视角展宽的单目双目可切换VR头盔显示器的制作方法

视角展宽的单目双目可切换vr头盔显示器
技术领域
1.本发明涉及vr设备技术领域，具体为视角展宽的单目双目可切换vr头盔显示器。


背景技术：

2.vr技术是当前市场上较为新颖也较受欢迎的技术，被广泛应用于各行各业中，vr头盔作为vr技术的衍生产品，利用头戴显示器将人对外界的视觉、听觉封闭，引导使用者产生一种身在虚拟环境中的感觉，如较为熟悉和流行的虚拟现实游戏、电影等，而在一些较为高端的应用环境中，如运用在现代军事中的单兵作战系统中，士兵通过佩戴vr头盔进行模拟训练，实现对训练环境的模拟，提升作战能力。但是，现有的vr头盔，在使用者的运动过程中，会因运动而导致平衡性问题，使得佩戴舒适性降低，影响使用体验，另外，由于现有的vr头盔的成像组件设置于眼前方，而头戴结构较为轻便，因此造成了头重尾轻的问题，同样影响了平衡性和佩戴舒适性，产品使用性能较差，并且，需要设置电源线来实现充电和信号连接，不仅导致美观性下降，还影响了vr头盔的平衡调节，导致产品的市场竞争力较差。
3.根据专利号为cn109143584a的专利公开了一种vr无线头盔，包括本体和头弓。本体的两侧分别设有光学透镜组件和用于安装镜框的安装架。安装架包括两个独立设置的调整体。每个调整体包括相互连接的安装体和安装臂。安装体与光学透镜组件的外壁滑动连接。将近视眼镜或老花眼镜放入到安装架内，通过调整两个调整体的位置即可使不同尺寸大小的眼镜放入安装架内，满足不同使用者的使用。头弓包括第一松紧带，第一松紧带的两端分别与本体的两端连接。安装臂与第一松紧带连接，同时第一松紧带位于本体的内侧。此时由于第一松紧带靠近人体的头部，使用者佩戴vr无线头盔后会更加舒适。
4.现有的vr头盔显示器，内部安装有光学元件，而光路在光学元件之间进行传播时，需要使vr头盔显示器内部的光学元件保持一定的距离，这些设计使vr头盔显示器体积较大，显得厚重，用户佩戴时会头重尾轻，降低了vr头盔显示器使用时的体验感。


技术实现要素：

5.解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了视角展宽的单目双目可切换vr头盔显示器，解决了vr头盔显示器整体厚重、体积较大和不便于携带的问题，降低了用户佩戴时头重尾轻的感觉，提升了用户佩戴时的舒适度。
7.技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：视角展宽的单目双目可切换vr头盔显示器，包括头盔框架，所述头盔框架的内部设有切换盒，且切换盒与头盔框架活动连接，所述切换盒的表面设有光折叠盒，所述光折叠盒的内部设有显像屏和安装套筒，所述安装套筒的内部设有第一反射型偏光镜、第二反射型偏光镜和扩束镜，所述第一反射型偏光镜和第二反射型偏光镜之间设有分光镜，且第一反射型偏光镜的中心轴、第二反射型偏光镜的中心轴、分光镜的中心轴和扩束镜的中心轴重合。
9.优选的，所述头盔框架的内侧开设有限位槽，所述切换盒的顶面设有限位板，且限位板与限位槽活动连接，所述限位板的顶面开设有卡槽，所述头盔框架的内部开设有活动槽，所述活动槽内设有活动杆，且活动杆与活动槽活动连接，所述活动杆与活动槽之间设有复位弹簧，所述活动杆的表面设有卡块，且卡块贯穿头盔框架，且卡块与卡槽卡合连接。
10.优选的，所述光折叠盒的顶面开设有调节槽，且调节槽贯穿光折叠盒的顶面，所述安装套筒内设有活动环，且活动环与安装套筒活动连接，且分光镜镶嵌在活动环的内侧，所述安装套筒的表面开设有通槽，且通槽贯穿安装套筒，所述活动环的表面设有调节块，且调节块分别与通槽、调节槽活动连接。
