CN110873968B - 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：镜筒，镜筒前端设有镜片；可活动的设于镜筒内的显示屏；与镜筒固定连接的第一磁铁和与显示屏固定连接的第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁中的至少一者为电磁铁；与电磁铁相连且用于控制电磁铁的通断电及通电流方向的控制芯片，以利用第一磁铁和第二磁铁的同极相斥和异极相吸，来驱使显示屏靠近或远离镜片。该头戴式显示设备通过第一磁铁与第二磁铁之间的磁力作用，来调节焦距，以此来满足不同视力人群的佩戴需求，提高了用户体验的舒适度。

Description

一种头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及穿戴设备技术领域，更具体地说，涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

对于头戴式显示设备来说，例如AR/VR眼镜或者AR/VR头显等，由于使用者的视力状况不同，这些设备在使用时需要调整焦距，焦距是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离。在头戴式显示设备中，可以认为焦距是从透镜到屏之间的距离。

考虑到结构的简单性，目前绝大多数头戴式显示设备的焦距是固定不可调整的，现有技术通常通过更换不同的贴脸泡棉组件来满足不同视力人群的佩戴需求，例如，针对同一类型的头戴式显示设备，市场上通常有两副贴脸泡棉组件，一副是面向普通用户或轻度近视用户的，另一副则是面向近视较深的用户，也即，近视较深的用户可以戴着自己的眼镜使用头戴式显示设备。

然而，这种方式对于近视较深的用户来说，用户自身的近视眼镜的镜架和鼻托位置将受到较大的压力，给用户造成极大的不舒适感，使得用户的佩戴体验不佳。

综上所述，如何提供一种能够调整焦距的头戴式显示设备，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种头戴式显示设备，其焦距可调，以满足不同视力人群的佩戴需求，提高用户使用的舒适性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种头戴式显示设备，包括：

镜筒，所述镜筒前端设有镜片；

可活动的设于所述镜筒内的显示屏；

与所述镜筒固定连接的第一磁铁和与所述显示屏固定连接的第二磁铁，所述第一磁铁和所述第二磁铁中的至少一者为电磁铁；

与所述电磁铁相连且用于控制所述电磁铁的通断电及通电流方向的控制芯片，以利用所述第一磁铁和所述第二磁铁的同极相斥和异极相吸，来驱使所述显示屏靠近或远离所述镜片。

优选地，所述第一磁铁为所述电磁铁，所述第二磁铁为永磁铁。

优选地，所述镜筒远离所述镜片的一端设有镜筒后盖，所述第一磁铁和所述控制芯片均设于所述镜筒后盖。

优选地，还包括与所述显示屏相连的运动支架，所述第二磁铁固设于所述运动支架上。

优选地，所述运动支架和所述镜筒中的一者设有用于对所述运动支架的运动进行导向的第一导向部，另一者设有用于与所述第一导向部滑动配合的第二导向部。

优选地，所述第一导向部为一端设有外螺纹的导向轴，所述镜筒设有用于与所述外螺纹螺纹连接的螺母；所述第二导向部为设于所述运动支架的导向套。

优选地，所述运动支架设有弹性凸起部，所述镜筒的内壁设有至少两个用于与所述弹性凸起部配合以对所述显示屏进行机械限位的限位齿槽。

优选地，还包括与所述控制芯片相连且用于向所述控制芯片发送焦距调节信号的控制键。

优选地，所述控制键包括：

与所述控制芯片相连且用于向所述控制芯片发送不同档位的焦距调节信号以调大焦距的第一焦距调节键；

与所述控制芯片相连且用于向所述控制芯片发送不同档位的焦距调节信号以调小焦距的第二焦距调节键。

优选地，所述第一焦距调节键和所述第二焦距调节键均为用于通过短按来逐级并循环调节不同档位焦距的多档按键。

本发明提供的头戴式显示设备，显示屏与镜筒活动连接，通过设置分别与镜筒和显示屏对应相连的第一磁铁和第二磁铁，并使第一磁铁和第二磁铁中的至少一者为电磁铁，通过控制芯片控制电磁铁的通断电及通电流的方向，利用第一磁铁和第二磁铁之间的磁力作用，可以驱使显示屏靠近或远离镜片，达到调节焦距的目的。

