CN116953944B - 虚拟现实显示装置以及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了虚拟现实显示装置以及使用方法，涉及头戴显示器技术领域，包括连接部，连接部两侧铰接有两个显像单元，连接部的顶端铰接有支撑部，连接部上安装有驱动两个显像单元与支撑部折叠一处的调节机构；显像单元包括机壳，机壳内置镜头组件、显示器以及瞳距调节机构，支撑部内置电池模块与芯片模块，电池模块、芯片模块均与显像单元内的供电元件电连接；两个显像单元的外端之间连接有头带。本发明在展开状态下可以调节双屏的角度，更好的配适不同使用者的面部轮廓，使用者佩戴更加的舒适，降低使用疲劳；折叠状态下占据空间小，方便收纳携带，两个显像单元在折叠后相对贴靠，形成对镜口的密封，保证对镜口的防护与防尘。

Description

虚拟现实显示装置以及使用方法

技术领域

本发明涉及头戴显示器技术领域，具体涉及一种虚拟现实显示装置以及使用方法。

背景技术

头戴显示器(Head Mount Display)是用于显示图像及色彩的设备，通常是以眼罩或头盔的形式，把显示屏贴近用户的眼睛，通过光路调整焦距以在近距离中对眼睛投射画面,可以实现虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）等不同效果。其中以虚拟现实头戴显示器设备应用最为广泛。

虚拟现实头戴显示器设备通常包括显示装置和头带，显示装置具有高分辨率的液晶显示板，通常因其制作成眼镜的形状而被称为眼镜，用来将相同（或不同）的视频画面显示到左眼和右眼；头带则用来连接显示装置并将显示装置佩戴在使用者头脸部。

现有的显示装置均为固定式结构，即采用固定的机壳，并配套一整块液晶显示板，这导致显示装置用来接触使用者面部的接触面是固定的，导致该接触面与使用者面部轮廓存在配适差，该配适差影响使用者的佩戴体验，使得使用者更容易陷入疲劳；另一方面，固定式结构导致显示装置占据空间大，显示装置的镜口暴露在外面，既容易脏，也容易损坏。

发明内容

本发明的目的是提供虚拟现实显示装置以及使用方法，旨在解决现有技术中虚拟现实显示装置结构可调节性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

虚拟现实显示装置，包括连接部，连接部两侧铰接有两个显像单元，连接部的顶端铰接有支撑部，连接部上安装有驱动两个显像单元、支撑部相对于连接部摆动的调节机构；显像单元包括机壳，机壳内置镜头组件、显示器以及瞳距调节机构，支撑部内置电池模块与芯片模块，电池模块、芯片模块均与显像单元内的供电元件电连接；两个显像单元的外端之间连接有头带。

优选地，机壳上固接有第一转轴，第一转轴上同轴固接有第一齿轮，第一转轴转动连接于连接部；支撑部的端部固接有第二转轴，第二转轴上同轴固接有第二齿轮；调节机构包括连接在连接部上的滑块以及驱动滑块线性滑动的驱动机构，滑块上设有与第一齿轮相啮合的第一齿条、与第二齿轮相啮合的第二齿条。

优选地，驱动机构包括位于连接部内、沿着滑块滑动方向延伸设置的导向杆与螺杆，导向杆固接于连接部，螺杆转动连接于连接部，滑块滑动连接于导向杆，且螺接于螺杆；螺杆的端部延伸至连接部外，且同轴固接有旋钮；连接部内设有滑孔，滑孔贯穿连接部的侧面，且正对旋钮设置，滑孔内滑动连接有滑柱，滑柱的一端设有球头，滑孔的端口设有仅供球头部分通过的限位环，滑孔内设有驱动滑柱向外滑动的第一弹簧；旋钮朝向连接部的一侧设有若干卡槽，若干卡槽围绕螺杆的轴向呈圆周排列设置，随着旋钮转动，若干卡槽逐一与球头卡配。

