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CN111323921A - 一种镜筒组件及头戴式显示装置 - Google Patents

一种镜筒组件及头戴式显示装置 Download PDF

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CN111323921A
CN111323921A CN202010185473.9A CN202010185473A CN111323921A CN 111323921 A CN111323921 A CN 111323921A CN 202010185473 A CN202010185473 A CN 202010185473A CN 111323921 A CN111323921 A CN 111323921A
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optical
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井颢然
周振兴
田文红
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Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
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BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

一种镜筒组件及头戴式显示装置，涉及虚拟现实设备技术领域，所述镜筒组件包括镜筒壳体、显示组件和成像组件；所述显示组件设于所述镜筒壳体的一端，所述成像组件位于所述镜筒壳体内并靠近所述镜筒壳体的另一端；所述显示组件包括设于所述镜筒壳体一端的固定板和设置在所述固定板上的多个显示模组，所述多个显示模组的显示屏呈矩阵排布，并且相邻两个所述显示模组的显示屏呈一定夹角设置；所述成像组件包括层叠设置的多个光学镜片，至少一个所述光学镜片包括拼接在一起的多个子镜片，每个所述光学镜片的多个子镜片分别与所述多个显示模组的显示屏相对应设置。本申请实施例的镜筒组件，可降低纱窗效应，增大可视范围，且体积小。