相比于现有技术通过更换不同的贴脸泡棉组件来满足不同视力人群的佩戴需求，该头戴式显示设备通过调节焦距的方式来满足不同视力人群的佩戴需求，提高了用户体验的舒适度。同时，通过第一磁铁与第二磁铁之间的磁力作用来调节焦距，结构简单，占用空间小，可以避免头戴式显示设备的体积过大，确保头戴式显示设备的外形小巧及轻便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其它的附图。

图1为本发明具体实施例所提供的头戴式显示设备的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1中镜筒的结构示意图；

图4为图1中镜筒与显示屏组装后的示意图；

图5为图1的第一剖视图；

图6为图1所示头戴式显示设备的焦距最小时的剖视图；

图7为图1所示头戴式显示设备的焦距最大时的剖视图。

图1至图7中的附图标记如下：

1为镜筒、11为镜片、12为镜筒后盖、13为导向轴、14为螺母、15为限位齿槽、2为显示屏、3为第一磁铁、4为第二磁铁、5为主板、6为运动支架、61为导向套、62为弹性凸起部、7为屏幕固定支架、8为第一密封泡棉、9为第二密封泡棉。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种头戴式显示设备，其焦距可调，以满足不同视力人群的佩戴需求，提高用户使用的舒适性。

请参考图1-图7，图1为本发明具体实施例所提供的头戴式显示设备的结构示意图；图2为图1的爆炸图；图3为图1中镜筒的结构示意图；图4为图1中镜筒与显示屏组装后的示意图；图5为图1的第一剖视图；图6为图1所示头戴式显示设备的焦距最小时的剖视图；图7为图1所示头戴式显示设备的焦距最大时的剖视图。

本发明提供一种头戴式显示设备，包括镜筒1、显示屏2、第一磁铁3、第二磁铁4和控制芯片等，镜筒1的前端设有镜片11，显示屏2可活动的设于镜筒1内，第一磁铁3与镜筒1固定连接，第二磁铁4与显示屏2固定连接，第一磁铁3和第二磁铁4中的至少一者为电磁铁，控制芯片与电磁铁相连，用于控制电磁铁的通断电及通电流方向，以便通过控制电磁铁的通电或断电来使电磁铁具有磁性或使其磁性消失，并通过改变电磁铁的通电流方向，使第一磁铁3和第二磁铁4的磁极相同或相反，以利用第一磁铁3和第二磁铁4之间的同极相斥和异极相吸，来调整显示屏2的位置，使显示屏2靠近或远离镜片11，实现头戴式显示设备的焦距调节。

需要说明的是，镜筒1和显示屏2的主体结构分别与现有技术中常规镜筒1和常规显示屏2的主体结构对应相同，本文不再赘述。

镜筒1与镜片11的连接方式可参见现有技术，本文不做具体限定。优选地，镜筒1与镜片11通过点胶密封连接。

显示屏2与镜筒1活动连接，以通过调整显示屏2与镜筒1的相对位置，来改变显示屏2与镜片11之间的距离，从而达到焦距调节的目的。

具体地，本发明使镜筒1和显示屏2分别与第一磁铁3和第二磁铁4对应相连，以利用第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力作用来调整显示屏2的位置。由于第一磁铁3和第二磁铁4中的至少一者为电磁铁，而电磁铁的磁性有无可以通过通、断电流来控制，且电磁铁的磁极可以通过其通电流的方向来改变，因此，本发明通过控制芯片来控制电磁铁的通断电以及电磁铁通电流的方向，来实现第一磁铁3与第二磁铁4的同极相斥及异极相吸。

可以理解的是，当第一磁铁3和第二磁铁4均为电磁铁时，第一磁铁3和第二磁铁4均与控制芯片相连，通过控制芯片同时控制第一磁铁3和第二磁铁4的通断电及通电流方向，使第一磁铁3与第二磁铁4同极相斥或异极相吸，进而通过第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力作用，来调整显示屏2相对镜筒1的位置。

当第一磁铁3和第二磁铁4中的一者为电磁铁，另一者为永磁铁时，电磁铁与控制芯片相连，永磁铁与控制芯片非连接，永磁铁的磁极始终保持不变，通过控制芯片控制电磁铁的通断电及通电流方向，可以使电磁铁与永磁铁的磁极相同或相反，从而使第一磁铁3与第二磁铁4同极相斥或异极相吸，进而通过第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力作用，来调整显示屏2相对镜筒1的位置。

