CN106842778A - 一种微投影模组和显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微投影模组和显示设备，该微投影模组包括：显示模块、镜片组模块和屈光调节模块；显示模块，包括显示单元和固定所述显示单元的显示支架，显示单元用于显示输入数据；镜片组模块，包括一组镜片和固定各镜片的镜片组支架，一组镜片用于对显示单元发出的光线做屈光成像调节；屈光调节模块，连接显示支架和镜片组支架，用于利用凸轮原理实现显示模块相对于镜片组模块做直线往复运动。本发明的这种微投影模组实现模块化设计与应用，结构简洁紧凑、精度高、产品佩戴更舒适。并且，该微投影模组还包括屈光调节机构，可快速方便调整屈光效果，远视和近视的用户不戴眼镜也能使用，极大的提高用户体验。

Description

一种微投影模组和显示设备

本发明专利申请是申请日为2015年05月26日、申请号为201510275269.5、名称为“一种微投影模组和显示设备”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及显示设备技术领域，具体涉及一种微投影模组和显示设备。

背景技术

目前，显示设备的设计不够精细、机构复杂、体积庞大，并且现有的显示设备大多对视力正常的用户使用起来比较方便，而对视力障碍用户使用不便，近视或者远视等视力障碍者在使用显示设备时往往需戴上眼镜再使用，导致视力障碍用户的使用体验较差。

发明内容

本发明提供了一种微投影模组和显示设备，以解决现有的显示设备设计不够精细，以及不具备屈光调节功能导致视力障碍用户使用体验差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种微投影模组，该微投影模组包括：显示模块、镜片组模块和屈光调节模块；

