CN111443488A - 虚拟显示器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种虚拟显示器，虚拟显示器包括光学组件、散热件以及导热组件：所述光学组件包括投影镜头；散热件设于所述投影镜头的一侧；导热组件设于所述投影镜头与所述散热件之间，且所述导热组件在与投影镜头、散热件均接触时，用于将所述投影镜头上的热量传输至所述散热件。本公开能够提高虚拟显示器显示效果的稳定性。

Description

虚拟显示器

技术领域

本公开涉及虚拟显示器领域，特别涉及一种虚拟显示器。

背景技术

虚拟显示器，例如AR(Augmented Reality，增强现实技术)眼镜、VR(VirtualReality，虚拟现实技术)眼镜以及MR(Mixed Reality，混合现实技术)眼镜在工作时常会在真实场景上增加虚拟场景；因此为了保持良好的视觉体验，对虚拟显示的效果有较高的要求。

虚拟显示器的光学系统中，需要用到投影镜头以传导光束，然而投影镜头容易受到光学系统内其他部件所产生的热量的影响而发生热胀冷缩的现象，从而导致投影镜头的焦点发生偏移，进而引起最终所显示画面的发生模糊。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的一个目的在于提高虚拟显示器显示效果的稳定性。

为解决上述技术问题，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，本公开提供一种虚拟显示器，包括：

光学组件，所述光学组件包括投影镜头；

散热件，设于所述投影镜头的一侧；

导热组件，设于所述投影镜头与所述散热件之间，且所述导热组件在与投影镜头、散热件均接触时，用于将所述投影镜头上的热量传输至所述散热件。

本公开实施例中，在当导热组件在与投影镜头、散热件均接触时，所述投影镜头上的热量能够传输至所述散热件，而减少热量聚集，进而减少了温升。因此本公开实施例能够减小虚拟显示器在工作过程中，投影镜头的温度变化，进而减小了投影镜头因温度变化而产生的形变，降低了投影镜头在工作过程中焦点发生偏移的概率，保证了投影镜头的光学性能的稳定性，从而提高了虚拟显示器显示效果的稳定性。

并且，在相关技术中，通常使用热胀冷缩系数较低的材质作为投影镜头的材质，例如玻璃；然而玻璃材质投影镜头重量较重，从而会造成虚拟显示器的重量较重，不利于虚拟显示器的轻量化发展。本公开实施例是适用热传导的原理以降低投影镜头的温度变化量，因此可以允许投影镜头采用热胀冷缩系数稍高的材质，例如塑料，从而可以有效的减轻虚拟显示器的重量，有利于虚拟显示器朝向轻量化发展。

综上所述，本公开实施例提高虚拟显示器显示效果的稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是根据一示例示出的一种光学组件的结构示意图；

图2是根据一实施例示出的光学组件、散热件、导热组件位置示意图；

图3是根据另一实施例示出的光学组件、散热件、导热组件位置示意图；

图4是根据一具体实施例示出的光学组件、散热件、记忆元件、导热弹性件位置示意图；

图5是根据另一具体实施例示出的光学组件、散热件、记忆元件、导热弹性件位置示意图。

附图标记说明如下：

1、光学组件；11、投影镜头；12、显示器；13、波导基板；

2、散热件；3、导热组件；31、第一记忆元件；32、第三记忆元件；33、导热弹性件；4、人眼。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以下结合本说明书的附图，对本公开的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

本实施例公开一种虚拟显示器。虚拟显示器可以是AR(Augmented Reality，增强现实技术)眼镜、VR(Virtual Reality，虚拟现实技术)眼镜或MR(Mixed Reality，混合现实技术)眼镜。

请参阅图1和图2，图1是根据一示例示出的一种光学组件的结构示意图；图2是根据一实施例示出的光学组件、散热件、导热组件位置示意图。

在一实施例中，虚拟显示器包括外壳、以及容置于外壳内的光学组件1、散热件2以及导热组件3：光学组件1包括投影镜头11；散热件2设于投影镜头11的一侧；导热组件3设于投影镜头11与散热件2之间，且导热组件3在与投影镜头11、散热件2均接触时，用于将投影镜头11上的热量传输至散热件2。

