CN117289470A - 一种头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及VR眼镜的技术领域，尤其涉及一种头戴式显示设备，包括有VR眼镜和外壳，所述VR眼镜安装于所述外壳侧面；内壳，所述内壳与所述外壳固定连接，且所述内壳和所述外壳之间留有空腔；锥形气囊，多组所述锥形气囊间隔连接于所述内壳上；圆形气囊，所述圆形气囊与所述锥形气囊固定连接并连通；固定机构，所述固定机构用于将所述外壳固定在使用者头部。本发明通过两组锥形气囊和圆形气囊交替式进行膨胀，能在保证外壳稳定性的同时，将VR眼镜的重量均匀分布在使用者的头部，减小使用者头部受到的负重感，且能对使用者头部的受压部位进行更换，防止使用者头部的同一部位受压时间过长而产生闷热感，提高使用者佩戴的舒适度。

Description

一种头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及VR眼镜的技术领域，尤其涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

VR头显是利用头戴式显示设备将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。

现有的VR头显通常是利用绑带固定在使用者的头部，而绑带与使用者头部的接触面积较小且受力不均匀，会让使用者感受到较重的负重感，影响使用者佩戴时的舒适度；同时，绑带会压住使用者的头发，压得过紧则会让使用者感到不适，压得过松则容易打滑，导致VR头显发生滑落，影响使用者佩戴时的舒适度；再加上，VR头显在佩戴时，使用者头部的受压部位始终一致，而受压部位的通风效果较差，会产生闷热感，佩戴不舒适。

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，能够克服现有的VR头显在佩戴时，使用者头部受压面积较小且受压不均匀，会感受到较重的负重感，绑带会压住使用者的头发，且受压部位的通风效果较差，佩戴不舒适的缺点。

本发明提供一种头戴式显示设备，包括有：

VR眼镜和外壳，所述VR眼镜安装于所述外壳侧面；

还包括有：

内壳，所述内壳与所述外壳固定连接，且所述内壳和所述外壳之间留有空腔；

锥形气囊，两组所述锥形气囊间隔连接于所述内壳上；

圆形气囊，所述圆形气囊与所述锥形气囊固定连接并连通；

固定机构，所述固定机构用于将所述外壳固定在使用者头部；

充气组件，所述充气组件用于间歇性对两组所述锥形气囊和所述圆形气囊进行交替式充气；

所述充气组件包括有：

第一气泵，所述第一气泵与所述外壳固定连接；

控制阀，所述控制阀安装于所述第一气泵的出气口处；

环形分流管，多个所述环形分流管被间隔分为两组并连接于所述内壳上，且所述锥形气囊与所述环形分流管连通；

通风管，所述通风管设置有两根，一根所述通风管连通所述控制阀和一组所述环形分流管，另一根所述通风管连通所述控制阀和另一组所述环形分流管，使所述第一气泵通过所述控制阀、所述通风管和所述环形分流管能为所述锥形气囊和所述圆形气囊进行充气，同时所述控制阀能控制空气流动方向，以控制两组所述锥形气囊和所述圆形气囊交替式进行膨胀，且所述锥形气囊和所述圆形气囊内部的空气能通过所述环形分流管、所述通风管和所述控制阀往外排出。

