CN117331232B - 一种头戴式设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴式设备，头戴式设备包括能够储存液体的仿形水囊，当用户佩戴头戴式设备时，环形活塞能够将液体挤压至仿形水囊内，使得仿形水囊内液体的体积与用户脸部以及头戴式设备之间的压力成正相关，从而使得仿形水囊膨胀贴合用户的脸部，从而能够达到更好的贴合效果，且能够避免头戴式设备的透光现象，保证头戴式设备的贴合效果。

Description

一种头戴式设备

技术领域

本发明属于VR眼镜的技术领域，涉及一种头戴式设备。

背景技术

VR眼镜即VR头显是一种虚拟现实头戴式显示设备，VR眼镜是利用头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。

经检索，专利公开号为CN110850597A的专利，公开了一种VR眼镜调节装置，包括VR眼镜本体，VR眼镜本体的内侧设置有第一调节机构，第一调节机构由两个魔术贴和调节垫组成，VR眼镜本体的左侧设置有第一连接机构，第一连接机构由第一连接带、第一连接环、限位座和第一螺栓组成，VR眼镜本体的右侧设置有第二连接机构。

上述专利在使用时，是通过调节垫的弹性来使与用户的脸部贴合，但每个人的脸部轮廓不一样，通过弹性贴合，如有的人脸部较为凹陷，此时调节垫则难以伸入凹陷位置，所实现的贴合效果较差，且容易透光，影响观感。

发明内容

为了克服上述技术方案中的VR眼镜存在与人脸贴合效果较差的缺点，本发明的技术问题为：提供一种头戴式设备，使得填充有液体的水囊贴紧人脸，提高头戴式设备与人脸的贴合效果。

本发明提供一种头戴式设备，头戴式设备包括VR主机、头箍以及两个相对设置的臂架。所述头箍与所述VR主机相对设置，每一臂架的两端分别连接至所述VR主机及所述头箍，所述臂架与所述VR主机的衔接处设有阻尼轴。所述VR主机包括管状壳体、仿形水囊、环形挡板、环形支架、环形活塞、至少一传输管以及两个以上第一弹簧。所述管状壳体包括相对设置的外壳及内壳，所述内壳、所述外壳皆为环形板，所述内壳与所述外壳之间形成一环形腔体；所述仿形水囊为环形，固定至所述管状壳体的一端；所述环形挡板固定至所述环形腔体内，且与所述仿形水囊相对设置；所述环形支架固定至所述环形腔体内，且与所述环形挡板相对设置，所述环形挡板及环形支架用以支撑所述外壳及所述内壳；所述环形活塞可滑动式安装至所述环形腔体内，且位于所述环形支架与所述环形挡板之间；所述环形腔体在所述环形活塞与所述环形挡板之间的部分形成一储液腔，用以存储液体；传输管的一端连通至所述仿形水囊，其另一端连通至所述储液腔；两个以上第一弹簧均匀分布于所述环形活塞与所述环形支架之间的环形空腔内，每一第一弹簧的两端分别连接至所述环形活塞及所述环形支架；所述第一弹簧被压缩，用以对所述环形活塞施加朝向所述仿形水囊方向的推力。

