CN106646875B - 头戴显示设备及其显示模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴显示设备及其显示模组，包括显示屏、显示支架、电路板、视力调节装置和接触组件；显示屏固定在显示支架内，视力调节装置包括旋钮、透镜组和透镜支架，透镜组固定在透镜支架上，旋钮固定套接在透镜支架外，旋钮的一端活动连接在显示支架上，通过调节旋钮相对于显示支架的轴向上的往复运动来调节透镜组与显示屏之间的距离，以调节显示屏对外显示影像的屈光度；接触组件设置在旋钮的另一端，接触组件的中间设有视窗通孔，接触组件用于贴合在用户的眼睛上，以使用户透过视窗通孔而观看到显示屏。本发明可让患有近视、远视的使用者在不佩戴眼镜的情况下也能观察到清晰的影像或者文字。

Description

头戴显示设备及其显示模组

技术领域

本发明涉及头戴显示设备领域，特别是涉及一种头戴显示设备及其显示模组。

背景技术

患有近视、远视及老花视力的使用者在裸眼的情况下使用头戴显示器，通常无法清晰的观察到显示器中显示的图像或者文字，如果该使用者通过佩戴眼镜的方式去观察显示器中的图像或者文字，则会因为眼镜和头带显示器相叠加而体验不佳，甚至影响使用者的视力，同时观察显示器的图像或者文字也不会达到最佳效果。

发明内容

本发明提供了一种头戴显示设备及其显示模组，能够解决现有技术存在的患有近视、远视及老花视力的使用者在裸眼的情况下使用头戴显示器，无法清晰的观察到显示器中显示的图像或者文字的问题。

为解决上述问题，本发明提供采用的一个技术方案是：提供一种显示模组，包括显示屏、显示支架、电路板、视力调节装置和接触组件；所述显示屏固定在所述显示支架内，所述视力调节装置包括旋钮、透镜组和透镜支架，所述透镜组固定在所述透镜支架上，所述旋钮固定套接在所述透镜支架外，所述旋钮的一端活动连接在所述显示支架上，通过调节所述旋钮相对于所述显示支架的轴向上的往复运动来调节所述透镜组与所述显示屏之间的距离，以调节所述显示屏对外显示影像的屈光度；所述接触组件设置在所述旋钮的另一端，所述接触组件的中间设有视窗通孔，所述接触组件用于贴合在用户的眼睛上，以使用户透过所述视窗通孔而观看到所述显示屏。

其中，所述接触组件包括固定部，所述固定部包括相互平行且同轴的底面和顶面以及连接所述底面和所述顶面的侧壁；所述底面的面积大于所述顶面的面积，所述底面固定在所述透镜支架上，所述视窗通孔贯穿所述顶面和底面。

其中，所述侧壁呈圆弧状。

其中，所述接触组件还包括接触部，所述接触部呈收口环状，包括大口端和小口端，所述接触部套设于所述固定部外，所述大口端与所述底面平齐，所述小口端与所述顶面平齐，所述接触部由软质材料制成，所述视窗通孔贯穿所述大口端和小口端。

其中，所述视窗通孔呈锥台状。

其中，所述视窗通孔的内壁呈台阶状。

其中，所述显示支架的一端设有外螺纹，所述旋钮的一端设有内螺纹，所述显示支架和所述旋钮通过所述外螺纹和所述内螺纹的配合而连接在一起，通过旋转所述旋钮而调节所述透镜组与所述显示屏之间的距离。

其中，所述透镜支架呈圆柱状，包括第一连接端、第二连接端和中间连接部，所述第一连接端和所述第二连接端的直径相同，所述第一连接端和所述第二连接端的直径均小于所述中间连接部的直径；所述第一连接端插入所述显示支架内，并与所述显示支架的内壁相抵；所述旋钮固定套设在所述中间连接部外；所述接触组件固定在所述第二连接端上；所述透镜支架上还设有透镜安装槽，所述透镜安装槽的槽底上、与所述显示屏相对的位置处设有通孔，所述透镜组安装在所述安装槽内，并正对所述通孔。

其中，还包括保护壳和弹性连接件，所述电路板设置在所述保护壳内，所述保护壳通过所述弹性连接件连接在所述显示支架上，所述电路板通过导线与所述显示屏连接，所述导线设置在所述保护壳和所述转动连接件内。

