CN106773060B - 头戴式虚拟现实设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种头戴式虚拟现实设备，包括佩戴壳体，所述佩戴壳体内设置有多个显示屏，所述显示屏包括透明显示面板，所述佩戴壳体上设置有用于观看所述透明显示面板显示图像的观看部，多个所述显示屏沿逐渐远离所述观看部的方向依次排列，多个透明显示面板用于显示同一场景的不同景深处的图像，且所述透明显示面板所显示的图像对应的景深与该透明显示面板到所述观看部的距离正相关。本发明提供的头戴式虚拟现实设备能够改善用户的体验效果。

Description

头戴式虚拟现实设备
技术领域
本发明涉及虚拟现实领域，具体涉及一种头戴式虚拟现实设备。
背景技术
随着科学技术的发展，虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)显示技术逐渐走入了人们的视线，实现虚拟现实显示的虚拟现实眼镜可以为佩戴者提供沉浸式的视觉体验。现有的虚拟现实眼镜存在以下不足之处：当用户戴上虚拟现实眼镜后，屏幕相对用户眼球的距离是不变的，也就是焦点会长期保持不变，但是虚拟现实眼镜所呈现的虚拟场景中，不同图像对应的“景深”信息不同，例如，某一虚拟场景包括物体a的图像和物体b的图像，人眼所看到的物体a和物体b在前方不同距离处，但是眼球焦点却没有得到对应的调节，这就很容易导致眩晕、恶心、呕吐等不适症状，影响用户的体验效果。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种头戴式虚拟现实设备，以改善用户的体验效果。
为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种头戴式虚拟现实设备，包括佩戴壳体，所述佩戴壳体内设置有多个显示屏，所述显示屏包括透明显示面板，所述佩戴壳体上设置有用于观看所述透明显示面板所显示图像的观看部，多个所述显示屏沿逐渐远离所述观看部的方向依次排列，多个透明显示面板用于显示同一场景的不同景深处的图像，且所述透明显示面板所显示的图像对应的景深与该透明显示面板到所述观看部的距离正相关。
优选地，所述透明显示面板为有机电致发光显示面板。
优选地，所述佩戴壳体内相对设置有两个安装块，所述显示屏设置在两个所述安装块之间，所述安装块上形成有与每个所述显示屏一一对应的安装槽，所述显示屏的沿其长度或宽度方向的两端分别伸入两个安装块上的安装槽内，
所述透明显示面板为柔性显示面板，所述佩戴壳体内还设置有曲率调节结构，所述曲率调节结构用于调节每个所述透明显示面板在两个安装块排列方向上的曲率。
优选地，在任意一个所述安装块中，所述安装槽的内壁包括朝向另一个安装块的底壁和与该底壁相连的侧壁，所述安装槽的侧壁与该安装块朝向另一个安装块的表面之间设置有倒角面。
优选地，所述曲率调节结构包括至少一个驱动器和与各驱动器对应相连的螺纹杆，所述驱动器用于驱动相应的螺纹杆绕自身轴线旋转，所述驱动器固定设置在所述佩戴壳体上；
每个所述显示屏上沿两个安装块排列方向的中部设置有与所述螺纹杆匹配的螺纹孔，所述螺纹杆依次穿过多个显示屏上与该螺纹杆匹配的螺纹孔。
优选地，所述显示屏还包括环绕所述透明显示面板、且与所述透明显示面板位于同一平面的固定框，所述透明显示面板与所述固定框固定相连，所述固定框包括沿所述透明显示面板长度方向排列的两个第一固定部和沿所述透明显示面板宽度方向排列的两个第二固定部，所述显示屏沿其长度方向的两端伸入所述安装块的安装槽中，所述固定框采用柔性材料制成，
所述曲率调节结构包括两个所述驱动器和两个所述螺纹杆，每个显示屏上均设置有与两个所述螺纹杆分别对应的两个所述螺纹孔，该两个螺纹孔分别位于所述显示屏的两个第二固定部上。
优选地，两个所述安装块之间设置有至少一对连接条，所述连接条的两端分别与两个所述安装块相连，成对的两个连接条分别设置在多个显示屏的沿其排列方向的两侧，所述连接条的位置与所述第二固定部的位置对应，所述连接条上设置有与所述螺纹杆对应的导向孔，所述螺纹杆穿过相应的导向孔。
优选地，所述柔性材料包括聚甲醛。
优选地，所述佩戴壳体包括相对设置的前盖和后盖以及设置在所述前盖与所述后盖之间的环状壳壁，所述安装块设置在所述环状壳壁内侧，