11.优选的，所述切换盒的表面开设有调节孔，且调节孔贯穿切换盒，所述调节孔的内部设有目镜套筒，且目镜套筒与调节孔活动连接，所述目镜套筒的表面渗透齿轮环，所述目镜套筒内设有目镜镜片，所述切换盒的内部设有调节齿轮和齿轮条，且调节齿轮和齿轮条分别与切换盒活动连接，且齿轮条分别与调节齿轮、齿轮环相互啮合，且调节齿轮贯穿切换盒的底面。
12.优选的，所述切换盒的表面阵列开设有定位槽，所述光折叠盒的表面阵列设有定位块，且定位块与定位槽卡合连接。
13.优选的，所述头盔框架的表面设有松紧带，所述松紧带采用橡胶、涤纶交替编织而成，所述光折叠盒的正面投影与切换盒的正面投影重合。
14.工作原理：将头盔框架通过松紧带佩戴在头上，然后根据使用者的自身情况选择单目或双目，当vr头盔显示器选择单目使用时，通过从侧面按压活动杆，使活动杆带动活动杆表面的卡块在活动槽内移动，然后卡块会与卡槽分离，切换盒会通过限位板沿着限位槽下落，而卡块和活动杆会在复位弹簧的作用下移到原先的位置，当需要进行双目切换时，将切换盒在头盔框架内向上移动按压即可，当光折叠盒通过定位块与切换盒表面的定位槽卡合后，光折叠盒内的显像屏会产生点光源，然后点光源发出的光线会照射到扩束镜上，然后光线经过扩束镜折射后平行射向第二反射型偏光镜，然后平行光线会在第二反射型偏光镜的表面进行反射，然后反射后的光线在经过扩束镜的内部时会在扩束镜的内表面进行再次反射，然后在第二反射型偏光镜的表面折射后射向分光镜，使显像屏产生的光线在第二反射型偏光镜和扩束镜之间进行折射、反射后再到分光镜，然后折射后的光线在经过分光镜折射后在第一反射型偏光镜的表面发生反射，然后在分光镜的内部表面发生反射，最后通过第一反射型偏光镜的折射后射入使用者眼中，在切换盒中，通过调节贯穿切换盒底面的调节齿轮，在经过齿轮条，可以调节目镜套筒在调节孔内的位置，便于调节目距，适用于不同目距的用户使用，本发明中，当vr头盔显示器进行双目使用时，光折叠盒会位于同一水平面内，使用者可以在全景虚拟的情况下进行训练等，当vr头盔显示器模拟现场的情景时，通过vr头盔显示器的单目可以让使用者对虚拟和现实进行结合，增强体验感。
15.有益效果
16.本发明提供了视角展宽的单目双目可切换vr头盔显示器。具备以下有益效果：
17.1、本发明在显像屏的一侧按顺序设有扩束镜、第二反射型偏光镜、分光镜和第一反射型偏光镜，当显像屏产生的光通过扩束镜时会折射成平行光线，然后平行光线会在第二反射型偏光镜的表面进行反射，然后反射后的光线在经过扩束镜的内部时会在扩束镜的内表面进行再次反射，然后在第二反射型偏光镜的表面折射后射向分光镜，使显像屏产生
的光线在第二反射型偏光镜和扩束镜之间进行折射、反射后再到分光镜，相比于光线直接通过扩束镜折射到分光镜，这种设计缩短了分光镜到显像屏之间的距离，相同的原理，折射后的光线在经过分光镜折射后在第一反射型偏光镜的表面发生反射，然后在分光镜的内部表面发生反射，最后通过第一反射型偏光镜的折射后射出，这一部分的设计又缩短了分光镜到使用者眼睛之间的距离，这些设计通过将光路进行多次反射、折射，大大缩短了显像屏到使用者眼睛的距离，从而减小了vr头盔显示器的厚度和体积，提升了用户佩戴时的舒适度。
18.2、本发明在头盔框架的内侧开设有限位槽，切换盒顶面的限位板与限位槽活动连接，而头盔框架内部的活动槽中设有活动杆，活动杆的表面设有的卡块贯穿头盔框架，当切换盒完全滑入头盔框架时，在复位弹簧的作用下卡块与卡槽卡合连接，当需要将vr头盔显示器的双目变换成单目使用时，只需要按压活动杆的一端，卡块会与卡槽分离，然后切换盒会和限位板沿着限位槽向下移动，当需要将vr头盔显示器的单目变换成双目使用时，将切换盒向上推入头盔框架即可，这些设计使vr头盔显示器可以快速进行单目双目切换，让使用者可以根据自身情况进行调节，提高了vr头盔显示器的实用性。
