连接头带。上述光学镜片1065可以是非球面镜片，该光学镜片1065可以是外凸的非球面镜片，其中，一个非球面镜面的曲率半径绝对值小于另一个非球面镜面的曲率半径绝对值。面部泡棉结构包括密封泡棉1067、面部泡棉支持硅胶1068、面部泡棉1069，使用面部泡棉结构可以提高使用者与后壳106接触的舒适度。

通过上述光学镜片1065组成的光学结构，可以为使用者提供三维虚拟环境，调节视距调节装置105，可以增大或减小显示屏103与光学镜片1065的间距，使得三维显示效果更好。

图5示出了一种虚拟现实设备的头带109，该头带109可以通过后壳106上的头带109带环与后壳106连接，通过头带109可以将虚拟现实设备固定于使用者的头部，保证使用者在使用虚拟现实设备时，不会晃动。

优选地，该虚拟现实设备还可以包括：电池108。该电池108固定于显示屏支架104上，电池108与主板102电连接，用于为主板102和显示屏103提供电源。同样的，该虚拟现实设备还可以通过移动电源为主板102和显示屏103提供电源。

上述实施例表明，虚拟现实设备包括由前壳101和后壳106构成的封闭壳体、以及位于封闭壳体内的主板102、显示屏103、显示屏支架104、视距调节装置105。前壳101与后壳106之间设有N个平衡轴107，N大于等于2，平衡轴107可以保证前壳101和后壳106的平衡性，提高了使用者的舒适度。主板102固定于显示屏支架104靠近前壳101的一面上，用于处理显示屏103显示的内容，并将处理后的内容传输至显示屏103进行显示，显示屏103固定于显示屏支架104远离前壳101的一面上，用于显示主板102传输的处理后的显示内容，后壳106上设置有光学镜片1065，用于通过光学镜片1065观看显示屏103，视距调节装置105位于后壳106和显示屏支架104之间，用于调节显示屏103与光学镜片1065的间距。通过主板102为显示屏103提供显示内容，不需要连接外部设备，即可提供自由舒适的虚拟环境，摆脱了线束的干扰。平衡轴107的设置可以保证前壳101与后壳106的平衡性，以及视距调节装置105在调节显示距离时的顺畅度，提高了使用者的舒适度。

为了更好的解释本发明，本发明实施例还提供了一种虚拟现实设备，该设备包括：前壳、电池、主板、显示屏、显示屏支架、视距调节装置、后壳和头带。前壳与后壳之间通过平衡轴连接，主板与显示屏电连接，显示屏固定于显示屏支架上，视距调节装置位于后壳和显示屏支架之间，用于调节显示屏与光学镜片的间距。

其中，前壳的壳体上设置开关按键、音量和返回按键、触摸板、USB接口，USB接口通过USB塞进行堵塞。开关按键通过开关按键FPC与主板电连接，开关按键FPC由开关按键FPC支架固定。音量和返回按键通过音量和返回按键FPC与主板电连接。触摸板通过触摸板FPC与主板电连接。

显示屏支架包括：显示屏前支架、显示屏中支架和显示屏后支架。其中，显示屏位于显示屏前支架和显示屏中支架之间，通过显示屏前支架和显示屏中支架将显示屏固定。在显示屏中支架的壳体周边设有防尘棉，显示屏中支架的壳体嵌入显示屏后支架的壳体内，防尘棉位于显示屏中支架的壳体和显示屏后支架的壳体之间。显示屏前支架和显示屏中支架通过视距调节装置的第一调节部件固定于前壳上，显示屏后支架固定于后壳上。视距调节装置的调节旋钮位于后壳上，通过调节旋钮带动与第一调节部件适配的第二调节部件运动，从而调整显示屏与光学镜片的间距。

视距调节装置中的第一调节部件可以是传动涡轮，第二调节部件可以是由传动齿轮、传动杆和调节旋钮组成的调节部件。传动涡轮固定于前壳上，传动齿轮与传动涡轮相适配。调节旋钮固定于后壳上，调节旋钮通过传动杆与传动齿轮连接，通过调节该调节旋钮可以调节显示屏与光学镜片的间距。

