CN208283654U - 头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种头戴式显示设备，该设备包括：壳体；配置于所述壳体中的透镜组件；以及位于所述透镜组件沿光轴方向任一侧的调光模组。其中，所述调光模组包括至少一个用于调整环境光线到达显示组件的光强度。本实用新型用以解决由于阳光直射造成显示屏幕烧坏的技术问题。

Description

头戴式显示设备

技术领域

本实用新型实施例涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

目前，头戴式显示设备例如一体式头戴式显示设备、移动端头戴式显示设备等，由于其便携性，方便在户外使用，得到广泛应用。

但由于头戴式显示设备中为了实现对虚拟图像的放大显示，透镜组件由一个或多个透镜组成，而显示屏幕通常位于透镜组件的焦平面附近。当用户携带该头戴式显示设备到户外，在户外强烈阳光直射透镜组件时极易在显示屏幕附近聚光产生高温，从而烧毁显示屏幕。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种头戴式显示设备，用以解决由于阳光直射造成显示屏幕烧坏的问题。

本实用新型提供了一种头戴式显示设备，包括：

壳体；

配置于所述壳体中的透镜组件；以及位于所述透镜组件沿光轴方向任一侧的调光模组；

其中，所述调光模组包括至少一个用于调整环境光线到达显示组件的光强度的调光组件。

优选地，还包括与所述调光组件电连接的控制组件，所述控制组件用于控制所述调光组件以调整环境光线到达所述显示组件的光强度。

优选地，所述调光组件为液晶型调光组件；所述液晶型调光组件包括第一偏振片、调光膜及第二偏振片；

其中，所述调光膜包括第一导电膜、第二导电膜及注入所述第一导电膜及所述第二导电膜中间的液晶层；所述第一偏振片设置于所述第一导电膜远离液晶层一侧；所述第二偏振片设置于所述第二导电膜远离所述液晶层一侧；且所述第一偏振片的偏振方向与所述第二偏振片的偏振方向垂直。

优选地，所述调光组件包括偏振方向互相垂直的第三偏振片和第四偏振片；其中所述第三偏振片与所述第四偏振片平行。

优选地，还包括与所述控制组件电连接的传感模组；

所述传感模组，用于检测所述头戴式显示设备的佩戴状态，并产生与所述佩戴状态相关的状态信息。

优选地，所述传感模组为红外传感器，所述红外传感器设置于所述壳体靠近用户的一侧。

优选地，还包括与所述壳体连接的固定带；所述固定带用于将所述头戴式显示设备固定在用户头部；

所述传感模组为设置于所述固定带贴近于用户头部一侧的压力传感器。

优选地，所述控制组件包括按键开关，所述按键开关设置在所述壳体上。

优选地，所述调光组件与所述透镜组件的入光面胶合或与所述透镜组件的出光面胶合。

优选地，所述设备还包括用于支撑所述调光组件的结构件；其中，所述结构件与所述壳体固定连接或可拆卸连接。

优选地，所述头戴式显示设备还包括至少一个显示器。

优选地，所述至少一个显示器包括第一显示器和第二显示器；

所述透镜组件包括左透镜和右透镜；其中，所述左透镜对应于左眼、所述右透镜对应于右眼；

所述至少一个调光组件包括左调光组件和右调光组件；

其中，所述第一显示器的中心及所述左调光组件的中心位于所述左透镜的光轴上、所述第二显示器的中心及所述右调光组件的中心位于所述右透镜的光轴上。

与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：

本实用新型提供了一种头戴式显示设备，包括壳体；配置于所述壳体中的透镜组件；以及位于所述透镜组件沿光轴方向任一侧的调光模组。其中，所述调光模组包括至少一个用于调整环境光线到达显示组件的光强度的调光组件。当用户在户外使用该头戴式显示设备时，通过调光组件降低环境光线到达显示组件上的光强度，可以避免阳光直射透镜组件时造成显示屏幕烧坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的一个实施例的侧面结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的又一个实施例的侧面结构示意图；

图3是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的另一个实施例的侧面结构示意图；

图4是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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。

随着VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术的快速发展，基于VR技术的头戴式显示设备的应用越来越广泛。由于一体式头戴式显示设备和移动端头戴式显示设备不需要外接主机，具有很好地便携性，方便在户外使用。

