一种头戴显示设备及其控制方法与流程

本发明涉及头戴显示设备技术领域。更具体地，涉及一种头戴显示设备及其控制方法。

背景技术：

随着vr/ar技术的进步，头戴显示设备越来越普及，对头戴显示设备的产品外观和用户体验性能提出了越来越高的要求。目前的头戴显示设备通常包括显示主体以及与显示主体连接的头戴组件，用户在使用时，将头戴组件固定在头部，从而可保持显示主体位于人脸前方持续使用。

但是，目前的头戴显示设备普通存在重量较大的问题，用户在将显示设备固定在头部使用时，往往需要克服显示设备重力带来的前倾力，当用户长时间配戴使用时，易导致用户颈部疲劳，损害用户身体健康，用户体验性差。

因此，需要提供一种能够减轻由于显示设备质量较大导致的用户易疲劳现象，提高产品舒适性。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种头戴显示设备，在显示主体中设置气囊，气囊在充气后可以为显示设备提供升力，从而减轻用户配戴使用时需克服的显示设备的重力，减轻用户颈部疲劳，提升用户体验性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明一方面公开了一种头戴显示设备，包括显示主体以及与所述显示主体连接的头戴组件；

所述显示主体包括外壳、气囊模块和处理模块；

所述气囊模块包括固定在所述外壳上的气囊和充放气通道，

所述充放气通道的一端可与外接的充气装置或收集装置连接，另一端与所述气囊的开口连接；

所述气囊位于所述显示主体的顶部，充气后为显示主体提供升力；

所述处理模块用于检测气囊的充气量，当充气量达到预设条件时，向用户反馈信息。

优选地，所述处理模块包括

风量传感器，用于检测通过所述充放气通道向气囊提供的充气量；

数据处理模块，与所述风量传感器电连接，用于获取所述风量传感器检测的充气量，计算当前充气量下所述气囊可提供的升力，当达到预定值时，输出控制信号；

反馈模块，与所述数据处理模块电连接，用于基于所述控制信号向用户反馈充气完成信息。

优选地，所述外壳顶部设有形成有仓口的气囊仓；

所述气囊仓上进一步形成与所述充放气通道连接的充气孔，所述气囊收容于所述气囊仓中，所述气囊的开口与所述充气孔密封设置。

优选地，所述气囊仓设于所述外壳内，所述外壳上形成有与所述仓口对应的外壳开口，所述外壳上设有可遮挡或暴露所述外壳开口的上盖片。

优选地，

所述上盖片的一边与外壳连接并可相对于所述外壳转动；

或者所述外壳开口的侧面设有水平凹槽，所述上盖片设于所述水平凹槽中并可沿所述水平凹槽滑动。

优选地，

所述外壳上设有进气孔以及遮挡所述进气孔的遮挡片；

所述充放气通道包括设于所述外壳中的气管，所述气管的一端与所述进气孔密封设置，另一端与所述气囊仓上的充气孔密封设置。

优选地，所述进气孔设置在所述外壳远离用户人脸的一侧。

优选地，所述气囊的开口与所述充气孔通过固定组件密封设置；

所述固定组件包括依次设置在所述气囊开口边缘上的密封垫、气囊压环和螺钉。

优选地，所述气囊中充入气体的密度低于空气密度。

优选地，所述反馈模块为语音模块、指示灯模块和显示模块中的至少一个。

本发明另一方面同时公开了一种头戴显示设备的控制方法，包括：

将充放气通道与外接的充气装置连接；

开启头戴显示设备以及充气装置为气囊充气；

通过处理模块检测气囊的充气量，当充气量达到预设条件时，向用户反馈信息；

断开充放气通道与外接的充气装置的连接。

优选地，所述方法进一步包括：

当使用完毕时，

将充放气通道与外接的收集装置连接，回收所述气囊中的气体。

本发明的有益效果如下：

本发明在头戴显示设备的显示主体顶部设置气囊，在使用时气囊可抽出并充入轻质气体，充气后的气囊在空气浮力的作用下可为显示设备主体提供一定的升力，通过处理模块可以实时检测气囊中的充气量，并向用户反馈充气状态信息，便于用户根据需要控制显示主体施加的力的作用，从而用户在使用时无需克服显示设备的全部重力，减少用户头部受力和显示设备对用户面部的挤压，使用户可以轻松使用，长时间使用不易疲劳，用户舒适度高、体验性好。同时，气囊结构设置在显示主体上，使用时方便取出，不使用时可收起，不影响产品的外观，结构简单，使用安全方便。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的正视图；

图2示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的侧视图；

图3示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的剖面图；

图4示出图3中a区域的放大图；

图5示出图3中b区域的放大图；

图6示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的分解图；

图7示出图6中c区域的放大图；

附图标记：

1、显示主体，2、头戴组件，3、外壳、31、前壳，32、壳体，311、进气孔，312、遮挡片，321、上盖片，4、气囊，5、充放气通道，6、气囊仓，61、充气孔，7、密封垫，8、气囊压环，9、螺钉，10、风量传感器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明的头戴显示设备在显示主体上设置气囊以及与所述气囊连接的充放气通道以及用于实时检测气囊中的充气量并向用户反馈信息的处理模块。在用户使用时，采用外接的充气装置通过充放气通道向气囊中充入轻气体，充气后的气囊受到空气的浮力，且气囊设置在所述显示主体的顶部，在空气浮力的作用下可为显示主体提供升力，用户配戴使用显示设备时，可通过控制气囊的充气量控制气囊提供的升力，从而使显示主体的部分或全部重力都通过气囊克服，减轻用户配戴显示设备时由于需要克服显示主体重力而导致的颈部疲劳现象，增强用户使用显示设备的舒适度，提高用户体验。

