CN110727114A - 一种头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴式显示设备，包括镜片、显示屏、驱动装置、光传感器、屏幕保护片及控制器。本申请的光传感器检测显示屏所在环境中的光强度信号，并传送至控制器；控制器当光强度信号大于预设光强度门限值时，控制驱动装置动作，目的是将屏幕保护片放下来以使其遮挡住显示屏，从而避免太阳光直射对显示屏造成损伤，从而提高了设备的使用寿命。

Description

一种头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，特别是涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

目前，头戴式显示设备得到广泛应用。当用户在户外体验头戴式显示设备时，可能在体验结束后并没有及时将头戴式显示设备收纳起来，而是直接将头戴式显示设备置于外界环境下，如此时遇到太阳光直射头戴式显示设备时，由于设备内镜片为放大凸透镜，所以会把太阳光强放大直接照射到设备的显示屏上，若长时间照射显示屏，则会导致显示屏被照射的区域温度过高，很可能造成显示屏损伤，从而降低设备的使用寿命。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种头戴式显示设备，当光强度信号大于预设光强度门限值时，将屏幕保护片放下来以使其遮挡住显示屏，从而避免太阳光直射对显示屏造成损伤，从而提高了设备的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种头戴式显示设备，包括镜片和显示屏，还包括：

驱动装置；

设于所述镜片和所述显示屏之间的光传感器，用于检测自身所处环境的光强度信号；

设于所述光传感器和所述显示屏之间的屏幕保护片；

控制器，用于当所述光强度信号大于预设光强度门限值时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下，以使所述屏幕保护片遮挡住所述显示屏。

优选地，所述控制器还用于当所述光强度信号不大于预设光强度门限值时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片收起，以使所述屏幕保护片不遮挡所述显示屏。

优选地，所述控制器具体用于当所述光强度信号持续大于预设光强度门限值一定时间时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下，以使所述屏幕保护片遮挡住所述显示屏。

优选地，所述控制器具体用于当所述光强度信号持续不大于预设光强度门限值一定时间时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片收起，以使所述屏幕保护片不遮挡所述显示屏。

优选地，所述驱动装置包括：

转动轴；所述屏幕保护片的一侧挂接于所述转动轴上；

与所述转动轴固定连接的电机；

则所述控制器具体用于通过控制所述电机的正转或反转来相应控制所述屏幕保护片放下或卷起。

优选地，所述显示屏包括左显示屏和右显示屏；

相应的，所述屏幕保护片包括左屏幕保护片和右屏幕保护片；所述驱动装置具体包括：

左转动轴；所述左屏幕保护片的一侧挂接于所述左转动轴上；

与所述左转动轴固定连接的左电机；

右转动轴；所述右屏幕保护片的一侧挂接于所述右转动轴上；

与所述右转动轴固定连接的右电机；

则控制器具体用于当所述光强度信号大于预设光强度门限值时，控制左电机将左屏幕保护片放下，以使左屏幕保护片遮挡住左显示屏；同时控制右电机将右屏幕保护片放下，以使右屏幕保护片遮挡住右显示屏。

优选地，所述屏幕保护片具体为：

光电转化片，用于将光能转化为电能；

且所述头戴式显示设备还包括：

分别与所述光电转化片和设备电池连接的充电控制电路；

相应的，所述控制器还用于在控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下后，控制所述充电控制电路开始工作，以利用所述电能给所述设备电池充电。

优选地，所述头戴式显示设备还包括：

镜片联动装置；

相应的，所述控制器还用于在控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下后，在控制所述充电控制芯片开始工作之前，控制所述镜片联动装置带动所述镜片前后移动，直至所述光强度信号到达最大值，并执行控制所述充电控制芯片开始工作的步骤。

优选地，所述控制器还用于在所述设备电池充电的过程中，若当前光强度信号小于所述镜片上一次前后移动对应的光强度信号，则重新控制所述镜片联动装置带动所述镜片前后移动，直至所述当前光强度信号到达最大值。