附图说明
19.图1为本发明的轴侧图；
20.图2为本发明的整体剖视图；
21.图3为本发明的整体结构分解图；
22.图4为本发明的头盔框架结构图；
23.图5为本发明的光折叠盒的结构爆炸图；
24.图6为本发明的切换盒的剖视图；
25.图7为图3中a的结构放大图；
26.图8为本发明的切换盒的结构爆炸图；
27.图9为本发明的单目工作结构图；
28.图10为本发明中的光路图。
29.其中，1、头盔框架；2、光折叠盒；3、松紧带；4、活动杆；5、调节槽；6、卡槽；7、复位弹簧；8、切换盒；9、卡块；10、限位槽；11、活动槽；12、定位块；13、通槽；14、调节块；15、第一反射型偏光镜；16、显像屏；17、安装套筒；18、第二反射型偏光镜；19、分光镜；20、活动环；21、调节孔；22、齿轮条；23、调节齿轮；24、限位板；25、定位槽；26、齿轮环；27、目镜套筒；28、扩束镜；29、目镜镜片。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例一：
32.如图1-10所示，视角展宽的单目双目可切换vr头盔显示器，包括头盔框架1，头盔
框架1的内部设有切换盒8，且切换盒8与头盔框架1活动连接，切换盒8的表面设有光折叠盒2，光折叠盒2的内部设有显像屏16和安装套筒17，安装套筒17的内部设有第一反射型偏光镜15、第二反射型偏光镜18和扩束镜28，第一反射型偏光镜15和第二反射型偏光镜18之间设有分光镜19，且第一反射型偏光镜15的中心轴、第二反射型偏光镜18的中心轴、分光镜19的中心轴和扩束镜28的中心轴重合。
33.当显像屏16产生的光通过扩束镜28时会折射成平行光线，然后平行光线会在第二反射型偏光镜18的表面进行反射，然后反射后的光线在经过扩束镜28的内部时会在扩束镜28的内表面进行再次反射，然后在第二反射型偏光镜18的表面折射后射向分光镜19，使显像屏16产生的光线在第二反射型偏光镜18和扩束镜28之间进行折射、反射后再到分光镜19，相比于光线直接通过扩束镜28折射到分光镜19，这种设计缩短了分光镜19到显像屏16之间的距离，相同的原理，折射后的光线在经过分光镜19折射后在第一反射型偏光镜15的表面发生反射，然后在分光镜19的内部表面发生反射，最后通过第一反射型偏光镜15的折射后射出，这一部分的设计又缩短了分光镜19到使用者眼睛之间的距离，这些设计通过将光路进行多次反射、折射，大大缩短了显像屏16到使用者眼睛的距离。
34.偏振分光就是利用光的偏振原理，这种大多数是45度反射，玻璃的折射率为1.500，反射s光而透射p光，配合半波片对入射光的偏振状态进行调节，理论上可以对反射光和透射光进行无极调节；如果入射光是自然光基本就是半透半反，当光线按照一定角度照射在第一反射型偏光镜15和第二反射型偏光镜18的表面时，利用光的偏振原理光线可以发生反射，当光线再经过另一个角度照射到第一反射型偏光镜15和第二反射型偏光镜18的表面时，光线可以穿透而过，而分光镜19和扩束镜28的内部表面设有半透半反膜，光线从半透半反膜的一面可以穿透而过，从半透半反膜的另一面会发生反射，半透半反原理是在平板玻璃镜片上镀很多小点的点阵状态的金属膜，当然也可以是介质膜，只是市面上在卖的大多数是金属膜，如果要半反透半反，小点金属膜的总面积大概占到总面积的一半多一点；根据金属膜占的比例不同，可以实现不同的比例；而且金属膜对入射角相对不敏感，所以这种分光对角度相对不敏感，玻璃的反射率随入射角的增加而增大，但入射角小于40度时反射率随入射角的变化不明显，而当入射角大于70度时反射率随入射角的增加而急剧增加，反射率还随两介质的折射率的差值增加而增加，对于玻璃与空气的界面，空气的折射率n0＝l，玻璃的折射率n1＝1.52，折射率固定，所以影响反射的主要为入射角的大小和人可以看到的视野角度，正常情况下人眼能看到220度，为了达到更好的沉浸式效果，视场角越大越好，但是人单眼的舒适角大约只有60
