CN210348058U - 一种虚拟现实头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种虚拟现实头戴式显示设备，用于提高虚拟现实头戴式显示设备的散热效果及稳定性。该虚拟现实头戴式显示设备包括壳体及位于所述壳体内的镜筒支架、PCB组件和散热片，所述镜筒支架的顶部与所述壳体之间存在空隙，所述PCB组件及所述散热片按由下至上的顺序依次设置在所述空隙内；所述散热片覆盖于所述PCB组件中芯片组的上方，所述壳体的顶侧设置有与所述散热片对应的散热孔，所述芯片组产生的热量通过所述散热片的传导，经所述散热孔向外散热。

Description

一种虚拟现实头戴式显示设备

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种虚拟现实头戴式显示设备。

背景技术

随着智能可穿戴设备技术的不断发展，虚拟现实(Virtual Reality，VR)等影音穿戴设备日益增多，其中VR头戴设备是一种常见的产品。头戴设备的散热好坏直接关系到产品的体验效果，若散热效果不好，会导致CPU位置局部过热，产生降频现象，显示帧率下降，影响观看体验。

现有的VR头戴设备的散热主要是采用风扇散热，但风扇散热成本高，且需要占用较大空间，不利于VR头戴设备的小型化；同时，风扇运行噪音影响用户体验，长期工作易损坏，一旦维护不方便易影响整机稳定性和寿命。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种虚拟现实头戴式显示设备，用于解决现有技术中头戴设备的散热效果较差的技术问题，提高VR头戴设备的散热效果及稳定性。

第一方面，本实用新型提供一种虚拟现实头戴式显示设备，包括主机和头戴结构，其中，主机包括壳体及位于所述壳体内的镜筒支架、PCB组件和散热片，所述镜筒支架的顶部与所述壳体之间存在空隙，所述PCB组件及所述散热片按由下至上的顺序依次设置在所述空隙内；所述散热片覆盖于所述PCB组件中芯片组的上方，所述壳体的顶侧设置有与所述散热片对应的散热孔，所述芯片组产生的热量通过所述散热片的传导，经所述散热孔向外散热。

可选的，所述主机还包括：

第一导热片，设置在所述芯片组和所述散热片之间，用于将所述芯片组产生的热量均匀传导至所述散热片上。

可选的，所述镜筒支架采用金属材料。

可选的，所述PCB组件还包括承载所述芯片组的PCB板，所述PCB板和所述镜筒支架之间设置有第二导热片，用于将所述PCB组件产生的至少一部分热量传导至所述镜筒支架。

可选的，所述散热片包括并行排列的多个翅片，且相邻两个散热翅片之间留有空气流通用间隙。

可选的，所述散热片的材质为铝合金或铜。

可选的，所述散热片的表面设置有氧化膜。

可选的，所述壳体包括能扣合在一起的前壳和后壳，所述镜筒支架容置于所述后壳内，所述前壳位于所述镜筒支架的前方。

可选的，所述镜筒支架内设置有显示模组，与所述PCB组件相连，用于在所述PCB组件的控制下进行图像显示。

可选的，所述头戴结构与所述主机可拆卸连接。

本实用新型实施例中提供的具体技术方案如下：

本实用新型实施例中，利用VR头戴式显示设备中壳体与镜筒之间存在的空隙，容置发热组件及散热片，散热片设置在PCB组件中发热量较大的芯片组上，且壳体的顶侧设置有与散热片对应的散热孔，故在发热组件产生热量时，通过散热片即可将主要的发热部件芯片组上的热量传导到空隙中，经过空隙中空气自然对流即可由散热孔散出热量，降低芯片组的温度，保证其工作在正常温度环境中，提高了VR产品的稳定性及用户体验度。

同时，由于实用新型中的VR头戴式显示设备采用散热片即可对主要的发热部件进行散热，不需采用风扇散热，节省了内部空间，有利于降低散热成本及实现设备的小型化。

附图说明

图1为本实用新型实施例中VR头戴式显示设备的主机的正面截面结构示意图；

图2为本实用新型实施例中VR头戴式显示设备中主机部分的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中VR头戴式显示设备的主机部分的侧截面结构示意图；