优选地，所述光电转化片为石墨烯片。

本发明提供了一种头戴式显示设备，包括镜片、显示屏、驱动装置、光传感器、屏幕保护片及控制器。本申请的光传感器检测显示屏所在环境中的光强度信号，并传送至控制器；控制器当光强度信号大于预设光强度门限值时，控制驱动装置动作，目的是将屏幕保护片放下来以使其遮挡住显示屏，从而避免太阳光直射对显示屏造成损伤，从而提高了设备的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的光线照射示意图；

图3为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种屏幕保护片的旋转示意图；

图5为本发明实施例提供的一种镜片移动方向的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种头戴式显示设备，当光强度信号大于预设光强度门限值时，将屏幕保护片放下来以使其遮挡住显示屏，从而避免太阳光直射对显示屏造成损伤，从而提高了设备的使用寿命。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参照图1及图2，图1为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的光线照射示意图。

该头戴式显示设备包括镜片和显示屏，还包括：

驱动装置1；

设于镜片和显示屏之间的光传感器2，用于检测自身所处环境的光强度信号；

设于光传感器2和显示屏之间的屏幕保护片3；

控制器4，用于当光强度信号大于预设光强度门限值时，控制驱动装置1将屏幕保护片3放下，以使屏幕保护片3遮挡住显示屏。

需要说明的是，本申请的预设是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。

具体地，本申请的头戴式显示设备包括镜片、显示屏、驱动装置1、光传感器2、屏幕保护片3及控制器4(可选用CPU)，其显示屏保护原理为：

如图2所示，在没有屏幕保护片3的情况下，当遇到太阳光直射头戴式显示设备时，由于设备内镜片为放大凸透镜，所以会把太阳光强放大直接照射到设备的显示屏上，若长时间照射显示屏，则会导致显示屏被照射的区域温度过高，很可能造成显示屏损伤。基于此，本申请在头戴式显示设备内设置光传感器2、屏幕保护片3及驱动装置1，其中，基于保护显示屏不受镜片放大的较强光线影响的目的，本申请的光传感器2设于镜片和显示屏之间，用来检测显示屏所处环境的光强度信号，认为：当检测的光强度信号大于预设光强度门限值(可以理解的是，预设光强度门限值大于显示屏自身发光强度)时，镜片放大的光线强度很可能造成显示屏损伤，需对显示屏进行保护。所以，本申请的光传感器2将光强度信号传送至用于触发显示屏的保护操作的控制器4，控制器4在接收到光强度信号后，将光强度信号与预设光强度门限值作比较，当光强度信号大于预设光强度门限值时，触发显示屏的保护操作。

更具体地，显示屏的保护措施是在光传感器2和显示屏之间设置屏幕保护片3，并设置在控制器4的控制下驱动屏幕保护片3运作的驱动装置1(如电机)，可以理解的是，当显示屏需要保护时，控制器4应控制驱动装置1将屏幕保护片3放下，以使屏幕保护片3遮挡住显示屏，起到保护显示屏不受光线直射的作用。

此外，需要说明的是，在设置光传感器2时，应保证光传感器2的设置位置不影响头戴式显示设备的影像完整性。

本发明提供了一种头戴式显示设备。本申请的光传感器检测显示屏所在环境中的光强度信号，并传送至控制器；控制器当光强度信号大于预设光强度门限值时，控制驱动装置动作，目的是将屏幕保护片放下来以使其遮挡住显示屏，从而避免太阳光直射对显示屏造成损伤，从而提高了设备的使用寿命。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的具体结构示意图。头戴式显示设备在上述实施例的基础上：

作为一种可选地实施例，控制器4还用于当光强度信号不大于预设光强度门限值时，控制驱动装置1将屏幕保护片3收起，以使屏幕保护片3不遮挡显示屏。

进一步地，随着太阳光线的变化，镜片放大的光线强度相应发生变化，若镜片放大的光线强度不会对显示屏造成损伤，则无需对显示屏进行保护，以恢复头戴式显示设备的正常使用。具体地，当检测的光强度信号不大于预设光强度门限值时，认为镜片放大的光线强度不会造成显示屏损伤，无需对显示屏进行保护。所以，本申请的控制器4在比较出光强度信号不大于预设光强度门限值时，控制驱动装置1将屏幕保护片3收起，以使屏幕保护片3不遮挡显示屏。

