CN105974590A - 头戴式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟显示设备技术领域，公开了一种头戴式显示装置。本发明中，头戴式显示装置包括：双目视觉机构、焦距调节机构以及终端固定机构；双目视觉机构通过焦距调节机构连接于终端固定机构；焦距调节机构包括依次连接的多个套筒，且相邻两个套筒通过一个滑动连接组件可滑动连接；本发明焦距调节机构的结构变得相对简单，从而使得头戴式显示装置的体积减小且重量减轻，进而方便了用户携带，提升了用户体验。

Description

头戴式显示装置

技术领域

本发明涉及虚拟显示设备技术领域，特别涉及一种头戴式显示装置。

背景技术

虚拟现实技术是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，是一种先进的、数字化的人机接口技术，它的实时三维空间表现能力、自然的人机交互式操作环境以及给人带来的身临其境感受，将从根本上改变人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，为人机交互技术开创了一个全新的研究领域。

目前，常见的一种虚拟现实设备例如头戴式头盔装置，佩戴头戴式头盔装置可以将人对外界的视觉封闭，引导用户产生一种置身于其虚拟环境中的感觉；目前头戴式头盔装置的成像原理是采用“透镜+屏幕”的方式，其中，装置中的焦距调节设备构件数较多，结构复杂，导致头盔装置的整体重量偏重、体积偏大，从而用户携带不方便，体验不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种头戴式显示装置，焦距调节机构的结构变得相对简单，从而使得头戴式显示装置的体积减小且重量减轻，进而方便了用户携带，提升了用户体验。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种头戴式显示装置，包括：双目视觉机构、焦距调节机构以及终端固定机构；双目视觉机构通过焦距调节机构连接于终端固定机构；焦距调节机构包括依次连接的多个套筒，且相邻两个套筒通过一个滑动连接组件可滑动连接。

本发明相对于现有技术而言，焦距调节机构包括依次连接的多个套筒，且相邻两个套筒通过一个滑动连接组件可滑动连接；采用这种焦距调节机构使得其结构变得相对简单、稳固，从而使得头戴式显示装置的体积减小且重量减轻，方便了用户收纳和随身携带；并且，多个套筒之间可以通过滑动连接组件进行伸缩滑动，使得用户可以自由调节焦距，从而适用于更多人群(包括不同近视度人群)，提高了用户体验。

另外，相邻两个套筒包括外套筒与内套筒，所述内套筒嵌套在所述外套筒内；滑动连接组件包括两个限位块与一个滑块；两个限位块沿着外套筒的长度方向排列；两个限位块中的一个限位块设置于所述外套筒的内表面，两个限位块中的另一个限位块设置于所述外套筒的内表面；或者，两个限位块中的另一个限位块设置于双目视觉机构的连接部，双目视觉机构的连接部用于与焦距调节机构连接；滑块设置于内套筒的外表面，且位于两个限位块之间；其中，滑块沿着外套筒的内表面在两个限位块之间滑动。本实施方式提供了一种具体的滑动连接方式，使得内套筒通过滑块与限位块在外套筒中来回伸缩滑动，进而实现焦距调节。

另外，滑动连接组件还包含阻尼件；阻尼件夹持于滑块与外套筒的内表面之间。设置阻尼件使得焦距除外力以外可以定位于调节好的位置而不轻易改变，方便用户控制焦距，减少重复调焦操作。

另外，阻尼件设置于滑块；相比设置在外套筒的内表面，直接设置于滑块，使得阻尼件抵持于外套筒内表面，阻尼件随着滑块滑动，如此阻尼件的设置面积也可以相对较小，节省材料且简化结构。

另外，滑块具有朝向外套筒的开槽；阻尼件设置于开槽内；即，阻尼件设置于滑块内，使得阻尼件与滑块整合于一体，从而阻尼件与滑块结合的更加可靠。

另外，终端固定机构包括支撑框架与定位盖板；支撑框架与移动终端的边框相匹配，以放置移动终端；定位盖板用于定位移动终端。本实施方式中提供的终端固定机构由于结构简单，从而便于移动终端散热；并且，通过支撑框架与移动终端的边框的匹配设计，尽量减小环境光对观看效果影响。