需要说明的是，本发明中，电磁铁与控制芯片相连主要是指电磁铁与控制芯片电连接。本发明对控制芯片对电磁铁的具体控制方式不做限定，本领域技术人员可参见现有技术。

可以理解的是，第一磁铁3和第二磁铁4优选为相对设置，以保证显示屏2运动的顺畅性。

另外，在本发明的各个实施例中，对第一磁铁3和第二磁铁4的具体数量不做限定，本领域技术人员可以根据结构需求及第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力需求来设定。

例如，第一磁铁3和第二磁铁4的数量可以均为两个，两个第一磁铁3和两个第二磁铁4一一对应设置。

本发明对第一磁铁3和第二磁铁4的具体设置位置不做限定。例如，第一磁铁3可以设于镜筒1上靠近镜片11的一端，也即，第一磁铁3位于第二磁铁4和镜片11之间，此种情况下，当第一磁铁3与第二磁铁4异极相吸时，第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力驱使显示屏2靠近镜片11，使焦距调小；当第一磁铁3与第二磁铁4同极相斥时，第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力驱使显示屏2远离镜片11，使焦距调大。

当然，第一磁铁3也可以设于镜筒1上远离镜片11的一端，也即，第二磁铁4位于第一磁铁3和镜片11之间，此种情况下，当第一磁铁3与第二磁铁4异极相吸时，第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力驱使显示屏2远离镜片11，使焦距调大；当第一磁铁3与第二磁铁4同极相斥时，第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力驱使显示屏2靠近镜片11，使焦距调小。

进一步地，本发明对焦距调大和焦距调小的级数不做限定。例如，该头戴式显示设备可以只具有两级焦距，也即，显示屏2具有两个极限位置，分别为显示屏2最远离镜片11的第一极限位置和显示屏2最靠近镜片11的第二极限位置，显示屏2的两个极限位置分别对应最大焦距和最小焦距。此时，只需要通过控制芯片控制电磁铁的通电流方向，使显示屏2从第一极限位置运动至第二极限位置，或者使显示屏2从第二极限位置运动至第一极限位置，即可实现焦距的调节。

当然，该头戴式显示设备可以具有三级以上的焦距，也即，显示屏2具有多个调整工位，此时，需要通过控制芯片控制电磁铁的通电流次数及通电流方向，使显示屏2在各个调整工位之间切换位置，以达到在各级焦距之间切换焦距的目的。

由此可以看出，本发明提供的头戴式显示设备，显示屏2与镜筒1活动连接，通过设置分别与镜筒1和显示屏2对应相连的第一磁铁3和第二磁铁4，并使第一磁铁3和第二磁铁4中的至少一者为电磁铁，通过控制芯片控制电磁铁的通断电及通电流的方向，利用第一磁铁3和第二磁铁4之间的磁力作用，可以驱使显示屏2靠近或远离镜片11，达到调节焦距的目的。

也即，相比于现有技术通过更换不同的贴脸泡棉组件来满足不同视力人群的佩戴需求，该头戴式显示设备通过调节焦距的方式来满足不同视力人群的佩戴需求，提高了用户体验的舒适度。同时，通过第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力作用来调节焦距，结构简单，占用空间小，可以避免头戴式显示设备的体积过大，确保头戴式显示设备的外形小巧及轻便。

考虑到控制芯片对电磁铁控制的简单及便于实现性，在上述实施例的基础之上，第一磁铁3为电磁铁，第二磁铁4为永磁铁。

也就是说，本实施例中，控制芯片只需要控制第一磁铁3的通断电及其通电流的方向即可。

考虑到第一磁铁3与控制芯片连接的方便性，在上述实施例的基础之上，镜筒1远离镜片11的一端设有镜筒后盖12，第一磁铁3和控制芯片均设于镜筒后盖12。

优选地，镜筒后盖12通过螺丝与镜筒1固定。

进一步优选地，镜筒后盖12与镜筒1之间贴附有第一密封件，例如第一密封泡棉8等，以使镜筒后盖12与镜筒1之间形成密封空间，避免灰尘、杂质等进入镜筒1内。

考虑到第一磁铁3与镜筒后盖12的连接方式，优选地，镜筒后盖12设有用于容纳第一磁铁3的第一凹槽，第一磁铁3嵌设于第一凹槽内。

进一步优选地，第一磁铁3与第一凹槽粘接固定。

考虑到控制芯片与镜筒后盖12的连接方式，优选地，控制芯片集成于该头戴式显示设备的主板5上，主板5设于镜筒后盖12。

需要说明的是，本实施例中，头戴式显示设备的主板5与现有技术中常规头戴式显示设备的主板的主要区别在于，本发明中的主板5上集成有控制芯片，主板5和第一磁铁3均设于镜筒后盖12上，以便于第一磁铁3与控制芯片的连接。

