CN210954482U - 一种显示装置及头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种显示装置及头戴式显示设备，涉及显示技术领域。显示装置包括：保护框架；显示屏，嵌入保护框架第一面；传动结构，与保护框架第二面连接；电机，与传动结构连接，用于驱动传动结构传动，以带动显示屏转动；图像处理器，与显示屏连接，用于向显示屏发送显示信号。本实用新型中，显示屏嵌入保护框架，传动结构与保护框架和电机连接，电机驱动传动结构，带动显示屏转动。图像处理器向显示屏发送显示信号，显示屏转动时可根据显示信号显示图像。基于人眼视觉暂留特性，显示屏转动时，人眼可保留多个转动角度的图像，如此，人眼看到的图像面积大于显示屏面积，显示装置只需处理一个显示屏大小的图像，降低了对硬件性能的要求。

Description

一种显示装置及头戴式显示设备

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示装置及头戴式显示设备。

背景技术

随着显示技术的飞速发展，人们对于显示装置刷新画面的要求越来越高。但是，在实际应用中，大屏显示装置逐渐成为主流，而屏幕越大，对显示装置的渲染能力、传输显示信号的能力，以及转码能力的要求就越高。因此，在显示画面时，屏幕越大，对于显示装置的硬件性能就要求越高。

实用新型内容

本实用新型提供一种显示装置及头戴式显示设备，以解决现有的显示装置对硬件性能要求较高的问题。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种显示装置，所述显示装置包括：

至少一个显示屏；

与所述显示屏一一对应传动结构；

与所述显示屏一一对应的保护框架，所述显示屏嵌入所述保护框架的第一面，所述传动结构与所述保护框架背离所述第一面的第二面连接；

电机，所述电机与所述传动结构连接；所述电机被配置为驱动所述传动结构进行传动，以带动所述显示屏转动；

图像处理器，与所述显示屏连接，所述图像处理器被配置为向所述显示屏发送显示信号。

可选地，所述传动结构包括第一带轮、传动带和第二带轮，所述第一带轮与所述保护框架的第二面连接，所述第二带轮与所述电机连接，所述传动带套设在所述第一带轮和所述第二带轮上。

可选地，所述显示屏与所述电机连接。

可选地，所述显示屏为条形屏。

为了解决上述问题，本实用新型还公开了一种头戴式显示设备，包括如上所述的显示装置。

可选地，所述头戴式显示设备还包括外壳，所述显示装置设置在所述外壳内。

可选地，所述外壳包括可开合的顶壳和底壳，所述显示装置固定于所述底壳内。

可选地，所述保护框架的第二面还设置有固定轴；所述头戴式显示设备还包括第一轴承座和第二轴承座，所述电机插接在所述第一轴承座的座孔中，所述固定轴插接在所述第二轴承座的座孔中；所述第一轴承座和所述第二轴承座固定于所述底壳内。

可选地，所述头戴式显示设备还包括与所述显示屏一一对应的透镜组件，所述外壳靠近所述保护框架第一面的一侧设置有与所述透镜组件一一对应的通孔，所述透镜组件设置在所述通孔中。

可选地，所述显示屏的数量为2。

与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：

在本实用新型实施例中，显示屏嵌入保护框架，传动结构分别与保护框架和电机连接，电机驱动传动结构进行转动，从而可以带动保护框架进行转动，进而保护框架可以带动显示屏进行转动。图像处理器可以向显示屏发送显示信号，从而显示屏在转动的过程中，可以根据显示信号进行图像显示。由于人眼具有视觉暂留的特性，因此，显示屏在转动的过程中，人眼可以保留显示屏旋转至多个不同角度时所显示的图像，如此，人眼看到的图像面积大于一个显示屏的面积，而显示装置只需对一个显示屏大小的图像进行渲染、转码，以及对应显示信号的传输，从而降低了对显示装置硬件性能的要求。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例一的一种显示装置的示意图；