作为上述方案的改进，所述圆形气囊表面开有多个微孔，所述圆形气囊内的空气能通过所述微孔往外流动，以增加所述圆形气囊与使用者头部之间的空气流速。

作为上述方案的改进，所述圆形气囊上还包括有：

弹性绳，所述弹性绳的两端分别连接所述圆形气囊和所述内壳，所述弹性绳用于拉动所述圆形气囊进行收缩放气，以使所述圆形气囊与使用者头部之间留出可供空气流动的空间。

作为上述方案的改进，所述固定机构包括有：

下颌带，所述外壳上设有所述下颌带；

检测组件，所述检测组件用于检测使用者的运动状态；

收紧组件，所述收紧组件能根据使用者的运动状态对所述下颌带进行收紧或放松，以控制所述下颌带的松紧度。

作为上述方案的改进，所述收紧组件包括有：

安装筒，所述安装筒对称固定连接于所述外壳两侧；

驱动电机，所述驱动电机与所述安装筒连接；

收卷辊，所述收卷辊与所述驱动电机的输出轴连接；

弹性带，所述弹性带连接于所述收卷辊上，通过所述驱动电机驱动所述收卷辊转动对所述弹性带进行收放能控制所述下颌带的松紧度。

作为上述方案的改进，所述检测组件包括有：

运动传感器和控制器，所述运动传感器和所述控制器均安装于其中一个所述安装筒上，所述运动传感器用于检测使用者的运动状态。

作为上述方案的改进，所述检测组件还包括有：

拉力传感器，所述拉力传感器安装于所述弹性带和所述下颌带端部之间，用以检测所述下颌带的松紧度。

作为上述方案的改进，所述头戴式显示设备还包括有：

第二气泵，所述第二气泵安装于所述外壳侧面；

环形气囊，所述环形气囊固定连接于所述外壳底部边沿；

连接管，所述连接管连通所述环形气囊和所述第二气泵，所述第二气泵通过所述连接管能为所述环形气囊充气，使所述环形气囊膨胀贴合使用者头部。

作为上述方案的改进，所述头戴式显示设备还包括有：

风机，所述风机安装于所述外壳侧面，且所述风机与所述内壳和所述外壳之间的空腔连通，所述内壳顶面开有与空腔连通的通孔；

挡风板，多个所述挡风板间隔固定连接于径向的一列所述锥形气囊之间，通过所述挡风板、所述锥形气囊和所述圆形气囊的配合能在所述内壳内部形成螺旋形风道，以使所述内壳内部的热量能沿着螺旋形风道和所述通孔往外排出。

有益效果：

1、本发明通过两组锥形气囊和圆形气囊交替式进行膨胀，能在保证外壳稳定性的同时，将VR眼镜的重量均匀分布在使用者的头部，减小使用者头部受到的负重感，且能对使用者头部的受压部位进行更换，防止使用者头部的同一部位受压时间过长而产生闷热感，提高使用者佩戴的舒适度。

2、本发明的锥形气囊和圆形气囊在进行收缩时，圆形气囊内部空气能通过微孔往外流出，从而能够自动对使用者头部的受压部位进行吹风散热，提高使用者佩戴的舒适度。

3、本发明通过运动传感器、拉力传感器、驱动电机和弹性带的配合，能够根据使用者的运动状态自动控制下颌带的松紧度，如此既能在使用者运动时防止外壳脱落，也能在使用者未运动时放松下颌带达到提高舒适度的效果。

4、本发明通过挡风板、内壳和锥形气囊的配合，能够在内壳与使用者头部之间围成一个螺旋形风道，然后通过风机往外吹风，能使外界空气进入内壳内部，且沿着上述螺旋形风道和通孔往外排出，且如此能够加快内壳内部的空气流动，保证内壳内部的良好通风，提高使用者佩戴的舒适度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明外壳和内壳的剖视图。

图3为本发明锥形气囊的剖视图。

图4为本发明固定机构的安装示意图。

图5为本发明固定机构的具体结构示意图。

图6为本发明第二气泵、环形气囊和连接管的安装示意图。

图7为本发明外壳的剖视图。

图8为本发明内壳的仰视图。

图中标号名称：1、VR眼镜，2、外壳，3、内壳，4、锥形气囊，5、圆形气囊，6、第一气泵，7、控制阀，8、通风管，9、环形分流管，10、微孔，11、弹性绳，12、下颌带，13、安装筒，14、驱动电机，15、收卷辊，16、弹性带，17、运动传感器，18、控制器，19、拉力传感器，20、第二气泵，21、环形气囊，22、连接管，23、风机，24、通孔，25、挡风板。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：一种头戴式显示设备，如图1-图5所示，包括有VR眼镜1、外壳2、内壳3、锥形气囊4、圆形气囊5、充气组件和固定机构，VR眼镜1安装于外壳2左侧面，当使用者将外壳2佩戴在头部时，VR眼镜1的整体重量通过外壳2能够均匀分布在使用者的头部，通过增大受压面积来减少压强大小，能够减轻使用者头部受到的负重感，且VR眼镜1不会压迫使用者的面部，能够长时间佩戴，也能提高使用者佩戴时的舒适度；内壳3与外壳2内壁固定连接，且内壳3和外壳2之间留有空腔，内壳3与外壳2均为半球形，两组锥形气囊4均呈环形分布固定安装在内壳3上，每组锥形气囊4均分为三层，且两组锥形气囊4从上至下依次交错排列（例：从上至下数第一层、第三层和第五层为一组锥形气囊4，则第二层、第四层和第六层为另一组锥形气囊4），圆形气囊5固定连接于锥形气囊4端部并连通，由于锥形气囊4为圆锥形，所以，当使用者将外壳2佩戴在头部时，锥形气囊4与使用者的头发接触面积小，且能将使用者的头发拨开，并能带动圆形气囊5穿过使用者的头发与其头部表面接触，如此能够防止出现打滑现象，从而能够保证外壳2佩戴时的稳定性，固定机构用于将外壳2固定在使用者头部，随后通过充气组件间歇性对两组锥形气囊4和圆形气囊5进行交替式充气，能使两组锥形气囊4和圆形气囊5交替式进行膨胀与使用者头部接触，以增大使用者头部的受压面积，且能对使用者头部的受压部位进行交替式更换，如此能够防止出现使用者头部的受压部位始终一致的情况，保证使用者头部的受压部位能够进行良好的通风，提高佩戴时的舒适度。