Description

一种镜筒组件及头戴式显示装置
技术领域
本申请涉及虚拟现实设备技术领域，具体涉及一种镜筒组件及头戴式显示装置。
背景技术
一些头戴式虚拟现实装置，由于结构设计不合理，可视范围小，且光学透镜系统的物距大，产品体积一般较大。此外，由于屏幕分辨率技术限制，纱窗效应比较明显。
发明内容
本申请的目的是至少解决一个下述技术问题：现有头戴式虚拟现实装置存在的可视范围小、产品体积较大、纱窗效应明显的问题。
为实现上述发明目的，本申请的实施例提供一种镜筒组件，包括镜筒壳体、显示组件和成像组件；所述显示组件设于所述镜筒壳体的一端，所述成像组件位于所述镜筒壳体内并靠近所述镜筒壳体的另一端；所述显示组件包括设于所述镜筒壳体一端的固定板和设置在所述固定板上的多个显示模组，所述多个显示模组的显示屏呈矩阵排布，并且相邻两个所述显示模组的显示屏呈一定夹角设置；所述成像组件包括层叠设置的多个光学镜片，至少一个所述光学镜片包括拼接在一起的多个子镜片，每个所述光学镜片的多个子镜片分别与所述多个显示模组的显示屏相对应设置。
可选地，所述固定板上设有多个开口，每个所述显示模组的显示屏位于对应的一个所述开口内，每个所述显示模组的其余部分卡持在所述固定板的远离所述成像组件的侧面上。
可选地，所述显示组件还包括盖板，所述盖板盖设在所述固定板的远离所述成像组件的侧面上，并将多个所述显示模组压紧在所述固定板上。
可选地，所述盖板和所述固定板两者的边缘通过紧固件固定在所述镜筒壳体上。
可选地，所述多个光学镜片包括依次层叠设置的第一光学镜片、第二光学镜片、第三光学镜片和第四光学镜片，所述第一光学镜片靠近所述显示组件；所述第一光学镜片包括拼接在一起的多个第一非球面透镜，所述第二光学镜片包括拼接在一起的多个第二非球面透镜，所述第三光学镜片包括拼接在一起的多个平面透镜，所述第四光学镜片为自由曲面透镜。
可选地，所述第一光学镜片、所述第二光学镜片和所述第三光学镜片贴合在一起并通过粘结剂粘结为一体；所述第一光学镜片、所述第二光学镜片和所述第三光学镜片中的至少一个的边缘设有第一凸耳，所述第一凸耳固定在所述镜筒壳体上设置的第一固定槽内。
可选地，所述第四光学镜片的边缘设有第二凸耳，所述第二凸耳固定在所述镜筒壳体上设置的第二固定槽内。
可选地，所述显示组件包括六个所述显示模组，所述第一光学镜片、所述第二光学镜片和所述第三光学镜片均包括拼接在一起的六个子镜片。
本发明的另一实施例提供一种头戴式显示装置，包括连接板和设置在所述连接板上的第一镜筒组件和第二镜筒组件，所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件均采用所述的镜筒组件。
可选地，所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件的显示组件所在的一端固定在所述连接板上，所述连接板的朝向所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件的侧面的形状与所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件的相应端的表面形状相适配。
有益效果：
本申请实施例的镜筒组件，通过将多块显示屏按矩阵排布，并将相邻两个显示屏呈一定夹角设置，并配以层叠设置的多个光学镜片，较相关技术的设置一块显示屏的方案来讲，可实现镜筒组件分辨率的扩展，降低纱窗效应，增大可视范围。同时，显示模组的显示屏与光学镜片之间的距离可设计得较小，减小成像组件的物距，并且光线可以在多个光学镜片之间多次进行折反射，可缩短光路，从而可有效减小镜筒组件的体积。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请一实施例的镜筒组件的结构示意图；
图2为图1的镜筒组件的爆炸图；
图3为本申请一实施例的头戴式显示装置的两个镜筒组件的结构示意图；
图4为图3的头戴式显示装置的爆炸图；
附图标记为：
1、镜筒壳体，101、卡槽，
2、成像组件，201、第一光学镜片，2011、第一非球面透镜，202、第二光学镜片，2021、第二非球面透镜，2022、第一凸耳，203、第三光学镜片， 2031、平面透镜，204、第四光学镜片，2041、第二凸耳，
3、显示组件，301、固定板，3011、开口，3012、第一固定孔，3013、凸块，302、显示模组，3021、显示屏，303、盖板，3031、第二固定孔，3032、凸出部，
100、连接板，1001、第三固定孔，110、第一镜筒组件，120、第二镜筒组件。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。
如图1、图2所示，本实施例提供一种镜筒组件，包括镜筒壳体1、显示组件3和成像组件2；所述显示组件3设于所述镜筒壳体1的一端，所述成像组件2位于所述镜筒壳体1内并靠近所述镜筒壳体1的另一端；所述显示组件3包括设于所述镜筒壳体1一端的固定板301和设置在所述固定板301上的多个显示模组302，所述多个显示模组302的显示屏3021呈矩阵排布，并且相邻两个所述显示模组302的显示屏3021呈一定夹角设置；所述成像组件 2包括层叠设置的多个光学镜片(在一些实施例中包括第一光学镜片201、第二光学镜片202、第三光学镜片203和第四光学镜片204)，至少一个所述光学镜片包括拼接在一起的多个子镜片，每个所述光学镜片的多个子镜片分别与所述多个显示模组302的显示屏3021相对应设置。
本申请实施例的镜筒组件，通过将多块显示屏3021按矩阵排布，并将相邻两个显示屏3021呈一定夹角设置，并配以层叠设置的多个光学镜片，较相关技术的设置一块显示屏的方案来讲，可实现镜筒组件分辨率的扩展，降低纱窗效应，增大可视范围。同时，显示模组302的显示屏3021与光学镜片之间的距离可设计得较小，减小成像组件2的物距，并且光线可以在多个光学镜片之间多次进行折反射，可缩短光路，从而可有效减小镜筒组件的体积。
如图2所示，在一些示例性实施例中，所述固定板301上设有多个开口 3011，每个所述显示模组302的显示屏3021位于对应的一个所述开口3011 内，每个所述显示模组302的其余部分卡持在所述固定板301的远离所述成像组件2的侧面上。其中，固定板301起到承载所述多个显示模组302的作用，可根据多个显示模组302的排布方式来设计固定板301的形状。多个显示模组302的显示屏3021的显示侧朝向成像组件2，多个显示屏3021显示的画面经过成像组件2的多个光学镜片进行折反射后呈现出适合人眼观看的画面。
