便携式近眼显示装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种便携式近眼显示装置，需配合带显示屏的移动设备进行使用；其包含移动设备配合部件、目镜部件和连接部件；移动设备配合部件为与移动设备相配合并固定的部件；目镜部件包含至少一个具有正光焦度的光学元件；当使用时，连接部件可展开，作为目镜部件和移动设备配合部件之间的支撑部分，使目镜部件能相对固定于显示屏前方特定位置，此时观察者可通过目镜部件观察到显示屏呈放大的像；当不使用时，连接部件可收合，使自身和目镜部件一同收纳于移动设备配合部件。还可配合帽子进行佩戴使用。本发明在具备VR眼镜盒子功能的基础上实现更方便随身携带、更轻薄、长时间佩戴更舒适的需求。
【专利说明】
便携式近眼显示装置
技术领域
[0001]本发明涉及移动设备配件及近眼显示技术领域，尤其涉及一种便携式近眼显示装置。
【背景技术】
[0002]应用于VR(虚拟现实)、AR(增强现实)等领域的近眼显示设备目前正处于需求上升阶段，由于AR所涉及的光学系统复杂，目前尚未有技术成熟且成本低廉的方案;而VR由于光学系统相对简单，市面上已有不少低成本、技术相对成熟、可用的方案，其中最普遍的是结合移动设备使用的VR眼镜盒子，如谷歌Cardboard、三星Gear VR、蔡司VR One、暴风魔镜等。但市面上此类产品仍有许多不足之处，如不便于日常携带、重量过重、长时间佩戴头脸部不适等。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种便携式近眼显示装置，在具备VR眼镜盒子功能的基础上实现更方便随身携带、更轻薄、长时间佩戴更舒适的需求。
[0004]技术方案如下:该便携式近眼显示装置，需配合带显示屏的移动设备进行使用；其包含移动设备配合部件、目镜部件和连接部件;所述移动设备配合部件为与所述移动设备相配合并固定的部件;所述目镜部件包含至少一个具有正光焦度的光学元件；当使用时，所述连接部件可展开，作为所述目镜部件和所述移动设备配合部件之间的支撑部分，使目镜部件能相对固定于所述显示屏前方特定位置，此时观察者可通过目镜部件观察到显示屏呈放大的像;当不使用时，所述连接部件可收合，使自身和所述目镜部件一同收纳于所述移动设备配合部件。图1为该便携式近眼显示装置配合移动设备(手机、平板等)使用时(展开)的正面立体示意图；图2为该便携式近眼显示装置配合移动设备使用时(展开)和不使用时(收合)的背面立体示意图。本方案优点是:该便携式近眼显示装置在需要使用时可快速展开，与移动设备组成近眼显示设备进行使用；在不需要使用时可快速收合，将展开的部件一同收纳于移动设备配合部件(如手机壳、手机套、手机背饰之类的移动设备配件)。因此非常便于日常携带，及有益于在朋友间分享、传播。
[0005]优选地，至少包含一个联接装置，通过该联接装置，使所述便携式近眼显示装置能方便快捷地安装固定于帽子上。如图3所示。优点是:通过帽子而不是头带的形式佩戴在头上，可使整个设备的重量有效分散在佩戴者头顶大面积区域，同时，平衡其翻转力矩的作用点将主要集中在前额部位，因而大大降低对脸部的压迫感，促进眼部周围血液循环，缓解用眼疲劳。另外，通过快捷的联接装置，可方便快捷地佩戴使用及拆卸；并且帽子本身也非常便于日常携带。
[0006]优选地，所述移动设备配合部件包含可适应一定范围内不同尺寸移动设备的固定装置，并通过该装置固定于所述移动设备的背面。优点是:市面上各种品牌型号的移动设备尺寸、外观设计各式各样，针对每一款都进行设计、开模将耗费极大的成本;通过采取可适应一定范围内不同尺寸移动设备的固定装置并固定于背面的方式可解决这个问题，【具体实施方式】可以是通过一定面积的粘胶、或者是一个或多个吸盘固定于移动设备(或其原有保护壳)背面，又或者是通过一个弹性夹具夹持在移动设备(或其原有保护壳)两侧并固定于背面。通过该方案只需要一套或少数几套的设计和模具，即可满足大量不同型号移动设备的需要。