显示模块，包括显示单元和固定显示单元的显示支架，显示单元用于显示输入数据；

镜片组模块，包括一组镜片和固定各镜片的镜片组支架，一组镜片用于对显示单元发出的光线做屈光成像调节；

屈光调节模块，连接显示支架和镜片组支架，用于利用凸轮原理实现显示支架相对于镜片组支架做直线往复运动。

可选地，微投影模组还包括：

导向机构，用于连接显示支架和镜片组支架，确保显示支架相对于镜片组支架按照导向路径做直线往复运动。

可选地，导向机构包括：导向轴以及与导向轴相配合的导向轴套；

导向轴套对称设置在显示支架和镜片组支架上；

显示支架上还设置有与导向轴相配合的卡孔；

导向轴的一端分别穿过镜片组支架和显示支架上的导向轴套卡入显示支架上的卡孔里。

可选地，屈光调节模块包括：第一旋钮、螺钉、销针、转轴、阻尼件；

销针设置在显示支架上；

转轴设置在镜片组支架上；

第一旋钮的中心位置设有通孔；

转轴的中心位置设有带内螺纹的通孔；

螺钉的丝杠部穿过第一旋钮中心的通孔与转轴通孔的内螺纹相螺接，第一旋钮中心的通孔与转轴的通孔之间设置有阻尼件，从而将第一旋钮与镜片组支架固定连接；

第一旋钮的内侧面上设有滑动槽；

显示支架上的销针卡入第一旋钮上的滑动槽内，并在第一旋钮旋转时，受第一旋钮的推力而在滑动槽内滑动，以带动显示模块相对于镜片组模块做直线往复运动。

可选地，滑动槽为封闭或开放的滑动槽，且滑动槽的各点到旋钮中心的距离不等。

可选地，屈光调节模块包括：第二旋钮、安装轴、旋钮支架、弹性部件、阻尼件、横杆和顶块；

顶块设置在显示支架上，横杆设置显示支架上并连接顶块；

旋钮支架和镜片组支架固定连接，且旋钮支架上设置有安装孔和空心柱；

第二旋钮的内侧面上设有凸轮，且第二旋钮的中心位置开有通孔；

安装轴的一端穿过旋钮支架上的安装孔以及第二旋钮上通孔卡接在旋钮支架的空心柱里，且安装轴与第二旋钮之间设置有阻尼件；

弹性部件的一端与显示支架上的横杆连接，另一端与旋钮支架上的空心柱连接；

显示支架的顶块在弹性部件的作用下，压紧在第二旋钮的凸轮的轮廓上，并在第二旋钮旋转时，受凸轮的推力而运动，以带动显示模块相对于镜片组模块做直线往复运动。

可选地，阻尼件为阻尼胶圈或阻尼油。

可选地，显示模块还包括：散热片；

散热片设置在显示单元的前方，用于将显示单元产生的热量及时导散。

根据本发明的另一方面，还提供了一种显示设备，包括：本发明一个方面的微投影模组。

可选地，显示设备为头戴显示器或手持投影仪或车载投影仪。

本发明的有益效果是：本发明的这种微投影模组包括显示模块、镜片组模块和屈光调节模块，实现了微投影模组的模块化设计；通过屈光调节模块使得显示模块能够相对于镜片组模块做往复直线运动，实现微投影模组的屈光调节，从而方便视力障碍用户的使用，使得近视或者远视的用户不带眼镜就可以直接使用本发明的这种微投影模组，保证了佩戴的舒适性，提高了用户使用体验。此外，本发明的这种微投影模组既可以作为标准件直接输出到市场又可以作为显示设备的组成部分输出市场，方便了显示设备的升级。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种微投影模组的框图；

图2是本发明一个实施例的一种微投影模组的整体结构示意图；

图3是图2所示的一种微投影模组拆解后的结构示意图；

图4a是图2所示的一种微投影模组的剖面俯视图；

图4b是沿图4a所示的线A-A所取的剖视图；

图5是本发明另一个实施例的一种微投影模组的整体结构图；

图6a是图5所示的一种微投影模组的剖面俯视图；

图6b是沿图6a所示的线B-B所取的剖视图；

图7是本发明一个实施例的一种微投影模组的镜片组模块进行屈光成像调节的示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：针对现有微投影模组设计不够精细，机构复杂以及不适合视力障碍用户使用的问题，提供一种包括屈光调节模块的微投影模组，该微投影模组可以实现屈光调节和模块化设计，精简了微投影模组的结构，提高了佩戴的舒适性和用户使用体验。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种微投影模组的框图，参见图1，本发明的这种微投影模组100包括：显示模块110、镜片组模块130和屈光调节模块120；

显示模块110，包括显示单元和固定显示单元的显示支架，显示单元用于显示输入数据；

镜片组模块130，包括一组镜片和固定各镜片的镜片组支架，一组镜片用于对显示单元发出的光线做屈光成像调节；

屈光调节模块120，连接显示支架和镜片组支架，用于利用凸轮原理实现显示模块110相对于镜片组模块130做直线往复运动。

图1所示的微投影模组，实现了模块化设计和应用，使得微投影模组结构更加紧凑、体积更小、精度更高，具有较强的佩戴舒适性。并且，该微投影模组还包括了屈光调节模块，通过屈光调节模块实现显示模块中的显示支架相对于镜片组模块中的镜片组支架的直线往复运动，从而实现了微投影模组的屈光调节，方便了近视或远视的用户使用，提高了视力障碍者的使用满意度。

图2是本发明一个实施例的一种微投影模组的结构示意图，本实施例中，微投影模组包括：显示模块、镜片组模块和屈光调节模块。

1.1显示模块

显示模块包括散热片、显示单元和显示支架。

1.2屈光调节模块

该模块主要功能是实现对显示模块的调节，根据微投影模组的屈光要求保证显示模块精确的运动。

1.3镜片组模块

镜片组支架和一组镜片，镜片组模块可以有效的解决视角放大、图像畸变、图像色差等问题。

参见图2，该微投影模组包括显示模块21、镜片组模块22以及屈光调节模块23，屈光调节模块23连接显示模块21和镜片组模块22，并使得显示模块22可以相对镜片组模块22做直线往复运动。显示模块21接收输入的显示数据并进行显示，镜片组模块22在屈光调节模块23的配合下对显示模块21发出的光线进行屈光成像调节，从而使得人眼24可以看到一个大视角的图像。

在本发明的一个实施例中，微投影模组还包括：导向机构，连接显示支架和镜片组支架，用于确保显示支架相对于镜片组支架按照导向路径做直线往复运动。其中，导向路径是显示支架沿着导向轴做向前向后的直线运动。