如图1、图2所示，在一些示例性实施例中，所述显示组件3还包括盖板 303，所述盖板303盖设在所述固定板301的远离所述成像组件2的侧面上，并将多个所述显示模组302压紧在所述固定板301上。其中，盖板303和固定板301可以均固定在镜筒壳体1上。本实施例中，显示组件3的盖板303、多个显示模组302和固定板301层叠设置，整个显示组件3设于镜筒壳体1 的端部，并且成像组件2的多个光学镜片层叠设置在镜筒壳体1内，整个镜筒组件结构设计紧凑，可有效减小整个镜筒组件的体积。
如图1、图2所示，在一些示例性实施例中，所述盖板303和所述固定板 301两者的边缘通过紧固件固定在所述镜筒壳体1上。本实施例的一个示例中，镜筒壳体1可以为两端开口的筒状结构，固定板301的边缘设有多个第一固定孔3012，盖板303的边缘与多个第一固定孔3012对应的位置设有多个第二固定孔3031，所述紧固件(比如螺钉)穿过第二固定孔3031、第一固定孔3012 后固定在镜筒壳体1上。固定板301的朝向镜筒壳体1的侧面的边缘位置可以设置有多个凸块3013(图2中示出了四个凸块3013，固定板301的两侧均设有两个凸块3013)，每个凸块3013上设有一个所述第一固定孔3012，相应地，镜筒壳体1上设有与多个凸块3013分别卡接的多个卡槽101，通过凸块3013与卡槽101的卡接配合，可进一步提高显示组件3与镜筒壳体1的固定牢靠度。
如图2所示，在一些示例性实施例中，所述多个光学镜片包括依次层叠设置的第一光学镜片201、第二光学镜片202、第三光学镜片203和第四光学镜片204，所述第一光学镜片201靠近所述显示组件3；所述第一光学镜片201 包括拼接在一起的多个第一非球面透镜2011，所述第二光学镜片202包括拼接在一起的多个第二非球面透镜2021，所述第三光学镜片203包括拼接在一起的多个平面透镜2031，所述第四光学镜片204为自由曲面透镜。其中，通过层叠设置的四个光学镜片可对多个显示屏3021显示的画面进行多次折反射以形成适合人眼观看的画面。
如图2所示，在一些示例性实施例中，所述第一光学镜片201、所述第二光学镜片202和所述第三光学镜片203贴合在一起并通过粘结剂粘结为一体；所述第一光学镜片201、所述第二光学镜片202和所述第三光学镜片203中的至少一个的边缘设有第一凸耳2022，所述第一凸耳2022固定在所述镜筒壳体 1上设置的第一固定槽内。本实施例的一个示例中，所述第一光学镜片201和所述第二光学镜片202两者相贴合的表面形状相适配，所述第二光学镜片202 和所述第三光学镜片203两者相贴合的表面形状相适配，由此，所述第一光学镜片201、所述第二光学镜片202和所述第三光学镜片203三者之间粘结为一体，三者之间无间隙。第一凸耳2022可以设置为多个，比如，第二光学镜片202的边缘设有六个第一凸耳2022，多个第一凸耳2022分别与镜筒壳体1 的内侧面上对应设置的多个第一固定槽一一配合，第一凸耳2022与第一固定槽之间可采用粘结剂粘结固定。本实施例中，用于粘结光学镜片的粘结剂可以采用紫外光固化胶(UV胶)。
如图2所示，在一些示例性实施例中，所述第四光学镜片204的边缘设有第二凸耳2041，所述第二凸耳2041固定在所述镜筒壳体1上设置的第二固定槽内。本实施例的一个示例中，第二凸耳2041可以设置为多个(图2中示出了四个第二凸耳2041)，多个第二凸耳2041分别与镜筒壳体1的内侧面上对应设置的多个第二固定槽一一配合，第二凸耳2041与第二固定槽之间可采用粘结剂粘结固定。
如图2所示，在一些示例性实施例中，所述显示组件3包括六个所述显示模组302，所述第一光学镜片201、所述第二光学镜片202和所述第三光学镜片203均包括拼接在一起的六个子镜片。本实施例的一个示例中，六个所述显示模组302的显示屏3021呈三行两列排布，每个显示屏3021可以呈平面状，相邻两个显示屏3021之间具有一定夹角，该夹角为钝角。第一光学镜片201和第二光学镜片202中每个光学镜片的六个非球面透镜的光轴分别与六个显示屏3021垂直设置，第三光学镜片203的六个平面透镜2031分别与六个显示屏3021平行设置。六个所述显示模组302可以均采用有机发光二极管(OLED)显示模组302(可为0.39英寸屏幕)。
如图3、图4所示，本发明的实施例还提供一种头戴式显示装置，包括连接板100和设置在所述连接板100上的第一镜筒组件110和第二镜筒组件120，所述第一镜筒组件110和所述第二镜筒组件120均采用上文所述的镜筒组件。
本发明实施例的头戴式显示装置，单眼分辨率可达3840×3240，降低了纱窗效应，增大了产品的可视范围，且物距小，可有效减小产品体积。
如图1-图4所示，在一些示例性实施例中，所述第一镜筒组件110和所述第二镜筒组件120的显示组件3所在的一端固定在所述连接板100上，所述连接板100的朝向所述第一镜筒组件110和所述第二镜筒组件120的侧面的形状与所述第一镜筒组件110和所述第二镜筒组件120的相应端的表面形状相适配。本实施例的一个示例中，所述第一镜筒组件110和所述第二镜筒组件120两者的显示组件3的盖板303的背离固定板301的侧面固定在所述连接板100上。所述连接板100的朝向盖板303的侧面的形状与盖板303的背离固定板301的侧面的形状一致，使得盖板303可以与连接板100贴合设置。盖板303的边缘可以设有多个凸出部3032(图中示出了四个凸出部3032)，每个凸出部3032与连接板100上设置的第三固定孔1001通过螺钉等紧固件连接。所述头戴式显示装置还可以包括外壳，所述连接板100可固定在外壳上。
在一些示例性实施例中，显示组件3的盖板303、多个显示模组302和固定板301层叠设置并接触，盖板303与连接板100贴合接触，这样的层叠接触结构可有效将多个显示模组302产生的热量均布在所接触的结构件上，可有效达到散热效果。本实施例的头戴式显示装置中，除必要非金属材质的部件(比如光学镜片)外，连接板100、盖板303、固定板301和镜筒壳体1等部件的材质都可以采用金属材料，进一步提高散热均热的效果。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