另外，定位盖板的一端可旋转地连接于支撑框架；其中，当定位盖板由释放位置旋转至定位位置时，定位移动终端；使得定位盖板可与支撑框架组合于一体，进一步方便携带与收纳，避免丢失。

另外，定位盖板的另一端具有第一卡扣，支撑框架具有第二卡扣，第二卡扣与第一卡扣对应；其中，当定位盖板位于定位位置时，第一卡扣扣合于第二卡扣。使得移动终端定位的更加牢靠。

另外，终端固定机构还包括缓冲件；缓冲件设置于支撑框架，且对应于移动终端的边框；使得移动终端放置于支撑框架时，海绵紧紧压缩，起一定的缓冲作用，防止移动终端表面的硬损伤，并且缓冲件还可以密封光线，进一步减小环境光对观看效果影响。

另外，双目视觉机构包括盖体、两个透镜镜片以及两个瞳距调节组件；两个透镜镜片分别通过两个瞳距调节组件设置于盖体；有效匹配用户需求。

另外，每个瞳距调节组件包括至少一卡持件以及对应于卡持件的卡条；卡持件设置于透镜镜片，卡条设置于盖体；卡持件卡持于卡条，且卡持件能够沿着卡条在两个透镜镜片的排列方向上移动；即，提供了一种瞳距调节组件的具体实现结构，方便快捷地调节不同瞳距。

另外，盖体上开设有多个透气孔；头戴式显示装置还包括透气遮光件；透气遮光件设置于盖体的外表面且遮盖多个透气孔；使得用户戴上之后既透气又遮光。

附图说明

图1是根据第一实施方式的头戴式显示装置的结构分解示意图；

图2是根据第一实施方式中焦距调节机构的第一种实现方式的示意图；

图3是根据第一实施方式中焦距调节机构的第二种实现方式的的示意图；

图4是根据第一实施方式的头戴式显示装置中终端固定机构一侧的示意图；

图5是根据第一实施方式的瞳孔调节组件的示意图；

图6是根据第一实施方式的卡持件卡持于卡条的剖面图；

图7是根据第二实施方式中滑块具有开槽的示意图；

图8是根据第三实施方式的头戴式显示装置中双目视觉机构一侧的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种头戴式显示装置，用户可以佩戴其于头部体验虚拟世界，如图1所示，头戴式显示装置包括：双目视觉机构、焦距调节机构以及终端固定机构。

双目视觉机构通过焦距调节机构连接于终端固定机构，即焦距调节机构设置于双目视觉机构与终端固定机构之间，

本实施方式中，焦距调节机构包括依次连接的多个套筒10、11、12；且相邻两个套筒10和11、11和12通过一个滑动连接组件可滑动连接，然本实施方式对套筒的数目不作任何限制；较佳的，设置依次连接的3个套筒于头戴式显示装置而言更合适，3个套筒已经基本能够满足不同近视度的人群以及焦距调节需要；若套筒的数目多于三个，功能并不会得到很大提升且显得比较累赘。

其中，相邻两个套筒包括外套筒与内套筒，内套筒嵌套在外套筒内。滑动连接组件包括两个限位块与一个滑块。

如图2所示，为本实施方式中焦距调节机构的第一种实现方式的示意图。具体而言，图2中包括两组相邻套筒，分别为外套筒10与内套筒11，以及外套筒11与内套筒12，且内套筒11嵌套在外套筒10内，内套筒12嵌套在外套筒11内。这里以外套筒11与内套筒12为例进行说明。两个限位块14、15设置于外套筒11的内表面，且沿着外套筒11的长度方向排列；较佳的，限位块14置于外套筒11内表面的一端，限位块15置于外套筒11内表面的另一端。滑块13设置于内套筒12的外表面，且位于两个限位块14、15之间。其中，滑块13能够沿着外套筒11的内表面在两个限位块14、15之间滑动；即，两个限位部14、15确定了滑块13在外套筒11中可滑动的长度、内套筒12可伸缩的长度。

若沿着如图2中箭头所示的方向拉动内套筒12，滑块13沿着外套筒11的内表面滑动，使得焦距调节机构整体长度伸长；当内套筒12位于完全外伸位置时，内套筒12抵持于限位块14。相应的，若沿着箭头相反方向推动内套筒12，滑块13沿着外套筒11的内表面滑动，使得焦距调节机构整体长度缩短；当内套筒12位于完全内缩位置时，内套筒12抵持于限位块15。

