CN110068929A - 头戴式显示设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种头戴式显示设备，其包括显示器、屈光部件和调节机构。屈光部件设置在显示器一侧。调节机构连接屈光部件，调节机构用于调节屈光部件的形态以调节屈光部件的屈光度。本申请实施方式的头戴式显示设备，通过调节机构调节屈光部件的形态，以调节屈光部件的屈光度，使得屈光不正的用户能够看清显示器显示的图像，有利于提高用户体验。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别涉及一种头戴式显示设备。
背景技术
相关技术中，电子眼镜通过计算***与光学***的配合，使用户在佩戴电子眼镜后，看到现实场景中添加的虚拟场景。然而，但当用户存在近屈光不正的情况时，用户需要先佩戴屈光眼镜，再佩戴上电子眼镜。电子眼镜和屈光眼镜在空间上互相冲突，导致电子眼镜佩戴不牢固，或者导致用户脸部受挤压而产生不适。
发明内容
本申请提供了一种头戴式显示设备。
本申请实施方式的头戴式显示设备包括：
显示器；
设置在所述显示器一侧的屈光部件；和
连接所述屈光部件的调节机构，所述调节机构用于调节所述屈光部件的形态以调节所述屈光部件的屈光度。
本申请实施方式的头戴式显示设备，通过调节机构调节屈光部件的形态，以调节屈光部件的屈光度，使得屈光不正的用户能够看清显示器显示的图像，有利于提高用户体验。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是相关技术的头戴式显示设备的平面示意图；
图2是本申请实施方式的头戴式显示设备的立体示意图；
图3是本申请实施方式的头戴式显示设备的平面示意图；
图4是本申请实施方式的头戴式显示设备部分结构的平面示意图；
图5是本申请实施方式的头戴式显示设备的调节过程的示意图；
图6是本申请实施方式的头戴式显示设备的调节过程的另一示意图；
图7是本申请另一实施方式的头戴式显示设备部分结构的平面示意图；
图8是本申请又一实施方式的头戴式显示设备部分结构的平面示意图。
主要元件符号说明：
头戴式显示设备100、外壳20、收容槽22、外壳顶壁24、外壳底壁26、缺口262、外壳侧壁28、支撑部件30、第一支架32、第一弯折部322、第二支架34、第二弯折部342、弹性带36、显示器40、屈光部件50、屈光腔52、透光液体54、第一膜层56、第二膜层58、侧壁59、调节机构60、腔体62、滑槽622、滑动件64、驱动部件66、旋钮662、丝杠664、齿轮666、齿条668、驱动电机669、电机轴6691、输入器6692、调节腔68。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
头戴式显示设备通过计算***与光学***的配合，在用户在佩戴头戴式显示设备后，可向用户的眼睛发送光学信号，从而实现虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality，AR)和混合现实(Mixed Reality，MR)等不同效果。
面对用户屈光不正的情况，相关技术的头戴式显示设备通常采用叠加镜片的方式应对。请参阅图1，相关技术的头戴式显示设备通常在显示器201的一侧设置镜片支架202，镜片支架202用于***镜片203。不同屈光情况的人，可通过***不同的镜片进行视力矫正。
然而如此，用户需要手动更换镜片203，这极不方便。而且，由于用户需要手动更换镜片203，镜片支架202不能太小，这会影响头戴式显示设备200的外观，甚至会因此影响佩戴舒适度。此外，由于是通过镜片203的更换进行视力矫正，镜片203的度数只能是阶梯式的，不可能是线性的。配备太多的镜片203会增加大量成本，配备的镜片203太少则不同屈光程度的用户可能无法找到相应的度数。
为解决上述问题，本申请实施方式提供了一种头戴式显示设备100(Head MountDisplay，HMD)。
请参阅图2和图3，本申请实施方式的头戴式显示设备100包括外壳20、支撑部件30、显示器40、屈光部件50和调节机构60。