但在户外使用后显示屏幕会出现烧伤色斑、甚至烧坏的情况。为了避免由于阳光直射造成显示屏幕烧坏，本实用新型提供了一种头戴式显示设备，包括：壳体；配置于所述壳体中的透镜组件；以及位于所述透镜组件沿光轴方向任一侧的调光模组。其中，所述调光模组包括至少一个用于调整环境光线到达显示组件的光强度的调光组件。当用户在户外使用该头戴式显示设备时，通过调光组件降低环境光线到达显示组件上的光强度，可以避免阳光直射透镜组件时造成显示屏幕烧坏。

下面将结合附图对本实用新型技术方案进行详细描述。

图1是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的一个实施例的侧面结构示意图。该头戴式显示设备可以包括壳体101；配置于所述壳体101中的透镜组件102；以及位于所述透镜组件102沿光轴方向任一侧的调光模组103。

该头戴式显示设备为便携式的可以在户外佩戴使用的头戴式显示设备，例如一体式头戴式显示设备、移动端头戴式显示设备等，在此不做具体限定。

其中，所述调光模组103可以包括至少一个用于调整环境光线到达显示组件的光强度的调光组件。

一些实施例中，调光模组103与显示组件可以位于该透镜组件102沿光轴方向同一侧，此时调光模组103位于显示组件与透镜组件102之间的任一位置，且调光组件用于调整透镜组件102透射至显示组件上的环境光线的光强度。

当然，调光模组103与显示组件也可以是位于该透镜组件102沿光轴方向的相对侧，此时该透镜组件102位于调光模组103和显示组件之间，且调光组件用于调整入射至透镜组件102上的环境光线的光强度，从而实现调整透镜组件102透射至显示组件上的环境光线的光强度。

调光模组103的面积可以覆盖透镜组件102的可视区域以保证对到达显示组件上环境光线的光强度的调整。

实际应用中，显示组件位于透镜组件102的焦平面附近，当外界环境光线入射至该透镜组件102后，会在显示组件的显示屏幕附近发生汇聚发热。

其中，透镜组件102可以分为左透镜和右透镜。其中，左透镜对应于用户的左眼，用于在左眼成像；右透镜对应于用户的右眼，用于在右眼成像。左透镜和右透镜由一个或多个透镜组成，使得左透镜和右透镜具有正的光焦度。

当该调光模组103包括一个调光组件时，该调光组件的面积需满足同时覆盖左透镜和右透镜的可视区域。当调光模组103包括两个调光组件时，左调光组件对应左透镜，且满足左调光组件的面积可以覆盖左透镜的可视区域；右调光组件对应右透镜，且满足右调光组件的面积可以覆盖右透镜的可视区域。

可选地，作为一个实施例，调光组件可以包括两种调光状态，根据该头戴式显示设备的佩戴状态，该两种调光状态可以包括透光状态和遮光状态。该调光组件的调光状态为透光状态时，到达所述显示组件的环境光线的光强度较高；该调光组件的遮光状态为透光状态时，到达所述显示组件的环境光线的光强度较低。

一些实施例中，调光组件处于透光状态时，根据调光组件的材质及其透光特性，在不影响用户观看体验的情况下，其透光率可以满足在100％～70％。当透光率为100％时，此时到达显示组件的环境光线的光强度为初始光强度；当透光率为70％时，此时到达显示组件的环境光线的光强度为初始光强度的70％。调光组件处于遮光状态时，仍然可以存在一定的透光率，但其透光率例如可以低于10％，以使到达显示组件上环境光线的光强度较低，即使存在聚焦产生的热量也不会烧坏显示屏幕。

本实施例中，为了便于用户使用，调光组件包括透光状态和遮光状态，当处于透光状态时用户可以正常的使用该头戴式显示设备且不会影响用户的观看体验。当处于遮光状态时，可以保证用户携带该头戴式显示设备在户外时，即使被环境光线直射也可以保护显示屏幕不被烧坏。

可选地，作为又一个实施例，根据调光组件材质，当调光组件为薄膜材质，所述调光组件可以与所述透镜组件102的入光面胶合或与所述透镜组件102的出光面胶合。

其中，环境光线经过透镜组件102的入光面透射至透镜组件102中，并经过出光面透射出该透镜组件102并到达显示组件或调光组件。

根据调光组件103与透镜组件102的相对位置不同，调光组件103可以与透镜组件102的入光面胶合或与透镜组件102的出光面胶合。实际应用中，该调光组件包括左调光组件和右调光组件分别与左透镜和右透镜的入光面胶合或出光面胶合。其中，左调光组件的面积可以与左透镜面积相等，以完全覆盖左透镜的可视区域；右调光组件的面积可以与右透镜的面积相等以完全覆盖右透镜的可视区域。