作为一种可选地实施例，控制器4具体用于当光强度信号持续大于预设光强度门限值一定时间时，控制驱动装置1将屏幕保护片3放下，以使屏幕保护片3遮挡住显示屏。

具体地，考虑到使用者可能只是短暂时间将设备取下置于外界强太阳光环境中，显示屏不足以在这段时间升至高温，即在这段时间没必要触发显示屏的保护操作，而且，若控制器4在比较出光强度信号大于预设光强度门限值时便立即控制驱动装置1将屏幕保护片3放下，则会导致屏幕保护片3操作较为频繁，影响屏幕保护片3的使用寿命，所以本申请的控制器4在光强度信号持续大于预设光强度门限值一定时间时才控制驱动装置1将屏幕保护片3放下。

作为一种可选地实施例，控制器4具体用于当光强度信号持续不大于预设光强度门限值一定时间时，控制驱动装置1将屏幕保护片3收起，以使屏幕保护片3不遮挡显示屏。

具体地，考虑到设备可能存在短暂时间脱离外界强太阳光环境，随后立即又重新置于外界强太阳光环境中，在这段时间没必要将屏幕保护片3收起，而且，若控制器4在比较出光强度信号不大于预设光强度门限值时便立即控制驱动装置1将屏幕保护片3收起，同样会导致屏幕保护片3操作较为频繁，影响屏幕保护片3的使用寿命，所以本申请的控制器4在光强度信号持续不大于预设光强度门限值一定时间时才控制驱动装置1将屏幕保护片3收起。

作为一种可选地实施例，驱动装置1包括：

转动轴；屏幕保护片3的一侧挂接于转动轴上；

与转动轴固定连接的电机；

则控制器4具体用于通过控制电机的正转或反转来相应控制屏幕保护片3放下或卷起。

具体地，本申请的屏幕保护片3可采用卷帘结构控制，具体是由电机和转动轴组成驱动装置1，屏幕保护片3的一侧挂接在转动轴上，当控制器4控制电机转动时，电机会带动转动轴转动，转动轴会带动屏幕保护片3动作。更具体地，可以是电机正转带动屏幕保护片3放下、电机反转带动屏幕保护片3卷起；也可以是电机反转带动屏幕保护片3放下、电机正转带动屏幕保护片3卷起，本申请在此不做特别的限定，根据实际设置而定。

需要说明的是，屏幕保护片3是软性材料，其卷起操作不会对自身材质有损伤。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种屏幕保护片的旋转示意图。

作为一种可选地实施例，显示屏包括左显示屏和右显示屏；

相应的，屏幕保护片3包括左屏幕保护片31和右屏幕保护片32；驱动装置1具体包括：

左转动轴11；左屏幕保护片31的一侧挂接于左转动轴11上；

与左转动轴11固定连接的左电机12；

右转动轴13；右屏幕保护片32的一侧挂接于右转动轴13上；

与右转动轴13固定连接的右电机14；

则控制器具体用于当光强度信号大于预设光强度门限值时，控制左电机12将左屏幕保护片31放下，以使左屏幕保护片31遮挡住左显示屏；同时控制右电机14将右屏幕保护片32放下，以使右屏幕保护片32遮挡住右显示屏。

具体地，显示屏包括左显示屏和右显示屏，相应的，屏幕保护片3的具体控制如图4所示。当显示屏需要保护时，控制器4利用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)驱动波形控制左电机12将左屏幕保护片31放下，以使左屏幕保护片31遮挡住左显示屏；同时利用PWM驱动波形控制右电机14将右屏幕保护片32放下，以使右屏幕保护片32遮挡住右显示屏。