外壳20为头戴式显示设备100的外部零部件，起到了保护和固定头戴式显示设备100的内部零部件的作用。通过外壳20将内部零部件包围起来，可以避免外界因素对这些内部零部件造成直接的损坏。
具体地，在本实施方式中，外壳20可用于固定显示器40、屈光部件50和调节机构60中的至少一个。在图3的示例中，外壳20形成有收容槽22，显示器40和屈光部件50收容在收容槽22中。调节机构60部分地从外壳20露出。
外壳20还包括外壳顶壁24、外壳底壁26和外壳侧壁28。外壳底壁26的中部朝向外壳顶壁24形成缺口262。或者说，外壳20大致呈“B”字型。在用户佩戴头戴式显示设备100时，头戴式显示设备100可通过缺口262架设在用户的鼻梁上，这样既可以保证头戴式显示设备100的稳定性，又可以保证用户佩戴的舒适性。调节机构60可部分地从外壳侧壁28露出，以便用户对屈光部件50进行调节。
另外，外壳20可以通过计算机数控(Computerized Numerical Control，CNC)机床加工铝合金形成，也可以采用聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或者PC和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic，ABS)注塑成型。在此不对外壳20的具体制造方式和具体材料进行限定。
支撑部件30用于支撑头戴式显示设备100。在用户佩戴头戴式显示设备100时，头戴式显示设备100可通过支撑部件30固定在用户的头部。在图3的示例中，支撑部件30包括第一支架32、第二支架34和弹性带36。
第一支架32和第二支架34关于缺口262对称设置。具体地，第一支架32和第二支架34可转动地设置在外壳20的边缘，在用户不需要使用头戴式显示设备100时，可将第一支架32和第二支架34贴近外壳20叠放，以便于收纳。在用户需要使用头戴式显示设备100时，可将第一支架32和第二支架34展开，以实现第一支架32和第二支架34支撑的功能。
第一支架32远离外壳20的一端形成有第一弯折部322，第一弯折部322朝向外壳底壁26弯折。这样，用户在佩戴头戴式显示设备100时，第一弯折部322可架设在用户的耳朵上，从而使头戴式显示设备100不易滑落。
类似地，第二支架34远离外壳20的一端形成有第二弯折部342。第二弯折部342的解释和说明可参照第一弯折部322，为避免冗余，在此不再赘述。
弹性带36可拆卸地连接第一支架32和第二支架34。如此，在用户佩戴头戴式显示设备100进行剧烈活动时，可以通过弹性带36进一步固定头戴式显示设备100，防止头戴式显示设备100在剧烈活动中松动甚至掉落。可以理解，在其他的示例中，弹性带36也可以省略。
在本实施方式中，显示器40包括OLED显示屏。OLED显示屏无需背光灯，有利于头戴式显示设备100的轻薄化。而且，OLED屏幕可视角度大，耗电较低，有利于节省耗电量。
当然，显示器40也可以采用LED显示器或Micro LED显示器。这些显示器仅作为示例而本申请的实施例并不限于此。
请一并参阅图4，屈光部件50设置在显示器40一侧。屈光部件50包括屈光腔52、透光液体54、第一膜层56、第二膜层58和侧壁59。
透光液体54设置在屈光腔52内。调节机构60用于调节透光液体54的量以调节屈光部件50的形态。具体地，第二膜层58相对于第一膜层56设置，侧壁59连接第一膜层56和第二膜层58，第一膜层56、第二膜层58和侧壁59围成屈光腔52，调节机构60用于调节透光液体54的量以改变第一膜层56和/或第二膜层58的形状。
如此，实现屈光部件50屈光功能的实现。具体地，“改变第一膜层56和/或第二膜层58的形状”包括三种情况：第一种情况：改变第一膜层56的形状且不改变第二膜层58的形状；第二种情况：不改变第一膜层56的形状且改变第二膜层58的形状；第三种情况：改变第一膜层56的形状且改变第二膜层58的形状。请注意，为方便解释，在本实施方式中，以第一种情况为例进行说明。
第一膜层56可具有弹性。可以理解，在屈光腔52中的透光液体54的量变化的情况下，屈光腔52内的压强也随之变化，从而使得屈光部件50的形态发生变化。
在一个例子中，调节机构60将屈光腔52中透光液体54的量减少，屈光腔52内的压强减小，屈光腔52外的压强与屈光腔52内的压强的压差增大，屈光腔52更加凹陷。