在一示例中，光学组件1还可以包括显示器12、波导基板13。投影镜头11远离波导基板13的一端面向显示器12，显示器12所发出的光束依次通过投影镜头11、波导基板13进入人眼4。投影镜头11用于对显示器12所发出的光束进行放大，波导基板13用于对在波导基板13内传输的光束进行反射和分束。可以理解的是，光学组件1还可以有其他的部件以及其他光学传导形式，此处不做限定。

对于AR眼镜、VR眼镜或MR眼镜来说，外壳分为前壳和后壳，前壳对应于佩戴者眼睛前侧。前壳体内具有空腔，光学组件1容置于前壳体内。

散热件2可以是虚拟显示器中原有的部件，也可以是特地为了将投影镜头11上的热量导出而设置的部件。在一实施例中，散热件2包括虚拟显示器的外壳，外壳能够快速的与周围空气发生对流散热，也可以与虚拟显示器外部的降温设备接触而发生接触散热。因此投影镜头11的热量传递给外壳后，外壳能够将热量扩散至外界。

在另一实施例中，散热件2包括与虚拟显示器的外壳贴合的匀热件。匀热件用于均匀化传导至外壳上的热量，防止外壳上出现局部过热点。匀热件可以是金属片，也可以是石墨片等。

在另一实施例中，散热件2还可以是虚拟显示器中的吸热部件。例如在VR眼镜中包括头箍，头箍用于贴合佩戴者头部的一侧设有加热垫，以对头箍进行保温，以在用户在严寒天气佩戴VR眼镜时，提高用户佩戴的舒适度。因此投影镜头11可以将热量传导至加热垫上，以对加热垫进行加热，从而有效的利用投影镜头11上所产生的热量。

导热组件3至少具有两种状态，第一种是导热组件3同时与投影镜头11、散热件2保持接触状态，此时投影镜头11上的热量能够经由导热组件3传输至散热件2。第二种是导热组件3与投影镜头11、散热件2至少之一处于脱离接触状态，因此投影镜头11上的热量能够无法传输至散热件2。具体的，导热组件3初始状态可以为四种形式，第一种是导热组件3与投影镜头11连接11、第二种是导热组件3与散热件2连接、第三种是导热组件3与投影镜头11及散热件2均不连接、第四种是导热组件3与投影镜头11及散热件2均连接。

本公开实施例中，在当导热组件3在与投影镜头11、散热件2均接触时，投影镜头11上的热量能够传输至散热件2，而减少热量聚集，进而减少了温升。因此本公开实施例能够减小虚拟显示器在工作过程中，投影镜头11的温度变化，进而减小了投影镜头11因温度变化而产生的形变，降低了投影镜头11在工作过程中焦点发生偏移的概率，提高了投影镜头11的光学性能，从而提高了虚拟显示器显示效果的稳定性。

并且，在相关技术中，通常使用热胀冷缩系数较低的材质作为投影镜头11的材质，例如玻璃；然而玻璃材质投影镜头11重量较重，从而会造成虚拟显示器的重量较重，不利于虚拟显示器的轻量化发展。本公开实施例是适用热传导的原理以降低投影镜头11的温度变化量，因此可以允许投影镜头11采用热胀冷缩系数稍高的材质，例如塑料，从而可以有效的减轻虚拟显示器的重量，有利于虚拟显示器朝向轻量化发展。

综上，本公开实施例提高虚拟显示器显示效果的稳定性。

进一步的，导热组件3的工作方式可以分为被动式和主动式。根据所采用的工作方式的不同，导热组件3可以有不同的结构。

在一实施例中，导热组件3的工作方式为被动式，其需要被触发才可以实现与投影镜头11、散热件2的接触。具体的，虚拟显示器还包括传动组件以及触发件，触发件与传动组件连接，触发件用于触发传动组件工作；传动组件与导热组件3连接，触发件通过触发传动组件工作，以使导热组件3移动至与投影镜头11、散热件2均接触的位置。