作为上述方案的改进，所述臂架包括臂架壳体以及滑动杆。所述臂架壳体的内部设有一条形腔体；所述滑动杆可滑动式安装至所述条形腔体内；所述滑动杆的一端通过第二弹簧连接至所述臂架壳体的内侧面，其另一端连接至所述头箍，所述头箍为能够自伸缩的弹性带。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括两个传动机构，两个传动机构分别设于所述VR主机的两侧，且与所述臂架相对设置。每一传动机构包括转轴、第一卷绕轮、第一牵引绳、第二卷绕轮以及第二牵引绳。所述转轴可转动式贯穿所述管状壳体的两侧；所述第一卷绕轮固定至所述转轴，且位于所述内壳的内部；所述第一牵引绳的一端固定至所述第一卷绕轮，其另一端穿过所述环形支架，且连接至所述环形活塞；第一牵引绳用以对所述环形活塞施加远离所述仿形水囊方向的拉力；所述第二卷绕轮固定至所述转轴，且位于所述外壳的外部；所述第二牵引绳的一端固定至所述第二卷绕轮，其另一端穿过所述环形支架，且连接至一滑动杆；所述第二牵引绳在第二卷绕轮上的卷绕方向与所述第一牵引绳在第一卷绕轮上的卷绕方向相反；当第二弹簧释放弹性势能时，驱动所述第二卷绕轮逆时针转动，从而第二牵引绳受到第二卷绕轮的牵引时，所述第一牵引绳从第一卷绕轮中伸展出来，所述环形活塞被所述第一弹簧推动，朝向所述仿形水囊的方向滑动。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括镜框、一对镜片以及丝杆电机。所述镜框设于所述内壳内部；一对镜片固定安装至所述镜框的两端；所述丝杆电机设于所述内壳内部，所述丝杆电机螺纹连接至所述镜框。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括眼动传感器，所述眼动传感器设于所述镜框外表面的边缘处。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括水泵，水泵设置有两个且均安装在VR主机上，所述两个水泵的入液端和出液端均与仿形水囊内部连通。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括头带，头带的一端连接至所述头箍，其另一端连接至所述VR主机的顶部。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括一对耳机，每一耳机连接至一个臂架。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括显示装置，所述显示装置设于所述内壳内部，并与一对镜片相对设置。

作为上述方案的改进，所述头戴式设备还包括数据处理设备，所述数据处理设备设于所述VR主机内部；所述数据处理设备电连接至丝杆电机；所述数据处理设备电连接至水泵；所述数据处理设备电连接至显示装置。

本发明的有益效果是：1、提供一种头戴式设备，头戴式设备包括能够储存液体的仿形水囊，当用户佩戴头戴式设备时，环形活塞能够将液体挤压至仿形水囊内，从而使得仿形水囊膨胀贴合用户的脸部，从而能够达到更好的贴合效果，且能够避免头戴式设备的透光现象，保证头戴式设备的贴合效果。

2、头戴式设备包括眼动传感器，眼动传感器能够捕捉用户眼球反射的光线，再通过丝杆以及丝杆电机来控制镜片移动，从而将镜片与用户眼部的间距调整到最佳，从而提升用户的使用体验。

3、当用户在使用本发明的头戴式设备时，水泵能够通过将液体泵入和/或泵出仿形水囊，以促进水流流通，从而模拟震动场景，产生震动效果，提升用户的使用体验。

附图说明

图1为本发明中头戴式设备的整体结构示意图；

图2为本发明中VR主机内部的整体结构示意图；

图3为本发明中VR主机刨开后的右视图；

图4为本发明中VR主机的部分结构示意图；

图5为本发明中镜片、丝杆以及丝杆电机的连接关系示意图；

图6为本发明中VR主机以及显示装置的结构示意图；

图7为本发明中水泵与仿形水囊的连接关系示意图；

图8为本发明中传动机构6的局部结构示意图。

图中零部件名称及序号：

1VR主机，2头箍，3臂架，4仿形水囊，5显示装置，6传动机构，7镜框，8耳机，9头带，

11管状壳体，12环形挡板，13环形支架，14环形活塞，15传输管，16第一弹簧，17环形腔体，18储液腔，

31臂架壳体，32滑动杆，33条形腔体，34第二弹簧，41水泵，61转轴，62第一卷绕轮，63第一牵引绳，64第二卷绕轮，65第二牵引绳，71镜片，72丝杆电机，73眼动传感器，