作为一种可选地实施例，屏幕保护片3具体为：

光电转化片，用于将光能转化为电能；

且头戴式显示设备还包括：

分别与光电转化片和设备电池连接的充电控制电路7；

相应的，控制器4还用于在控制驱动装置1将屏幕保护片3放下后，控制充电控制电路7开始工作，以利用电能给设备电池充电。

进一步地，本申请的屏幕保护片3可以选用可将光能转化为电能的光电转化片，以为后续设备电池充电打下基础。具体地，一方面，屏幕保护片3在放下后，可接收到镜片照射过来的光能，并可将光能转化为电能，然后将转化的电能传送至充电控制电路7。另一方面，控制器4在控制驱动装置1将屏幕保护片3放下后，控制充电控制电路7开始工作，充电控制电路7便将屏幕保护片3传送过来的电能大小转变为适用于设备电池充电的电能，以为设备电池充电。此外，充电控制电路7还可具有稳压功能，以保证为设备电池稳定充电。

作为一种可选地实施例，头戴式显示设备还包括：

镜片联动装置5；

相应的，控制器4还用于在控制驱动装置1将屏幕保护片3放下后，在控制充电控制芯片开始工作之前，控制镜片联动装置5带动镜片前后移动，直至光强度信号到达最大值，并执行控制充电控制芯片开始工作的步骤。

进一步地，考虑到设备的镜片位置不同，镜片放大的太阳光强度不同，屏幕保护片3转化的电能大小不同，为了实现屏幕保护片3转化电能的最大化，本申请将镜片移动到放大太阳光的焦点，相应的，本申请设置可带动镜片移动(镜片的可移动方向如图5所示)的镜片联动装置5。具体地，本申请的光传感器2可表征镜片放大太阳光的大小，认为：在镜片前后移动过程中，光传感器2检测的光强度信号到达最大值时，镜片移动到放大太阳光的焦点。

基于此，控制器4在控制驱动装置1将屏幕保护片3放下后，首先控制镜片联动装置5带动镜片前后移动，直至所接收的光强度信号到达最大值，才控制充电控制芯片开始工作，从而实现电能的更有效转化。

作为一种可选地实施例，控制器4还用于在设备电池充电的过程中，若当前光强度信号小于镜片上一次前后移动对应的光强度信号，则重新控制镜片联动装置5带动镜片前后移动，直至当前光强度信号到达最大值。

进一步地，考虑到太阳光直射至设备的光强度会随着时间变化，导致光传感器2检测的光强度信号可能不再是最大值，所以本申请为了持续实现屏幕保护片3转化电能的最大化，当光传感器2检测的光强度信号不再是最大值时，重新找到光强度信号最大值对应的镜片位置。

基于此，控制器4在上一次前后移动镜片时，记录各镜片位置对应的光传感器2检测的光强度信号。在设备电池充电的过程中，控制器4将所接收的当前光强度信号与镜片上一次前后移动对应的光强度信号作比较，若当前光强度信号小于镜片上一次前后移动对应的光强度信号，说明光传感器2检测的光强度信号不再是最大值，则重新控制镜片联动装置5带动镜片前后移动，直至当前光强度信号到达最大值。

作为一种可选地实施例，光电转化片为石墨烯片。

具体地，本申请的光电转化片可以选用石墨烯片，石墨烯片为软性材料，且其吸热能力强，光电转化效率较高。

作为一种可选地实施例，头戴式显示设备还包括：

眼球追踪装置6，用于获取使用者的眼球状态；

相应的，控制器4还用于根据眼球状态得到使用者的有效眼球值，当有效眼球值不等于预设正常眼球值时，控制镜片联动装置5带动镜片移动，直至有效眼球值等于预设正常眼球值。

进一步地，不同使用者的眼睛度数可能不相同，当使用者的眼睛度数与设备焦距不适配时，使用者的眼睛会有眯眼的趋势，所以本申请由眼球追踪装置6获取使用者的眼球状态，并将眼球状态传送至控制器4。控制器4在接收到使用者的眼球状态后，根据使用者的眼球状态得到使用者的有效眼球值，可以理解的是，若使用者的眼睛度数与设备焦距适配，则使用者的有效眼球值等于预设正常眼球值；若使用者的眼睛度数与设备焦距不适配，则使用者的有效眼球值不等于预设正常眼球值；所以控制器4当有效眼球值不等于预设正常眼球值时，控制镜片联动装置5带动镜片移动，直至有效眼球值等于预设正常眼球值。

