CN203930211U - 头戴式显示设备支架 - Google Patents
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Abstract
一种头戴式显示设备支架，可用于虚拟现实领域中的沉浸式视觉体验。包括头部固定装置和双眼光学系统，可以将显示设备固定在用户头上随头部一起运动，显示设备固定在头部固定装置前方的显示设备固定装置上，通过两片凸透镜对显示设备上的左右并排格式图像进行屈光，从而形成距离较远的放大虚像。
Description
技术领域
本发明涉及一种头戴式显示设备支架，可用于虚拟现实领域中的沉浸式视觉体验。
背景技术
在虚拟现实领域中，头戴式显示设备（HMD）是常见的显示设备。
目前通常采用两块单独的显示器分别显示左右眼图像，这样的产品造价昂贵。
也有一些产品，采用单块显示器，将显示画面分为左右两部分，分别供给用户左右眼观看。但显示器距离透镜的距离小于50mm，透镜焦距很短，因此显示的画面必须是经过变形处理的球形画面，才能抵抗透镜的球形畸变效应。这样使得该类产品无法播放普通画面。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足之处，所要解决的技术问题是：采用单块显示器显示出普通左右并排格式的普通图像，使用户看到未发生球形畸变的显示画面。
本发明主要通过以下技术方案实施。
一种头戴式显示设备支架，包括头部固定装置和双眼光学系统，可以将显示设备固定在用户头上随头部一起运动，显示设备固定在头部固定装置前方的显示设备固定装置上，通过两片凸透镜对显示设备上的左右并排格式图像进行屈光，从而形成距离较远的放大虚像，凸透镜距离显示设备40mm以上，凸透镜的焦距小于70mm。
作为优选，显示设备固定装置可以安装的显示设备包括手机、平板电脑及其他显示器。
作为优选，凸透镜直径大于40mm，使得用户眼球在离凸透镜20mm之外的位置也可以看到显示的画面，因而保证了用户眼球与凸透镜之间存在大于20mm的间隙，可以容纳用户自己的眼镜镜片。
作为优选，两片凸透镜及镜片支架可绕底部旋转轴转动一定角度，从而在60~70mm范围内调整两片凸透镜的中心距。
作为优选，头部固定装置分为面罩和主体两个部分，两部分可分离和组合，凸透镜及显示设备均安装在主体内。
作为优选，头部固定装置分为面罩和主体两个部分之间采用旋转卡扣式组合结构，按压解锁按钮即可打开卡扣。
作为优选，头部固定装置分为面罩和主体两个部分之间采用旋转磁吸式组合结构。
作为优选，头部固定装置分为面罩和主体两个部分之间采用顶部划入式组合结构。
作为优选，头部固定装置上的系带从用户耳朵上方绕过，在系带中安装有骨传导发声模块，可接收外界音频信号并振动发声。
作为优选，头部固定装置前部为折叠式结构，可折叠至较小体积。
作为优选，头部固定装置前部为环抱式结构，可适应不同尺寸的显示设备，并且可合拢至较小体积。
作为优选，头部固定装置下部开口，镜片支架下部不封口，因而用户可以向下转动眼球看到外界的情况。
作为优选，显示设备固定装置为活动式夹装结构，可适应不同尺寸的显示设备。
本发明的有益效果是。
1）采用单块显示器，成本低廉，技术复杂度小，易于推广。
2）内部空间可以容纳用户的近视或远视眼镜，用户不用摘下眼镜就可以使用本产品。
3）面罩和主体可分离，且分离组合方式灵活，分离后，用户戴着面罩可以看清外界的情况。
4）骨传导发声系统保证用户在可以听清外界声音的情况下使用本产品。
5）头部固定装置的折叠或合拢结构可以使得本品收缩至较小体积，易于携带。
6）产品下部不封口，用户可看到下方外界景物。
7）活动式夹装结构可适应不同尺寸的显示设备。
附图说明
图1是头戴式显示设备支架与显示设备配合使用的情况示意图。
图2是眼镜镜片容纳空间示意图。
图3是镜片支架转动示意图。
图4是面罩和主体分体式结构示意图。
图5是面罩和主体的旋转卡扣式组合结构的两种状态。
图6是面罩和主体的旋转磁吸式组合结构的两种状态。
图7是面罩和主体的顶部划入式组合结构示意图。
图8是头部固定装置折叠式结构示意图。
图9是头部固定装置环抱式结构示意图。
图10是使用户能看到外界情况的结构改型示意图。
图11是显示设备固定装置的活动式夹装结构示意图。
图中示意元素及编号：显示设备（1）、头部固定装置（2）、显示设备固定装置（3）、凸透镜（4）、用户眼球（5）、眼镜镜片（6）、镜片支架（7）、底部旋转轴（8）、面罩（9）、主体（10）、解锁按钮（11）、磁性结合件（12）、系带（13）、骨传导发声模块（14）。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本新型的技术方案进行进一步具体的说明。
图1描述了头戴式显示设备支架与显示设备（1）配合使用的情况。显示设备（1）可以是平板显示器，也可以是手机或者平板电脑等其他带有显示器的电子设备。用户通过系带（13）将头部固定装置（2）固定在眼睛前方，双眼通过凸透镜（4）可以看到放大了的显示设备（1）的虚像。凸透镜（4）的焦距为55mm，凸透镜（4）距离显示设备（1）距离为55mm，则显示设备（1）的虚像位于无穷远处。系带（13）穿过用户的耳朵上方，在与左右耳后皮肤接触的位置有两个骨传导发声模块（14），分别发出左右声道的声音，从而形成立体声效果。
图2描述了为何需要采用40mm以上大口径凸透镜的原因。凸透镜（4）直径为40mm，与用户眼球（5）的距离为25mm，而用户自己的眼镜镜片（6）距离用户眼球（5）的距离为20mm，因而有足够的空间容纳用户的眼镜。用户戴着自己的眼镜来使用本产品，可以免去调节双眼屈光度这一繁琐的过程，也避免了由于屈光度调节不合理导致的眼部不适。