为解决上述问题，本发明提供采用的另一个技术方案是：提供一种头戴显示设备，包括头架和至少一个上述显示模组，所述显示模组设置在所述头架上。

相对于现有技术，本发明设置了视力调节装置，可让患有近视、远视及老花视力的使用者在不佩戴眼镜的情况下，通过调节视力调节装置，调节到合适自己的屈光度，进而可观察到清晰的影像或者文字。

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单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种头戴显示设备一个角度的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种头戴显示设备另一角度的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的显示模组的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的自锁连接器的公座的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的自锁连接器的母座的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的头架的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种头戴显示设备的头架的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种头戴显示设备折叠后的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种头戴显示设备折叠后的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的另一种头戴显示设备的头架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种头戴显示设备一个角度的结构示意图。图2是本发明实施例提供的一种头戴显示设备另一角度的结构示意图。

本发明提供了一种头戴显示设备，该头戴显示设备包括显示模组10、自锁连接器20和头架30。显示模组10通过自锁连接器20连接在头架30上。

具体地，显示模组10包括显示屏11、显示支架12、电路板(图未示)和视力调节装置。

其中，显示屏11固定在显示支架12内。视力调节装置包括旋钮140、透镜组141和透镜支架142，如图3所示，图3是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的显示模组的结构示意图。透镜组141固定在透镜支架142上，旋钮140固定套接在透镜支架142外，旋钮140的一端活动连接在显示支架12上，通过调节旋钮140相对于显示支12架的轴向上的往复运动来调节透镜组141与显示屏11之间的距离，调节显示屏11对外显示影像的屈光度，给用户最清晰的显示效果。视力调节装置的视力调节范围为4.1至5.3，近视600度的用户不佩戴近视眼镜也可达到清晰的显示效果。

其中，视力调节装置的调节原理如下：

近视是由于平行光线的屈光系统折射后焦点落在视网膜之前所造成的，同理，远视(老花)是由于平行光线经过眼的屈光系统折射后焦点落在视网膜后造成的。通过调节图像、光学透镜以及人眼之间的距离，从而达到图像的影像经光学透镜矫正再经屈光系统的折射后焦点刚好落在视网膜上，进而达到视力调节的作用。

本发明通过设置视力调节装置，可让患有近视、远视及老花视力的用户在不佩戴眼镜的情况下，通过调节视力调节装置调节到合适自己的屈光度，进而可观察到清晰的影像或者文字。

具体地，显示模组10设有一个或者两个，以向用户的单眼或者双眼输出影像，在本实施例中，显示模组10设有两个。

显示支架12的一端设有外螺纹，旋钮140的一端设有内螺纹，显示支架12和旋钮140通过外螺纹和内螺纹的配合而连接在一起，通过旋转旋钮140而调节透镜组141与显示屏11之间的距离，从而实现屈光度的调节。

透镜支架142呈圆柱状，包括第一连接端1420、第二连接端1421和中间连接部1422，第一连接端1420和第二连接端1421的直径相同，第一连接端1420和第二连接端1421的直径均小于中间连接部1422的直径。第一连接端1420插入显示支架12内，并与显示支架12的内壁相抵。旋钮140固定套设在中间连接部1422外。

透镜支架142上还设有透镜安装槽1423，透镜安装槽1423的槽底上、与显示屏11相对的位置处设有通孔1424，透镜组141安装在安装槽1423内，并正对通孔1424。从而使用户透过该透镜组141观看到显示屏11上呈现的画面。

优选地，该显示屏11的显示器件可以是色序式硅基液晶型面板、带背光源透射式LCD(Transmissive LCD)或硅基有源矩阵有机发光二极管(AM-OLED on Silicon)。如显示器件是色序式硅基液晶型面板，那该显示屏11内会包括红绿蓝三色发光二极管照明(Red，Green and Blue LED)、偏极化分光镜(Polarized Beam Splitter，PBS)及光学目镜等光学组件。但如显示器件是带背光源透射式LCD(Transmissive LCD)或硅基有源矩阵有机发光二极管(AM-OLED on Silicon)，那该显示屏11内只需要光学目镜便可。这些显示器件具有体积小、分辨率高、对比度高、反应时间快、成本低以及制造较简单等优点，并且使用该显示器件的显示屏可提供960x540、720p、1080p或4K2K等高画质及其他不同分辨率影像。