[0007]优选地，所述连接部件的展开、收合方式为铰链式枢转方式，其中所述目镜部件相对连接部件的展开枢转方向与连接部件相对所述移动设备配合部件的展开枢转方向相同，目镜部件相对连接部件的收合枢转方向与连接部件相对移动设备配合部件的收合枢转方向相同。优点是:其一，便于设计展开枢转的极限限位，当展开至极限限位(完全展开)时(如图1所示)，人脸部对目镜部件的向前挤压由于极限限位的作用并不会造成其向前翻转而影响光学成像效果;其二，收合后可方便地利用连接部件对目镜部件进行保护。
[0008]优选地，所述连接部件包含主体部件和过渡部件，主体部件和过渡部件之间、主体部件和所述目镜部件之间、过渡部件和所述移动设备配合部件之间分别通过机构相连;所述过渡部件随着所述连接部件的展开自动探出于所述移动设备配合部件的侧边边缘以外，以使得所述主体部件在连接部件完全展开时可将所述目镜部件置于所述特定位置;所述过渡部件随着所述连接部件的收合自动收入所述移动设备配合部件的侧边边缘以内。优点是:该结构可有效避免连接部件与移动设备配合部件连接处突出于侧边边缘的问题(如图4所示)，通过过渡部件实现动态的探出，在展开时实现将目镜部件固定于显示屏前方特定位置的同时，在收合时从侧边边缘收入，可实现平整的侧边，达到更好的握持手感(如图5所示)。
[0009]优选地，至少包含一个目镜保护装置，当使用时随着所述连接部件的展开自动从所述光学元件上移除，当不使用时随着所述连接部件的收合自动覆盖于所述光学元件之上。【具体实施方式】可以是连接部件上的一块盖板(如图6所示)，结合前面所述的同方向枢转优选方案，随着所述连接部件的收合，盖板恰好覆盖于所述光学元件之上(展开时自然也随着连接部件从光学元件上移除)；或者，也可以实施为在目镜部件中设置活动盖板，将目镜部件相对连接部件的枢转通过传动机构带动活动盖板的移动，当展开时活动盖板自动从光学元件上移除，收合时自动覆盖于光学元件之上。通过该方案可方便地对其光学元件进行保护，避免其刮花和弄脏。
[0010]优选地，至少包含一个沿所述显示屏长边方向的导轨，连接部件的至少一部分随着连接部件的展开自动沿导轨滑动至所述移动设备配合部件的中部，以使得连接部件在完全展开时可将所述目镜部件置于所述特定位置。优点是:针对一些后置摄像头或者后置指纹识别位于背面中间偏上(此处的“上”、“下”以显示屏长边方向为竖直方向)的移动设备，连接部件和目镜部件在收纳时需位于移动设备背面偏下的部位以避免对摄像头或指纹识别器件的遮挡，因此，在其展开之后，需要对其进行沿显示屏长边方向的移动至中部，以使得连接部件在完全展开时可将目镜部件置于所述特定位置(如图7所示)。通过该方案可有效地适配大量后置摄像头或者后置指纹识别位于背面中间偏上的移动设备。
[0011]优选地，所述光学元件为菲涅尔透镜。优点是:通过菲涅尔透镜(如图8所示)，可在满足同样的视场角、焦距等光学设计目标参数的基础上，使光学元件更薄、更轻，同时也为设计整体更薄的产品提供了条件。
[0012]优选地，所述光学元件为中心部分为凸透镜、边缘部分为菲涅尔同心圆齿纹的混合菲涅尔透镜，其中心部分的直径不小于5_。由于普通的菲涅尔透镜多为从中心起一直边缘的菲涅尔同心圆齿纹(如图8所示)，齿纹间的边界部位会产生一定的杂散光，影响到成像的锐度(清晰度)，因而通过该优选方案(如图9所示)可实现有效降低光学元件厚度的同时，确保成像视场的中心部分具有较高的锐度(清晰度)。
[0013]以上所有优选方案，除非有明确依赖的前提优选方案，否则皆可作为单独的优选方案与其他优选方案进行组合。
[0014]同时，本发明提供一种与上述便携式近眼显示装置相配合使用的帽子，其特征在于:至少包含一个与所述便携式近眼显示装置上联接装置相配合的联接子部件，可将所述便携式近眼显示装置方便快捷地安装固定于该帽子上；当卸下所述便携式近眼显示装置后，所述联接子部件可收纳于帽体内或帽檐下侧。如上文所述，通过帽子的形式降低对头部和脸部压迫感的同时，进一步方便其安装、拆卸，以及拆卸后部件的收纳。
