CN108107574A - 一种虚拟现实用光学设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟现实用光学设备，包括眼镜壳体、支撑托板、面部支撑架和头箍，所述壳体设有升力提供装置。发明的设备可以大幅度减轻设备重量对使用者头部的压力，避免长时间佩戴对头颈等身体部位可能造成的损害，并改善了使用者佩戴设备的舒适度。此外，本发明通过在眼镜壳体与头箍之间固定连接头带，能够在使用时分担使用者面部压力，配合面部支撑架的内侧的边缘处设有的柔性泡沫垫，以及头箍的内侧设有的缓冲垫，有效的增强了使用舒适度。

Description

一种虚拟现实用光学设备

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，具体为一种虚拟现实用光学设备。

背景技术

虚拟现实用光学设备是利用仿真技术与计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术集合的产品，是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，虚拟现实用光学设备(VR眼镜)是一个跨时代的产品，不仅让每一个爱好者带着惊奇和欣喜去体验，更因为对它诞生与前景的未知而深深着迷。

利用手机的虚拟现实用光学设备在使用时，都是将手机固定在眼镜前面的一个盒子里，手机在使用时，因被盒子包裹散热变差，时间长了，手机会因为热量过大损坏，导致手机的使用寿命降低。另一方面，装有手机的虚拟现实用光学设备的重量往往会达到300-800克。其他的VR眼镜往往比较笨拙、臃肿，例如Oculus Rift DK2的重量为880克，这还不包括数据、电源连线。这样的重量对使用者长期佩戴带来了沉重的负担，甚至可能对头颈造成损害。

因此，仍然需要改进的虚拟现实用光学设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟现实用光学设备，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

在一个方面，本发明提供一种虚拟现实用光学设备，包括眼镜壳体(1)、面部支撑架(12)和头箍(15)，其特征在于，所述壳体(1)上设有升力提供装置。

进一步地，所述升力提供装置是系留在壳体(1)上的氢气球或氦气球(26)。进一步地，所述氢气球或氦气球(26)通过软绳(25)系留于壳体(1)中部的万向节(24)上。

进一步地，所述升力提供装置是一个或更多个连接于壳体(1)的用于提供升力的螺旋桨(28)。进一步地，所述螺旋桨(28)有一个或更多个，设于壳体(1)的上部。

进一步地，所述螺旋桨(28)有两个，分别通过转轴(27)连接在壳体(1)的左右侧壁上。进一步地，所述转轴(27)固定在螺旋桨(28)的侧面，并且以可插拔的方式插入壳体(1)侧壁的连接孔内。

进一步地，所述虚拟现实用光学设备还包括陀螺仪和控制器，陀螺仪用于感知螺旋桨(28)的旋转平面在前后方向上偏离水平的程度，控制器用于根据偏离程度控制电机驱动所述转轴(27)旋转使得螺旋桨(28)的旋转平面恢复水平。

本发明的所述虚拟现实用光学设备具有升力提供装置，可以大幅度减轻设备重量对使用者头部的压力，避免长时间佩戴对头颈等身体部位可能造成的损害，并改善了使用者佩戴设备的舒适度。当采用氢气球或氦气球作为升力提供装置时，不需持续提供动力，消耗能量，并且具有静音的优点。当采用螺旋桨作为升力提供装置时，设备小巧，便于携带，升力可通过改变螺旋桨的转速进行连续调整，以获得对头部最佳的的减压效果和体验。

附图说明

图1为本发明设备的一个实施方式的结构示意图；

图2为本发明设备的一个实施方式的侧视图；

图3为本发明设备的另一个实施方式的侧视图；

图中：1-眼镜壳体；2-导热定位板；3-支撑托板；4-顶板；5-调节锁紧螺栓；6-温度传感器；7-散热风扇；8-空腔；9-散热鳍片；10-通气窗；11-控制盒体；12-面部支撑架；13-柔性泡沫垫；14-第一弹性松紧带；15-头箍；16-缓冲垫；17-头带；18-纽扣电池；19-控制面板；20-单片机；21-凹槽；22-光学镜片；23-第二弹性松紧带；24-连接器；25-系留绳；26-气球；27-转轴；28-螺旋桨。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明的一种虚拟现实用光学设备，包括眼镜壳体1、面部支撑架12和头箍15，其特征在于，所述壳体1上设有升力提供装置，用于克服设备受到的重力，减轻设备重量通过面部支撑架12和头箍15对使用者头部造成的压力，为使用者提供更为舒适的佩戴体验。