图4A-图4B为本实用新型实施例中VR头戴式显示设备中头戴结构的结构示意图。

具体实施方式

首先，本实用新型实施例中术语“和”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

当本实用新型提及“第一”、“第二”、“第三”或者“第四”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，否则应当理解为仅仅是起区分之用。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的虚拟现实头戴式显示设备包括主机和头戴结构，头戴结构与主机可拆卸连接，该主机可以以虚拟现实显示器或增强现实显示器的方式示出。首先，对本实用新型中虚拟现实头戴式显示设备的主机进行介绍。

如图1和图2所示，虚拟现实头戴式显示设备的主机包括壳体10，以及设置在壳体10内的镜筒支架20、PCB组件30和散热片40，镜筒支架20的顶部与壳体10之间存在空隙，用于容置PCB组件30及散热片40，该散热片40覆盖于PCB组件30中芯片组301的上方，壳体10的顶侧设置有与散热片40对应的散热孔101，从而使得芯片组301产生的热量经散热片40传导至空隙中，经过空气自然对流后通过散热孔101散出到壳体10外。

本实用新型中，壳体10包括能扣合在一起的前壳和后壳，镜筒支架20荣置于后壳内，前壳位于镜筒支架20的前方，镜筒支架20可以通过安装孔和/或固定件等方式与后壳及前壳连接。壳体10对其内部的器件具有保护以及防尘作用，壳体10可以优选采用塑胶材料，塑胶材料的辐射发射率高，有利于辐射散热。在实际应用中，镜筒支架20内可以容置有与显示功能相应的模组，例如显示模组(包括镜头)、扫描模组等。

壳体10内由下至上依次设置有镜筒支架20、PCB组件30和散热片40，且壳体10的顶面设置有与散热片40对应的多个散热孔101。镜筒支架20是采用金属材料，结构稳定且具有较好的承受力。PCB组件30主要包括PCB板302及设置在PCB板302上的芯片组301，PCB板中还可以包括其它元件以及相应的电路，例如电源、显示屏等等。PCB组件30中芯片组301设置在PCB板302上，芯片组301是主要的发热部件,设置在散热片40下方，由于热量由浮力作用上升的原则，芯片组301产生的热量上升传递至散热片40，散热片40扩散的热量经过空气自然对流传导至空隙中，进而通过散热孔10向壳体10外散热。本实用新型中虚拟现实头戴式显示设备的PCB组件30上可以设置有导热片50，以将PCB产生的热量均匀地传导到相应部件上，图中一并示出。

散热片40包括并行排列的多个翅片，请参见图2，相邻两个散热翅片之间留有空气流通用间隙。散热片40可以是采用铝合金或铜等金属材料。优选的，散热片40可以采用较轻的铝合金，以减小穿戴设备的重量，降低用户佩戴时的负重，提高用户体验。进一步，还可对散热片40的表面进行氧化处理，以在散热片40的表面形成一层氧化膜，增强辐射散热。在实际应用中，散热片40可以通过安装固定在壳体10中，也可以安装在PCB组件30上或其它部件上，只要它能固定于芯片组301上方即可。

散热孔101在壳体10顶面的设置位置与散热片40位置相对应，以便散热片40传导出的热量在空隙中对流时由浮力作用上升可直接通过散热孔101排出。散热孔101的开孔方向平行于重力方向，散热孔101的数量、大小及占用的壳体10面积等可以依据实际情况设置，只要其设置于壳体10顶面与散热片40对应位置，并能在散热片40和壳体10外部之间提供一个散热通道即可。

本实用新型中，虚拟现实头戴式显示设备通过散热片40，即可对发热组件(即PCB组件30)中主要发热的芯片组301进行散热，且在本实用新型中VR头戴式显示设备的特殊结构下，将发热不加你和散热结构(散热片40)设置在镜筒支架20和壳体10之间的空隙处，有效利用了VR产品的空间，同时，无需采用风扇，避免设置风扇占用较多VR产品有限的内部空间，进一步减小了对VR产品的空间占用，有利于产品的小型化。