如图3所示，为本实施方式中焦距调节机构的第二种实现方式的示意图。第二种实现方式与第一种实现方式的不同之处在于，在第一种实现方式中，两个限位块14、15分别设置外套筒11的内表面的两端；而在第二种实现方式中，一个限位块(如图3中限位块14)设置于外套筒11的内表面的一端(远离双目视觉机构的一端)，另一个限位块(图中未示出)设置于双目视觉机构的连接部(图中未示出)，双目视觉机构的连接部用于与焦距调节机构连接。即，焦距调节机构与双目视觉机构组装后，当焦距调节机构中各套筒都位于完全内缩位置时，各套筒靠近于双目视觉机构的一端均抵持于设置于双目视觉机构上的限位块；如图3中示意的，此时各套筒靠近于双目视觉机构的一端可以在同一平面上。

本实施方式中提供了滑动连接的两种实现方式，使得内套筒通过滑块与限位块在外套筒中来回伸缩滑动，进而实现焦距调节。本实施方式对限位块的具体设置位置不作任何限制，凡是能够实现滑块在外套筒的内表面顺利伸缩的限位块的位置，均可应用于本实施方式中。

需要说明的是，本实施方式对滑动连接组件的具体实现方式不作任何限制，凡是能够实现相邻两个套筒滑动的结构组件，均可应用于本实施方式中以调节焦距；例如，相邻两个套筒还可以采用导向轨、弹性滑道等的结构形式。

本实施方式中，终端固定机构包括支撑框架20与定位盖板21。

其中，支撑框架20与移动终端(例如手机，平板电脑，然不作任何限制)的边框相匹配，以放置移动终端。具体的，可以为不同型号的移动终端设计不同的框架形状，以使得不同型号的移动终端有相应的支撑框架20相匹配。支撑框架20可以设置为可更换的(可拆卸)，以随时更换支撑框架20适应不同型号的移动终端，满足了用户需求。

其中，定位盖板21用于定位移动终端。

优选的，如图4所示，定位盖板21可以采用V字形结构，使得两边预留出足够的空间，使得移动终端的两边裸露在外部而不被封闭，从而使得移动终端能够很好的散热，进而提高移动终端内部电路中芯片的稳定性及寿命，并且定位盖板21采用V字形结构进一步减轻了头戴式显示装置的整体重量。

具体而言，定位盖板21的一端可旋转地连接于支撑框架20；其中，当定位盖板21由释放位置旋转至定位位置时，定位移动终端，使得定位盖板可与支撑框架组合于一体，进一步方便携带与收纳，避免丢失。

示例的，可以通过扭簧将定位盖板21的一端旋转连接于支撑框架20，实现定位盖板21旋转定位。相应的，定位盖板21的另一端具有第一卡扣，支撑框架20具有第二卡扣，第二卡扣与第一卡扣对应。其中，当定位盖板21位于定位位置时，第一卡扣扣合于第二卡扣；使得移动终端定位的更加牢靠且从结构上保证了终端固定机构的强度。然本实施方式对第一卡扣与第二卡扣的具体结构形式以及扣合方式不作任何限制，凡是能够实现卡扣扣紧的结构形式，均可应用于本实施方式中以定位移动终端。

需要说明的是，本实施方式对定位盖板21与支撑框架20的结合方式不作任何限制，凡是能够实现定位盖板21相对于支撑框架20定位的形式，均可应用于本实施方式中以定位移动终端，例如定位盖板21与支撑框架20之间还可以无任何连接(可拆卸)，直接对应位置卡合即可；定位盖板21还可以无旋转连接于支撑框架20。

本实施方式中，终端固定机构采用这种精简化设计，结构简单，从而便于移动终端散热；并且，通过支撑框架与移动终端的边框的匹配设计，尽量减小环境光对观看效果影响。另外，移动终端的耳机口、电源充电口没有被封闭，即，裸露在外部，使得用户在需要时可以方便的插入耳机或者为移动终端充电，提高了使用头戴式显示装置的便利性。