触发件可以设置在外壳上，从而能够被用户操作，例如按钮，滑块，按钮或滑块可以直接与导热组件3连接，也可以间接的、通过传动组件与导热组件3连接。因此当用户自己认为，或者根据虚拟显示器的系统提示，需要对投影镜头11散热时，用户可以通过按下/滑动触发件以最终使得导热组件3移动至能够同时与投影镜头11、散热件2保持接触的位置。当然，用户可以进一步通过操作触发件使得导热组件3移动至能够与投影镜头11、散热件2至少之一脱离接触的位置。

在另一实施例中，导热组件3的工作方式为主动式，即导热组件3通过自身发生形变而实现同时与投影镜头11、散热件2保持接触。具体的，请继续参阅图2，在一示例中，导热组件3的一端与投影镜头11固定连接，导热组件3能够根据自身温度变化而改变形状，以使导热组件3的另一端与散热件2接触，或脱离接触；在导热组件3与散热件2接触的情况下，投影镜头11上的热量通过导热组件3传输至散热件2。

请参阅图3，在另一示例中，导热组件3的一端与散热件2固定连接，导热组件3能够根据自身温度变化而改变形状，以使导热组件3的另一端与投影镜头11接触，或脱离接触。

在此，导热组件3能够根据温度的变化而发生形变。在此可以是导热组件3能够根据温度持续变化而发生持续的形变。也可以是导热组件3具有形变温度，当温度达到该形变温度时，导热组件3才会发生形变。

在一实施例中，导热组件3包括第一记忆元件31；在初始状态下，第一记忆元件31的一端与投影镜头11固定连接，另一端与散热件2接触；第一记忆元件31具有第一形变温度，当第一记忆元件31的温度降低至第一形变温度时，第一记忆元件31改变形状，以脱离与散热件2的接触。

初始状态下是指在虚拟显示器出厂时，预设的是第一记忆元件31是与投影镜头11、散热件2保持接触的。第一记忆元件31只是与散热件2保持接触，并非固定连接，因此当第一记忆元件31的温度达到第一形变温度时，记忆元件与散热件2接触的一端会脱离与散热件2的接触。

第一记忆元件31可以在较低的温度下变形，温度升高后可恢复变形前的形状，第一形变温度即为第一记忆元件31的形变温度。

在正常的温度范围内，第一记忆元件31始终保持在初始状态下，以将投影镜头11上的热量传输至散热件2，从而降低投影镜头11上的温度变化量。而当虚拟显示器所处的环境温度较低，以至于第一记忆元件31上的温度达到第一形变温度时，第一记忆元件31形状发生改变，而脱离与散热件2的接触，从而对投影镜头11进行保温。

可选的，投影镜头11具有最佳工作温度区间，在最佳工作温度区间内，投影镜头11具有较高的工作稳定性。第一形变温度根据投影镜头11的最佳工作温度区间的下限工作温度设置。即第一形变温度可以等于下限工作温度，也可以是在外界环境处于一基准温度时，测量当投影镜头11的温度下限工作温度时，第一记忆元件31所对应的温度。

在另一实施例中，导热组件3包括第二记忆元件；在初始状态下，第二记忆元件的一端与投影镜头11固定连接，另一端与散热件2接触；第二记忆元件具有第二形变温度，当第二记忆元件的温度升高至第二形变温度时，第二记忆元件改变形状，以脱离与散热件2的接触。

在正常的外界温度环境下，第二记忆元件同时与投影镜头11与散热件2接触，以将投影镜头11上的热量传导至散热件2。当外界环境温度较高，或者外壳处于阳光直射情况下而导致温度骤升时，第二记忆元件的温度达到第二形变温度，而与散热件2的接触，从而避免热量自散热件2反向传导给投影镜头11。

可选的，投影镜头11具有最佳工作温度区间，在最佳工作温度区间内，投影镜头11具有较高的工作稳定性，第二形变温度根据投影镜头11的最佳工作温度区间的上限工作温度设置。即第二形变温度可以等于上限工作温度，也可以是在外界环境处于一基准温度时，测量当投影镜头11的温度上限工作温度时，第二记忆元件所对应的温度。