[0015]本发明提供的近眼显示装置由于可折合收纳作为移动设备的结合配件，可随移动设备的携带而一同携带，非常便携；同时有针对性的结构设计，进一步提升其使用便捷性和舒适性，并且更为轻薄;结合帽子的佩戴方式可进一步将负重有效分散在佩戴者头部，降低对头部和脸部的压迫感，使得佩戴更舒适。
[0016]
【附图说明】
[0017]图1为本发明配合移动设备使用时(展开)的正面立体示意图，同时也是第一实施例的相应示意图；
图2为本发明配合移动设备使用时(展开)和不使用时(收合)的背面立体示意图，同时也是第一实施例的相应不意图；
图3为本发明通过联接装置与帽子结合佩戴使用的侧面示意图，同时也是第一实施例该优选方案的相应示意图；
图4为本发明连接部件与移动设备配合部件连接处突出于侧边边缘问题的侧面剖面示意图；
图5为本发明连接部件通过过渡部件的动态探出、收入实现平整侧边的侧面剖面示意图，同时也是第一实施例该优选方案的相应示意图；
图6为本发明包含自动目镜保护装置的使用时(展开)和不使用时(收合)的背面立体示意图，同时也是第一实施例该优选方案的相应示意图；
图7为本发明包含沿显示屏长边方向的导轨，连接部件的部分随连接部件的展开自动沿导轨滑动至移动设备配合部件中部优选方案的使用时(展开)和不使用时(收合)的背面立体示意图，同时也是第一实施例该优选方案的相应示意图；
图8为本发明中光学元件为菲涅尔透镜的示意图，同时也是第一实施例该优选方案的相应示意图；
图9为本发明中光学元件为中心部分为凸透镜、边缘部分为菲涅尔同心圆齿纹的混合菲涅尔透镜的示意图，同时也是第一实施例该优选方案的相应示意图。
[0018]
附图标记说明 1:便携式近眼显示装置 2:移动设备 3:帽子
101:移动设备配合部件 102:连接部件 103:目镜部件
104:与帽子安装固定的联接装置
105:目镜保护装置
106:沿显示屏长边方向的导轨
201:显不屏
202:后置摄像头 301:帽体
302:帽檐
303:与联接装置相配合的联接子部件
1011:移动设备配合部件的侧边边缘
1021:连接部件的主体部件
1022:连接部件的过渡部件
1023:盖板
1031:光学元件
10311:菲涅尔同心圆齿纹
10312:中心凸透镜
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0020]第一实施例:
如图1所示，第一实施例的便携式近眼显示装置I，需配合带显示屏201的移动设备2进行使用;其包含移动设备配合部件101、目镜部件103和连接部件102;移动设备配合部件101为与移动设备2相配合并固定的部件；目镜部件103包含至少一个具有正光焦度的光学元件1031;当使用时，连接部件102可展开，作为目镜部件103和移动设备配合部件101之间的支撑部分，使目镜部件103能相对固定于显示屏201前方特定位置(下文记作特定位置P)，此时观察者可通过目镜部件103观察到显示屏201呈放大的像；当不使用时，连接部件102可收合，使自身和目镜部件103—同收纳于移动设备配合部件101。
[0021]具体实施细节包括:移动设备2可以是手机、平板、导航、MP4播放器等带显示屏的移动设备。移动设备配合部件101为与移动设备2相配合并固定的部件，其配合并固定的方式可实施为一般的保护壳或保护套形式(如图1所示)，针对不同品牌型号的移动设备尺寸、外形设计的保护壳或保护套可以很好地与其相固定，同时起到一定的保护作用(缺点是设计、生产成本高，下文优选方案进一步阐述)。目镜部件103包含至少一个具有正光焦度的光学元件1031，若只包含一个，可用作单目显示，好处是可充分利用显示屏201的长边宽度，实现更宽的横向视场角；若包含两个(如图1所示)，可用作双目显示，实现对立体图像的显示(可增设瞳距调节装置以适应不同人瞳距的需要)。光学元件1031可实施为球面或非球面凸透镜，材质为玻璃或光学塑料，好处是工艺相对简单、成本低(缺点是在较大目标视场角的需求下无法做得较薄，下文优选方案进一步阐述)。