111内壳，112外壳，

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，用以举例证明本发明可以实施，这些实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，使得本发明的技术内容更加清楚和便于理解。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的部件以相似数字标号表示。本发明所提到的方向用语，例如，上、下、前、后、左、右、内、外、上表面、下表面、侧面、顶面、底部、前端、后端、末端等，仅是附图中的方向，只是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示。当某些部件被描述为“在”另一部件“上”时，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中间部件，所述部件置于所述中间部件上，且所述中间部件置于另一部件上。当一个部件被描述为“安装至”或“连接至”另一部件时，二者可以理解为直接“安装”或“连接”，或者一个部件通过一中间部件间接“安装至”或“连接至”另一个部件。

如图1、图2以及图3所示，本实施例提供一种头戴式设备，包括VR主机1、两个相对设置的臂架3以及头箍2。VR主机1的内部设有数据处理设备，数据处理设备包括处理器以及控制器，能够控制头戴式设备中各个部位的电控元器件。头箍2与VR主机1相对设置，头箍2为能够自伸缩的弹性带，头箍2与VR主机1之间的空间用以容纳用户的头部。每一臂架3的两端分别连接至VR主机1及头箍2，臂架3与VR主机1的衔接处设有阻尼轴，阻尼轴结构能够缓冲臂架3与VR主机1的衔接处受到的转动力，防止臂架3相对于VR主机1旋转的过快。臂架3包括臂架壳体31以及滑动杆32。臂架壳体31的内部设有一条形腔体33，滑动杆32可滑动式安装至条形腔体33内，滑动杆32的一端通过第二弹簧34连接至臂架壳体31的内侧面，滑动杆32的另一端连接至头箍2。臂架3是用于连接VR主机1以及头箍2的连接组件，且臂架3包括一个可滑动的滑动杆32，当滑动杆32平移时，能够调整VR主机1与头箍2之间的距离，从而让头戴式设备适应用户的头部。

VR主机1包括管状壳体11、仿形水囊4、环形挡板12、环形支架13、环形活塞14、至少一传输管15以及两个以上第一弹簧16。管状壳体11包括相对设置的外壳112及内壳111，内壳111、外壳112皆为环形板，内壳111与外壳112之间形成一环形腔体17。仿形水囊4为环形，固定至管状壳体11的一端，仿形水囊4内部填充有一定体积的液体。当用户使用头戴式设备时，用户的脸部贴合至仿形水囊4，仿形水囊4能够使头戴式设备进一步地与用户脸部贴合，并提升用户的舒适度。

环形挡板12固定至环形腔体17内，且与仿形水囊4相对设置，环形挡板12的一个侧面固定连接至外壳112，环形挡板12的另一个侧面固定连接至内壳111。环形支架13固定至环形腔体17内，且与环形挡板12相对设置。环形挡板12及环形支架13用以支撑外壳112及内壳111，并将环形腔体17分隔成三个并列的空间。环形活塞14可滑动式安装至环形腔体17内，且位于环形支架13与环形挡板12之间，环形腔体17在环形活塞14与环形挡板12之间的部分形成一储液腔18，用以存储液体。传输管15的一端连通至仿形水囊4，其另一端连通至储液腔18。储液腔18内的液体能够通过传输管15流通至仿形水囊4中，仿形水囊4中的液体同样能够通过传输管15流通至储液腔18中。环形活塞14能够靠近或者远离环形挡板12以及环形支架13，当环形活塞14朝向环形挡板12移动时，环形活塞14能够将储液腔18内的液体通过传输管15挤压至仿形水囊4内。当环形活塞14朝向环形支架13移动时，环形活塞14能够将仿形水囊4内的液体通过传输管15吸入至储液腔18内。