图3是图2所示的微投影模组拆解后的结构示意图，图4a是图2所示的一种微投影模组的剖面俯视图；图4b是沿图4a所示的线A-A所取的剖视图；

参见图3至图4b，显示模块21包括：散热片2101、显示单元2102以及显示支架2103；显示模块21用于高清图像信息显示，通过与音视频源连接的柔性电路板FPC((FlexiblePrinted Circuit board)输入显示数据。散热片2101采用高强度、高导热性能的材料制成，用于将显示单元2102产生的热量及时导走，确保显示单元2102不会因温度过高而损坏，提高了微投影模组的可靠性。显示单元2102采用OLED屏或其他显示元件，显示单元2102的亮度可进一步调节，显示单元2102通过柔性电路板FPC和主PCBA(Printed Circuit Board+Assembly)连接，用输入要显示的数据。显示支架2103用于固定显示单元2102和散热片2101，显示支架2103保证显示单元2102相对位置固定，同时显示支架2103在屈光调节模块23的作用下做直线往复运动，实现屈光调节。

镜片组模块22主要有一个包括多个镜片的镜片组(一组镜片2202)，多个镜片对显示单元2102发出的光线做屈光调节，从而使得人眼可以看到一个大视角的图像。该镜片组模块还包括：镜片组支架2201，镜片组支架2201用于固定各个镜片，实现一组镜片2202相对位置的固定，确保屈光效果能够满足设计要求；同时镜片组支架2201与显示支架2103相互配合，提供对屈光调节模块中的调节组件的定位和支撑。一组镜片2202包括4个屈光镜片，用于通过折射、反射和衍射等原理实现对显示单元2103发出的光线的调节，确保光线以一个合适的视场角进入人眼，进而形成一个大而优质的图像。并且，在本发明的一个实施例中，四个屈光镜片的材质可以是树脂材料也可以是玻璃材料或者玻璃材料和树脂材料搭配使用。在本发明的其他实施例中，屈光镜片的数量可以根据实际应用需要进行选择不限于本实施例中的四个镜片。

屈光调节模块23包括：第一旋钮2302、螺钉2301、销针2304、转轴2305、阻尼件2303；

销针2304设置在显示支架2103上；

转轴2305设置在镜片组支架2201上；

第一旋钮2302的中心位置设有通孔；

转轴2305的中心位置设有带内螺纹的通孔；

螺钉2301的丝杠部穿过第一旋钮2302中心的通孔与转轴2305通孔的内螺纹相螺接，第一旋钮2302中心的通孔与转轴2305的通孔之间设置有阻尼件2303，从而将第一旋钮2302与镜片组支架2201固定连接；

第一旋钮2302的内侧面上设有滑动槽4011；这里的内侧面是指面向镜片组支架的那一侧面。

显示支架2103上的销针2304卡入第一旋钮2302上的滑动槽4011内，并在第一旋钮2302旋转时，受第一旋钮2302的推力而在滑动槽4011内滑动，以带动显示支架2103相对于镜片组支架2201做直线往复运动(向前向后的直线运动)。

在本发明的一个实施例中，阻尼件2303为阻尼胶圈，在本发明的其他实施例中，可以采用阻尼油或其他阻尼机构作为阻尼件2303，阻尼件2303的作用是确保第一旋钮2302没有受到外力时，可以停止在任意位置，避免误操作，提高屈光调节的精度。

另外，在本发明的一个实施例中，采用螺钉2301来连接第一旋钮2302与镜片组支架上的转轴2305。可以理解，在本发明的其他实施例中也可以选择其他的安装轴等具体安装部件来实现旋钮与镜片组支架上的转轴之间的连接。

参见图4b，在本发明的一个实施例中，利用凸轮原理实现屈光调节，第一旋钮是带凸轮槽的旋钮，在第一旋钮2302的内侧面上设置有滑动槽4011，且本实施例中滑动槽4011的形状为封闭圆环状，销针2304在滑动槽内4011沿着既定线路滑动，带动显示模块相对镜片组模块做直线往复运动，显示模块与镜片组模块做相对运动后，整个微投影模组的屈光结构就被调节了，就可以方便远视或者近视的用户不戴眼镜使用。