考虑到第二磁铁4设置的方便性，在上述各个实施例的基础之上，还包括与显示屏2相连的运动支架6，第二磁铁4固设于运动支架6上。

优选地，运动支架6设有用于容纳第二磁铁4的第二凹槽，第二磁铁4嵌设于第二凹槽内。

本实施例对第二磁铁4与运动支架6的固定方式不做限定，例如，第二磁铁4可以与第二凹槽粘接固定，第二磁铁4也可以通过螺丝与运动支架6固定。

可以理解的是，本实施例中的显示屏2通过运动支架6与镜筒1活动连接，由运动支架6带动显示屏2靠近或远离镜片11。

考虑到显示屏2与运动支架6连接的方便性，优选地，显示屏2通过屏幕固定支架7与运动支架6相连，例如，显示屏2夹设于运动支架6和屏幕固定支架7之间，屏幕固定支架7与运动支架6通过螺丝锁紧。

优选地，显示屏2和运动支架6之间贴附有第二密封件，例如第二密封泡棉9等，以达到屏幕防尘效果。

考虑到在第一磁铁3与第二磁铁4之间的磁力作用下，显示屏2运动的平稳性，在上述各个实施例的基础之上，运动支架6和镜筒1中的一者设有用于对运动支架6的运动进行导向的第一导向部，另一者设有用于与第一导向部滑动配合的第二导向部。

也就是说，本实施例通过第一导向部和第二导向部的配合滑动，来限定显示屏2的运动方向，以确保显示屏2运动的平稳性。

需要说明的是，本实施例对第一导向部和第二导向部的具体结构不做限定，例如，第一导向部可以为导向槽，第二导向部可以为与导向槽滑动配合的滑块。

作为一种优选方案，在上述实施例的基础之上，第一导向部为一端设有外螺纹的导向轴13，镜筒1设有用于与外螺纹螺纹连接的螺母14；第二导向部为设于运动支架6的导向套61。

也就是说，本实施例通过在运动支架6上设置导向套61，并在镜筒1上设置导向轴13，通过导向轴13与导向套61的滑动配合，使导向套61沿着导向轴13的轴向移动，以对显示屏2的移动方向进行导向。

可以理解的是，本实施例中的导向轴13通过外螺纹与镜筒1上的螺母14连接，结构简单。

优选地，镜筒1上热压盖螺母14。

考虑到导向套61成型的方便性，优选地，运动支架6上热熔有该导向套61。

另外，考虑到导向轴13安装的方便性，优选地，导向轴13远离外螺纹的一端设有用于方便安装的工具安装部，例如，一字槽或十字沉槽等。

考虑到焦距调节后对显示屏2进行限位的问题，在上述各个实施例的基础之上，运动支架6设有弹性凸起部62，镜筒1的内壁设有至少两个限位齿槽15，限位齿槽15用于与弹性凸起部62配合以对显示屏2进行机械限位。

也就是说，本实施例通过限位齿槽15与弹性凸起部62的配合，来实现对显示屏2的机械限位，确保焦距调节后显示屏2的位置。

弹性凸起部62优选为弹片。

优选地，两个以上的限位齿槽15沿显示屏2的移动方向共线设置。

为了避免卡顿或卡死等，优选地，限位齿槽15的开口处具有预设弧度，弹性凸起部62的外轮廓为弧形。

考虑到用户调节焦距的方便性，在上述各个实施例的基础之上，还包括与控制芯片相连的控制键，控制键用于向控制芯片发送焦距调节信号。

也就是说，用户可以通过操作控制键来向控制芯片发送焦距调节信号，以使控制芯片根据控制键发送的焦距调节信号控制电磁铁的通断电及通电流方向，以此触发焦距调节，以便于用户随时调节焦距。