如图1、图2以及图8所示，头戴式设备还包括两个传动机构6，两个传动机构6分别设于VR主机1的两侧，且与臂架3相对设置。每一传动机构6包括转轴61、第一卷绕轮62、第一牵引绳63、第二卷绕轮64以及第二牵引绳65。转轴61可转动式贯穿管状壳体11的两侧。第一卷绕轮62固定至转轴61，且位于位于外壳112与内壳111形成的环形腔体17中。第一牵引绳63的一端固定至第一卷绕轮62，其另一端穿过环形支架13，且连接至环形活塞14。当第一卷绕轮62顺时针在转动时，第一牵引绳63能够卷绕在第一卷绕轮62上，其卷绕的部分具有增多的趋势，使得第一牵引绳63用以对环形活塞14施加远离仿形水囊4方向的拉力。第二卷绕轮64固定至转轴61，且位于外壳112的外部。第二牵引绳65的一端固定至第二卷绕轮64，且连接至一滑动杆32。第二牵引绳65在第二卷绕轮64上的卷绕方向与第一牵引绳63在第一卷绕轮62上的卷绕方向相反。当第二卷绕轮64顺时针在转动时，第二牵引绳65能够从第二卷绕轮64上伸展出，其卷绕的部分具有减少的趋势。

在用户未使用本实施例的头戴式设备时，第一牵引绳63以及第二牵引绳65都处于紧绷状态。第二弹簧34的一端连接至滑动杆32，另一端连接至臂架3，在用户未使用本实施例的头戴式设备时，第二弹簧34处于常态，未储存弹性势能。第一弹簧16的一端连接至环形活塞14，另一端连接至环形支架13，在用户未使用本实施例的头戴式设备时，第一弹簧16处于常态，未储存弹性势能。

当用户准备将本实施例的头戴式设备戴在头上时，需要向后拉动头箍2，臂架3的臂架壳体31以及滑动杆32发生相对运动。当滑动杆32朝向远离于转轴61的方向移动时，滑动杆32能够牵引第二牵引绳65，使得第一卷绕轮62与第二卷绕轮64顺时针转动，此时第二弹簧34由常状态逐渐转变为拉伸状态。第一卷绕轮62顺时针转动后，拉动第一牵引绳63使得环形活塞14朝向环形支架13的方向移动，并使得第一弹簧16由常状态逐渐转变为压缩状态，储存弹性势能。当用户将本实施例的头戴式设备戴在头上后，用户松开头箍2，臂架3的臂架壳体31以及滑动杆32会再次发生相对运动。当滑动杆32朝向转轴61的方向移动时，第一弹簧16能够释放自身的弹性势能，从而驱动环形活塞14朝向环形挡板12的方向移动。同时第二弹簧34能够释放自身的弹性势能，从而驱动第一卷绕轮62与第二卷绕轮64逆时针转动。头戴式设备稳定地被戴在用户头上后，仿形水囊4贴合至用户的眼睛周围。在第一弹簧16的作用下，环形活塞14能够将储液腔18内的液体通过传输管15挤压至仿形水囊4内，仿形水囊4被充水后能够贴合在用户的脸上，既能防止头戴式设备与人脸衔接处产生缝隙导致漏光，又能使得人脸更凉爽舒适，从而使得用户可以获得更好的用户体验。

如图1、图4、图5以及图6所示，头戴式设备还包括镜框7、镜片71、显示装置5以及丝杆电机72。镜框7设于内壳111内部。镜片71固定安装至镜框7的两端，显示装置5设于内壳111内部后端，显示装置5具体为一个显示屏，并与镜片71相对设置，镜片71用于放大显示装置5所显示的画面，并将显示装置5所显示的画面传递至用户眼部。丝杆电机72设于内壳111内部，且丝杆电机72的丝杆位置与镜框7通过螺纹传动连接，丝杆能将电机的旋转运动转化为自身的水平移动，以使丝杆电机72能够控制镜框7移动，丝杆电机72与数据处理设备电连接。

头戴式设备还包括眼动传感器73，眼动传感器73设于镜框7外表面的边缘处，眼动传感器73电连接至数据处理设备。当头戴式设备被戴在用户头部时，仿形水囊4贴合至用户的眼睛周围，眼动传感器73朝向用户眼球设置，通过在眼睛图像中找到某种在眼球转动时也保持不变的特征，并计算其与用户视线方向之间的向量关系，推算出用户的视线方向。眼动传感器73能够通过数据处理设备间接控制丝杆电机72的开关，丝杆电机72包括一个动力输出轴，与丝杆连接。当电机启动时，动力输出轴能够发生转动，丝杆能够将电机的旋转运动转化为自身的水平移动，同时由于丝杆的另一端螺纹连接至镜框7，使得丝杆电机72能够驱动镜片71做水平运动，使得眼动传感器73能够控制镜片71与用户眼部的距离。