当使用时，连接部件102可展开，作为目镜部件103和移动设备配合部件101之间的支撑部分，使目镜部件103能相对固定于显示屏201前方特定位置P，其中连接部件102分别与移动设备配合部件101、目镜部件103的连接方式可实施为铰链式枢转机构(如图2所示)，同时限定某个角度为展开极限限位，结合推动展开的弹性零件(如弹簧、橡皮筋等)可有效将目镜部件103固定在显示屏201前方特定位置P。此时观察者可通过目镜部件103观察到显示屏201呈放大的像(此处的“放大”指视角的放大，对比对象是原物在明视距离处对观察者所呈的视角大小)，特定位置P即为满足上述要求时目镜部件103相对于显示屏201所在的位置。目镜部件103相对连接部件102的展开枢转方向与连接部件102相对移动设备配合部件101的展开枢转方向可实施为相同或者相反，方向相反的实施方式由于目镜部件103相对连接部件102的枢转角度较小，收合更简便(方向相同的实施方式下文优选方案作进一步阐述)。另外，连接部件102分别与移动设备配合部件101、目镜部件103的连接方式中的一个或两个也可实施为活动装拆方式，比如:使用时，将连接部件102和目镜部件103的整体从移动设备配合部件101内拆出，展开后将连接部件102的一部分与移动设备配合部件101的一部分相联接进行安装固定，使得目镜部件103能相对固定于显示屏201前方特定位置P;不使用时，将联接部分拆开，将连接部件102和目镜部件103折叠后整体收纳入移动设备配合部件101。连接部件102和目镜部件103—同收纳于移动设备配合部件101，具体可实施为两者整体嵌入移动设备配合部件101的一个凹槽中，或是紧靠在移动设备配合部件101的一面而形成一体(因此
【发明内容】
中的“收纳于所述移动设备配合部件”包括嵌入所述移动设备配合部件之中和紧靠所述移动设备配合部件的一部分而形成一体两种情况)。
[0022]进一步优选方案实施如下:
优选地，至少包含一个联接装置104，通过联接装置104，使便携式近眼显示装置I能方便快捷地安装固定于帽子3上。如图3所示(帽檐内较浅的线条表示其处于帽檐下方内部空间)。联接装置104可实施为在连接部件102、目镜部件103或移动设备配合部件101上(图示为在连接部件102上)；具体位置可在连接部件102中部、靠近目镜部件103—端或靠近移动设备配合部件101—端;具体联接方式可为一般的可拆联接方式(螺纹、销、弹性卡联接等)，比如:联接装置104为连接部件102上的若干个卡齿或卡孔，通过一个与之配合的弹性夹对其夹持以进行安装固定。
[0023]优选地，移动设备配合部件101包含可适应一定范围内不同尺寸移动设备的固定装置，并通过该装置固定于移动设备2的背面。【具体实施方式】可以是通过一定面积的粘胶、或者是一个或多个吸盘固定于移动设备2(或其原有保护壳)背面，又或者是通过一个弹性夹具夹持在移动设备2(或其原有保护壳)两侧并固定于背面。
[0024]优选地，连接部件102的展开、收合方式为铰链式枢转方式，其中目镜部件103相对连接部件102的展开枢转方向与连接部件102相对移动设备配合部件101的展开枢转方向相同，目镜部件103相对连接部件102的收合枢转方向与连接部件102相对移动设备配合部件101的收合枢转方向相同。该实施方案下连接部件102相对移动设备配合部件101的展开极限角度和目镜部件103相对连接部件102的展开极限角度同为270度，可有效避免人脸部对目镜部件103的挤压造成目镜部件103向前翻转从而影响成像质量；同时收合后连接部件102覆盖于目镜部件103之上对其形成保护(如图2所示)。