所述安装块上设置有散热孔，所述散热孔的一端开口朝向所述佩戴壳体内部设置，另一端开口朝向所述环状壳壁设置，所述环状壳壁的对应所述散热孔的部分形成为不透光的散热部。
优选地，制成所述散热部的材料包括导热碳纤维。
优选地，所述佩戴壳体包括相对设置的前盖和后盖以及设置在所述前盖与所述后盖之间的环状壳壁，所述前盖上设置有安装孔，所述观看部包括设置在所述安装孔内的透镜。
优选地，所述后盖与所述环状壳壁之间还设置有遮光片。
在本发明中，不同的透明显示面板显示不同景深的图像，多个透明显示面板显示的图像混合后形成一幅完整的虚拟场景，由于距离用户越近的透明显示面板显示的图像的景深越小，距离用户越远的透明显示面板显示的图像的景深越大，因此，用户在观看时，不再从同一个位置看到不同景深的图像，而是在不同位置看到不同景深的不像，从而使得焦点位置与图像的景深相对应，不再出现现有技术中的由于长时间在同一焦距处看不同景深的图像而导致的眩晕、恶心等不适症状，进而给用户带来更好的观看体验。另外，透明显示面板采用有机电致发光显示面板，显示效果更好；且透明显示面板为柔性显示面板，能够实现弯曲显示，从而使画面代入感更强，进而为用户营造更好的观看体验。并且，佩戴壳体内还设置有曲率调节结构，可以调节透明显示面板的曲率，从而满足不同瞳距的用户的观看需求。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的头戴式虚拟现实设备的外观示意图；
图2是本发明提供的头戴式虚拟现实设备的分解示意图；
图3是本发明提供的头戴式虚拟现实设备的显示屏的示意图；
图4是本发明中头戴式虚拟现实设备的显示屏处于平面状态时的示意图；
图5是图4沿xoy平面的剖切图；
图6是本发明中头戴式虚拟现实设备的显示屏处于弯曲状态时的示意图；
图7是图6沿xoy平面的剖切图；
图8是本发明中头戴式虚拟现实设备的安装块和连接条的结构示意图；
图9是本发明中头戴式虚拟现实设备的环状壳壁的结构示意图。
其中，附图标记为：
10、佩戴壳体；11、前盖；12、后盖；13、环状壳壁；13a、散热部；14、遮光片；20、显示屏；21、透明显示面板；22、固定框；221、第一固定部；222、第二固定部；22a、螺纹孔；30、观看部；41、安装块；41a、安装槽；41b、散热孔；42、连接条；42a、导向孔；51、驱动器；52、螺纹杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种头戴式虚拟现实设备，图1是头戴式虚拟现实设备的外观示意图，图2是头戴式虚拟现实设备的分解示意图；图3是头戴式虚拟现实设备中的显示屏的示意图；结合图1至图3所示，所述头戴式虚拟现实设备包括佩戴壳体10，佩戴壳体10内设置有多个显示屏20，显示屏20包括透明显示面板21。佩戴壳体10上设置有用于观看透明显示面板21显示图像的观看部30，多个显示屏20沿逐渐远离观看部30的方向依次排列，多个透明显示面板21用于显示同一场景的不同景深处的图像，且透明显示面板21所显示的图像对应的景深与该透明显示面板21到观看部30的距离正相关。可以理解，观看部30的数量可以为两个，两个观看部30分别对应用户的双眼。
本发明中的透明显示面板21既能够向观看部30发射光线，还能够保证不影响排列在其后方(即远离观看部30的一侧)的透明显示面板21的光线射向观看部30。本发明中的“景深”可以看作人眼看到的图像到人眼的距离，透明显示面板21在进行显示时，透明显示面板21为用户双眼提供不同的光线，以使得用户双眼看到不同的内容，在脑中混合成立体图像，且感觉到该立体图像位于前方一定距离处，该距离即为透明显示面板21所显示的图像对应的景深。
例如，所述头戴式虚拟现实设备待显示的场景中分别包括物体a、物体b和物体c的图像，物体b对应的景深大于物体a对应的景深且小于物体c对应的景深，那么在显示时，可以使距离观看部30最近的透明显示面板21显示物体a的图像、中间的透明显示面板21显示物体b的图像、距离观看部30最远的透明显示面板21显示物体c的图像，且使得位于观看部30的人眼看到的物体a的图像距离最近、物体b的图像距离适中、物体c的图像距离最远。