图2示出了本实用新型实施例一的一种显示装置的显示控制原理图；

图3示出了本实用新型实施例一的一种保护框架和第一带轮的细节示意图；

图4示出了本实用新型实施例二的一种头戴式显示设备的示意图；

图5示出了本实用新型实施例二的一种显示装置与第一轴承座和第二轴承座连接的示意图；

图6示出了本实用新型实施例二的一种显示屏处于0度位置的示意图；

图7示出了本实用新型实施例二的一种显示屏处于60度位置的示意图；

图8示出了本实用新型实施例二的一种显示屏处于90度位置的示意图；

图9示出了本实用新型实施例二的一种不同角度位置采集到的图像的示意图；

图10示出了本实用新型实施例二的一种显示屏转动时显示的画面效果图。

附图标记说明：

10-显示屏，20-传动结构，201-第一带轮，202-传动带，203-第二带轮，30-保护框架，01-保护框架的第一面，02-保护框架的第二面，40-电机，50-图像处理器，60-外壳，601-顶壳，602-底壳，603-通孔，70-固定轴，80-第一轴承座，03-螺钉，100-透镜组件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本实用新型实施例一的一种显示装置的示意图，该显示装置包括至少一个显示屏10、与显示屏10一一对应传动结构20、与显示屏10一一对应的保护框架30、电机40和图像处理器50。

其中，显示屏10具体可以是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)、LED(Light Emitting Diodes，发光二极管)显示屏、Micro LED(微型发光二极管)显示屏等，本实用新型实施例对此不作具体限定。

保护框架30可以用于保护显示屏10，显示屏10可以嵌入保护框架30的第一面01，在具体应用中，保护框架30可以根据显示屏10的尺寸进行设计，并外包于显示屏10。另外，传动结构20与保护框架30背离第一面01的第二面02连接，若将保护框架30的第一面01称为保护框架30的正面，保护框架30的第二面02称为保护框架30的背面，则传动结构20即与保护框架30的背面连接。

另外，电机40也与传动结构20连接，电机40可以被配置为驱动传动结构20进行传动，以带动显示屏10转动。由于传动结构20分别与电机40和保护框架30连接，因此，电机40可以驱动传动结构20进行传动，进而带动保护框架30转动。进一步地，由于显示屏10嵌入在保护框架30上，因此，保护框架30在被传动结构20的带动下进行转动时，会带动显示屏10进行转动。

图像处理器50可以与显示屏10连接，图像处理器50可以被配置为向显示屏10发送显示信号，该显示信号可以是图像处理器50接收到外部设备发送的图像数据后，根据该图像数据生成得到。相应的，显示屏10可以被配置为根据该显示信号进行图像显示。

以下对该显示装置的工作原理进行介绍。该显示装置是基于人眼的视觉暂留(Persistence of vision)现象进行设计的，视觉暂留现象是光作用于视网膜上所产生的视觉，在光停止作用后，该视觉仍然能够保留一段时间的现象。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑从而引起视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，而感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。物体在快速运动时,当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能在短时间内继续保留其影像，这种现象被称为视觉暂留现象，是人眼具有的一种性质。换一种说法，也即是人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续一段时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”，一般动态视觉的暂留时间为1/24秒。

在本实用新型实施例中，显示屏10嵌入保护框架30，传动结构20分别与保护框架30和电机40连接，电机40驱动传动结构20进行转动，从而可以带动保护框架30进行转动，进而保护框架30可以带动显示屏10进行转动。图像处理器50可以向显示屏10发送显示信号，从而显示屏10在转动的过程中，可以根据显示信号进行图像显示。由于人眼具有视觉暂留的特性，因此，显示屏10在转动的过程中，人眼可以保留显示屏10旋转至多个不同角度时所显示的图像，如此，一个显示屏便能够使人眼观察到大于一个显示屏面积的图像，而显示装置只需对一个显示屏大小的图像进行渲染、转码，以及对应显示信号的传输，从而降低了对显示装置的渲染能力、传输显示信号的能力，以及转码能力的要求。