后壳包括：光学镜片、后壳壳体、镜片压环、后壳隔板、面部泡棉结构以及头带拉环。头带通过后壳上的头带拉环与后壳连接。面部泡棉结构包括密封泡棉、面部泡棉支持硅胶、面部泡棉。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种头戴式虚拟现实设备，其特征在于，包括：由前壳和后壳构成的封闭壳体、以及位于所述封闭壳体内的主板、显示屏、显示屏支架、视距调节装置；

所述主板固定于所述显示屏支架靠近所述前壳的一面上，用于处理所述显示屏显示的内容，并将处理后的内容传输至所述显示屏进行显示；

所述显示屏固定于所述显示屏支架远离所述前壳的一面上，用于显示所述主板传输的处理后的显示内容；

所述后壳上设置有光学镜片，用于通过所述光学镜片观看所述显示屏；

所述前壳和所述后壳之间设有N个平衡轴，所述平衡轴用于保持所述前壳与所述后壳的平衡，N大于等于2；

所述视距调节装置位于所述后壳和所述显示屏支架之间，用于调节所述显示屏与所述光学镜片的间距。

2.如权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述显示屏支架包括：显示屏前支架、显示屏中支架和显示屏后支架，所述显示屏中支架和所述显示屏后支架为相适配的中空壳体；

所述主板固定于所述显示屏前支架靠近所述前壳的一面上；

所述显示屏固定于所述显示屏前支架远离所述前壳的一面上且所述显示屏在所述显示屏中支架上的垂直投影落入所述显示屏中支架的中空部分；

所述显示屏前支架和所述显示屏中支架通过所述视距调节装置的第一调节部件固定于所述前壳上；所述显示屏后支架固定于所述后壳上；

所述视距调节装置的调节旋钮位于所述后壳上，通过所述调节旋钮带动与第一调节部件适配的第二调节部件运动，从而调整所述显示屏与所述光学镜片的间距。

3.如权利要求2所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述显示屏中支架的外侧设有防尘棉，所述显示屏中支架与所述显示屏后支架倒扣镶嵌在一起，所述防尘棉位于所述显示屏中支架的壳体和所述显示屏后支架的壳体之间。

4.如权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述后壳还包括：后壳壳体、镜片压环、后壳隔板、面部泡棉结构以及头带拉环；

所述后壳隔板与所述前壳内侧相适配，固定于所述后壳壳体上；所述后壳隔板的宽度不小于所述视距调节装置调整的所述显示屏与所述光学镜片的最大间距；

所述后壳壳体上设有与所述光学镜片相适配的通孔，所述镜片压环包裹所述光学镜片，将所述光学镜片镶嵌在所述后壳壳体的通孔上；

所述面部泡棉结构固定于所述壳体与使用者的面部接触的部位；

所述头带拉环用于连接头带。

5.如权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述平衡轴的一端固定于所述前壳上，所述后壳上设有与所述平衡轴相适配的平衡柱，所述平衡轴的另一端穿入所述平衡柱的空腔内；

所述平衡轴上套有平衡弹簧，所述平衡弹簧夹在所述前壳和所述平衡柱之间。

6.如权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述前壳的壳体上设有开关按键、音量按键和返回按键；

所述开关按键用于开关所述虚拟现实设备；

所述音量按键用于调节音量；

所述返回按键用于控制所述显示屏显示的内容；

所述开关按键、所述音量按键和所述返回按键分别通过柔性线路板FPC与所述主板电连接。

7.如权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述前壳的壳体上设有触摸板；

所述触摸板通过FPC与所述主板电连接，用于操控所述显示屏显示的内容。

8.如权利要求1所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述前壳的壳体上设有通信接口，所述通信接口用于连接外部设备。

9.如权利要求1至8任一项所述的虚拟现实设备，其特征在于，还包括：头带；

所述头带通过所述后壳的头带拉环与所述后壳连接，用于将所述虚拟现实设备固定于使用者的头部。

10.如权利要求1至8任一项所述的虚拟现实设备，其特征在于，还包括：电池；

所述电池固定于所述显示屏支架上，所述电池与所述主板电连接，用于为所述主板和所述显示屏提供电源。