进一步，如图3所示，本实用新型中虚拟现实头戴式显示设备的PCB组件30上设置的导热片50包括芯片组301与散热片40之间设置的第一导热片501，以及PCB板下302的下表面和镜筒支架20之间设置的第二导热片502。导热片与其它部件至今的连接方式可采用双面胶粘接连接，还可采用焊接等，本实用新型中对导热片50的连接方式不作具体限制，只要保证导热片与各部件之间能够良好的传热即可。

具体的，第一导热片501主要覆盖于芯片组301的上方，第一导热片501的面积可以大于等于芯片组301的面积，用于将芯片组301产生的热量向上传递至散热片40上散热，实现通过散热片40来对虚拟现实头戴式显示设备中发热量最大的发热部件进行散热，具有较高的散热效率。

PCB组件30和镜筒支架20之间的第二导热片502，分别与镜筒支架20及PCB组件30的PCB板302接触。即第二导热片502的上表面与PCB板302接触，下表面与镜筒支架20接触，第二导热片502的面积可以较小，例如其面积小于等于PCB板302的面积，实现将PCB组件30的至少部分热量传递到镜筒支架20上进行散热，起到辅助散热效果。

由于镜筒支架20为金属材料，具有较好的导热性，同时，镜筒支架20在虚拟现实头戴式显示设备的结构中占有主导性作用，而PCB板302产生的热量相对于芯片组301产生的热量更少，通过第二导热片502将PCB板302产生的热量传递到镜筒支架20上散热，不会导致镜筒支架20温度的明显变化。因此，本实用新型中，利用自主研发的VR虚拟现实头戴式显示设备的结构特点，在镜筒支架20与壳体10之间存在空隙的情况下，进一步将镜筒支架20设计为金属材料，可实现在采用散热片40对PCB组件30中的芯片组301进行散热的同时，再采用第二导热片502将PCB组件30产生的另一部分热量(即PCB板302产生的热量)传递至采用金属材料的镜筒支架20上进行散热，具有较好的辅助散热作用，有效提升整机的散热效果。

本实用新型中，镜筒支架20中还可以设置有具有显示功能的显示模组，该显示模组可以包括透镜、显示屏及显示电路等。显示模组可与PCB组件30连接，进而通过芯片组301即可控制显示模组进行相应的显示操作。

下面结合附图介绍本实用新型实施例中VR头戴式设备的头戴结构的结构。

虚拟现实头戴式的头戴结构可与如图1-图3所示的主机可拆卸地连接，本实用新型中主要以头戴设备通过主机的顶部与主机合成一体为例进行介绍，以供用户佩戴使用，当然，在实际应用中还可以采用其他头戴结构，只要其能与主机部分配合实现稳固佩戴即可。

图4A所示，VR头戴式设备中头戴结构可以包括呈弧形的连接体61及多个用于贴合使用者头部不同部位的支撑体62，多个支撑体62可以是固定设置在连接体61上。本实用新型中以头戴结构中连接体61上从前至后依次设置有三个支撑体62为例。三个支撑体62可以包括额头支撑体601、头顶支撑体602以及后侧支撑体603，连接体61一端可与额头支撑体601相连，另一端可与后侧支撑体603相连。其中，前额支撑体601和后侧支撑体603均为弧形结构，且前额支撑体601和后侧支撑体603的两个凹面相对，使得前额支撑体601与头部的前额接触，后侧支撑体603与头部的后脑接触，从而将头部固定在头戴结构中。

其中，连接体61可以具有与人体头顶部形状相应的弧度，连接体61可以采用弹性带，也可以采用具有弹性的刚性材料。优选的，连接体61主体支架优选采用弧形弹簧钢，且为了实现美观轻便，连接体61的主体支架由两根弧度一致的弹簧钢组成。在实际应用中，除了头戴结构中的额头支撑体601和后侧支撑体603外，也可以根据实际需求增加或减少支撑体的数量或改变支撑体的位置等，只要头戴结构能使虚拟现实头戴式显示设备的主机部分稳固在用户头部即可。佩戴时，虚拟现实头戴式显示设备的主机及多个支撑体的重量作用于连接件上，可使连接体61发生形变，稳稳的将虚拟现实头戴式显示设备固定在用户头上。