在另一个例子中，调节机构60将屈光腔52中透光液体54的量增多，屈光腔52内的压强增大，屈光腔52外的压强与屈光腔52内的压强的压差减小，屈光腔52更加凸出。
这样，就实现了通过调节透光液体54的量来调节屈光部件50的形态。
调节机构60连接屈光部件50。调节机构60用于调节屈光部件50的形态以调节屈光部件50的屈光度。具体地，调节机构60包括腔体62、滑动件64、驱动部件66、调节腔68和开关61。
滑动件64滑动地设置在腔体62中，驱动部件66与滑动件64连接，腔体62和滑动件64共同限定出调节腔68，调节腔68通过侧壁59连通屈光腔52，驱动部件66用于驱动滑动件64相对于腔体62滑动以调整调节腔68的容积以调节屈光腔52内的透光液体54的量。
如此，实现通过滑动件64来调整调节腔68的容积，以调节屈光腔52内的透光液体54的量。在一个例子中，请参阅图5，滑动件64往背离侧壁59的方向滑动，调节腔68的容积增大，调节腔68内的压强减小，屈光腔52内的透光液体54进入调节腔68，第一膜层56愈发向内凹陷。
在另一个例子中，请参阅图6，滑动件64往朝向侧壁59的方向滑动，调节腔68的容积减小，调节腔68内的压强增大，调节腔68内的透光液体54进入屈光腔52，第一膜层56愈发向外凸出。
侧壁59形成有流动通道591，流动通道591连通调节腔68和屈光腔52。调节机构60包括设置在流动通道591的开关61，开关61用于控制流动通道591的开闭状态。
在本实施方式中，开关61的数量为两个，两个开关61均为单向开关，其中一个开关61用于控制透光液体54从调节腔68流至屈光腔52，另一个开关61用于控制透光液体54从屈光腔52流至调节腔68。
如此，通过开关61实现透光液体54在调节腔68和屈光腔52之间的流动，以保持侧壁59两侧的压强平衡。如前所述，调节腔68容积的改变，会引起调节腔68中压强的变化，从而引起现透光液体54在调节腔68和屈光腔52之间的流动。而开关61通过控制流动通道591的开闭状态，来控制透光液体54在调节腔68和屈光腔52之间的流动能否实现，从而控制屈光部件50的形态的调节。
在一个例子中，请参阅图5，控制透光液体54从屈光腔52流至调节腔68的开关61打开，滑动件64往背离侧壁59的方向滑动，调节腔68的容积增大，调节腔68内的压强减小，屈光腔52内的透光液体54通过开关61进入调节腔68，第一膜层56愈发向内凹陷。
在另一个例子中，控制透光液体54从屈光腔52流至调节腔68的开关61关闭，即使滑动件64往背离侧壁59的方向滑动，调节腔68的容积增大，调节腔68内的压强减小，屈光腔52内的透光液体54也无法进入调节腔68，第一膜层56的形态不发生改变。
在又一个例子中，请参阅图6，控制透光液体54从调节腔68流至屈光腔52的开关61打开，滑动件64往朝向侧壁59的方向滑动，调节腔68的容积减小，调节腔68内的压强增大，调节腔68内的透光液体54通过开关61进入屈光腔52，第一膜层56愈发向外凸出。
在又一个例子中，控制透光液体54从调节腔68流至屈光腔52的开关61关闭，即使滑动件64往朝向侧壁59的方向滑动，调节腔68的容积减小，调节腔68内的压强增大，调节腔68内的透光液体54也无法进入屈光腔52，第一膜层56的形态不发生改变。
驱动部件66可基于多种结构和原理实现其驱动滑动件64滑动的功能。
在图2、图3、图4、图5和图6的示例中，驱动部件66包括旋钮662和丝杠664，丝杠664连接旋钮662和滑动件64，旋钮662用于驱动丝杠664转动以带动滑动件64相对于腔体62滑动。
如此，实现通过旋钮662和丝杠664来驱动滑动件64。由于丝杠664和旋钮662的配合可将旋钮662的回转运动转化为丝杠664直线运动，在用户旋转旋钮662时，丝杠664即可带动滑动件64相对于腔体62滑动，从而引起调节腔68容积的变化，进而调节屈光腔52内的透光液体54的量。旋钮662可自外壳20露出，以方便用户旋转。
具体地，旋钮662上形成有螺纹部，丝杠664上形成有与旋钮662配合的螺纹部，旋钮662和丝杠664螺纹连接。
在旋钮662旋转的同时，开关61可对应地打开。如此，使得透光液体54可以流动，保证侧壁59两侧的压强平衡。