可选地，作为又一个实施例，当调光组件为玻璃材质或其它结构比较坚硬的材质，此时所述可穿戴设备还可以包括用于支撑所述调光组件的结构件；其中，所述结构件与所述壳体101固定连接或可拆卸连接。

该结构件可以是橡胶材质、聚乙烯材质、聚合物材质等，在此不作具体限制。其连接结构根据设计需要可以是与壳体101固定连接不可拆卸的结构。也可以是与壳体101活动连接可拆卸的结构，以便于当用户在室内使用可拆卸该调光组件以提高用户观看的清晰度，当用户在户外使用时，即可安装该调光组件以实现对显示组件的显示屏幕的保护。

同时，根据设计需求和调光组件的个数，该结构件可以是一体式的结构件，也可以是两个独立的分别支撑左调光组件和右调光组件的结构件。

以上调光组件和透镜组件102的距离不会影响该头戴式显示设备的产品功能，其调光组件和结构件的形状和结构可根据实际的设计需求进行设计，需要符合该头戴式显示设备的外观设计需求，在此不做具体限定。

图2是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的又一个实施例的侧面结构示意图。该头戴式显示设备除包括图1实施例中的壳体101、透镜组件102以及调光模组103，其中调光模组包括至少一个调光组件外，还可以包括与所述调光组件电连接的控制组件104。

所述控制组件104用于控制所述调光组件以调整环境光线到达所述显示组件的光强度。

实际应用中，所述控制组件104可以包括处理器，以及与处理器连接的逻辑开关电路。其中，控制组件104与逻辑开关电路电连接，处理器通过生成控制信号，以控制逻辑开关电路的闭合或断开，从而给该调光组件供电或断电，从而控制调光组件的调光状态。

作为一种可选地实施方式，所述调光组件为液晶型调光组件；所述液晶型调光组件包括第一偏振片、调光膜及第二偏振片。

其中，所述调光膜包括第一导电膜、第二导电膜及注入所述第一导电膜及所述第二导电膜中间的液晶层；所述第一偏振片设置于所述第一导电膜远离液晶层一侧；所述第二偏振片设置于所述第二导电膜远离所述液晶层一侧；且所述第一偏振片的偏振方向与所述第二偏振片的偏振方向垂直。

液晶型调光组件通过电场作用能够在透光状态和遮光状态之间快速转换，当在断电条件下液晶型调光组件变为成乳白色，此时为遮光状态其透光率仅为2％；当在通电条件下液晶型调光组件变为成透明的无色，此时为透光状态其透光率高于到75％。具体转换原理如下：

所述控制组件104通过直接供电给所述调光膜，在电场作用下，控制所述液晶层中的液晶分子偏转处于第一偏转角度；其中，所述处于第一偏转角度的液晶分子调整经过所述第一偏振片具有第一偏振方向的环境光线的偏振方向为与所述第一偏振方向垂直的第二偏振方向，使所述第二偏振片透射所述具有第二偏振方向的环境光线，此时，该环境光线可以透过该调光组件，处于透光状态。

所述控制组件104通过停止供电给所述调光膜，此时不存在电场作用，控制所述液晶层中的液晶分子偏转处于第二偏转角度(即初始状态)；其中，所述处于第二偏转角度的液晶分子调整经过所述第一偏振片具有第一偏振方向的环境光线的偏振方向为除所述第二偏振方向的第三偏振方向，使所述第二偏振片滤除所述具有第三偏振方向的环境光线。实际中，该第三偏振方向可以是除第二偏振方向之外的任一偏振方向，当然也可以包括第一偏振方向。此时，具有第三偏振方向的环境光线无法透过或部分透过该第二偏振片，处于遮光状态。

作为另一种可选的实施方式，该头戴式显示设备还可以包括分别与所述调光组件及控制组件104连接的联动机构。此时控制组件104可以是与处理器连接的控制电路。调光组件包括偏振方向互相垂直的第三偏振片和第四偏振片；其中所述第三偏振片与所述第四偏振片平行。

该联动机构与控制组件104电连接，并通过控制组件触发联动机构的联动操作以移动该调光组件的位置改变调光组件的调光状态。

一些实施例中，所述调光组件的初始位置位于所述透镜组件102沿光轴方向的任一侧，所述控制组件生成第一控制信号控制所述联动机构触发第一联动操作时，将所述第三偏振片由初始位置移动至远离所述第四偏振片的第一位置，使所述第四偏振片透射所述环境光线至所述透镜组件或所述显示组件。此时，环境光线经过该调光组件的第四偏振片可透射至透镜组件或所述显示组件，处于透光状态。