本实施例的微投影模组的具体工作过程是：第一旋钮受到外力旋转后同时带动内侧的滑动槽做旋转运动，第一旋钮可以始终单向也可以往复旋转。第一旋钮内与转轴接触位置有阻尼件，该阻尼件保证第一旋钮停止在任意位置。销针受第一旋钮推力而在滑动槽内滑动，滑动距离以及相对旋钮的滑动速度因滑动槽的具体形状而异。销针带动显示支架做往复运动。因为销针与显示支架是固定在一起的，所以销针运动的同时显示支架以及显示模块的其他部件会随着销针做同样的往复运动。

其中，第一旋钮可以始终单向的含义是：第一旋钮单一直按照一个方向旋转(例如，向右旋转)，因为第一旋钮上的滑动槽的形状是封闭环状，使得第一旋钮在转动到最大位置(是指距离第一旋钮的中心半径最大的位置)后再受力旋转运动的话就会向回运动，实现显示支架相对镜片组支架做前后周期性往复运动。将滑动槽设计成封闭环状方便用户进行旋转调节，当用户一直向一个方向转动第一旋纽到最大位置，从而使得显示支架距离镜片组支架最近或者最远后，再用力旋转第一旋钮，第一旋钮就会向回运动，以调节显示支架和镜片组支架的距离，这样就不必用户自己再拨到起始位置(例如显示支架距离镜片组支架最近的位置)重新进行调节，节省了操作步骤，提高了用户体验。第一旋钮可以往复旋转的含义是：第一旋钮，例如既可以向左也可以向右旋转，以控制显示支架靠近或远离镜片组支架。在本发明的其他实施例中，滑动槽的形状不同，第一旋钮运动的方向也可能不同，应根据具体情况设计滑动槽的形状以及第一旋钮的旋转方向。

另外，为保证显示模块运动平稳，保障直线运动的精度，在本实施例中，微投影模组还包括导向机构，具体的导向机构由导杆和导向轴套配合的机构来实现。参见图3，导向机构包括：导向轴3102以及与导向轴3102相配合的导向轴套3101；

导向轴套3101对称设置在显示支架2103和镜片组支架2201上；在本实施例中，显示支架2103和镜片组支架2201的底部两侧均设有导向轴套3101，并且镜片组支架2201的底部共设有两对导向轴套3101，显示支架2103的底部有一对导向轴套3101。在本发明其他实施例中，镜片组支架2201上也可以设置一对导向轴套3101与显示支架2103上的一对导向轴套3101配合，对此不做限制。

显示支架2103上还设置有与导向轴3102相配合的卡孔；

导向轴3102的一端分别穿过镜片组支架2201和显示支架2103上的导向轴套3101卡入显示支架2103上的卡孔里。

导向机构的功能是确保显示支架可以精确的相对镜片组之间直线运动，防止屈光调节机构发生错位进而导致虚拟图像失真的发生。

实施例二

图5是本发明另一个实施例的一种微投影模组的整体结构示意图，图6a是图5所示的一种微投影模组的剖面俯视图，参见图5和图6a，利用凸轮原理，在弹簧的作用下，显示支架上的顶杆始终顶在凸轮轮廓上；随着凸轮的转动，显示支架相对镜片组支架做直线往复运动。在本实施例中，微投影模组包括：显示模块、镜片组模块和屈光调节模块：显示模块包括显示支架51，镜片组模块包括镜片组支架52，屈光调节模块包括：第二旋钮5302、安装轴5301、旋钮支架5303、弹性部件5306、阻尼件5307、横杆5305和顶块5304；

顶块5304设置在显示支架51上，横杆5305设置显示支架51上并连接顶块5304；

旋钮支架5303和镜片组支架52固定连接，且旋钮支架5303上设置有安装孔和空心柱；

第二旋钮5302的内侧面上设有凸轮，且第二旋钮5302的中心位置开有通孔；

安装轴5301的一端穿过旋钮支架5303上的安装孔以及第二旋钮5302上的通孔卡接在旋钮支架的空心柱里，且安装轴5301与第二旋钮5302之间设置有阻尼件5307；