[0025]优选地，连接部件102包含主体部件1021和过渡部件1022，主体部件1021和过渡部件1022之间、主体部件1021和目镜部件103之间、过渡部件1022和移动设备配合部件101之间分别通过机构相连;过渡部件1022随着连接部件102的展开自动探出于移动设备配合部件101的侧边边缘1011以外，以使得主体部件1021在连接部件102完全展开时可将目镜部件103置于特定位置P;过渡部件1022随着连接部件102的收合自动收入移动设备配合部件101的侧边边缘1011以内。如图5所示。其中过渡部件1022和移动设备配合部件101的连接机构可实施为铰链式枢转机构，结合推动展开的弹性零件(如弹簧、橡皮筋等)可实现过渡部件1022随连接部件102的展开自动探出于移动设备配合部件101的侧边边缘1011以外，通过设置主体部件1021和过渡部件1022之间的收合极限限位为180度，可实现过渡部件1022随连接部件102的收合自动收入移动设备配合部件101的侧边边缘1011以内(如图5所示)；又或者，实施为导轨式移动机构，利用主体部件1021展开后靠压在侧边边缘1011产生的力矩将过渡部件1022自动拉出于侧边边缘1011以外，收合时，则结合推动收合的弹性零件(仅对过渡部件1022推动收合)，将过渡部件1022随连接部件102的收合自动收入侧边边缘1011以内。
[0026]优选地，至少包含一个目镜保护装置105，当使用时随着连接部件102的展开自动从光学元件1031上移除，当不使用时随着连接部件102的收合自动覆盖于光学元件1031之上。目镜保护装置105的【具体实施方式】可以是连接部件102上的一块盖板1023(如图6所示)，结合前面所述的同方向枢转优选方案，随着连接部件102的收合，盖板1023恰好覆盖于光学元件1031之上，展开时自然也随着连接部件102从光学元件1031上移除；或者，也可以实施为在目镜部件103中设置活动盖板，利用目镜部件103相对连接部件102的枢转通过传动机构带动活动盖板的移动，当展开时活动盖板自动从光学元件上移除，收合时自动覆盖于光学元件1031之上。
[0027 ] 优选地，至少包含一个沿显示屏201长边方向的导轨106，连接部件1 2的至少一部分随着连接部件102的展开自动沿导轨106滑动至移动设备配合部件101的中部，以使得连接部件102在完全展开时可将目镜部件103置于特定位置P。该优选方案可用于适配后置摄像头202、后置指纹识别等位于背面中间偏上的移动设备2(如图7所示)。其中，导轨106可实施在移动设备配合部件101上(如图7所示)，连接部件102的整体随着其展开枢转至90度左右脱离了横向(导轨方向)卡位的支持，在弹性零件(如弹簧、橡皮筋等)的推动下横向滑动，最终停靠在移动设备配合部件101中部的一个槽内，同时目镜部件103也跟随连接部件102横向移动到中部，使得目镜部件103可被置于特定位置P;此外，导轨106也可以实施在连接部件102上，比如结合主体部件和过渡部件的优选方案，在主体部件1021和过渡部件1022之间设置导轨106;又或是，在连接部件102靠近目镜部件103的一端设置导轨106。
[0028]优选地，光学元件1031为菲涅尔透镜。如图8所示，左侧为菲涅尔同心圆齿纹10311的正面示意图，右侧为对应的菲涅尔透镜侧面剖面图。此优选方案可在满足相同视场角、焦距的情况下有效降低光学元件1031的厚度，为更薄的产品设计提供了条件。(对于移动设备保护壳而言非常有意义。)
优选地，光学元件1031为中心部分为凸透镜10312、边缘部分为菲涅尔同心圆齿纹10311的混合菲涅尔透镜，其中心部分的直径不小于5mm。如图9所示，左侧为菲涅尔同心圆齿纹10311的正面示意图，右侧为对应的混合菲涅尔透镜侧面剖面图。此优选方案可在满足相同视场角、焦距的情况下有效降低光学元件1031厚度的同时，仍能保证视场中心部分具备良好的像质；同样也为更薄的产品设计提供了条件。
[0029]以上所有优选方案，除非有明确依赖的前提优选方案，否则皆可作为单独的优选方案与其他优选方案进行组合实施。
[0030]一种与上述便携式近眼显示装置I相配合使用的帽子2具体可实施为:至少包含一个与便携式近眼显示装置I上联接装置104相配合的联接子部件303，可将便携式近眼显示装置I方便快捷地安装固定于帽子2上；当卸下便携式近眼显示装置I后，联接子部件303可收纳于帽体301内或帽檐302下侧。如图3所示。帽子2可实施为一般的鸭舌帽，当卸下便携式近眼显示装置I，联接子部件303收纳后表面上看和日常鸭舌帽没有什么区别，因而提高了便携性。