当控制组件104生成第二控制信号控制所述联动机构触发第二联动操作，移动所述第三偏振片由所述第一位置至所述初始位置，使所述第四偏振片滤除经所述第三偏振片透射的环境光线。此时，环境光线无法透过或部分透过该调光组件，处于遮光状态。

可选地，该第一控制信号、第二控制信号分别可以是高电平和低电平，或者其它电信号，例如“1101”为第一控制信号，“1100”为第二控制信号，其中“1”表示高电平，“0”表示低电平。控制信号还可以是其它可实现的方式，具体可根据实际情况设定，在此不做限定。

为了便于用户根据实际需求控制该调光组件103的调光状态，作为一个实施例，所述控制组件104可以包括按键开关，所述按键开关设置在所述壳体101上。所述按键开关与控制电路直接连接，以控制该控制电路与调光组件的电连接状态。适用于上述控制调光组件103的调光状态的任一实施方式。例如，当用户触发按键开关处于打开状态时，此时控制组件供电给所述调光组件或生成第一控制信号控制与控制组件连接的联动机构产生第一联动操作；当用户触发按键开关处于闭合状态时，此时控制组件停止供电给所述调光组件或生成第二控制信号控制与控制组件连接的联动机构产生第二联动操作。

本实施例中，为了便于用户使用，通过控制电路用户可以根据使用需求实现手动控制该调光组件的调光状态，用户佩戴该头戴式显示设备时，可以正常的使用该头戴式显示设备且不会影响用户的观看体验。当用户不佩戴该设备时，通过控制组件控制调光组件处于遮光状态，可以保证用户携带该头戴式显示设备在户外时，即使被环境光线直射也可以保护显示屏幕不被烧坏。大大方便了用户操作，提高了用户体验。

当然，为了简化用户操作，进一步地，还可以根据头戴式显示设备的佩戴状态，自动控制该调光组件的调光状态，具体如下。

图3是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的另一个实施例的侧面结构示意图。该头戴式显示设备除包括图2实施例中的壳体101、透镜组件102、调光模组103及控制组件104，其中调光模组包括至少一个调光组件外，还可以包括与所述控制组件104电连接的传感模组105。

所述传感模组105，用于检测所述头戴式显示设备的佩戴状态，并产生与所述佩戴状态相关的状态信息。

当该传感模组105检测到用户佩戴该头戴式显示设备时，生成第一佩戴状态控制信号并发送至所述控制组件104；当未检测到用户佩戴该头戴式显示设备时，生成第二佩戴状态控制信号并发送至所述控制组件104。

所述控制组件104用于根据第一佩戴状态控制信号，控制所述调光组件处于透光状态；根据第二佩戴状态控制信号，控制所述调光组件处于遮光状态。

作为一种可选地实施方式，所述传感模组105为红外传感器，所述红外传感器设置于所述壳体靠近用户的一侧。通过红外传感器可以检测到在该头戴式显示设备预设范围内是否有用户存在。当红外传感器感应到有用户存在时，则生成第一佩戴状态控制信号，当未检测到用户存在时，生成第二佩戴状态控制信号。

作为另一种可选地实时方式，该头戴式显示设备还可以包括与所述壳体101连接的固定带；所述固定带用于将所述头戴式显示设备固定在用户头部。

所述传感模组105为设置于所述固定带贴近于用户头部一侧的压力传感器。当用户佩戴该头戴式显示设备时，由于固定带处于紧绷状态会与用户头部产生一定的压力值，该压力传感器检测到预设值范围内的压力值时，生成第一佩戴状态控制信号；当未检测到预设压力值时，生成第二佩戴状态控制信号。

当然，可选地，根据实际的使用需求，该传感模组105还可以是设置于所述壳体101外表面的温度传感器、声控传感器等，可以通过检测周围温度或者特定的语音信号产生第一佩戴状态控制信号或第二佩戴状态控制信号，以触发控制组件104控制所述调光组件的调光状态。

本实施例中，通过设置传感模组检测用户的佩戴状态，从而产生与佩戴状态相关的状态信息，控制组件根据该状态信息可自动控制该调光组件的调光状态，进一步简化了用户操作提高了用户体验。

一些实施例中，对于一体式头戴式显示设备内部配置有显示器，该显示组件为该头戴式设备的显示器，该显示器例如可以是背光式LCOS(LiquidCrystal On Silicon，液晶覆硅)显示器、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、Micro-OLED(Organic Light-Emitting Diode，微型有机发光二极管)等显示器。对于移动端头戴式显示设备由于其内部没有配置显示器，需要将移动设备***该头戴式显示设备中通过移动端显示屏幕获得所需的虚拟场景。因此，该显示组件还可以是移动设备的显示屏幕。