进一步地，滑孔内螺接有顶紧螺栓，第一弹簧弹性支撑在顶紧螺栓与滑柱之间。

优选地，支撑部包括第一连杆、第二连杆以及支撑端，第二连杆滑动连接于第一连杆，第二转轴设于第一连杆的端部，支撑端固接于第二连杆的外端；电池模块与芯片模块位于支撑端内，支撑端的底面设有柔性层。

进一步地，第一转轴的底部螺接有螺柱，螺柱上螺接有锁紧螺母，螺柱的底端固接有弹性鼻顶。

进一步地，连接部内设有安装槽，机壳外侧设有用于安装第一转轴的安装座，安装座延伸至安装槽内，安装槽的槽口覆盖有弹力布。

进一步地，第一转轴为空心轴，第二连杆内设有线槽，第一连杆的底面设有连通线槽的开口，开口与空心轴的顶端之间连接有软管，用于电连接显像单元与支撑部的线缆穿装在空心轴的内腔、软管以及线槽内。

一种虚拟现实显示装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、使用人员操作调节机构，使得支撑部与两个显像单元展开，然后将头带套在头部外围；

S2、使用人员操作调节机构，调整虚拟现实显示装置的位置，使得两个显像单元的镜口分别对齐使用人员的双眼，同时两个显像单元的镜口面接触使用人员的面部，支撑部接触使用人员的额头；

S3、使用人员继续操作调节机构，使得支撑部与显像单元收拢一定角度，使得两个显像单元的镜口面压靠使用人员的面部，支撑部压靠使用人员的额头，压靠力度根据使用人员的头部触感调控；

S4、佩戴完成后，开启虚拟现实显示装置，然后再调节瞳距，调节完成后即可正常使用。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1、本发明的虚拟现实显示装置采用双屏结构，并且具有展叠功能；展开状态下的虚拟现实显示装置可以调节双屏的角度，可以更好的配适不同使用者的面部轮廓，使得使用者佩戴更加的舒适，降低使用疲劳；折叠状态下的虚拟现实显示装置，占据空间小，方便收纳携带，两个显像单元在折叠后相对贴靠，形成对镜口的密封，保证对镜口的防护与防尘。

2、本发明操作简便，佩戴后稳定性高，舒适感好。

附图说明

图1为本发明虚拟现实显示装置展开状态时的立体结构示意图；

图2为本发明虚拟现实显示装置展开状态时局部放大图；

图3为图1的背面视角的立体结构示意图；

图4为本发明虚拟现实显示装置折叠状态时的立体结构示意图；

图5为图1中连接部的结构示意图；

图6为图5中A-A方向的剖视图；

图7为图5中B-B方向的剖视图；

图8为图1中支撑部的立体结构示意图；

图9为图1中支撑部的纵向剖视图；

图10为图1中显像单元的立体结构示意图；

图中，连接部1，安装槽10，滑孔11，调节机构2，滑块20，第一齿条21，第二齿条22，导向杆23，螺杆24，旋钮25，卡槽250，滑柱26，球头260，第一弹簧27，顶紧螺栓28，支撑部3，第二转轴30，第二齿轮31，第一连杆32，弧形槽320，齿形槽321，开口322，第二连杆33，弹片330，线槽331，支撑端34，柔性层340，显像单元4，机壳40，第一转轴400，第一齿轮401，螺柱402，锁紧螺母403，弹性鼻顶404，镜口41。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐述本发明。

本说明书中涉及到的方位均以本发明虚拟现实显示装置以及使用方法正常工作时的方位为准，不限定其存储及运输时的方位，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

如图1至图10共同所示，虚拟现实显示装置包括连接部1、支撑部3以及两个显像单元4，两个显像单元4对称铰接在连接部1的两侧，两个显像单元4可以相对于连接部1左右摆动，支撑部3铰接在连接部1的顶部，支撑部3可以相对于连接部1上下摆动。

连接部1上安装调节机构2，调节机构2与支撑部3、两个显像单元4同步传动连接，通过调节机构2操纵支撑部3、两个显像单元4同步摆动，当支撑部3与两个显像单元4向着同一处摆动后，支撑部3与两个显像单元4会折叠到一处，形成折叠状态。