较佳的，终端固定机构还包括缓冲件22；缓冲件22设置于支撑框架20，且对应于移动终端的边框；使得移动终端放置于支撑框架20时，起一定的缓冲作用，且移动终端可以更牢靠的固定于支撑框架20，并且缓冲件22还可以密封光线。另外，还可以在定位盖板21内面，覆盖一层海绵支撑件23，当移动终端放置其中时，海绵紧紧压缩，移动终端被牢牢固定于终端固定机构中。

需要说明的是，本实施方式对终端固定机构的具体实现方式不作任何限制，凡是能够实现固定移动终端的结构形式，均可应用于本实施方式中以组成头戴式显示装置。

本实施方式中，双目视觉机构包括盖体30、两个透镜镜片31以及两个瞳距调节组件32；两个透镜镜片31分别通过两个瞳距调节组件32设置于盖体30。

其中，两个透镜镜片31可以是非球面透镜，使其与显示屏之间自然避光，然不作任何限制。

具体而言，每个瞳距调节组件32包括至少一卡持件以及对应于卡持件的卡条。如图5、6所示，在各透镜镜片31的上侧边和下侧边上分别设置两个卡持件33，较佳的，同一侧边上的两个卡持件33分布在该侧边的左右两端。如此，各透镜镜片上总共设置有4个卡持件33。各卡条34设置于盖体30的内表面且分别对应于各卡持件33，使得卡持件33卡持于卡条34。其中，各卡条34例如是凸出于盖体的凸条；然不限于，也可以在盖体上开两个槽孔，该两个槽孔中间的阻隔部形成所述卡条。

卡持件33卡持于卡条34后，能够在垂直于盖体表面的方向上定位透镜镜片31，且能够带动透镜镜片31沿着卡条34在两个透镜镜片31的排列方向上移动。即，两个透镜镜片31通过卡持件33在卡条34上左右移动，调节两个透镜镜片31之间的距离。

优选的，在卡条34上可以设置多挡调节，例如设置三挡调节(然，不作任何限制)，使得卡持件33可以固定于调节的挡数对应的位置上，进而使得头戴式显示装置可适应于更多不同瞳距的用户；然，本实施方式对卡持件33的具体数目、具体结构形式不作限制，可根据需要设置，例如可以设置2个卡持件分别于透镜镜片的上下两端，卡持件可以为卡钩。

需要说明的是，本实施方式对瞳距调节组件32的具体实现方式不作任何限制，凡是能够实现瞳距调节的组件形式，均可应用于本实施方式中以调节两个透镜镜片31之间的距离。

本实施方式中，双目视觉机构还包括隔断海绵35，于盖体30处沿中心线设置隔断海绵35，使得隔断海绵35隔出的两个空间分别对应于一个透镜镜片，从而将双眼通过透镜镜片31观看的光路进行隔离；另外，还可以于盖体30的任意一侧设置穿带孔36，方便用户穿带挂件。

本实施方式中，双目视觉机构还包括贴面眼罩37，于盖体30处贴有柔性材料的贴面眼罩37(例如贴面海绵，然不作任何限制)，使得其能与人脸很好的贴合，从而使得用户佩戴舒适。

本发明相对于现有技术而言，焦距调节机构包括依次连接的多个套筒，且相邻两个套筒通过一个滑动连接组件可滑动连接；采用这种焦距调节机构使得其结构变得相对简单、稳固，无复杂内嵌结构，在保证头戴式显示装置基本功能满足的情况下，本发明使得头戴式显示装置的体积减小且重量减轻，方便了用户收纳和随身携带。并且，多个套筒之间可以通过滑动连接组件进行来回伸缩滑动，以使用户自由设置焦距，从而适用于更多人群(包括不同近视度人群)，提高了用户体验。

本发明的第二实施方式涉及一种头戴式显示装置。第二实施方式在第一实施方式的基础上作出改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，滑动连接组件还包含阻尼件。

本实施方式中，阻尼件夹持于滑块与外套筒的内表面之间。即，阻尼件固定在滑块或外套筒的内表面均可。

优选的，阻尼件设置于滑块；相比设置在外套筒的内表面，直接设置于滑块，使得阻尼件抵持于外套筒内表面，阻尼件随着滑块滑动，如此，阻尼件的设置面积也可以相对较小，节省材料且简化结构。

进一步的，如图7所示，滑块13具有朝向外套筒的开槽131；阻尼件设置于开槽131内；即，阻尼件设置于滑块13内，使得阻尼件与滑块13整合于一体，从而阻尼件与滑块13结合的更加可靠。