需要说明的是，控制键可以为按键，也可以为旋钮等，只要能够向控制芯片发送焦距调节信号，以触发焦距调节动作即可。

考虑到焦距调大和调小实现的方便性，在上述实施例的基础之上，控制键包括第一焦距调节键和第二焦距调节键，第一焦距调节键和第二焦距调节键均与控制芯片相连，第一焦距调节键用于向控制芯片发送不同档位的焦距调节信号，以调大焦距；第二焦距调节键用于向控制芯片发送不同档位的焦距调节信号，以调小焦距。

也就是说，本实施例通过两个焦距调节键来分别触发焦距调大动作和焦距调小动作。

而且，本实施例中的第一焦距调节键和第二焦距调节键均能够发送不同档位的焦距调节信号，也即，该头戴式显示设备具有至少两级焦距，以满足不同焦距的调节。

可以理解的是，第一焦距调节键和第二焦距调节键中的任意一者均可以为至少两个择一启用的单档按键，每个单档按键分别对应一档焦距；第一焦距调节键和第二焦距调节键中的任意一者还可以为用于向控制芯片发送不同的焦距调节信号的多档旋扭，多档旋扭具有至少两级档位，每级档位分别对应一档焦距。

考虑到使用的方便性，作为一种优选方案，在上述实施例的基础之上，第一焦距调节键和第二焦距调节键均为用于通过短按来逐级并循环调节不同档位焦距的多档按键。

也就是说，本实施例通过一个第一焦距调节键和一个第二焦距调节键来分别控制焦距调大的多档切换以及焦距调小的多档切换，具体实现方式可参见现有技术。

需要说明的是，控制芯片通电后，默认的焦距调节档位为第一档，例如，第一档为焦距最小的档位，在调节焦距时，每短按一次第一焦距调节键，则焦距增大预设量，以此类推，焦距逐级增大，直至达到焦距最大的档位，在再次短按第一焦距调节键时，回到第一档焦距。

可以理解的是，第一焦距调节键和第二焦距调节键配合使用，也即，当焦距位于焦距最小的档位和焦距最大的档位之间的任意档位时，通过短按一次第二焦距调节键，可以使焦距减小预设量。

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。

本说明书中各个实施例采用递进方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的头戴式显示设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：

镜筒(1)，所述镜筒(1)前端设有镜片(11)；

可活动的设于所述镜筒(1)内的显示屏(2)；

与所述镜筒(1)固定连接的第一磁铁(3)和与所述显示屏(2)固定连接的第二磁铁(4)，所述第一磁铁(3)和所述第二磁铁(4)中的至少一者为电磁铁；

与所述电磁铁相连且用于控制所述电磁铁的通断电及通电流方向的控制芯片，以利用所述第一磁铁(3)和所述第二磁铁(4)的同极相斥和异极相吸，来驱使所述显示屏(2)靠近或远离所述镜片(11)。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一磁铁(3)为所述电磁铁，所述第二磁铁(4)为永磁铁。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述镜筒(1)远离所述镜片(11)的一端设有镜筒后盖(12)，所述第一磁铁(3)和所述控制芯片均设于所述镜筒后盖(12)。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括与所述显示屏(2)相连的运动支架(6)，所述第二磁铁(4)固设于所述运动支架(6)上。

5.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述运动支架(6)和所述镜筒(1)中的一者设有用于对所述运动支架(6)的运动进行导向的第一导向部，另一者设有用于与所述第一导向部滑动配合的第二导向部。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一导向部为一端设有外螺纹的导向轴(13)，所述镜筒(1)设有用于与所述外螺纹螺纹连接的螺母(14)；所述第二导向部为设于所述运动支架(6)的导向套(61)。

7.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述运动支架(6)设有弹性凸起部(62)，所述镜筒(1)的内壁设有至少两个用于与所述弹性凸起部(62)配合以对所述显示屏(2)进行机械限位的限位齿槽(15)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括与所述控制芯片相连且用于向所述控制芯片发送焦距调节信号的控制键。

9.根据权利要求8所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述控制键包括：

与所述控制芯片相连且用于向所述控制芯片发送不同档位的焦距调节信号以调大焦距的第一焦距调节键；

与所述控制芯片相连且用于向所述控制芯片发送不同档位的焦距调节信号以调小焦距的第二焦距调节键。

10.根据权利要求9所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一焦距调节键和所述第二焦距调节键均为用于通过短按来逐级并循环调节不同档位焦距的多档按键。

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