折叠状态下的虚拟现实显示装置，占据空间小，方便收纳携带，两个显像单元4相对贴靠，形成对镜口41的密封，保证对镜口41的防护与防尘。

显像单元4包括机壳40，机壳40内置独立的镜头组件、显示器以及瞳距调节机构2，瞳距调节机构2采用电动调节，并且设有红外镜头自动监控佩戴者瞳孔位置，其他方式中，亦可采用手动调节。

用于提供电力的电池模块、提供信号处理的芯片模块则安装在支撑部3内，从而将重心向着支撑部3与两个显像单元4的折叠中心转移，降低佩戴后面部以及鼻梁的压力，提高佩戴的舒适度。

芯片模块、电池模块均与两个显像单元4的内部供电元件通过线缆电连接；

两个显像单元4的外端之间连接有头带，头带优选弹力带。

使用时，使用人员操作调节机构2，使得支撑部3与两个显像单元4展开，然后将头带套在头部外围。

使用人员调整虚拟现实显示装置的位置，使得两个显像单元4的镜口41分别对齐使用人员的双眼，同时两个显像单元4的镜口41面接触使用人员的面部，支撑部3接触使用人员的额头。

然后，使用人员继续操作调节机构2，使得支撑部3与显像单元4收拢一定角度，使得两个显像单元4的镜口41面压靠使用人员的面部，支撑部3压靠使用人员的额头，根据受压程度调节压靠力，使得使用人员调整一个舒适的佩戴角度。

佩戴完成后，开启虚拟现实显示装置，然后再调节瞳距，调节完成后即可正常使用。

优先地，机壳40上固接有第一转轴400，第一转轴400竖向设置，第一转轴400上同轴固接有第一齿轮401，第一转轴400转动连接于连接部1，支撑部3的端部固接有第二转轴30，第二转轴30竖向设置，第二转轴30上同轴固接有第二齿轮31；

调节机构2包括滑块20与驱动机构，连接部1上设有滑槽，滑块20滑动连接在滑槽内，滑块20的左右两侧分别设有第一齿条21，滑块20的顶面设有第二齿条22，第一齿条21与第二齿条22均沿着滑块20的滑动方向延伸设置，两个第一齿轮401分别位于滑块20的左右两侧，且与同侧的第一齿条21相啮合，第二齿轮31位于滑块20的上方，且与第二齿条22相啮合。

通过驱动机构驱动滑块20滑动，在第一齿轮401与第一齿条21、第二齿轮31与第二齿条22的传动下实现支撑部3与两个显像单元4的同步动作。

其他方式中，第一齿轮401与第一齿条21、第二齿轮31与第二齿条22的传动方式亦可用连杆机构替代。

优选地，驱动机构包括相平行的导向杆23与螺杆24，导向杆23、螺杆24的轴向与滑块20的滑动方向一致，导向杆23与螺杆24均位于连接部1内，导向杆23固定在连接部1上，螺杆24转动连接在连接部1上，

导向杆23上套装有滑套，螺杆24上螺接有滚珠螺母，滑套与滚珠螺母均固定在滑块20的安装孔内，使得滑块20与导向杆23滑动连接，滑块20与螺杆24螺接。

螺杆24的端部延伸至连接部1外，且同轴固接有旋钮25，通过旋动旋钮25，带动螺杆24转动，从而驱动螺杆24转动，使得滑块20在滑槽内滑动，实现驱动功能。本实施方式中，滑块20与滑槽为间隙配合。

连接部1内设有滑孔11，滑孔11贯穿连接部1的侧面，且正对旋钮25设置，滑孔11内滑动连接有滑柱26，滑柱26的一端设有球头260，滑孔11的端口设有仅供球头260部分通过的限位环，滑孔11内套接有第一弹簧27，第一弹簧27支撑在滑孔11孔底面与滑柱26未设球头260的一端，通过第一弹簧27驱动滑柱26向外滑动；

旋钮25朝向连接部1的一侧设有若干卡槽250，若干卡槽250围绕螺杆24的轴向呈圆周排列设置，随着旋钮25转动到卡槽250与球头260正对时，球头260在第一弹簧27作用下可以卡入卡槽250，实现固定。