如图2和图3所示，充气组件包括有第一气泵6、控制阀7、通风管8和环形分流管9，第一气泵6与外壳2固定连接，控制阀7安装于第一气泵6的出气口处，控制阀7为电磁五通阀，多个所述环形分流管9被间隔分为两组并连接于所述内壳3上，且锥形气囊4与环形分流管9连通，通风管8设置有两根，一根通风管8连通控制阀7和一组环形分流管9，另一根通风管8连通控制阀7和另一组环形分流管9，通风管8和环形分流管9均位于外壳2和内壳3之间的空腔内，第一气泵6通过控制阀7、通风管8和环形分流管9能为锥形气囊4和圆形气囊5进行充气，同时控制阀7能控制空气流动方向，以控制两组锥形气囊4和圆形气囊5交替式进行膨胀，且所述锥形气囊4和所述圆形气囊5内部空气能通过所述环形分流管9、所述通风管8和所述控制阀7往外排出；圆形气囊5表面间隔开有多个微孔10，当第一气泵6为圆形气囊5进行充气时，圆形气囊5膨胀贴合使用者的头部，能将微孔10堵住，圆形气囊5内的空气不会流出，当圆形气囊5在收缩时，圆形气囊5内的空气能通过微孔10往外流动，从微孔10处流出的空气能够增加圆形气囊5与使用者头部之间的空气流速，达到自主通风的目的，从而能够避免使用者头部的受压部位产生闷热感，从而能够提高使用者佩戴的舒适度，圆形气囊5上还包括有弹性绳11，弹性绳11的两端分别连接圆形气囊5和内壳3，当第一气泵6为圆形气囊5进行充气时，圆形气囊5会膨胀，从而会拉动弹性绳11进行拉伸，当第一气泵6不再为圆形气囊5进行充气时，通过弹性绳11的弹力能够拉动圆形气囊5进行收缩放气，以使圆形气囊5与使用者头部之间留出可供空气流动的空间，方便空气流通，提高散热效果，从而能够提高使用者佩戴的舒适度。

如图4和图5所示，固定机构包括有下颌带12、收紧组件和检测组件，外壳2上设有下颌带12，检测组件用于检测使用者的运动状态，收紧组件能根据使用者的运动状态对下颌带12进行收紧或放松，以控制下颌带12的松紧度；收紧组件包括有安装筒13、驱动电机14、收卷辊15和弹性带16，安装筒13对称固定连接于外壳2前后两侧，驱动电机14与安装筒13连接，收卷辊15与驱动电机14的输出轴连接，弹性带16连接于收卷辊15上，通过驱动电机14驱动收卷辊15转动对弹性带16进行收放能控制下颌带12的松紧度；检测组件包括有运动传感器17和控制器18，运动传感器17和控制器18均安装于其中一个安装筒13上，运动传感器17用于检测使用者的运动状态；检测组件还包括有拉力传感器19，拉力传感器19安装于弹性带16和下颌带12端部之间，用以检测下颌带12的松紧度。