本实施方式相对于第一实施方式而言，将阻尼件设置在滑块与外套筒的内表面之间，使得外套筒与内套筒可以克服一定的外力(即外力较小时)而相对定位，从而使得当前调节的焦距保持不变。只有当外力大于预设数值(与阻尼系数有关)时，外套筒与内套筒才会相对滑动，以供用户重新调节焦距。因此，在外套筒与内套筒之间增设阻尼件可以方便用户控制焦距，避免误碰触或者外接干扰力导致的焦距改变，减少重复调焦操作。

本发明第三实施方式涉及一种头戴式显示装置。第三实施方式在第二实施方式的基础上作出改进，主要改进之处在于：如图8所示，在本发明第三实施方式中，在双目视觉机构的盖体上开设有多个透气孔；头戴式显示装置还包括透气遮光件38。

然，本实施方式分别对透气孔、透气遮光件的形状、材料不作任何限制，透气孔可以为栅格状透气孔，透气遮光件38可以为透气遮光海绵。

本实施方式中相对于第二实施方式而言，透气遮光件38设置于盖体的外表面且遮盖多个透气孔；使得用户佩戴之后面部热量散出去，既透气又遮光，使得用户戴上头戴式显示装置后不受外界环境光的影响，能快速沉浸虚拟世界中，提升了用户体验。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，包括：双目视觉机构、焦距调节机构以及终端固定机构；

所述双目视觉机构通过所述焦距调节机构连接于所述终端固定机构；

所述焦距调节机构包括依次连接的多个套筒，且相邻两个套筒通过一个滑动连接组件可滑动连接。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述相邻两个套筒包括外套筒与内套筒，所述内套筒嵌套在所述外套筒内；

所述滑动连接组件包括两个限位块与一个滑块；

所述两个限位块沿着所述外套筒的长度方向排列；所述两个限位块中的一个限位块设置于所述外套筒的内表面，所述两个限位块中的另一个限位块设置于所述外套筒的内表面；或者，所述两个限位块中的另一个限位块设置于所述双目视觉机构的连接部，所述双目视觉机构的连接部用于与所述焦距调节机构连接；

所述滑块设置于所述内套筒的外表面，且位于所述两个限位块之间；

其中，所述滑块沿着所述外套筒的内表面在所述两个限位块之间滑动。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述滑动连接组件还包含阻尼件；所述阻尼件夹持于所述滑块与所述外套筒的内表面之间。

4.根据权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述阻尼件设置于所述滑块。

5.根据权利要求4所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述滑块具有朝向所述外套筒的开槽；所述阻尼件设置于所述开槽内。

6.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述终端固定机构包括支撑框架与定位盖板；

所述支撑框架与移动终端的边框相匹配，以放置所述移动终端；

所述定位盖板用于定位所述移动终端。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述定位盖板的一端可旋转地连接于所述支撑框架；

其中，当所述定位盖板由释放位置旋转至定位位置时，定位所述移动终端。

8.根据权利要求7所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述定位盖板的另一端具有第一卡扣，所述支撑框架具有第二卡扣，所述第二卡扣与所述第一卡扣对应；

其中，当所述定位盖板位于所述定位位置时，所述第一卡扣扣合于所述第二卡扣。

9.根据权利要求6所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述终端固定机构还包括缓冲件；

所述缓冲件设置于所述支撑框架，且对应于所述移动终端的边框。

10.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述双目视觉机构包括盖体、两个透镜镜片以及两个瞳距调节组件；

所述两个透镜镜片分别通过所述两个瞳距调节组件设置于所述盖体。

11.根据权利要求10所述的头戴式显示装置，其特征在于，每个瞳距调节组件包括至少一卡持件以及对应于所述卡持件的卡条；

所述卡持件设置于所述透镜镜片，所述卡条设置于所述盖体；

所述卡持件卡持于所述卡条，且所述卡持件能够沿着所述卡条在所述两个透镜镜片的排列方向上移动。

12.根据权利要求10所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述盖体上开设有多个透气孔；所述头戴式显示装置还包括透气遮光件；

所述透气遮光件设置于所述盖体的外表面且遮盖所述多个透气孔。