随着旋钮25转动，球头260受到径向力的作用而向着滑孔11内收缩，当下一个卡槽250正对球头260时，球头260卡入该卡槽250，使得若干卡槽250逐一与球头260卡配，实现不同的位置定位。

进一步地，滑孔11为通孔，滑孔11内设有内螺纹段，顶紧螺栓28螺接在内螺纹段上，第一弹簧27弹性支撑在顶紧螺栓28与滑柱26之间。通过旋动顶紧螺栓28，可以调节第一弹簧27的弹性形变量，从而调节球头260在卡槽250内的卡紧程度。可以应对第一弹簧27老化带来的弹力不足、卡槽250磨损带来的卡不紧等问题。

进一步地，支撑部3包括第一连杆32、第二连杆33以及支撑端34，第一连杆32与第二连杆33为仿形一致的弧形结构，第一连杆32内设有弧形槽320，第二连杆33滑动连接在弧形槽320内，第二连杆33的上弧面设有弹片330，弧形槽320的上弧面设有若干个连续排列的齿形槽321，弹片330的凸起部卡接在齿形槽321内，第二转轴30设于第一连杆32的端部，支撑端34固接于第二连杆33的外端；电池模块、芯片模块安装在支撑端34内，支撑端34的底面设有柔性层340，柔性层340的底面为凹型，并由若干个依次间隔套接的环形泡沫组成。通过拉动第二连杆33，使得第二连杆33可以相对第一连杆32滑动，拉动停止后，弹片330卡接在齿形槽321内，实现固定，从而调节整个支撑部3的延伸长度，以此来满足支撑位置调节的需要。

进一步地，转轴的底部螺接有螺柱402，通过旋动螺柱402可以调节长度，螺柱402上螺接有锁紧螺母403，通过将锁紧螺母403旋紧在转轴底部，即可实现螺柱402的锁止。

螺柱402的底端固接有弹性鼻顶404。本实施方式中，弹性鼻顶404为圆顶橡胶柱，其他方式中，弹性鼻顶404亦可采用与螺柱402底部之间连接有第二弹簧的硬质塑料。使用人员佩戴后，两个弹性鼻顶404柔性压靠鼻梁两侧位置，提高佩戴后的稳定性。

进一步地，连接部1内设有安装槽10，机壳40外侧设有用于安装第一转轴400的安装座，安装座延伸至安装槽10内，安装槽10的槽口覆盖有弹力布（图中未示出），弹力布设有两段，两段弹力布将安装槽10的两部分槽口均覆盖起来，避免灰尘进入。

进一步地，第一转轴400为空心轴，第二连杆33内设有线槽331，第一连杆32的底面设有开口322，开口322连通线槽331，开口322与空心轴的顶端之间连接有软管，用于电连接显像单元4与支撑部3的线缆穿装在空心轴的内腔、软管以及线槽331内，实现内部走线，避免线路外露，造成使用的不便捷。

更进一步地，机壳40内设有头带腔（图中未示出），头带腔紧邻机壳40的外侧设置，机壳40背向连接部1的一侧设有头带进出口，头带进出口连通头带腔，机壳40内设有两个滑道，滑道的延伸方向与机壳40的长度方向一致，滑道内滑动连接有滑杆，两个滑杆分别转动连接在连接杆的两端，使得连接杆沿着机壳40的长度方向滑动；头带的端部铰接在连接杆内，滑动内设有第三弹簧，第三弹簧位于滑道内，且弹性支撑在滑道内壁与滑杆底部之间，由第三弹簧驱动滑杆向着滑道外滑动，使得连接杆向着远离头带进出口的方向移动，从而将头带拉入头带腔，实现弹性收纳，避免头带散落在外部，

另外，还包括一种虚拟现实显示装置的使用方法，包括如下步骤：

第一步、使用人员操作调节机构2，使得支撑部3与两个显像单元4展开，然后将头带套在头部外围，实现初步佩戴。

第二步、使用人员调整虚拟现实显示装置的位置，使得两个显像单元4的镜口41分别对齐使用人员的双眼，同时两个显像单元4的镜口41的接触面接触使用人员的面部，支撑部3接触使用人员的额头。