图3描述了如何调节双眼瞳距。当镜片支架（7）处于竖直状态时，两个凸透镜（4）的中心距离为65mm；当镜片支架（7）带动凸透镜（4）绕底部旋转轴（8）向中心转动一定角度，两个凸透镜（4）的中心距离为60mm，为最小瞳距状态；当镜片支架（7）带动凸透镜（4）绕底部旋转轴（8）偏离中心转动一定角度，两个凸透镜（4）的中心距离为70mm，为最大瞳距状态；
图4描述了面罩（9）和主体分（10）体式结构。凸透镜（4）和显示设备（1）均安装在主体（10）内，取下主体（10）之后，面罩（9）仍固定在用户头上，由于面罩（9）中没有任何屈光部件，所以用户可以毫无障碍地看清外界环境。
图5描述了一种快速分离和组合面罩（9）和主体（10）的方案。当两部分上方的旋转轴卡住之后，向下旋转主体（10）至卡扣锁紧，两部分即合为一体；向上按解锁按钮（11）即可打开卡扣，向上旋转并移动主体（10）即可将两部分分离。
图6描述了另一种快速分离和组合面罩（9）和主体（10）的方案。两部分表面都嵌有磁性结合件（12），当两部分上方的旋转轴卡住之后，向下旋转主体（10）至两部分中的磁性结合件（12）吸紧，两部分即合为一体；用力向外拉动主体（10）可使两部分中的磁性结合件（12）分离，然后向上旋转并移动主体（10）即可将两部分分离。
图7描述了另一种快速分离和组合面罩（9）和主体（10）的方案。两个部分之间采用如图所示的顶部划入式组合结构。
图8描述了头部固定装置（2）折叠式结构方案。如图，采用中点向内折叠的方式，可将头部固定装置（2）折叠至较小体积。
图9描述了头部固定装置（2）环抱式结构方案。如图，采用两个可在不同角度卡紧的旋转臂，可将不同尺寸的显示设备（1）紧紧卡住，当取下显示设备（1）之后，可以将两个旋转臂旋转至紧贴凸透镜（4），因而可将头部固定装置（2）合拢至较小体积。
图10描述了如何使用户戴着头部固定装置（2）仍然能看到外部情况。头部固定装置（2）下部开口，镜片支架（7）下部不封口，凸透镜（4）下部一部分空缺，因而用户可以向下转动眼球看到外界的情况。
图11描述了活动式显示设备固定装置（2）如何适应不同尺寸的显示设备（1）。显示设备固定装置（2）包括活动式夹装结构，活动式夹装结构为弹性夹紧式，可卡紧不同尺寸的显示设备（1）。
以上对本专利实施例的选型方案进行了描述，但是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利的设计思想和构思的基础上仍可以作出其他变型或者改型，应当说，这样一些变型或改型都属于本专利的保护范围。
Claims (13)
1.一种头戴式显示设备支架，包括头部固定装置和双眼光学系统，可以将显示设备固定在用户头上随头部一起运动，其特征是：显示设备（1）固定在头部固定装置（2）前方的显示设备固定装置（3）上，通过两片凸透镜（4）对显示设备（1）上的左右并排格式图像进行屈光，从而形成距离较远的放大虚像，凸透镜（4）距离显示设备（1）40mm以上，凸透镜（4）的焦距小于70mm。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：显示设备固定装置（3）可以安装的显示设备（1）包括手机、平板电脑及其他显示器。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：凸透镜（4）直径大于40mm，使得用户眼球（5）在离凸透镜（4）20mm之外的位置也可以看到显示的画面，因而保证了用户眼球（5）与凸透镜（4）之间存在大于20mm的间隙，可以容纳用户自己的眼镜镜片（6）。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：两片凸透镜（4）及镜片支架（7）可绕底部旋转轴（8）转动一定角度，从而在60~70mm范围内调整两片凸透镜（4）的中心距。
5.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）分为面罩（9）和主体（10）两个部分，两部分可分离和组合，凸透镜（4）及显示设备（1）均安装在主体（10）内。
6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）分为面罩（9）和主体（10）两个部分之间采用旋转卡扣式组合结构，按压解锁按钮（11）即可打开卡扣。
7.根据权利要求5所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）分为面罩（9）和主体（10）两个部分之间采用旋转磁吸式组合结构。
8.根据权利要求5所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）分为面罩（9）和主体（10）两个部分之间采用顶部划入式组合结构。
9.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）上的系带（13）从用户耳朵上方绕过，在系带（13）中安装有骨传导发声模块（14），可接收外界音频信号并振动发声。
10.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）前部为折叠式结构，可折叠至较小体积。
11.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）前部为环抱式结构，可适应不同尺寸的显示设备（1），并且可合拢至较小体积。
12.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：头部固定装置（2）下部开口，镜片支架（7）下部不封口，因而用户可以向下转动眼球看到外界的情况。
13.根据权利要求1所述的头戴式显示设备支架，其特征是：显示设备固定装置（2）为活动式夹装结构，可适应不同尺寸的显示设备（1）。
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