在本发明中，头戴式虚拟现实设备进行虚拟显示时，不同的透明显示面板21显示不同景深的图像，多个透明显示面板21显示的图像混合后形成一幅完整的虚拟场景，由于距离用户越近的透明显示面板21显示的图像对应的景深越小，距离用户越远的透明显示面板21显示的图像对应的景深越大，因此，用户在观看时，不再从同一个位置看到不同景深的图像，而是在不同位置看到不同景深的图像，从而使得焦点位置与图像的景深相对应，不再出现现有技术中的由于长时间在同一焦距处看不同景深的图像而导致的眩晕、恶心等不适症状，进而给用户带来更好的观看体验。
应当理解的是，为了保证用户体验到良好的沉浸式效果，佩戴壳体10可以为不透光的结构。
具体地，如图1和图2所示，佩戴壳体10可以包括相对设置的前盖11和后盖12以及设置在前盖11与后盖12之间的环状壳壁13，环状壳壁13与前盖11和后盖12均通过紧固件连接。前盖11上设置有安装孔，观看部30包括设置在所述安装孔内的透镜。为头戴式虚拟现实设备供电的电池以及驱动透明显示面板21进行显示的电路板均可以固定在后盖12上。
为了保证佩戴壳体10的遮光效果，如图2所示，后盖12与环状壳壁13之间还设置有遮光片14；并且，前盖11的形状可以设置为与人体头部轮廓相匹配。
在本发明中，透明显示面板21优选为有机电致发光(Organic Light-EmittingDiode，简称OLED)显示面板。与液晶显示面板相比，有机电致发光显示面板的响应速度更快，因此可以减少因响应延迟导致的动态模糊现象，从而改善显示效果；并且有机电致发光显示面板更加轻薄，从而可以减小头戴式虚拟现实设备的整体重量，以便于佩戴。
进一步优选地，结合图2、图4至图8所示，佩戴壳体10内相对设置有两个安装块41，安装块41设置在环状壳壁13内侧，透明显示面板21设置在两个安装块41之间，安装块41上形成有与每个透明显示面板21一一对应的安装槽41a，显示屏20的沿其长度或宽度方向的两端分别伸入两个安装块41上的安装槽41a内。透明显示面板21为柔性显示面板，佩戴壳体10内还设置有曲率调节结构，曲率调节结构用于调节每个透明显示面板21在两个安装块41排列方向上的曲率。
利用曲率调节结构可以使透明显示面板在平面状态(如图4和图5所示)和弯曲状态(如图6和图7所示)之间切换。当透明显示面板21弯曲(具体为朝向后盖12凸出)时，可以进行曲面显示，与平面显示相比，曲面显示时，透明显示面板21两侧和中央位置与用户眼睛的距离基本一致，从而使画面代入感更强，进而为用户营造更好的观看体验。另外，不同瞳距的用户在观看同一曲率的透明显示面板21时，观看效果并不相同，而本发明中的曲率调节结构可以调节透明显示面板21的曲率，从而可以满足不同瞳距用户的需要。可以理解的是，两个安装块41的排列方向与用户两眼的观看位置的排列方向相同。
其中，在任意一个安装块41中，安装槽41a的内壁包括朝向另一个安装块41的底壁和与该底壁相连的侧壁，所述安装槽41a的侧壁与该安装块41朝向另一个安装块41的表面之间设置有倒角面v(如图8所示)。该倒角面v的设置可以在透明显示面板21弯曲时，增大安装块41与透明显示面板21的接触面积并防止划伤透明显示面板21。
曲率调节结构的结构如图4至图7所示，所述曲率调节结构包括至少一个驱动器51和与各驱动器51对应相连的螺纹杆52，驱动器51用于驱动相应的螺纹杆52绕自身轴线旋转，驱动器51固定设置在所述佩戴壳体10上。每个显示屏20上沿两个安装块41排列方向的中部设置有与所述螺纹杆52匹配的螺纹孔22a，螺纹杆52依次穿过多个显示屏20上与该螺纹杆52匹配的螺
纹孔22a。其中，驱动器51可以为微型电机，其可以固定在后盖12上。
需要说明的是，透明显示面板21在图4和图6中z轴方向的位置应保持不变，即不会沿z轴方向来回移动，从而使得当驱动器51驱动螺纹杆52绕其轴线旋转时，带动透明显示面板21沿两个安装块41排列方向的中部靠近或远离驱动器51移动，而不会随螺纹杆52的旋转而转动，又由于显示屏20的两端是插入安装块41上的安装槽41a内的，位置不会变化，因而可以使透明显示面板21由图4和图5中的平面状态转变为图6和图7中的弯曲状态，且弯曲的曲率随着螺纹杆52转过的角度变化而相应变化。