本实施例的显示模组10还包括保护壳15和弹性连接件16，电路板设置在保护壳15内，保护壳15通过弹性连接件16连接在显示支架12上，电路板通过导线与显示屏11连接，导线设置在保护壳15和弹性连接件16内。具体地，保护壳15固定在头架30上，保护壳15与显示模组10的显示屏11之间通过弹性连接件16连接，使得用户在使用的时候，显示模组10在贴紧人的眼部的同时，还能使用户感觉舒适。

头戴显示设备还包括接触组件17，接触组件17设置在旋钮140的另一端，接触组件17的中间设有视窗通孔170，接触组件17用于贴合在用户的眼睛上，以使用户透过视窗通孔170而观看到显示屏11。本实施例的接触组件17固定在第二连接端1421上。

具体而言，接触组件17包括固定部171，固定部171包括相互平行且同轴的底面1710和顶面1711以及连接底面1710和顶面1711的侧壁1712。底面1710的面积大于顶面1711的面积，底面1710固定在透镜支架142上，视窗通孔170贯穿顶面1711和底面1710。本实施例的侧壁1712呈圆弧状。

接触组件17还包括接触部172，接触部172呈收口环状，包括大口端1720和小口端1721，接触部172套设于固定部171外，大口端1720与底面1710平齐，小口端1721与顶面1711平齐，视窗通孔170贯穿打开端1720和小口端1721，在本实施例的视窗通孔170呈锥台状。视窗通孔170的内壁呈台阶状。本实施例中，接触部172由软质材料制成，使得在接触部172贴在用户的眼部时，能使用户更加舒适。

显示屏11为浸入型，用于将显示屏11所显示的影像完全包覆用户的视野，使得用户能感到如身临其境，从而提升了用户的体验。

请参阅图4和图5，图4是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的自锁连接器的公座的结构示意图；图5是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的自锁连接器的母座的结构示意图。本实施例的自锁连接器20包括公座21、母座22和自锁弹片23。

具体地，公座21包括筒状的插槽210，插槽210的槽壁上设有朝向插槽外侧凸出的滑槽211，滑槽211平行于公座21的中心轴，滑槽211上设有第一缺口212。

母座22包括与插槽210匹配的插柱220，插柱220的外表面设有朝外凸出的滑柱221，滑柱221平行于母座22的中心轴，滑柱221与滑槽211相匹配，滑柱221上设有第二缺口222。

自锁弹片23设有通槽230，自锁弹片23通过通槽230套设在公座21外，并可相对于公座21发生垂直于公座21的中心轴的移动，通槽230的槽壁上设有与滑柱221相匹配的凹槽231。

当凹槽231与第一缺口212错位时，自锁弹片23卡在第一缺口212和/或第二缺口222上，以阻止公座21和母座23发生相对滑动。

例如，当要把公座21和母座22连接在一起时，移动自锁弹片23，以使自锁弹片23的凹槽231与母座22的第二缺口222对齐，从而使自锁弹片23不会在第二缺口222内阻挡公座21插入，使公座21能插入到母座22内。

当公座21与母座22连接在一起之后，第一缺口212和第二缺口222连接对齐，此时，将自锁弹片23卡在第一缺口212和第二缺口222上，即可将公座21和母座23固定在一起，以限定公座21和母座22的分离。以将显示模组10连接到头架30上，并保护了数据在传输过程中的持续、安全。

当需要将公座21和母座23分离的时候，通过移动自锁弹片23使凹槽231与第一缺口212对齐，以使母座22和公座21可发生相对滑动，从而可以进行公座21从母座22中拔出，以将显示模组10从头架30上拆下。

举例而言，本实施例的自锁连接器20的公座21呈方形筒状，包括首尾连接的第一侧面213、第二侧面214、第三侧面215和第四侧面216，其中，第一侧面213、第二侧面214和第三侧面215上均设有滑槽211。

自锁弹片23的通槽230呈长方形，通槽230包括首尾连接的第一侧壁232、第二侧壁233、第三侧壁234和第四侧壁235。

第一侧壁232与第三侧壁234之间的距离等于第一侧面213和第三侧面215之间的距离。

第二侧壁233与第四侧壁235之间的距离比第二侧面214与第四侧面216之间的距离大a，第二侧面214上的滑槽211相对于第二侧面214向外凸出的最高高度为b，其中，a≥b。从而使得当自锁弹片23朝向第二侧面214移动的时候，自锁弹片23能完全脱离第一缺口212和/或第二缺口222，使得自锁弹片23不会阻挡公座21和母座22的相对运动。