图4是本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的另一个实施例的结构示意图。该头戴式显示设备除包括图3实施例中的壳体101、透镜组件102、调光模组103、控制组件104和传感模组105，其中，调光模组包括至少一个调光组件外，还可以包括至少一个显示器106。

一些实施例中，作为一种可能的实现方式，该头戴式显示设备可以仅包括一个显示器106。该显示器106可以分为左半部分显示器和右半部分显示器；其中左半部分对应左透镜，并通过左透镜在用户左眼成像；右半部分显示器对应右透镜，并通过右透镜在用户右眼成像。且该显示器满足位于左透镜和右透镜的焦平面附近，其中左半部分显示器的中心位于所述左透镜的光轴上，右半部分显示器的中心位于所述右透镜的光轴上。

作为另一种实现方式，所述至少一个显示器106包括第一显示器1061和第二显示器1062。

所述透镜组件102包括左透镜1021和右透镜1022；其中，所述左透镜1021对应于左眼、所述右透镜1022对应于右眼。

所述至少一个调光组件103包括左调光组件1031和右调光组件1032。

其中，所述第一显示器1061的中心及所述左调光组件1031的中心位于所述左透镜1021的光轴上、所述第二显示器1062的中心及所述右调光组1032件的中心位于所述右透镜1022的光轴上。

一些实施例中，用户佩戴时，左调光组件1031和右调光组件1032均处于透光状态；用户未佩戴时，左调光组件1031和右调光组件1032均处于遮光状态。

当然，作为一种可能的实现方式，所述至少一个调光组件可以仅包括一个调光组件，该调光组件同样可以分为左半部分调光组件和右半部分调光组件。其中，所述左半部分调光组件的中心位于所述左透镜1021的光轴上、所述右半部分调光组件1032的中心位于所述右透镜1022的光轴上。

以上实现方式可以实现任一组合，可根据该头戴式设备的具体设计需求进行结构设计在此不做具体限定。

本实施例中，对于一体式头戴式显示设备的结构提供了多种可实现的方式，对于移动端头戴式显示设备其可实现的结构除不包括一体式头戴式显示设备的至少一个显示器之外，其调光组件和透镜组件的结构的实现方式同样适用于移动端头戴式显示设备中，在此不做具体限定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：

壳体；

配置于所述壳体中的透镜组件；以及位于所述透镜组件沿光轴方向任一侧的调光模组；

其中，所述调光模组包括至少一个用于调整环境光线到达显示组件的光强度的调光组件。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括与所述调光组件电连接的控制组件，所述控制组件用于控制所述调光组件以调整环境光线到达所述显示组件的光强度。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述调光组件为液晶型调光组件；所述液晶型调光组件包括第一偏振片、调光膜及第二偏振片；

其中，所述调光膜包括第一导电膜、第二导电膜及注入所述第一导电膜及所述第二导电膜中间的液晶层；所述第一偏振片设置于所述第一导电膜远离液晶层一侧；所述第二偏振片设置于所述第二导电膜远离所述液晶层一侧；且所述第一偏振片的偏振方向与所述第二偏振片的偏振方向垂直。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述调光组件包括偏振方向互相垂直的第三偏振片和第四偏振片；其中所述第三偏振片与所述第四偏振片平行。

5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括与所述控制组件电连接的传感模组；

所述传感模组，用于检测所述头戴式显示设备的佩戴状态，并产生与所述佩戴状态相关的状态信息。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述传感模组为红外传感器，所述红外传感器设置于所述壳体靠近用户的一侧。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括与所述壳体连接的固定带；所述固定带用于将所述头戴式显示设备固定在用户头部；

所述传感模组为设置于所述固定带贴近于用户头部一侧的压力传感器。

8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，

所述控制组件包括按键开关，所述按键开关设置在所述壳体上。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述调光组件与所述透镜组件的入光面胶合或与所述透镜组件的出光面胶合。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于支撑所述调光组件的结构件；其中，所述结构件与所述壳体固定连接或可拆卸连接。

11.根据权利要求1-9任一项所述的设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括至少一个显示器。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述至少一个显示器包括第一显示器和第二显示器；

所述透镜组件包括左透镜和右透镜；其中，所述左透镜对应于左眼、所述右透镜对应于右眼；

所述至少一个调光组件包括左调光组件和右调光组件；

其中，所述第一显示器的中心及所述左调光组件的中心位于所述左透镜的光轴上、所述第二显示器的中心及所述右调光组件的中心位于所述右透镜的光轴上。