进一步具体地，如图3所示，显示屏20还包括环绕透明显示面板21、且与透明显示面板21位于同一平面的固定框22，透明显示面板21与固定框22固定相连；固定框22包括沿透明显示面板21长度方向排列的两个第一固定部221和沿透明显示面板21宽度方向排列的两个第二固定部222，显示屏20沿其长度方向的两端伸入安装块41的安装槽41a中，也即，两个安装块41沿透明显示面板21的长度方向排列，第一固定部221的一部分或全部伸入安装槽41a中。如图4和图6所示，所述曲率调节结构包括两个驱动器51和两个螺纹杆52，每个显示屏20上均设置有与两个螺纹杆52分别对应的两个螺纹孔22a，该两个螺纹孔22a分别位于显示屏20的两个第二固定部222上。应当理解的是，如上文所述，螺纹孔22a设置在显示屏20的沿两个安装块41排列方向(即，显示屏20的长度方向)的中部，因此，螺纹孔22a设置在第二固定部222上时，也位于第二固定部222的沿显示屏20长度方向的中部。
将螺纹孔22a设置第二固定部222上可以防止损坏透明显示面板21。螺纹杆52旋转时，带动第二固定部222的中部朝向或远离驱动器51移动，以使得第二固定部222弯曲，进而使得透明显示面板21弯曲。为了便于调节第二固定部222的弯曲曲率，固定框22可以采用柔性材料制成，该柔性材料包括聚甲醛(polyformaldehyde，简称POM)。利用聚甲醛制成的固定框22表面光滑，疲劳强度、弯曲强度高，从而减少对透明显示面板21的划伤，且易于调节曲率。
更进一步地，如图4、图6和图8所示，两个安装块41之间设置有至少一对连接条42，连接条42的两端分别与两个安装块41相连，成对的两个连接条42分别设置在多个显示屏20的沿其排列方向的两侧，连接条42的位置与第二固定部222的位置对应，连接条42上设置有与螺纹杆52对应的导向孔42a，螺纹杆52穿过相应的导向孔42a。结合图4至图8所示，螺纹杆52依次穿过一对连接条42中的第一个连接条42上的导向孔42a、多个显示屏20上的螺纹孔22a、第二个连接条42上的导向孔42a。导向孔42a内可以不再设置螺纹，以使得螺纹杆52旋转时，连接条42保持固定不动。导向孔42a可以对螺纹杆52起到导向和定位的作用，保证螺纹杆52旋转时的稳定性。
其中，透明显示面板21与后盖12之间的连接条42可以设置为朝向后盖12凸出的弧形结构。
更进一步地，如图8和图9所示，安装块41上设置有散热孔41b，散热孔41b的一端开口朝向所述佩戴壳体10内部设置，另一端开口朝向环状壳壁13设置；环状壳壁13的对应散热孔41b的部分形成为不透光的散热部13a，散热孔41b和散热部13a的设置可以防止佩戴壳体10内的透明显示面板21、驱动器51温度过高而缩短使用寿命。其中，制成所述散热部13a的材料包括导热碳纤维，从而可以进一步提高散热效果。
其中，安装块41可以为实体结构，散热孔41b贯穿整个安装块41；也可以为图8中所示的空心结构，其包括直立部和弯曲部，弯曲部与环形壳壁相应部分的形状匹配，散热孔41b贯穿所述弯曲部。
上述为对本发明提供的头戴式虚拟现实设备的描述，可以看出，本发明提供的头戴式虚拟现实设备中，不同的透明显示面板显示不同景深的图像，多个透明显示面板显示的图像混合后形成一幅完整的虚拟场景，由于距离用户越近的透明显示面板显示的图像的景深越小，距离用户越远的透明显示面板显示的图像的景深越大，因此，用户在观看时，不再从同一个位置看到不同景深的图像，而是在不同位置看到不同景深的不像，从而使得焦点位置与图像的景深相对应，不再出现现有技术中的由于长时间在同一焦距处看不同景深的图像而导致的眩晕、恶心等不适症状，进而给用户带来更好的观看体验。另外，透明显示面板采用有机电致发光显示面板，显示效果更好；且透明显示面板为柔性显示面板，能够实现弯曲显示，从而使画面代入感更强，进而为用户营造更好的观看体验。并且，佩戴壳体内还设置有曲率调节结构，可以调节透明显示面板的曲率，从而满足不同瞳距的用户的观看需求。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种头戴式虚拟现实设备，包括佩戴壳体，其特征在于，所述佩戴壳体内设置有多个显示屏，所述显示屏包括透明显示面板，所述佩戴壳体上设置有用于观看所述透明显示面板所显示图像的观看部，多个所述显示屏沿逐渐远离所述观看部的方向依次排列，多个透明显示面板用于显示同一场景的不同景深处的图像，且所述透明显示面板所显示的图像对应的景深与该透明显示面板到所述观看部的距离正相关；