Claims (10)

1.一种镜筒组件，其特征在于：包括镜筒壳体、显示组件和成像组件；
所述显示组件设于所述镜筒壳体的一端，所述成像组件位于所述镜筒壳体内并靠近所述镜筒壳体的另一端；
所述显示组件包括设于所述镜筒壳体一端的固定板和设置在所述固定板上的多个显示模组，所述多个显示模组的显示屏呈矩阵排布，并且相邻两个所述显示模组的显示屏呈一定夹角设置；
所述成像组件包括层叠设置的多个光学镜片，至少一个所述光学镜片包括拼接在一起的多个子镜片，每个所述光学镜片的多个子镜片分别与所述多个显示模组的显示屏相对应设置。
2.如权利要求1所述的镜筒组件，其特征在于：所述固定板上设有多个开口，每个所述显示模组的显示屏位于对应的一个所述开口内，每个所述显示模组的其余部分卡持在所述固定板的远离所述成像组件的侧面上。
3.如权利要求2所述的镜筒组件，其特征在于：所述显示组件还包括盖板，所述盖板盖设在所述固定板的远离所述成像组件的侧面上，并将多个所述显示模组压紧在所述固定板上。
4.如权利要求3所述的镜筒组件，其特征在于：所述盖板和所述固定板两者的边缘通过紧固件固定在所述镜筒壳体上。
5.如权利要求1所述的镜筒组件，其特征在于：所述多个光学镜片包括依次层叠设置的第一光学镜片、第二光学镜片、第三光学镜片和第四光学镜片，所述第一光学镜片靠近所述显示组件；
所述第一光学镜片包括拼接在一起的多个第一非球面透镜，所述第二光学镜片包括拼接在一起的多个第二非球面透镜，所述第三光学镜片包括拼接在一起的多个平面透镜，所述第四光学镜片为自由曲面透镜。
6.如权利要求5所述的镜筒组件，其特征在于：所述第一光学镜片、所述第二光学镜片和所述第三光学镜片贴合在一起并通过粘结剂粘结为一体；
所述第一光学镜片、所述第二光学镜片和所述第三光学镜片中的至少一个的边缘设有第一凸耳，所述第一凸耳固定在所述镜筒壳体上设置的第一固定槽内。
7.如权利要求5所述的镜筒组件，其特征在于：所述第四光学镜片的边缘设有第二凸耳，所述第二凸耳固定在所述镜筒壳体上设置的第二固定槽内。
8.如权利要求5所述的镜筒组件，其特征在于：所述显示组件包括六个所述显示模组，所述第一光学镜片、所述第二光学镜片和所述第三光学镜片均包括拼接在一起的六个子镜片。
9.一种头戴式显示装置，其特征在于：包括连接板和设置在所述连接板上的第一镜筒组件和第二镜筒组件，所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件均采用权利要求1-8任一项所述的镜筒组件。
10.如权利要求9所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件的显示组件所在的一端固定在所述连接板上，所述连接板的朝向所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件的侧面的形状与所述第一镜筒组件和所述第二镜筒组件的相应端的表面形状相适配。
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