在另一实施例中，导热组件3包括第三记忆元件32；在初始状态下，第三记忆元件32的一端与散热件2固定连接，另一端与投影镜头11脱离接触；第三记忆元件32具有第三形变温度，当第三记忆元件32的温度升高至第三形变温度时，第三记忆元件32改变形状，以与散热件2的接触；第三形变温度根据投影镜头11的最佳工作温度区间的下限工作温度设置。

第二记忆元件的一端是保持与散热件2固定连接的，因此第二记忆元件的温度很大程度上由散热件2的温度来决定。当环境温度处于较为极端的情况下时，散热件2的温度主要由环境温度决定。

在初始状态下，第三记忆元件32不在散热件2与投影镜头11之间传导热量，而当环境温度、散热件2的温度较低而使得第三记忆元件32达不到第三形变温度时，则表示外界环境温度较低，此时避免散热件2与投影镜头11接触，以对投影镜头11进行保温。而当环境温度、散热件2的温度升高而使得第三记忆元件32的温度达到第三形变温度时，第三记忆元件32发生形变，而与投影镜头11接触，以在散热件2与投影镜头11之间传导热量。

第三形变温度根据投影镜头11的最佳工作温度区间的下限工作温度设置。即第三形变温度可以等于下限工作温度，也可以是在外界环境处于一基准温度时，测量当投影镜头11的温度下限工作温度时，第三记忆元件32所对应的温度。

在另一实施例中，导热组件3包括第四记忆元件；在初始状态下，第四记忆元件的一端与散热件2固定连接，另一端与投影镜头11脱离接触；第四记忆元件具有第四形变温度，当第四记忆元件的温度降低至第四形变温度时，第四记忆元件改变形状，以与散热件2的接触；

在初始状态下，第四记忆元件不在散热件2与投影镜头11之间传导热量，而当环境温度、散热件2的温度较高而使得第四记忆元件达不到第四形变温度时，则表示外界环境温度较高，此时避免散热件2与投影镜头11接触，以对投影镜头11进行隔热。而当环境温度、散热件2的温度降低而使得第四记忆元件的温度达到第四形变温度时，第四记忆元件发生形变，而与投影镜头11接触，以在散热件2与投影镜头11之间传导热量。

第四形变温度根据投影镜头11的最佳工作温度区间的上限工作温度设置。即第四形变温度可以等于上限工作温度，也可以是在外界环境处于一基准温度时，测量当投影镜头11的温度上限工作温度时，第四记忆元件所对应的温度。

以上第一记忆元件31、第二记忆元件、第三记忆元件32、第四记忆元件(以下统称记忆元件)可以是记忆金属，在此不限定记忆金属的材质。记忆元件的形状和结构在此不做具体限定，其可以呈块状，或呈弧状，或呈螺旋状等。

记忆元件可以是具有双程记忆效应的类型，在某些情况下，也可以采用具有单程记忆效应、全程记忆效应的类型。

当投影镜头11与散热件2之间的距离较远时，第一记忆元件31可以与散热件2间接接触。导热组件3包括相连接的记忆元件与导热弹性件33，在一实施例中，当记忆元件与投影镜头11固定连接时，记忆元件发生形变能够使导热弹性件33与散热件2接触；在另一实施例中，当记忆元件与散热件2固定连接时，记忆元件发生形变能够使导热弹性件33与投影镜头11接触。第一导热弹性件33可以是金属弹片、金属弹簧等。

请参阅图4，在一示例中，导热弹性件33的一端与记忆元件背离投影镜头11的一侧固定连接，第一导热弹性件33的另一端供散热件2接触；当第一记忆元件31的温度降低至第一形变温度时，第一记忆元件31发生形变，以使导热弹性件33与散热件2脱离接触。

请参阅图5，在另一示例中，导热弹性件33的一端与第二记忆元件背离散热件2的一侧固定连接，导热弹性件33的另一端供投影镜头11接触；当第二记忆元件的温度升高至第二形变温度时，第二记忆元件发生形变，以使导热弹性件33与投影镜头11脱离接触。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种虚拟显示器，其特征在于，包括：