如图2所示，在一个实施方式中，所述升力提供装置是系留在壳体1上的氢气球或氦气球26。所述氢气球或氦气球26通过软绳25系留于壳体1中部的万向节24上。已经知道，常温常压下，22.4升的空气的质量是约29克，而相同体积的氦气质量为4克，氢气为2克，因此用氦气或氢气替换气球中的空气后，每22.4升可产生25-27克的升力浮力。如果需要产生250克的升力，在气球本身重量为50g的情况下，需要的气球体积大约为268升，也即，当气球为球体时，直径大约为59cm。普通住宅的室内净高通常为2.5-2.8米，可见这样的气球对身高1.9米以下的使用者而言可以站立使用。

在一些情况下，可以使用一个或多个直径为10-100cm的气球26。当需要增加升力时可以使用多个气球26。或者，在需要降低高度时，可以使用多个直径较小的气球26代替单个直径较大的气球26以提供同样的升力。

气球26可以是氢气球或氦气球。氢气价廉易得，但有燃烧爆炸的危险。氦气安全，但不易取得。当使用氢气球时，可以在气球26周围设置防护罩，例如以高强度合金或碳纤维为骨架，轻质网或纱为面材的筒状防护罩。在一些情况下，在氢气球或氦气球周围设置竖直的筒状防护罩，并且在防护罩与气球之间留有空隙，以便设备和使用者发出的热产生的向上流动的空气穿过所述空隙，这样一方面可以稳定气球的位置防止气流对气球的扰动，另一方面向上流动的热空气会在一定程度上加热气球，增大气球体积，从而增加升力。

气球26用软绳通过万向节26与设备连接，使得设备随使用者转动时，避免气球26随设备转动，从而防止使用者运动时软绳的缠绕或扭曲。

在另一些实施方式中，所述升力提供装置是一个或更多个连接于壳体1的用于提供升力的螺旋桨28。螺旋桨28可以是任意合适的由永磁电机驱动的螺旋桨，例如现有技术中用于小型无人机的螺旋桨，优选低转速、大升力螺旋桨。螺旋桨28的动力可以通过设备上或使用者身上的蓄电池提供，或者通过外部电源以有线或无线的方式提供。

所述螺旋桨28有一个或更多个，设于壳体1的上部，例如，可以将其通过连接件固定在机壳1的中部上方。这样在用螺旋桨28提供升力的同时，还可利用螺旋桨28产生的向下气流对手机进行散热。

如图3所示，在一些情况下，所述螺旋桨28有两个，分别通过转轴27连接在壳体1的左右侧壁上。所述转轴27固定在螺旋桨28的侧面，并且以可插拔的方式插入壳体1侧壁的连接孔内。转轴27上可设有用于供电和通信的弹性电连接接触点，连接孔内对应位置可设有相应的电连接接触环，使得转轴27插入连接孔时相互配对接触形成供电和通信回路。

螺旋桨28还可通过转轴27转动以改变旋转平面使其尽可能处于水平，这样可使螺旋桨28保持提供最大升力。

在一些情况下，设备还包括陀螺仪和控制器，陀螺仪用于感知螺旋桨28的旋转平面在前后方向上偏离水平的程度，控制器用于根据偏离程度控制电机驱动所述转轴27旋转使得螺旋桨28的旋转平面恢复水平。

如图1-3所示，本发明的虚拟现实用光学设备，还包括眼镜壳体1、支撑托板3、面部支撑架12和头箍15，眼镜壳体1顶部的中间位置处设有通气窗10，眼镜壳体1的一侧设有面部支撑架12，面部支撑架12的内侧的边缘处设有柔性泡沫垫13，且面部支撑架12的两端皆固定连接有第一弹性松紧带14，第一弹性松紧带14远离面部支撑架12的一端分别与头箍15的两端固定连接，且头箍15的内侧设有缓冲垫16，眼镜壳体1顶部靠近面部支撑架12一侧的中间位置处固定有头带17，头带17远离眼镜壳体1的一端与头箍15固定连接，且头带17的中间位置设有第二弹性松紧带23，通过在眼镜壳体1与头箍15之间固定连接头带17，能够在使用时分担使用者面部压力，配合面部支撑架12的内侧的边缘处设有的柔性泡沫垫13，以及头箍15的内侧设有的缓冲垫16，有效的增强了使用舒适度，眼镜壳体1远离面部支撑架12的一侧设有凹槽21，凹槽21的内部并列安装有两个光学镜片22，且眼镜壳体1靠近凹槽21一侧底部的中间位置处安装有支撑托板3，支撑托板3的上表面设有防滑橡胶垫，支撑托板3的顶端固定连接有顶板4，顶板4的中心的位置处设有调节锁紧螺栓5，调节锁紧螺栓5的一点延伸至顶板4内侧并固定连接有导热定位板2，调节锁紧螺栓5远离导热定位板2的一端固定连接有调节旋钮，导热定位板2的背面均匀设有散热鳍片9，导热定位板2将手机在使用过程中产生的热量吸收，并通过散热鳍片9实现散热，导热定位板2表面的中心位置处设有温度传感器6，温度传感器6可为WRM-101温度传感器，且温度传感器6的输出端通过导线与眼镜壳体1一端控制盒体11内部设有的单片机20的输入端电性连接，温度传感器6实时监测手机温度，便于单片机20根据温度控制散热风扇7的开启以及转速，在保证散热效果的同时，降低电力资源消耗，延长纽扣电池18的使用寿命，单片机20可为AVR单片机，单片机20的下方控制盒体11内可拆卸安装有纽扣电池18，单片机20与纽扣电池18电连接，且控制盒体11的表面设有控制面板19，控制面板19为触控显示屏结构，控制面板19通过导线与单片机20电性连接，顶板4靠近导热定位板2的一侧并列设有两个空腔8，空腔8的内部皆通过螺栓安装有散热风扇7，且散热风扇7通过导线与单片机20电连接。