如图7所示，头戴式设备还包括水泵41，水泵41设置有两个且均安装在VR主机1上，水泵41的入液端和出液端均与仿形水囊4内部连通。水泵41与数据处理设备电性连接。当用户在使用本发明的头戴式设备时，水泵41能够通过将液体泵入和/或泵出仿形水囊4，以促进水流流通，从而模拟震动场景，产生震动效果，提升用户的使用体验。

如图1所示，头戴式设备还包括一对耳机8，每一耳机8固定连接至一滑动杆32远离另一滑动杆32一侧的表面。头戴式设备还包括头带9，头带9的一端连接至头箍2的中部，头带9的另一端连接至VR主机1。当用户佩戴头戴式设备时，若是头戴式设备的主机过重，可能会导致头戴式设备难以被固定至用户头部，头带9能够辅助头戴式设备固定在用户头部。

如图1至图7所示，当用户准备将本实施例的头戴式设备戴在头上时，需要向后拉动头箍2，臂架3的臂架壳体31以及滑动杆32发生相对运动，从而改变头箍2与VR主机1之间的距离，使得头戴式设备能够容纳用户头部。滑动杆32朝向远离于转轴61的方向移动，滑动杆32能够给第二牵引绳65提供一个拉力，使得第一卷绕轮62与第二卷绕轮64顺时针转动，此时第二弹簧34由常状态逐渐转变为拉伸状态。第一卷绕轮62顺时针转动后，使得第一牵引绳63卷绕在第一卷绕轮62上，从而对环形活塞14提供远离所述仿形水囊4方向的拉力，使得环形活塞14朝向环形支架13的方向移动，并使得第一弹簧16由常状态逐渐转变为压缩状态，储存弹性势能。当环形活塞14朝向环形支架13移动时，环形活塞14能够将仿形水囊4内的液体通过传输管15吸入至储液腔18内。当用户将本实施例的头戴式设备戴在头上后，用户松开头箍2，臂架3的臂架壳体31以及滑动杆32会再次发生相对运动。第一弹簧16能够释放自身的弹性势能，从而驱动环形活塞14朝向环形挡板12的方向移动。同时第二弹簧34能够释放自身的弹性势能，从而驱动第一卷绕轮62与第二卷绕轮64逆时针转动。此时滑动杆32朝向转轴61的方向移动，将头戴式设备固定在用户头部。头戴式设备稳定地被戴在用户头上后，仿形水囊4贴合至用户的眼睛周围。在第一弹簧16的作用下，环形活塞14能够将储液腔18内的液体通过传输管15挤压至仿形水囊4内，仿形水囊4被充水后能够贴合在用户的脸上，既能防止头戴式设备与人脸衔接处产生缝隙导致漏光，又能使得人脸更凉爽舒适，从而使得用户可以获得更好的用户体验。

本实施例的有益效果如下：1、提供一种头戴式设备，头戴式设备包括能够储存液体的仿形水囊，当用户佩戴头戴式设备时，环形活塞能够将液体挤压至仿形水囊内，使得仿形水囊内液体的体积与用户脸部以及头戴式设备之间的压力成正相关，从而使得仿形水囊膨胀贴合用户的脸部，从而能够达到更好的贴合效果，且能够避免头戴式设备的透光现象，保证头戴式设备的贴合效果。

2、头戴式设备包括眼动传感器，眼动传感器能够捕捉用户眼球反射的光线，再通过丝杆以及丝杆电机来控制镜片移动，从而将镜片与用户眼部的间距调整到最佳，从而提升用户的使用体验。

3、当用户在使用本发明的头戴式设备时，水泵能够通过将液体泵入和/或泵出仿形水囊，以促进水流流通，从而模拟震动场景，产生震动效果，提升用户的使用体验。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种头戴式设备，包括