在一个例子中，旋钮662顺时针旋转，滑动件64往背离侧壁59的方向滑动，则将控制透光液体54从屈光腔52流至调节腔68的开关61打开。在另一个例子中，旋钮662逆时针旋转，滑动件64往朝向侧壁59的方向滑动，则将控制透光液体54从调节腔68流至屈光腔52的开关61打开。
请注意，本实施方式中，没有关联旋钮662的旋转角度与屈光部件50的屈光度数，用户将旋钮662旋转到视觉体验最佳的位置即可。当然，在其他的实施方式中，也可以关联旋钮662的旋转角度与屈光部件50的屈光度数。在此，不对旋钮662的旋转角度与屈光部件50的屈光度数是否关联进行限定。
请参阅图7，驱动部件66包括齿轮666和与齿轮666啮合的齿条668，齿条668连接齿轮666和滑动件64，齿轮666用于驱动齿条668移动以带动滑动件64相对于腔体62滑动。
如此，实现通过齿轮666和齿条668来驱动滑动件64。由于齿轮666和齿条668的配合可将齿轮666的回转运动转化为齿条668直线运动，在用户旋转齿轮666时，齿条668即可带动滑动件64相对于腔体62滑动，从而引起调节腔68容积的变化，进而调节屈光腔52内的透光液体54的量。齿轮666可自外壳20露出，以方便用户旋转。
类似地，在齿轮666旋转的同时，开关61可对应地打开。如此，使得透光液体54可以流动，保证侧壁59两侧的压强平衡。
在一个例子中，齿轮666顺时针转动使得齿条668啮合在齿轮666上，齿条668的长度缩短，拉动滑动件64往背离侧壁59的方向移动，则将控制透光液体54从屈光腔52流至调节腔68的开关61打开。
在另一个例子中，齿轮666逆时针转动使得啮合在齿轮666上的齿条668从齿轮666脱离，齿条668的长度增长，推动滑动件64往朝向侧壁59的方向移动，则将控制透光液体54从调节腔68流至屈光腔52的开关61打开。
类似地，本实施方式中，没有关联齿轮666的旋转角度与屈光部件50的屈光度数，用户将齿轮666旋转到视觉体验最佳的位置即可。当然，在其他的实施方式中，也可以关联齿轮666的旋转角度与屈光部件50的屈光度数。在此，不对齿轮666的旋转角度与屈光部件50的屈光度数是否关联进行限定
请参阅图8，驱动部件66包括驱动电机669，驱动电机669的电机轴6691连接滑动件64，驱动电机669用于驱动滑动件64相对于腔体62滑动。
如此，实现通过驱动电机668驱动滑动件64。具体地，驱动电机669可为线性电机。线性电机结构简单，不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，可以减小运动惯量并提高动态响应性能和定位精度。通过驱动电机668驱动滑动件64，使得对滑动件64的驱动具有可编辑性。例如，可以通过事先的校准，将驱动电机668与屈光的度数关联起来。用户可以直接输入屈光的度数，驱动电机668自动运转驱动滑动件64滑动到对应的位置。
进一步地，驱动部件66还可以包括输入器6692，输入器6692包括但不限于按键、旋钮或触摸屏等装置。在图8的示例中，输入器6692为按键，两个按键分别设置在腔体62的相对两侧。按键可自外壳20露出，以方便用户按压。按键可根据外力按压的次数或时长控制驱动电机669的工作时长，从而控制滑动件64的滑动距离。
类似地，在驱动电机669工作的同时，开关61可对应地打开。如此，使得透光液体54可以流动，保证侧壁59两侧的压强平衡。
在一个例子中，用户按压两个按键中的一个按键，驱动电机轴6691伸长，电机轴6691推动滑动件64往朝向侧壁59的方向移动，则将控制透光液体54从调节腔68流至屈光腔52的开关61打开。
在另一个例子中，用户按压两个按键中的另一个按键，驱动电机轴6691缩短，电机轴6691拉动滑动件64往背离侧壁59的方向移动，则将控制透光液体54从屈光腔52流至调节腔68的开关61打开。
需要注意的是，屈光部件50的结构不仅包括以上的屈光腔52、透光液体54、第一膜层56、第二膜层58和侧壁59，只要保证屈光部件50可以实现屈光度的改变的效果即可。例如，在其他方式中，屈光部件50包括多个镜片和驱动件，驱动件用于驱动每个镜片从收容位置移动到屈光位置。这样，即可通过多个镜片的组合，来改变屈光部件50的屈光度。当然，驱动件也可驱动移动到屈光位置上的每个镜片在屈光光轴上移动，从而改变屈光部件50的屈光度。