可以理解的是，同一使用者在体验初期调整好一次设备焦距，在体验后期便无需再次调节设备焦距。

作为一种可选地实施例，眼球追踪装置6具体为：

红外摄像机，用于获取表征使用者的眼球状态的眼球图像。

具体地，本申请的眼球追踪装置6可以选用红外摄像机，其工作原理为：红外摄像机使用红外光照亮使用者的眼睛，并接收由使用者的眼睛反射回来的红外光，以基于红外成像原理得到表征使用者的眼球状态的眼球图像。相应的，控制器4对眼球图像进行分析计算，得到使用者的有效眼球值。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，包括镜片和显示屏，其特征在于，还包括：

驱动装置；

设于所述镜片和所述显示屏之间的光传感器，用于检测自身所处环境的光强度信号；

设于所述光传感器和所述显示屏之间的屏幕保护片；

控制器，用于当所述光强度信号大于预设光强度门限值时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下，以使所述屏幕保护片遮挡住所述显示屏。

2.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述控制器还用于当所述光强度信号不大于预设光强度门限值时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片收起，以使所述屏幕保护片不遮挡所述显示屏。

3.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述控制器具体用于当所述光强度信号持续大于预设光强度门限值一定时间时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下，以使所述屏幕保护片遮挡住所述显示屏。

4.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述控制器具体用于当所述光强度信号持续不大于预设光强度门限值一定时间时，控制所述驱动装置将所述屏幕保护片收起，以使所述屏幕保护片不遮挡所述显示屏。

5.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述驱动装置包括：

转动轴；所述屏幕保护片的一侧挂接于所述转动轴上；

与所述转动轴固定连接的电机；

则所述控制器具体用于通过控制所述电机的正转或反转来相应控制所述屏幕保护片放下或卷起。

6.如权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述显示屏包括左显示屏和右显示屏；

相应的，所述屏幕保护片包括左屏幕保护片和右屏幕保护片；所述驱动装置具体包括：

左转动轴；所述左屏幕保护片的一侧挂接于所述左转动轴上；

与所述左转动轴固定连接的左电机；

右转动轴；所述右屏幕保护片的一侧挂接于所述右转动轴上；

与所述右转动轴固定连接的右电机；

则控制器具体用于当所述光强度信号大于预设光强度门限值时，控制左电机将左屏幕保护片放下，以使左屏幕保护片遮挡住左显示屏；同时控制右电机将右屏幕保护片放下，以使右屏幕保护片遮挡住右显示屏。

7.如权利要求1-6任一项所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述屏幕保护片具体为：

光电转化片，用于将光能转化为电能；

且所述头戴式显示设备还包括：

分别与所述光电转化片和设备电池连接的充电控制电路；

相应的，所述控制器还用于在控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下后，控制所述充电控制电路开始工作，以利用所述电能给所述设备电池充电。

8.如权利要求7所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括：

镜片联动装置；

相应的，所述控制器还用于在控制所述驱动装置将所述屏幕保护片放下后，在控制所述充电控制芯片开始工作之前，控制所述镜片联动装置带动所述镜片前后移动，直至所述光强度信号到达最大值，并执行控制所述充电控制芯片开始工作的步骤。

9.如权利要求8所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述控制器还用于在所述设备电池充电的过程中，若当前光强度信号小于所述镜片上一次前后移动对应的光强度信号，则重新控制所述镜片联动装置带动所述镜片前后移动，直至所述当前光强度信号到达最大值。

10.如权利要求7所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述光电转化片为石墨烯片。

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