VR主机；

头箍，所述头箍与所述VR主机相对设置；以及

两个相对设置的臂架，每一臂架的两端分别连接至所述VR主机及所述头箍，所述臂架与所述VR主机的衔接处设有阻尼轴；

其特征在于，所述VR主机包括：

管状壳体，包括相对设置的外壳及内壳，所述内壳、所述外壳皆为环形板，所述内壳与所述外壳之间形成一环形腔体；

仿形水囊，所述仿形水囊为环形，固定至所述管状壳体的一端；

环形挡板，固定至所述环形腔体内，且与所述仿形水囊相对设置；

环形支架，固定至所述环形腔体内，且与所述环形挡板相对设置，所述环形挡板及环形支架用以支撑所述外壳及所述内壳；

环形活塞，可滑动式安装至所述环形腔体内，且位于所述环形支架与所述环形挡板之间；所述环形腔体在所述环形活塞与所述环形挡板之间的部分形成一储液腔，用以存储液体；

至少一传输管，其一端连通至所述仿形水囊，其另一端连通至所述储液腔；以及

两个以上第一弹簧，均匀分布于所述环形活塞与所述环形支架之间的环形空腔内，每一第一弹簧的两端分别连接至所述环形活塞及所述环形支架；当所述第一弹簧被压缩时，所述第一弹簧用以对所述环形活塞施加朝向所述仿形水囊方向的推力；

其中，所述臂架包括：

臂架壳体，其内设有一条形腔体；以及

滑动杆，可滑动式安装至所述条形腔体内；所述滑动杆的一端通过第二弹簧连接至所述臂架壳体的内侧面，其另一端连接至所述头箍，所述头箍为能够自伸缩的弹性带；

所述的头戴式设备还包括：

两个传动机构，分别设于所述VR主机的两侧，且与所述臂架相对设置；

每一传动机构包括：

转轴，可转动式贯穿所述管状壳体的两侧；

第一卷绕轮，固定至所述转轴，且位于所述环形腔体中，

第一牵引绳，其一端固定至所述第一卷绕轮，其另一端穿过所述环形支架，且连接至所述环形活塞；第一牵引绳用以对所述环形活塞施加远离所述仿形水囊方向的拉力；

第二卷绕轮，固定至所述转轴，且位于所述外壳的外部，以及

第二牵引绳，其一端固定至所述第二卷绕轮，且连接至一滑动杆；所述第二牵引绳在第二卷绕轮上的卷绕方向与所述第一牵引绳在第一卷绕轮上的卷绕方向相反；

当第二弹簧释放弹性势能时，驱动所述第二卷绕轮逆时针转动，从而所述第二牵引绳受到所述第二卷绕轮的牵引时，所述第一牵引绳从所述第一卷绕轮中伸展出来，所述环形活塞被所述第一弹簧推动，朝向所述仿形水囊的方向滑动。

2.如权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，还包括

镜框，设于所述内壳内部；

一对镜片，固定安装至所述镜框的两端；

丝杆电机，设于所述内壳内部，所述丝杆电机螺纹连接至所述镜框。

3.如权利要求2所述的头戴式设备，其特征在于，还包括

眼动传感器，设于所述镜框外表面的边缘处。

4.如权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，还包括

水泵，其设置有两个且均安装在所述VR主机上，所述两个水泵的入液端和出液端均与所述仿形水囊内部连通。

5.如权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，还包括

头带，其一端连接至所述头箍，其另一端连接至所述VR主机的顶部。

6.如权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，还包括

一对耳机，每一耳机连接至一个臂架。

7.如权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，还包括

显示装置，设于所述内壳内部，并与一对镜片相对设置。

8.如权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，还包括

数据处理设备，设于所述VR主机内部；

所述数据处理设备电连接至丝杆电机；

所述数据处理设备电连接至水泵；

所述数据处理设备电连接至显示装置。