弹性部件5306的一端与显示支架51上的横杆5305连接，另一端与旋钮支架5303上的空心柱连接；

显示支架51的顶块5304在弹性部件5306的作用下，压紧在第二旋钮5302的凸轮的轮廓上，并在第二旋钮5302旋转时，受凸轮的推力而运动，以带动显示支架51相对于镜片组支架52做直线往复运动。

图6b是沿图6a所示的线B-B所取的剖视图，参见图6b，第二旋钮5302是带凸轮6011的旋钮，第二旋钮5302部分盖在旋钮支架5303内，部分露出在外，用户通过第二旋钮5302露出在外的部分拨动第二旋钮进行屈光调节。顶块5304在弹性部件5306的作用下始终压紧在凸轮6011的轮廓上。旋钮支架5303的设计可以增加第二旋钮5302的强度，以带动第二旋钮5302内的凸轮6011以及压紧在凸轮6011轮廓上的顶块5304运动。

本实施例中，微投影模组的具体工作过程是：拨动第二旋钮5302，带动第二旋钮5302上面的凸轮6011旋转，第二旋钮5302可以始终单向也可以往复旋转。第二旋钮5302内与安装轴5301接触的位置设有阻尼件5307，该阻尼件5307可以是阻尼胶圈也可以直接采用阻尼油或者其他阻尼机构，阻尼件5307的作用是保证第二旋钮5302在不受外力时停止在任意位置。受到弹性部件5306的作用，显示支架51上的顶杆5304始终压紧在凸轮6011轮廓面上，随着凸轮6011旋转而做直线往复运动，顶杆5304直线运动的距离和速度与凸轮6011轮廓有关。因为顶杆5304与显示支架51是一体的，所以顶杆5304运动的同时显示支架51以及显示模块的其他部件都会随着顶杆5304做同样的往复运动。显示支架51相对镜片组支架52做直线往复运动后，整个微投影模组的屈光结构就被调节了，就可以适应远视或者近视的用户使用。

在本实施例中，弹性部件为弹簧，在本发明的其他实施例中可以采用弹片或其他弹性部件，对此不做限制。

另外，为保证显示支架运动平稳，保障运动精度，本实施例中的微投影模组也包括导向机构，导向机构的具体实现可以参见实施例一的相关说明，在此不再赘述。

图7是本发明一个实施例的一种微投影模组的镜片组模块进行屈光成像调节的示意图，在本实施例中，参见图7，镜片组模块通过一个镜片组来实现光学调节，有效解决了微投影模组的视角放大、图像畸变、图像色差等光学问题。镜片7202数量可以根据具体需求而调整，镜片组中的镜片7202材料的选择以高透光性和高折射率为优，可以考虑使用树脂材质或者玻璃材质或者两者搭配使用。各镜片7202通过一个镜片组支架7201来固定，镜片7202之间可以达到高的位置精度。显示单元固定在显示支架71上，可以随着显示支架71移动，通过调节显示单元与镜片组中镜片7202的相对位置实现屈光调节，调节后的光线射入用户的眼睛74，从而向用户提供优质的视觉感受。具体的，镜片在镜片组支架上的位置需满足同轴度和镜片平行度等参数要求。

另外，本发明还提供了一种包括上述微投影模组的显示设备，该显示设备集成了上述微投影模组，能够实现屈光调节，并且实现了模块化设计，这样当产品的其中某个模块损坏或需要更新的，可以及时更换或者更新，方便显示设备的升级和维护。在本发明的一个实施例中，显示设备可以是头戴显示器或者手持投影仪或者车载投影仪。

综上所述，本发明的这种微投影模组将显示、屈光以及屈光调节集成到一起，实现了微投影模组模块化、小型化、通用化，方便了微投影模组的升级，提高了微投影模组佩戴舒适度。并且，通过控制显示模块相对镜片组模块的运动实现屈光调节，方便视力障碍用户使用，使得近视或远视的用户无需佩戴眼镜即可使用，提高了用户使用体验。另外，通过在镜片组模块中设置多个屈光镜片有效解决了微投影模组等穿戴类虚拟现实和增强现实显示设备中视角放大、图像畸变、图像色差等光学问题，提高了微投影模组的竞争力。此外，本发明的这种微投影模组既可以作为标准件直接输出到市场又可以作为显示设备的组成部分输出市场，也方便了集成该微投影模组的显示设备的升级和维护、节省成本。