[0031]通过以上实施例对技术方案的具体说明，表明其具备可实施性。以上实施例中的细节、参数等仅为示例性设定，在本发明指导思想的基础上，本领域技术人员对其实施方案可宽泛选择，本发明保护范围应以权利要求为准。
【主权项】
1.一种便携式近眼显示装置，其特征在于:需配合带显示屏的移动设备进行使用；其包含移动设备配合部件、目镜部件和连接部件;所述移动设备配合部件为与所述移动设备相配合并固定的部件;所述目镜部件包含至少一个具有正光焦度的光学元件；当使用时，所述连接部件可展开，作为所述目镜部件和所述移动设备配合部件之间的支撑部分，使目镜部件能相对固定于所述显示屏前方特定位置，此时观察者可通过目镜部件观察到显示屏呈放大的像；当不使用时，所述连接部件可收合，使自身和所述目镜部件一同收纳于所述移动设备配合部件。2.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:至少包含一个联接装置，通过该联接装置，使所述便携式近眼显示装置能方便快捷地安装固定于帽子上。3.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:所述移动设备配合部件包含可适应一定范围内不同尺寸移动设备的固定装置，并通过该装置固定于所述移动设备的背面。4.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:所述连接部件的展开、收合方式为铰链式枢转方式，其中所述目镜部件相对连接部件的展开枢转方向与连接部件相对所述移动设备配合部件的展开枢转方向相同，目镜部件相对连接部件的收合枢转方向与连接部件相对移动设备配合部件的收合枢转方向相同。5.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:所述连接部件包含主体部件和过渡部件，主体部件和过渡部件之间、主体部件和所述目镜部件之间、过渡部件和所述移动设备配合部件之间分别通过机构相连;所述过渡部件随着所述连接部件的展开自动探出于所述移动设备配合部件的侧边边缘以外，以使得所述主体部件在连接部件完全展开时可将所述目镜部件置于所述特定位置;所述过渡部件随着所述连接部件的收合自动收入所述移动设备配合部件的侧边边缘以内。6.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:至少包含一个目镜保护装置，当使用时随着所述连接部件的展开自动从所述光学元件上移除，当不使用时随着所述连接部件的收合自动覆盖于所述光学元件之上。7.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:至少包含一个沿所述显示屏长边方向的导轨，连接部件的至少一部分随着连接部件的展开自动沿导轨滑动至所述移动设备配合部件的中部，以使得连接部件在完全展开时可将所述目镜部件置于所述特定位置。8.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:所述光学元件为菲涅尔透Ho9.根据权利要求1所述的便携式近眼显示装置，其特征在于:所述光学元件为中心部分为凸透镜、边缘部分为菲涅尔同心圆齿纹的混合菲涅尔透镜，其中心部分的直径不小于5mm ο10.—种与权利要求2所述的便携式近眼显示装置相配合使用的帽子，其特征在于:至少包含一个与所述便携式近眼显示装置上联接装置相配合的联接子部件，可将所述便携式近眼显示装置方便快捷地安装固定于该帽子上；当卸下所述便携式近眼显示装置后，所述联接子部件可收纳于帽体内或帽檐下侧。
【文档编号】G02B27/01GK105929549SQ201610567673
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月16日
【发明人】张国斌
【申请人】张国斌