在实际应用中，若连接体61的主体支架为刚性材料，在连接体61的主体支架外侧还可设置软管将其包住，提高佩戴的舒适度。虚拟现实头戴式显示设备如果需要走线，可沿连接体61主体支架与软管之前的间隙将信号电源线从头戴主机机构端连接至后侧支撑体603。

进一步，连接体61在中侧支撑体602和后侧支撑体603之间的部分可以设置为调节部件，通过该调节部件可以通过伸缩装置调节中侧支撑体602和后侧支撑体603之间的距离，以使支撑件与头部的贴合度更高。

为了加固虚拟现实头戴式显示设备佩戴时的稳定性，虚拟现实头戴式显示设备还可以包括侧带，具体可以包括左侧带71和右侧带72。图4A中，左侧带71和右侧带72分别设置在连接体61上靠近后侧支撑体的位置(如调节部件位置)的两侧。例如，左侧带71可与调节部件的左侧端面相连，右侧带72与调节部件的右侧端面相连。同时，主机的左侧可设置有左侧侧带连接结构701，主机的右侧设置有右侧侧带连接结构702(图中未示出)，其中，左侧带71和左侧侧带连接结构701相对应，右侧带72和右侧侧带连接结构702相对应，且左侧带71、右侧带72、左侧侧带连接结构701和右侧侧带连接结构702的结构可以一致，例如可以为卡扣结构、钉扣结构等。

或者，如图4B所示，左侧带71和右侧带72可以直接设置在后侧支撑体的两侧。左侧带71一端可与后侧支撑体603的左端部连接，另一端为起连接作用的自由端部；右侧带72一端可与后侧支撑体603的右端部连接，另一端为起连接作用的自由端部，图中以自由端部均为三角扣结构为例。

进一步，请仍参见图4B所示，虚拟现实头戴式显示设备中主机的两侧，和/或在前额支撑体601的左右侧两侧可分别设置有一个侧带连接结构80，例如扣钉结构，扣钉结构可与三角扣结构实现自由扣接和解扣，从而可进一步提高佩戴虚拟现实头戴式显示设备时的稳固性。

当然，在实际应用中，头戴结构还可通过其它方式与主机部分连接或固定主机部分，只要头戴结构能够将主机部分固定在佩戴者头部即可，本实用新型对此不作具体限制。

本实用新型虚拟现实头戴式显示设备，用户使用时，可以根据需求选择将侧带与主机(如壳体10两侧)相连，或是选择与额头支撑体601相连，佩戴方式较为灵活。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，包括主机和头戴结构，其中，主机包括壳体及位于所述壳体内的镜筒支架、PCB组件和散热片，所述镜筒支架的顶部与所述壳体之间存在空隙，所述PCB组件及所述散热片按由下至上的顺序依次设置在所述空隙内；所述散热片覆盖于所述PCB组件中芯片组的上方，所述壳体的顶侧设置有与所述散热片对应的散热孔，所述芯片组产生的热量通过所述散热片的传导，经所述散热孔向外散热。

2.如权利要求1所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述主机还包括：

第一导热片，设置在所述芯片组和所述散热片之间，用于将所述芯片组产生的热量均匀传导至所述散热片上。

3.如权利要求2所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述镜筒支架采用金属材料。

4.如权利要求3所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述PCB组件还包括承载所述芯片组的PCB板，所述PCB板和所述镜筒支架之间设置有第二导热片，用于将所述PCB组件产生的至少一部分热量传导至所述镜筒支架。

5.如权利要求4所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述散热片包括并行排列的多个翅片，且相邻两个散热翅片之间留有空气流通用间隙。

6.如权利要求5所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述散热片的材质为铝合金或铜。

7.如权利要求6所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述散热片的表面设置有氧化膜。

8.如权利要求7所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述壳体包括能扣合在一起的前壳和后壳，所述镜筒支架容置于所述后壳内，所述前壳位于所述镜筒支架的前方。

9.如权利要求1-8任一权项所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述镜筒支架内设置有显示模组，与所述PCB组件相连，用于在所述PCB组件的控制下进行图像显示。

10.如权利要求9所述的虚拟现实头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴结构与所述主机可拆卸连接。

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