滑槽211的横截面呈弧形，滑柱220的横截面呈弧形。

自锁连接器20还包括开锁按钮24，开锁按钮24与自锁弹片23连接，通过按下开锁按钮24移动自锁弹片23至凹槽231与第一缺口212对齐。

开锁按钮24与自锁弹片23之间通过弹性件240连接，以在按下开锁按钮24之后，使自锁弹片23自动回复到原位。

公座21的插槽210内设有多个平行于公座21中心轴的插条217。母座22的插柱220上设有多个插孔223，插孔223与插条217对应，在插孔223内设有至少两个弹性片224每个插孔223内的两个弹性片224弹性夹持一个插条217。

插条217和弹性片224均为金属，在一个实施例中，该公座21和母座22还可以作为电连接以及通讯连接的连接器，以将头架30内的电和信号传输到显示模组10中。

母座22还包括壳体225，壳体225上设有开口226，插柱220的至少一部分设置在壳体225内，并且，滑柱221的第二缺口222位于壳体225内，插柱220正对开口226，公座21穿过开口226而与母座22配合。自锁弹片23设在壳体225内，并套在母座22外。

本发明通过自锁连接器20能保证安全持续的信号传输，也可以进行任意插拔，并且能根据用户的需要决定使用一个或者两个显示模组10，使用方便。

请参阅图6，图6是本发明实施例提供的一种头戴显示设备的头架的结构示意图。头架30包括主架体31、固定件和连接件33，主架体31用于安装头戴显示设备的显示模组10，固定件连接在主架体31的两端，用于将头架30固定在人的头部。主架体31上设有安装口34，安装口34的延伸方向与主架体31的延伸方向相同，主架体31的内侧、安装口34的边缘设有滑轨35，滑轨35的延伸方向与主架体31的延伸方向相同，连接件33滑动安装在滑轨35上，以将显示模组10滑动连接在主架体31上，并通过自身的摩擦阻尼进行定位，从而实现调节瞳距的功能。

具体地，本实施例中，公座21固定在连接件33上。母座22固定在保护壳15上。

安装口34的两端设有止挡片36，以将连接件33限位在主架体31内。

固定件包括第一侧部321和第二侧部322，第一侧部321转动连接在主架体31的一端，第二侧部322转动连接在主架体31的另一端，从而能通过第一侧部321和第二侧部322的转动而将头架折叠，减小了存放的空间，小巧轻便，同时还方便携带。

在一个实施例中，为了进一步减小存放空间，主架体31包括转动连接在一起的第一架体311和第二架体312，第一架体311和第二架体312上均设有安装口34和滑轨35。连接件33有两个，分别滑动安装在第一架体311和第二架体312的滑轨35上。如图7、图9和图10所示，图7是本发明实施例提供的另一种头戴显示设备的头架的结构示意图。图8是本发明实施例提供的一种头戴显示设备折叠后的结构示意图。图9是本发明实施例提供的另一种头戴显示设备折叠后的结构示意图。

第一侧部321、第二侧部322以及主架体31内均设置有电池，以为头戴显示设备的显示模组10供电。由于头架30内自带电源，可以给外接设备和自带的显示模组10供电，从而实现整机设备无需外部输入电源，使用更加方便。

可以理解地，在其他实施例中，头架30内也可以不设置锂电池而是直接通过导线连接外部电源进行供电。

第一侧部321或者第二侧部322上还设有通讯装置，以为头戴显示设备的显示模组10提供通讯信息。通讯装置可以同时接两路信号输入，分别在两个显示模组10上进行显示，也可以只接一路信号输入，同时显示在两个显示模组10上，或者单独显示在一个显示模组10上。电路板与通讯装置的连接，可以通过导线的方式进行连接，也可以通过在头架30内设置无线接收模块的方式进行连接。

本实施例中，固定件还包括绑带323，绑带323的两端分别固定在第一侧部321和第二侧部322上。以便于给用户提供稳定、舒适的视觉体验。具体地，在一些实施例中，如图10所示，图10是本发明实施例提供的另一种头戴显示设备的头架的结构示意图。绑带323中还连接有X伸缩架324，以调节绑带323的长度，从而可以调节头架30的大小，以方便不同的人的使用。