参照图2，示出了一种显示装置的显示控制原理图，显示屏10可以根据一个固定的帧率进行硬件刷新，控制刷新的信号是垂直同步(V-Sync)信号，指示前一帧图像的结束和下一帧图像的开始，垂直同步信号可以由显示屏10的显示芯片输出。显示芯片可以与图像处理器50连接，进而显示芯片可以将垂直同步信号输出至图像处理器50，如图2所示。图像处理器50在接收到垂直同步信号时，可以渲染下一帧将要显示的图像，然后根据渲染后的图像，生成显示信号，进而将显示信号回传给显示屏10，以使显示屏10呈现画面。

另外，显示屏10可以与电机40连接，具体地，显示芯片可以与电机40连接。参照图2，显示芯片可以将垂直同步信号也输出至电机40，进而电机40可以根据垂直同步信号的频率，以一定的转速控制显示屏10进行转动。在具体应用时，显示屏10可以每隔预设的角度间隔显示一帧图像，也即是显示屏10旋转至特定角度时，可以开始显示该角度对应的图像，继续旋转一个角度间隔后，开始显示下一帧图像。因此，电机40可以根据垂直同步信号的频率，也即画面的刷新频率，控制显示屏10的转速，使其按照预设的角度间隔显示每帧图像。

可以利用垂直同步信号，也即显示屏10的刷新频率，对电机40进行转速调节，使得显示屏转动和显示屏画面刷新同步，利用人眼的视觉暂留特性呈现正常的显示画面，从而能够降低软件端的渲染压力，传输过程中的带宽压力以及显示芯片的转码压力，从而降低了对显示装置硬件的整体性能要求。

人眼动态视觉的暂留时间一般为1/24s，同时，在VR(Virtual Reality，虚拟现实)环境下，人眼判别显示画面无卡顿的最低刷新频率为90Hz。则在一种基于VR显示的实现方式中，该显示装置的最低刷新频率可以固定在90Hz，电机40的转速可以为5400rpm(转/分钟)，显示屏10可以每旋转4度，呈现一个全新的画面。屏幕刷新频率越高，呈现的画面效果越细腻。

可选地，传动结构20可以包括第一带轮201、传动带202和第二带轮203，参照图3，第一带轮201与保护框架30的第二面02连接，参照图1，第二带轮203与电机40连接，传动带202套设在第一带轮201和第二带轮203上。相应的，电机40可以驱动第二带轮203的转动，第二带轮203通过传动带202及第一带轮201带动显示屏10转动。

进一步可选地，第一带轮201可以与保护框架30第二面02的中心位置连接，保护框架30第二面02的中心位置对应显示屏10的中心，从而在电机40驱动传动结构20进行传动时，显示屏10可以沿自身的中心进行转动。

在实际应用中，第一带轮201和保护框架30可以是一体结构，当然，也可以是各自独立加工后，将第一带轮201通过粘接、焊接、等方式与保护框架30的第二面02进行连接，本实用新型实施例对此不作具体限定。类似地，第二带轮203和电机40可以是一体结构，当然，也可以是各自独立加工后，将第二带轮203通过粘接、焊接等方式与电机40进行连接，本实用新型实施例对此不作具体限定。

可选地，在实际应用时，显示屏10可以为条形屏，从而显示屏10在沿自身的中心进行转动时，转动半圈所显示的各个图像可以组成一个接近圆形的画面，从而能够适应人眼的视角。

需要说明的是，显示装置中的各个电学器件之间的连接方式为电连接。

本实用新型实施例提供的显示装置，可以应用于VR显示、MR(Mixed Reality，混合现实)显示以及AR(Augmented Reality，增强现实)显示等场景。

在本实用新型实施例中，显示屏嵌入保护框架，传动结构分别与保护框架和电机连接，电机驱动传动结构进行转动，从而可以带动保护框架进行转动，进而保护框架可以带动显示屏进行转动。图像处理器可以向显示屏发送显示信号，从而显示屏在转动的过程中，可以根据显示信号进行图像显示。由于人眼具有视觉暂留的特性，因此，显示屏在转动的过程中，人眼可以保留显示屏旋转至多个不同角度时所显示的图像，如此，人眼看到的图像面积大于一个显示屏的面积，而显示装置只需对一个显示屏大小的图像进行渲染、转码，以及对应显示信号的传输，从而降低了对显示装置硬件性能的要求。