因此，以上所述的屈光部件的形态包括屈光部件的形状和状态，以上屈光腔52、透光液体54、第一膜层56、第二膜层58和侧壁59的结构方式通过改变第一膜层56和/或第二膜层58的形状以实现屈光度的改变；以上多个镜片和驱动件的结构方式，通过改变镜片的状态以实现屈光度的改变。
综合以上，本申请实施方式提供了一种头戴式显示设备100，其包括显示器40、屈光部件50和调节机构60。屈光部件50设置在显示器40一侧。调节机构60连接屈光部件50，调节机构60用于调节屈光部件50的形态以调节屈光部件50的屈光度。
本申请实施方式的头戴式显示设备100，通过调节机构60调节屈光部件50的形态，以调节屈光部件50的屈光度，使得屈光不正的用户能够看清显示器40显示的图像，有利于提高用户体验。
而且，本申请实施方式的头戴式显示设备100中，屈光部件50和调节机构60可线性矫正屈光度数，使每个不同屈光度数的人都可以灵活佩戴。同时，屈光部件50和调节机构60的体积较小，不影响头戴式显示设备100的佩戴体验。用户不需要购买很多镜片，可以降低价格。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：
显示器；
设置在所述显示器一侧的屈光部件；和
连接所述屈光部件的调节机构，所述调节机构用于调节所述屈光部件的形态以调节所述屈光部件的屈光度。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述屈光部件包括屈光腔和设置在所述屈光腔内的透光液体，所述调节机构用于调节所述透光液体的量以调节所述屈光部件的形态。
3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述屈光部件包括第一膜层、相对于所述第一膜层设置的第二膜层和连接所述第一膜层和所述第二膜层的侧壁，所述第一膜层、所述第二膜层和所述侧壁围成所述屈光腔，所述调节机构用于调节所述透光液体的量以改变所述第一膜层和/或所述第二膜层的形状。
4.根据权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述调节机构包括腔体、滑动地设置在所述腔体中的滑动件和与所述滑动件连接的驱动部件，所述腔体和所述滑动件共同限定出调节腔，所述调节腔通过所述侧壁连通所述屈光腔，所述驱动部件用于驱动所述滑动件相对于所述腔体滑动以调整所述调节腔的容积以调节所述屈光腔内的所述透光液体的量。
5.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述侧壁形成有流动通道，所述流动通道连通所述调节腔和所述屈光腔。
6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述调节机构包括设置在所述流动通道的开关，所述开关用于控制所述流动通道的开闭状态。
7.根据权利要求6所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述开关的数量为两个，两个所述开关均为单向开关，其中一个所述开关用于控制所述透光液体从所述调节腔流至所述屈光腔，另一个所述开关用于控制所述透光液体从所述屈光腔流至所述调节腔。
8.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述驱动部件包括旋钮和丝杠，所述丝杠连接所述旋钮和所述滑动件，所述旋钮用于驱动所述丝杠转动以带动所述滑动件相对于所述腔体滑动。
9.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述驱动部件包括齿轮和与所述齿轮啮合的齿条，所述齿条连接所述齿轮和所述滑动件，所述齿轮用于驱动所述齿条移动以带动所述滑动件相对于所述腔体滑动。
10.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述驱动部件包括驱动电机，所述驱动电机的电机轴连接所述滑动件，所述驱动电机用于驱动所述滑动件相对于所述腔体滑动。
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