在一些实施例中，主架体31、第一侧部321和第二侧部322的内侧还设有软质垫片，使用户与该头戴显示设备接触的位置更加舒适。

综上所述，本发明能让患有近视、远视及老花视力的用户在不佩戴眼镜的情况下，通过调节视力调节装置调节到合适自己的屈光度，进而可观察到清晰的影像或者文字。同时，本发明的显示模组10可滑动调节瞳距，且显示屏11为浸入型，能够给用户提供较佳的视觉效果。此外，该头戴显示设备的头架30还可以进行折叠，小巧轻便，使得收放和携带都更加方便。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种显示模组，其特征在于，包括显示屏、显示支架、电路板、视力调节装置和接触组件，所述显示屏固定在所述显示支架内，所述视力调节装置包括旋钮、透镜组和透镜支架，所述透镜组固定在所述透镜支架上，所述旋钮固定套接在所述透镜支架外，所述旋钮的一端活动连接在所述显示支架上，通过调节所述旋钮相对于所述显示支架的轴向上的往复运动来调节所述透镜组与所述显示屏之间的距离，以调节所述显示屏对外显示影像的屈光度；所述接触组件设置在所述旋钮的另一端，所述接触组件的中间设有视窗通孔，所述接触组件用于贴合在用户的眼睛上，以使用户透过所述视窗通孔而观看到所述显示屏，还包括保护壳和弹性连接件，所述电路板设置在所述保护壳内，所述保护壳通过所述弹性连接件连接在所述显示支架上，所述电路板通过导线与所述显示屏连接，所述导线设置在所述保护壳和所述弹性连接件内；还包括自锁连接器，所述自锁连接器包括公座、母座、自锁弹片和开锁按钮，所述公座包括筒状的插槽,插槽的槽壁上设有朝向插槽外侧凸出的滑槽,滑槽平行于公座的中心轴,滑槽上设有第一缺口；所述母座包括与插槽匹配的插柱,插柱的外表面设有朝外凸出的滑柱,滑柱平行于母座的中心轴,滑柱与滑槽相匹配,滑柱上设有第二缺口；所述自锁弹片设有通槽,自锁弹片通过通槽套设在公座外,并可相对于公座发生垂直于公座的中心轴的移动,通槽的槽壁上设有与滑柱相匹配的凹槽；当凹槽与第一缺口错位时,自锁弹片卡在第一缺口或第二缺口上，以阻止公座和母座发生相对滑动；所述开锁按钮与自锁弹片连接,通过按下开锁按钮移动自锁弹片至凹槽与第一缺口对齐；公座和母座作为电连接以及通讯连接的连接器；所述母座固定在所述保护壳上。

2.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述接触组件包括固定部，所述固定部包括相互平行且同轴的底面和顶面以及连接所述底面和所述顶面的侧壁；所述底面的面积大于所述顶面的面积，所述底面固定在所述透镜支架上，所述视窗通孔贯穿所述顶面和底面。

3.根据权利要求2所述的显示模组，其特征在于，所述侧壁呈圆弧状。

4.根据权利要求3所述的显示模组，其特征在于，所述接触组件还包括接触部，所述接触部呈收口环状，包括大口端和小口端，所述接触部套设于所述固定部外，所述大口端与所述底面平齐，所述小口端与所述顶面平齐，所述接触部由软质材料制成，所述视窗通孔贯穿所述大口端和小口端。

5.根据权利要求4所述的显示模组，其特征在于，所述视窗通孔呈锥台状。

6.根据权利要求5所述的显示模组，其特征在于，所述视窗通孔的内壁呈台阶状。

7.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述显示支架的一端设有外螺纹，所述旋钮的一端设有内螺纹，所述显示支架和所述旋钮通过所述外螺纹和所述内螺纹的配合而连接在一起，通过旋转所述旋钮而调节所述透镜组与所述显示屏之间的距离。

8.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述透镜支架呈圆柱状，包括第一连接端、第二连接端和中间连接部，所述第一连接端和所述第二连接端的直径相同，所述第一连接端和所述第二连接端的直径均小于所述中间连接部的直径；所述第一连接端插入所述显示支架内，并与所述显示支架的内壁相抵；所述旋钮固定套设在所述中间连接部外；所述接触组件固定在所述第二连接端上；所述透镜支架上还设有透镜安装槽，所述透镜安装槽的槽底上、与所述显示屏相对的位置处设有通孔，所述透镜组安装在所述安装槽内，并正对所述通孔。

9.一种头戴显示设备，其特征在于，包括头架和至少一个权利要求1-8任一项所述的显示模组，所述显示模组设置在所述头架上。