°
，在这个方位内人眼视力最敏感，超过了这个范围人会本能的转头，一般来说，镜片尺寸越大，人眼越不容易注意到透镜边缘,沉浸感越好。
35.实施例二：头盔框架1的内侧开设有限位槽10，切换盒8的顶面设有限位板24，且限位板24与限位槽10活动连接，限位板24的顶面开设有卡槽6，头盔框架1的内部开设有活动槽11，活动槽11内设有活动杆4，且活动杆4与活动槽11活动连接，活动杆4与活动槽11之间设有复位弹簧7，活动杆4的表面设有卡块9，且卡块9贯穿头盔框架1，且卡块9与卡槽6卡合连接。光折叠盒2的顶面开设有调节槽5，且调节槽5贯穿光折叠盒2的顶面，安装套筒17内设有活动环20，且活动环20与安装套筒17活动连接，且分光镜19镶嵌在活动环20的内侧，安装套筒17的表面开设有通槽13，且通槽13贯穿安装套筒17，活动环20的表面设有调节块14，且调节块14分别与通槽13、调节槽5活动连接,通过在光折叠盒2的顶部拨动调节块14，使调节
块14和活动环20在安装套筒17内移动，从而使活动环20内部的分光镜19实现移动。切换盒8的表面开设有调节孔21，且调节孔21贯穿切换盒8，调节孔21的内部设有目镜套筒27，且目镜套筒27与调节孔21活动连接，目镜套筒27的表面渗透齿轮环26，切换盒8的内部设有调节齿轮23和齿轮条22，且调节齿轮23和齿轮条22分别与切换盒8活动连接，且齿轮条22分别与调节齿轮23、齿轮环26相互啮合，且调节齿轮23贯穿切换盒8的底面，在外部通过转动调节齿轮23使齿轮条22在切换盒8内水平移动，从而使与齿轮条22相啮合的齿轮环26带动目镜套筒27在调节孔21内转动。切换盒8的表面阵列开设有定位槽25，光折叠盒2的表面阵列设有定位块12，且定位块12与定位槽25卡合连接。头盔框架1的表面设有松紧带3，松紧带3采用橡胶、涤纶交替编织而成，光折叠盒2的正面投影与切换盒8的正面投影重合。
36.当vr头盔显示器选择单目使用时，通过从侧面按压活动杆4，使活动杆4带动活动杆4表面的卡块9在活动槽11内移动，然后卡块9会与卡槽6分离，切换盒8会通过限位板24沿着限位槽10下落，而卡块9和活动杆4会在复位弹簧7的作用下移动到原先的位置，当需要进行双目切换时，将切换盒8在头盔框架1内向上移动按压即可，在切换盒8中，通过调节贯穿切换盒8底面的调节齿轮23，在经过齿轮条22的传动后，可以调节目镜套筒27在调节孔21内的位置，便于调节目距，适用于不同目距的用户使用。
37.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，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、物品或者设备不仅包括那些要素，而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、物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“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。