第三步，使用人员操作继续调节机构2，使得支撑部3与显像单元4收拢一定角度，使得两个显像单元4的镜口41面压靠使用人员的面部，支撑部3压靠使用人员的额头，压靠力度根据使用人员的头部触感调控。

第四步，佩戴完成后，开启虚拟现实显示装置，然后再调节瞳距，调节完成后即可正常使用。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.虚拟现实显示装置，包括连接部，其特征在于，

所述连接部两侧铰接有两个显像单元，所述连接部的顶端铰接有支撑部，所述连接部上安装有驱动两个显像单元、支撑部相对于连接部摆动的调节机构；

所述显像单元包括机壳，机壳内置镜头组件、显示器以及瞳距调节机构，所述支撑部内置电池模块与芯片模块，所述电池模块、芯片模块均与显像单元内的供电元件电连接；

两个显像单元的外端之间连接有头带；

所述机壳上固接有第一转轴，所述第一转轴上同轴固接有第一齿轮，所述第一转轴转动连接于连接部；所述支撑部的端部固接有第二转轴，第二转轴上同轴固接有第二齿轮；

所述调节机构包括连接在连接部上的滑块以及驱动滑块线性滑动的驱动机构，所述滑块上设有与第一齿轮相啮合的第一齿条、与第二齿轮相啮合的第二齿条；

所述驱动机构包括位于连接部内、沿着滑块滑动方向延伸设置的导向杆与螺杆，所述导向杆固接于连接部，所述螺杆转动连接于连接部，所述滑块滑动连接于导向杆，且螺接于螺杆；

所述螺杆的端部延伸至连接部外，且同轴固接有旋钮；

所述连接部内设有滑孔，所述滑孔贯穿连接部的侧面，且正对旋钮设置，所述滑孔内滑动连接有滑柱，所述滑柱的一端设有球头，所述滑孔的端口设有仅供球头部分通过的限位环，所述滑孔内设有驱动滑柱向外滑动的第一弹簧；

所述旋钮朝向连接部的一侧设有若干卡槽，若干卡槽围绕螺杆的轴向呈圆周排列设置，随着旋钮转动，若干卡槽逐一与球头卡配；

所述支撑部包括第一连杆、第二连杆以及支撑端，所述第二连杆滑动连接于第一连杆，所述第二转轴设于第一连杆的端部，所述支撑端固接于第二连杆的外端；所述电池模块与芯片模块位于支撑端内，所述支撑端的底面设有柔性层；

所述连接部内设有安装槽，所述机壳外侧设有用于安装第一转轴的安装座，所述安装座延伸至安装槽内，所述安装槽的槽口覆盖有弹力布。

2.如权利要求1所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述滑孔内螺接有顶紧螺栓，所述第一弹簧弹性支撑在顶紧螺栓与滑柱之间。

3.如权利要求1所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述第一转轴的底部螺接有螺柱，所述螺柱上螺接有锁紧螺母，所述螺柱的底端固接有弹性鼻顶。

4.如权利要求1所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述第一转轴为空心轴，所述第二连杆内设有线槽，所述第一连杆的底面设有连通线槽的开口，所述开口与空心轴的顶端之间连接有软管，用于电连接显像单元与支撑部的线缆穿装在空心轴的内腔、软管以及线槽内。

5.一种权利要求1所述的虚拟现实显示装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、使用人员操作调节机构，使得支撑部与两个显像单元展开，然后将头带套在头部外围；

S2、使用人员操作调节机构，调整虚拟现实显示装置的位置，使得两个显像单元的镜口分别对齐使用人员的双眼，同时两个显像单元的镜口面接触使用人员的面部，支撑部接触使用人员的额头；

S3、使用人员继续操作调节机构，使得支撑部与显像单元收拢一定角度，使得两个显像单元的镜口面压靠使用人员的面部，支撑部压靠使用人员的额头，压靠力度根据使用人员的头部触感调控；

S4、佩戴完成后，开启虚拟现实显示装置，然后再调节瞳距，调节完成后即可正常使用。