首先使用者可将外壳2佩戴在头部，锥形气囊4能够稍微拨开使用者的头发，带动圆形气囊5移动至与使用者的头部表面接触，此时VR眼镜1位于使用者眼部位置，保证使用者能正常使用VR眼镜1，且下颌带12位于使用者下颌的位置，在弹性带16的弹力作用下，能使下颌带12贴住使用者的下颌，从而能够初步固定外壳2的位置；然后通过控制器18控制第一气泵6工作，第一气泵6通过控制阀7、通风管8和环形分流管9能为其中一组锥形气囊4和圆形气囊5充气，由于圆形气囊5的材质较软，且圆形气囊5的体积小于锥形气囊4的体积，所以圆形气囊5会先进行膨胀，圆形气囊5主要是往四周膨胀，以增大圆形气囊5与使用者头部表面的接触面积，然后锥形气囊4会进行膨胀，锥形气囊4主要是径向膨胀，以带动圆形气囊5往靠近使用者头部的方向稍微进行移动，相应的弹性绳11会进行拉伸，使圆形气囊5能更好的贴合使用者头部，以将外壳2进一步固定在使用者头部，而VR眼镜1的重量由多个锥形气囊4和圆形气囊5均匀分布在使用者的头部，能够减小使用者头部受到的负重感，然后可通过控制器18控制第一气泵6停止工作，如此能够将该设备固定在使用者头部；一段时间后，可通过控制器18使控制阀7改变空气流通方向，使另一组锥形气囊4和圆形气囊5能通过环形分流管9、通风管8和控制阀7与第一气泵6连通，而之前的一组锥形气囊4和圆形气囊5能通过环形分流管9、通风管8和控制阀7与外界连通，然后通过控制器18控制第一气泵6工作，能使另一组锥形气囊4和圆形气囊5进行膨胀，而之前的一组锥形气囊4和圆形气囊5内部的空气能通过环形分流管9、通风管8和控制阀7往外排出，同时之前的一组锥形气囊4和圆形气囊5会因自身弹性和弹性绳11的弹力而恢复原状，辅助锥形气囊4和圆形气囊5内部的空气进行快速排出，同时圆形气囊5内的部分空气能通过微孔10往外流动，从而能够对使用者头部的受压部位进行吹风，以增加圆形气囊5与使用者头部之间的空气流速，达到自主通风的目的，如此往复，能够使两组锥形气囊4和圆形气囊5交替式膨胀对外壳2进行固定，且能对使用者头部的受压部位进行更换，防止使用者头部的同一部位受压时间过长而产生闷热感，进一步提高使用者佩戴的舒适度；同时，当运动传感器17检测到使用者在运动时，运动传感器17会发出信号，控制器18接收到信号后能控制驱动电机14驱动收卷辊15转动对弹性带16进行收卷，弹性带16能够通过拉力传感器19对下颌带12进行收紧，且弹性带16会适应性拉伸，拉力传感器19会检测下颌带12与弹性带16之间的拉力，随着弹性带16的收卷，拉力传感器19检测到的拉力会越来越大，且代表下颌带12收得越紧，当拉力传感器19检测到的拉力高于第一预设值时，拉力传感器19会发出信号，控制器18接收到信号后能控制驱动电机14停止工作，如此能够通过收紧下颌带12的方式防止外壳2发生滑落，当运动传感器17检测到使用者未在运动时，运动传感器17会发出信号，控制器18接收到信号后能控制驱动电机14驱动收卷辊15反转对弹性带16进行放松，弹性带16能够通过拉力传感器19对下颌带12进行放松，且弹性带16会缓慢恢复原状，随着弹性带16的恢复，拉力传感器19检测到的拉力会越来越小，且代表下颌带12在逐渐放松，当拉力传感器19检测到的拉力低于第二预设值时，拉力传感器19会发出信号，控制器18接收到信号后能控制驱动电机14停止工作，如此能够通过放松下颌带12的方式提高使用者佩戴的舒适度。

如图6所示，所述头戴式显示设备还包括有第二气泵20、环形气囊21和连接管22，第二气泵20安装于外壳2右侧面，环形气囊21固定连接于外壳2底部边沿，连接管22连通环形气囊21和第二气泵20，第二气泵20通过连接管22能为环形气囊21充气，使环形气囊21膨胀贴合使用者头部，从而能够进一步稳定外壳2的位置，且能适用于头部大小不一致的人群，扩大适用范围。

如图7和图8所示，所述头戴式显示设备还包括有风机23和挡风板25，风机23安装于外壳2侧面，且风机23与内壳3和外壳2之间的空腔连通，内壳3顶面开有与空腔连通的通孔24，多个挡风板25间隔固定连接于径向的一列所述锥形气囊4之间，每层锥形气囊4的数量均少一个，以使挡风板25、内壳3、锥形气囊4和使用者头部之间能够围成一个螺旋形风道，当风机23在往外吹风时，能使内壳3内部的热量沿着上述螺旋形风道和通孔24往外排出，且外界空气能进入上述螺旋形风道进入内壳3内部，从而能够加快内壳3内部的空气流动，且能使气流在内壳3内部呈螺旋形流动，保证内壳3内部良好的均匀通风，提高使用者佩戴的舒适度。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种头戴式显示设备，包括有：