实施例二

参照图4，示出了本实用新型实施例二的一种头戴式显示设备的示意图，该头戴式显示设备可以包括如上所述的显示装置。

可选地，参照图4，该头戴式显示设备还可以包括外壳60，显示装置设置在外壳60内。该外壳60可以用于保护显示装置，并且可以起到美观的作用。

可选地，参照图4，外壳60包括可开合的顶壳601和底壳602，显示装置可以固定于底壳602内。

可选地，参照图5，保护框架30的第二面02还设置有固定轴70。相应的，头戴式显示设备还可以包括第一轴承座80和第二轴承座90，电机40插接在第一轴承座80的座孔中，固定轴70插接在第二轴承座90的座孔中；第一轴承座80和第二轴承座90固定于底壳602内。也即是第一轴承座80可以用于支撑电机40，第二轴承座90可以用于支撑显示屏10。进一步可选地，第一轴承座80和第二轴承座90上还可以设置减震结构，从而可以避免人体移动，或者电机40震动而导致的显示屏10震动。在一种可选的实现方式中，参照图5，第一轴承座80和第二轴承座90均可以通过螺钉03固定于底壳602内。

可选地，头戴式显示设备还可以包括与显示屏10一一对应的透镜组件100，外壳60靠近保护框架30第一面01的一侧设置有与透镜组件100一一对应的通孔603，透镜组件100设置在通孔603中。透镜组件100可以包括具有汇聚、放大图像等作用的至少一个透镜，在实际应用中，透镜组件100可以根据实际的使用场景(VR显示、MR显示、AR显示等使用场景)进行配置。

可选地，在头戴式显示设备中，显示屏10的数量为2，其中一个显示屏10可以用于左眼的观看，另一个显示屏10可以用于右眼的观看。在具体应用中，显示屏10的高度，各显示屏10之间的间距，以及透镜组件100的位置等，均可以根据用户的头部、人眼间距、人眼观看时的舒适视角等因素进行设计，本实用新型实施例对此不作具体限定。用户可以将头戴式显示设备佩戴在头部，并将透镜组件100的位置对准眼睛，从而一个显示屏10可以对准一只眼睛。

在一种实现方式中，图像处理器可以接收外部设备发送的图像数据，然后，可以根据该图像数据，生成显示信号。其中，该外部设备可以是采样相机，相应的，该图像数据则可以是采样相机采集的图像数据。图像的采集过程中，采样相机的像素尺寸、视场角大小等都不发生改变，只需要控制采样相机的镜头按照经过镜头中心的旋转轴，如同显示屏一样的规律进行转动，即可完成图像的采样和渲染。在实际应用中，采样步长，也即采集一帧图像所转过的角度间隔，可以根据需要进行设置。

需要说明的是，在实际应用中，采样相机的采样步长和显示屏显示一帧图像所转过的角度间隔可以相同，也可以不相同，本实用新型实施例对此不作具体限定。若相同，则说明显示屏刷新画面的规律与采样相机采集图像的规律相同，因此，显示屏可以在转动过程中，依次显示从采样相机获得的图像。若不同，则显示屏显示一帧图像所转过的角度间隔至少应是采样相机的采样步长的整数倍，例如显示屏显示一帧图像所转过的角度间隔可以是30度，那么采样相机的采样步长可以是15度，前者是后者的2倍，这样才能保证显示屏每转过30度，便可以显示当前角度下对应的采集到的图像。

之后，图像处理器可以根据电机的转速，确定电机转过的圈数，然后可以根据电机转过的圈数，确定显示屏当前的旋转角度，进而图像处理器可以从接收到的采样相机采集的图像中，选择与显示屏当前的旋转角度相对应的最近的一帧图像，之后根据该图像生成显示信号，并发送至显示屏。

以采样相机的采样步长和显示屏显示一帧图像所转过的角度间隔均为30度为例，可以以采样相机镜头/显示屏的长度方向与水平方向平行时作为0度基准，参照图1和图6中所示的显示屏状态，可称为0度位置。类似地，图7示出了显示屏的长度方向与水平方向呈60度的状态，可称为60度位置，图8示出了显示屏的长度方向与水平方向垂直的状态，可称为90度位置，以此类推。采样相机镜头/显示屏均可沿逆时针进行转动，采样相机镜头转动半圈，可以采集到如图9所示的6帧图像，分别是0度对应的画面、30度对应的画面、60度对应的画面、90度对应的画面、120度对应的画面和150度对应的画面。