光学组件，所述光学组件包括投影镜头；

散热件，设于所述投影镜头的一侧；

导热组件，设于所述投影镜头与所述散热件之间，且所述导热组件在与投影镜头、散热件均接触时，用于将所述投影镜头上的热量传输至所述散热件。

2.根据权利要求1所述的虚拟显示器，其特征在于，所述导热组件的一端与所述投影镜头固定连接，所述导热组件能够根据自身温度变化而改变形状，以使所述导热组件的另一端与所述散热件接触，或脱离接触；或

所述导热组件的一端与所述散热件固定连接，所述导热组件能够根据自身温度变化而改变形状，以使所述导热组件的另一端与所述投影镜头接触，或脱离接触。

3.根据权利要求2所述的虚拟显示器，其特征在于，所述导热组件包括第一记忆元件；在初始状态下，所述第一记忆元件的一端与所述投影镜头固定连接，另一端与散热件接触；

所述第一记忆元件具有第一形变温度，当所述第一记忆元件的温度降低至所述第一形变温度时，所述第一记忆元件改变形状，以脱离与所述散热件的接触；

所述第一形变温度根据所述投影镜头的最佳工作温度区间的下限工作温度设置。

4.根据权利要求2所述的虚拟显示器，其特征在于，所述导热组件包括第二记忆元件；在初始状态下，所述第二记忆元件的一端与所述投影镜头固定连接，另一端与散热件接触；

所述第二记忆元件具有第二形变温度，当所述第二记忆元件的温度升高至所述第二形变温度时，所述第二记忆元件改变形状，以脱离与所述散热件的接触；

所述第二形变温度根据所述投影镜头的最佳工作温度区间的上限工作温度设置。

5.根据权利要求2所述的虚拟显示器，其特征在于，所述导热组件包括第三记忆元件；在初始状态下，所述第三记忆元件的一端与所述散热件固定连接，另一端与所述投影镜头脱离接触；

所述第三记忆元件具有第三形变温度，当所述第三记忆元件的温度升高至所述第三形变温度时，所述第三记忆元件改变形状，以与所述散热件的接触；

所述第三形变温度根据所述投影镜头的最佳工作温度区间的下限工作温度设置。

6.根据权利要求2所述的虚拟显示器，其特征在于，所述导热组件包括第四记忆元件；在初始状态下，所述第四记忆元件的一端与所述散热件固定连接，另一端与所述投影镜头脱离接触；

所述第四记忆元件具有第四形变温度，当所述第四记忆元件的温度降低至所述第四形变温度时，所述第四记忆元件改变形状，以与所述散热件的接触；

所述第四形变温度根据所述投影镜头的最佳工作温度区间的上限工作温度设置。

7.根据权利要求2所述的虚拟显示器，其特征在于，所述导热组件包括相连接的记忆元件与导热弹性件，当所述记忆元件与投影镜头固定连接时，所述记忆元件发生形变能够使所述导热弹性件与散热件接触；

当所述记忆元件与散热件固定连接时，所述记忆元件发生形变能够使所述导热弹性件与投影镜头接触。

8.根据权利要求1所述的虚拟显示器，其特征在于，所述散热件包括所述虚拟显示器的外壳，或者

所述散热件包括与所述虚拟显示器的外壳贴合的匀热件。

9.根据权利要求1所述的虚拟显示器，其特征在于，所述虚拟显示器还包括传动组件以及触发件，所述触发件与所述传动组件连接，所述触发件用于触发所述传动组件工作；

所述传动组件与所述导热组件连接，所述触发件通过触发所述传动组件工作，以使所述导热组件移动至与所述投影镜头、所述散热件均接触的位置。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的虚拟显示器，其特征在于，所述虚拟显示器为AR(Augmented Reality，增强现实技术)眼镜、VR(Virtual Reality，虚拟现实技术)眼、或MR(Mixed Reality，混合现实技术)眼镜。

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