使用前，将手机放置在支撑托板3上，并通过调节锁紧螺栓5带动导热定位板2将手机固定在凹槽21内，然后通过头箍15配合头带17将眼镜壳体1佩戴在头上，使用时，导热定位板2将手机在使用过程中产生的热量吸收，并通过散热鳍片9实现散热，同时，导热定位板2表面中心位置处设有的温度传感器6实时监测手机温度，并将信号传递至单片机20，当温度达到预先设定顶零界点时，单片机20控制散热风扇7启动，实现手机的快速散热，从而避免手机会因为热量过大损坏，延长手机的使用寿命。

本发明的虚拟现实用光学设备，通过在眼镜壳体前端底部的中间位置处安设置支撑托板，并在支撑托板的顶端设置顶板，配合顶板的中心的位置处设置的调节锁紧螺栓，以及顶板内侧的导热定位板，从而实现手机快速固定，安装拆卸方便，无需将手机放置在盒子内部，从而避免被盒子包裹散热变差，另外，通过在导热定位板的背面均匀设置散热鳍片，配合导热定位板空腔内安装的散热风扇，有效的实现手机的快速散热，从而避免手机会因为热量过大损坏，延长手机的使用寿命，且通过导热定位板表面的中心位置处设置的温度传感器，实时监测手机温度，便于根据温度控制散热风扇的开启以及转速，在保证散热效果的同时，降低电力资源消耗，延长纽扣电池的使用寿命，本发明通过在眼镜壳体与头箍之间固定连接头带，能够在使用时分担使用者面部压力，配合面部支撑架的内侧的边缘处设有的柔性泡沫垫，以及头箍的内侧设有的缓冲垫，有效的增强了使用舒适度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种虚拟现实用光学设备，包括眼镜壳体(1)、面部支撑架(12)和头箍(15)，其特征在于，所述壳体(1)上设有升力提供装置。

2.根据权利要求1的所述虚拟现实用光学设备，其特征在于，所述升力提供装置是系留在壳体(1)上的氢气球或氦气球(26)。

3.根据权利要求1的所述虚拟现实用光学设备，其特征在于，所述氢气球或氦气球(26)通过软绳(25)系留于壳体(1)中部的万向节(24)上。

4.根据权利要求1的所述虚拟现实用光学设备，其特征在于，所述升力提供装置是一个或更多个连接于壳体(1)的用于提供升力的螺旋桨(28)。

5.根据权利要求4的所述虚拟现实用光学设备，其特征在于，所述螺旋桨(28)有一个或更多个，设于壳体(1)的上部。

6.根据权利要求4的所述虚拟现实用光学设备，其特征在于，所述螺旋桨(28)有两个，分别通过转轴(27)连接在壳体(1)的左右侧壁上。

7.根据权利要求6的所述虚拟现实用光学设备，其特征在于，所述转轴(27)固定在螺旋桨(28)的侧面，并且以可插拔的方式插入壳体(1)侧壁的连接孔内。

8.根据权利要求6的所述虚拟现实用光学设备，其特征在于，还包括陀螺仪和控制器，陀螺仪用于感知螺旋桨(28)的旋转平面在前后方向上偏离水平的程度，控制器用于根据偏离程度控制电机驱动所述转轴(27)旋转使得螺旋桨(28)的旋转平面恢复水平。