Claims (10)

1.一种微投影模组，其特征在于，所述微投影模组包括：显示模块、镜片组模块和屈光调节模块；

所述显示模块，包括显示单元和固定所述显示单元的显示支架，所述显示单元用于显示输入数据；

所述镜片组模块，包括一组镜片和固定各镜片的镜片组支架，所述一组镜片用于对所述显示单元发出的光线做屈光成像调节；

所述屈光调节模块，连接所述显示支架和所述镜片组支架，用于利用凸轮原理实现所述显示模块相对于所述镜片组模块做直线往复运动。

2.如权利要求1所述的微投影模组，其特征在于，所述微投影模组还包括：

导向机构，连接所述显示支架和所述镜片组支架，用于确保所述显示模块相对于所述镜片组模块按照导向路径做直线往复运动。

3.如权利要求2所述的微投影模组，其特征在于，所述导向机构包括：导向轴以及与所述导向轴相配合的导向轴套；

所述导向轴套对称设置在所述显示支架和所述镜片组支架上；

所述显示支架上还设置有与所述导向轴相配合的卡孔；

所述导向轴的一端分别穿过所述镜片组支架和所述显示支架上的导向轴套卡入所述显示支架上的卡孔里。

4.如权利要求2所述的微投影模组，其特征在于，所述屈光调节模块包括：第一旋钮、螺钉、销针、转轴、阻尼件；

所述销针设置在显示支架上；

所述转轴设置在镜片组支架上；

所述第一旋钮的中心位置设有通孔；

所述转轴的中心位置设有带内螺纹的通孔；

所述螺钉的丝杠部穿过所述第一旋钮中心的通孔与所述转轴通孔的内螺纹相螺接，所述第一旋钮中心的通孔与所述转轴的通孔之间设置有所述阻尼件，从而将所述第一旋钮与所述镜片组支架固定连接；

所述第一旋钮的内侧面上设有滑动槽；

所述显示支架上的销针卡入所述第一旋钮上的滑动槽内，并在所述第一旋钮旋转时，受第一旋钮的推力而在所述滑动槽内滑动，以带动所述显示支架相对于所述镜片组支架做直线往复运动。

5.如权利要求4所述的微投影模组，其特征在于，所述滑动槽为封闭或开放的滑动槽，且所述滑动槽的各点到所述第一旋钮中心的距离不等。

6.如权利要求2所述的微投影模组，其特征在于，

所述屈光调节模块包括：第二旋钮、安装轴、旋钮支架、弹性部件、阻尼件、横杆和顶块；

所述顶块设置在所述显示支架上，所述横杆设置所述显示支架上并连接所述顶块；

所述旋钮支架和所述镜片组支架固定连接，且所述旋钮支架上设置有安装孔和空心柱；

所述第二旋钮的内侧面上设有凸轮，且所述第二旋钮的中心位置开有通孔；

所述安装轴的一端穿过所述旋钮支架上的安装孔以及所述第二旋钮上通孔卡接在所述旋钮支架的空心柱里，且所述安装轴与所述第二旋钮之间设置有所述阻尼件；

所述弹性部件的一端与所述显示支架上的横杆连接，另一端与所述旋钮支架上的空心柱连接；

所述显示支架的顶块在所述弹性部件的作用下，压紧在所述第二旋钮的凸轮的轮廓上，并在所述第二旋钮旋转时，受所述凸轮的推力而运动，以带动所述显示模块相对于所述镜片组模块做直线往复运动。

7.如权利要求4或6所述的微投影模组，其特征在于，所述阻尼件为阻尼胶圈或阻尼油。

8.如权利要求1所述的微投影模组，其特征在于，所述显示模块还包括：散热片；

所述散热片设置在所述显示单元的前方，用于将所述显示单元产生的热量及时导散。

9.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括：权利要求1-8中任一项所述的微投影模组。

10.如权利要求9所述的显示设备，其特征在于，该显示设备为头戴显示器或手持投影仪或车载投影仪。