所述佩戴壳体内相对设置有两个安装块，所述显示屏设置在两个所述安装块之间，所述透明显示面板为柔性显示面板，所述佩戴壳体内还设置有曲率调节结构，所述曲率调节结构用于调节每个所述透明显示面板在两个安装块排列方向上的曲率。
2.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述透明显示面板为有机电致发光显示面板。
3.根据权利要求1或2所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述安装块上形成有与每个所述显示屏一一对应的安装槽，所述显示屏的沿其长度或宽度方向的两端分别伸入两个安装块上的安装槽内。
4.根据权利要求3所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，在任意一个所述安装块中，所述安装槽的内壁包括朝向另一个安装块的底壁和与该底壁相连的侧壁，所述安装槽的侧壁与该安装块朝向另一个安装块的表面之间设置有倒角面。
5.根据权利要求4所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述曲率调节结构包括至少一个驱动器和与各驱动器对应相连的螺纹杆，所述驱动器用于驱动相应的螺纹杆绕自身轴线旋转，所述驱动器固定设置在所述佩戴壳体上；
每个所述显示屏上沿两个安装块排列方向的中部设置有与所述螺纹杆匹配的螺纹孔，所述螺纹杆依次穿过多个显示屏上与该螺纹杆匹配的螺纹孔。
6.根据权利要求5所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述显示屏还包括环绕所述透明显示面板、且与所述透明显示面板位于同一平面的固定框，所述透明显示面板与所述固定框固定相连，所述固定框包括沿所述透明显示面板长度方向排列的两个第一固定部和沿所述透明显示面板宽度方向排列的两个第二固定部，所述显示屏沿其长度方向的两端伸入所述安装块的安装槽中，所述固定框采用柔性材料制成，
所述曲率调节结构包括两个所述驱动器和两个所述螺纹杆，每个显示屏上均设置有与两个所述螺纹杆分别对应的两个所述螺纹孔，该两个螺纹孔分别位于所述显示屏的两个第二固定部上。
7.根据权利要求6所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，两个所述安装块之间设置有至少一对连接条，所述连接条的两端分别与两个所述安装块相连，成对的两个连接条分别设置在多个显示屏的沿其排列方向的两侧，所述连接条的位置与所述第二固定部的位置对应，所述连接条上设置有与所述螺纹杆对应的导向孔，所述螺纹杆穿过相应的导向孔。
8.根据权利要求6所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述柔性材料包括聚甲醛。
9.根据权利要求3所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述佩戴壳体包括相对设置的前盖和后盖以及设置在所述前盖与所述后盖之间的环状壳壁，所述安装块设置在所述环状壳壁内侧，
所述安装块上设置有散热孔，所述散热孔的一端开口朝向所述佩戴壳体内部设置，另一端开口朝向所述环状壳壁设置，所述环状壳壁的对应所述散热孔的部分形成为不透光的散热部。
10.根据权利要求9所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，制成所述散热部的材料包括导热碳纤维。
11.根据权利要求1或2所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述佩戴壳体包括相对设置的前盖和后盖以及设置在所述前盖与所述后盖之间的环状壳壁，所述前盖上设置有安装孔，所述观看部包括设置在所述安装孔内的透镜。
12.根据权利要求11所述的头戴式虚拟现实设备，其特征在于，所述后盖与所述环状壳壁之间还设置有遮光片。
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