VR眼镜（1）和外壳（2），所述VR眼镜（1）安装于所述外壳（2）侧面；

其特征是，还包括有：

内壳（3），所述内壳（3）与所述外壳（2）固定连接，且所述内壳（3）和所述外壳（2）之间留有空腔；

锥形气囊（4），两组所述锥形气囊（4）间隔连接于所述内壳（3）上；

圆形气囊（5），所述圆形气囊（5）与所述锥形气囊（4）固定连接并连通；

固定机构，所述固定机构用于将所述外壳（2）固定在使用者头部；

充气组件，所述充气组件用于间歇性对两组所述锥形气囊（4）和所述圆形气囊（5）进行交替式充气；

所述充气组件包括有：

第一气泵（6），所述第一气泵（6）与所述外壳（2）固定连接；

控制阀（7），所述控制阀（7）安装于所述第一气泵（6）的出气口处；

环形分流管（9），多个所述环形分流管（9）被间隔分为两组并连接于所述内壳（3）上，且所述锥形气囊（4）与所述环形分流管（9）连通；

通风管（8），所述通风管（8）设置有两根，一根所述通风管（8）连通所述控制阀（7）和一组所述环形分流管（9），另一根所述通风管（8）连通所述控制阀（7）和另一组所述环形分流管（9），使所述第一气泵（6）通过所述控制阀（7）、所述通风管（8）和所述环形分流管（9）能为所述锥形气囊（4）和所述圆形气囊（5）进行充气，同时所述控制阀（7）能控制空气流动方向，以控制两组所述锥形气囊（4）和所述圆形气囊（5）交替式进行膨胀，且所述锥形气囊（4）和所述圆形气囊（5）内部的空气能通过所述环形分流管（9）、所述通风管（8）和所述控制阀（7）往外排出。

2.如权利要求1所述的一种头戴式显示设备，其特征是，所述圆形气囊（5）表面开有多个微孔（10），所述圆形气囊（5）内的空气能通过所述微孔（10）往外流动，以增加所述圆形气囊（5）与使用者头部之间的空气流速。

3.如权利要求1所述的一种头戴式显示设备，其特征是，所述圆形气囊（5）上还包括有：

弹性绳（11），所述弹性绳（11）的两端分别连接所述圆形气囊（5）和所述内壳（3），所述弹性绳（11）用于拉动所述圆形气囊（5）进行收缩放气，以使所述圆形气囊（5）与使用者头部之间留出可供空气流动的空间。

4.如权利要求1所述的一种头戴式显示设备，其特征是，所述固定机构包括有：

下颌带（12），所述外壳（2）上设有所述下颌带（12）；

检测组件，所述检测组件用于检测使用者的运动状态；

收紧组件，所述收紧组件能根据使用者的运动状态对所述下颌带（12）进行收紧或放松，以控制所述下颌带（12）的松紧度。

5.如权利要求4所述的一种头戴式显示设备，其特征是，所述收紧组件包括有：

安装筒（13），所述安装筒（13）对称固定连接于所述外壳（2）两侧；

驱动电机（14），所述驱动电机（14）与所述安装筒（13）连接；

收卷辊（15），所述收卷辊（15）与所述驱动电机（14）的输出轴连接；

弹性带（16），所述弹性带（16）连接于所述收卷辊（15）上，通过所述驱动电机（14）驱动所述收卷辊（15）转动对所述弹性带（16）进行收放能控制所述下颌带（12）的松紧度。

6.如权利要求5所述的一种头戴式显示设备，其特征是，所述检测组件包括有：

运动传感器（17）和控制器（18），所述运动传感器（17）和所述控制器（18）均安装于其中一个所述安装筒（13）上，所述运动传感器（17）用于检测使用者的运动状态。

7.如权利要求5所述的一种头戴式显示设备，其特征是，所述检测组件还包括有：

拉力传感器（19），所述拉力传感器（19）安装于所述弹性带（16）和所述下颌带（12）端部之间，用以检测所述下颌带（12）的松紧度。

8.如权利要求1所述的一种头戴式显示设备，其特征是，还包括有：

第二气泵（20），所述第二气泵（20）安装于所述外壳（2）侧面；

环形气囊（21），所述环形气囊（21）固定连接于所述外壳（2）底部边沿；

连接管（22），所述连接管（22）连通所述环形气囊（21）和所述第二气泵（20），所述第二气泵（20）通过所述连接管（22）能为所述环形气囊（21）充气，使所述环形气囊（21）膨胀贴合使用者头部。

9.如权利要求8所述的一种头戴式显示设备，其特征是，还包括有：

风机（23），所述风机（23）安装于所述外壳（2）侧面，且所述风机（23）与所述内壳（3）和所述外壳（2）之间的空腔连通，所述内壳（3）顶面开有与空腔连通的通孔（24）；

挡风板（25），多个所述挡风板（25）间隔固定连接于径向的一列所述锥形气囊（4）之间，通过所述挡风板（25）、所述锥形气囊（4）和所述圆形气囊（5）的配合能在所述内壳（3）内部形成螺旋形风道，以使所述内壳（3）内部的热量能沿着螺旋形风道和所述通孔（24）往外排出。