在实际应用中，显示屏开始显示的起始角度，与采样相机采集图像的起始角度应保持一致，例如采样相机今天从0度位置开始采集，则显示屏也需要从0度位置开始进行显示。在具体应用时，可以设定显示屏在结束显示时复位至0度位置，或者可以设定显示屏在开始显示时复位至0度位置，以保证显示屏可以从0度对应的画面开始显示。

进一步地，显示屏可以按照与采样相机相同的旋转规律进行转动，在显示屏转动至0度位置时，可以显示0度对应的画面，在显示屏转动至30度位置时，可以显示30度对应的画面，在显示屏转动至60度位置时，可以显示60度对应的画面，在显示屏转动至90度位置时，可以显示90度对应的画面，在显示屏转动至120度位置时，可以显示120度对应的画面，在显示屏转动至150度位置时，可以显示150度对应的画面，从而用户可以基于人眼的视觉暂留特性，观察到如图10所示的画面效果图。

通常，若要使观察到如图10所示的画面效果图，则需要长度和宽度相同的显示屏，例如41.2*41.2mm(毫米)尺寸的显示屏，而采用本实用新型实施例提供的显示装置，则只需要41.2*10mm尺寸的显示屏即可，从而显示屏的宽度/长度可以降为之前的1/4，因此减小了显示屏的尺寸，进而降低了对显示装置的渲染能力、传输显示信号的能力，以及转码能力的要求。

在本实用新型实施例中，头戴式显示设备可以包括显示装置，在显示装置中，显示屏嵌入保护框架，传动结构分别与保护框架和电机连接，电机驱动传动结构进行转动，从而可以带动保护框架进行转动，进而保护框架可以带动显示屏进行转动。图像处理器可以向显示屏发送显示信号，从而显示屏在转动的过程中，可以根据显示信号进行图像显示。由于人眼具有视觉暂留的特性，因此，显示屏在转动的过程中，人眼可以保留显示屏旋转至多个不同角度时所显示的图像，如此，人眼看到的图像面积大于一个显示屏的面积，而显示装置只需对一个显示屏大小的图像进行渲染、转码，以及对应显示信号的传输，从而降低了对头戴式显示设备硬件性能的要求。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本实用新型，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本实用新型所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种显示装置及头戴式显示设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：

至少一个显示屏；

与所述显示屏一一对应传动结构；

与所述显示屏一一对应的保护框架，所述显示屏嵌入所述保护框架的第一面，所述传动结构与所述保护框架背离所述第一面的第二面连接；

电机，所述电机与所述传动结构连接；所述电机被配置为驱动所述传动结构进行传动，以带动所述显示屏转动；

图像处理器，与所述显示屏连接，所述图像处理器被配置为向所述显示屏发送显示信号。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述传动结构包括第一带轮、传动带和第二带轮，所述第一带轮与所述保护框架的第二面连接，所述第二带轮与所述电机连接，所述传动带套设在所述第一带轮和所述第二带轮上。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示屏与所述电机连接。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示屏为条形屏。

5.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的显示装置。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括外壳，所述显示装置设置在所述外壳内。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述外壳包括可开合的顶壳和底壳，所述显示装置固定于所述底壳内。

8.根据权利要求7所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述保护框架的第二面还设置有固定轴；所述头戴式显示设备还包括第一轴承座和第二轴承座，所述电机插接在所述第一轴承座的座孔中，所述固定轴插接在所述第二轴承座的座孔中；所述第一轴承座和所述第二轴承座固定于所述底壳内。

9.根据权利要求6所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括与所述显示屏一一对应的透镜组件，所述外壳靠近所述保护框架第一面的一侧设置有与所述透镜组件一一对应的通孔，所述透镜组件设置在所述通孔中。

10.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述显示屏的数量为2。

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