图1示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的正视图，图2示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的侧视图，图3示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的剖面图，图4示出图3中a区域的放大图，图5示出图3中b区域的放大图，图6示出根据本发明一种头戴显示设备具体实施例的分解图，图7示出图6中c区域的放大图。

本实施例中，头戴显示设备包括显示主体1以及与所述显示主体1连接的头戴组件2。

头戴组件2可设置为包括环形头套以及将显示主体1的两侧与所述环形头套分别固定连接的连接组件，或者采用如本实施例中的头戴组件2，通过两个侧绑带和一个顶绑带与所述显示主体1的两个侧面和顶面分别固定，将侧绑带和顶绑带形成的绑带结构固定在用户头部，即可将所述显示主体1保持在用户面部前方。在实际应用中，所述头戴组件2包括但不限于以上结构。

所述显示主体1包括外壳3、气囊模块和处理模块。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的外壳3包括远离用户人脸的前盖31和与所述前盖31对应设置的壳体32，以形成具有容纳空间的外壳3。

所述气囊模块包括固定在所述显示主体1上的气囊4以及与所述气囊4连接的充放气通道5。所述充放气通道5的一端可与外接的充气装置或收集装置可拆卸地连接，另一端与所述气囊4的开口连接，可用于将外接的充气装置的气体输送至所述气囊4或将所述气囊4中的气体输送至外接的收集装置。所述外接的充气装置可为存有氢气或氮气的充气罐，收集装置为可收集气囊4中气体的装置，可与所述充气装置集成为一体。产品自身无需安装可产生轻质气体的设备，从而能够减轻产品重量，更加安全。

所述气囊4设置于所述显示主体1的顶部，充入轻气体后可为显示主体1提供升力，充入所述气囊4的轻气体可采用氢气或氮气等密度小于空气的气体。同时，气囊4设置于所述显示主体1的顶部时可使所述显示主体1保持的稳定性。所述气囊4还可根据需要设置为不同的形状，以满足不同用户的需求，吸引更从潜在用户，开拓市场。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的气囊4通过设置于所述外壳3顶部的气囊仓6固定在所述显示主体1上。所述气囊仓6的顶部形成有仓口，所述气囊4收容固定在所述气囊仓6中，并可从仓口处拉出。在使用时，将部分气囊4从仓口处拉出，气囊4可在气囊仓6外的外部空间通过充气膨胀而体积变大，为显示主体1提供升力。在使用完毕后，可将所述气囊4中的气体通过充放气通道5输出，将气囊4折叠收容于所述气囊仓6中，本实施例中的气囊4在不使用时可收容在气囊仓6中，不影响显示设备外观，且结构简单、方便易操作。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的气囊仓6固定在所述外壳3顶面的内表面上，所述气囊仓6的上表面与所述外壳3顶面的内表面固定，可减少显示设备的体积，使气囊4隐藏于外壳3中，保持显示设备的外观，提高空间利用率。为了便于气囊4的取出，可调整所述气囊仓6仓口的大小，增大仓口的大小，本实施例中的仓口的边缘延伸至气囊仓6的侧壁，即将所述气囊仓6的侧壁顶面与所述外壳3固定。当然，该气囊仓6也可以设置在显示设备在外壳3外侧等其他位置，以适用不同类型的显示设备。

本实施例中的气囊仓6位于所述显示主体1外壳3的内部，该气囊仓6的顶面开有仓口，为了保证气囊4在使用时可以拉出至显示主体1外壳3的外部，须在所述外壳3对应所述仓口的位置开设外壳开口以及设置与该外壳开口对应的上盖片321，该上盖片321被配置为可遮挡或暴露该外壳开口的上盖片321。该上盖片321可采用多种结构，可在所述外壳开口一边的侧面上设有可容纳所述上盖片321的水平凹槽，所述上盖片321可沿所述水平凹槽滑动，在此种结构中，上盖片321沿滑动方向的长度需大于所述外壳开口在该方向上的长度，从而在未使用时，上盖片321的一部分可遮挡住所述外壳开口，另一部分置于所述水平凹槽中以保持上盖片321的位置，该上盖片321在气囊4使用时，可滑动至水平凹槽中，从而不会阻碍气囊4、占用气囊4的膨胀空间，上盖片321位于显示主体1外侧的一面进一步可设置便于推拉上盖片321的凸起。当然，也可采用将上盖片的一边与外壳3可转动的连接以实现上盖片321转动时遮挡或暴露所述外壳开口。

所述气囊仓6进一步包括开设在气囊仓6上的充气孔61，本实施例中，该充气孔61设置于所述气囊仓6的底部，该充气孔61位于所述气囊仓6中的一端与所述气囊4的开口密封设置，位于所述气囊仓6外的一端与所述充放气通道5密封设置，从而导通充放气通道5与气囊4开口，可通过外接设备对气囊4充气或收集气囊4中的气体。

作为一种优选的实施方式，本实施例中收容于所述气囊仓6中的气囊4进一步通过固定组件使气囊4开口的边缘与所述充气孔61位于所述气囊仓6中的一端密封设置。为了便于密封，本实施例中的充气孔61朝向气囊仓6内部和外部分别延伸形成中空的孔壁。将所述气囊4开口套设在所述孔壁的外侧，通过所述固定组件将气囊4开口的边缘与充气孔61孔壁外的气囊仓6底面固定。所述固定组件包括依次设置在所述气囊4开口边缘的密封垫7、气囊压环8和螺钉9，螺钉9将气囊压环8、密封垫7以及气囊4开口的边缘固定在充气孔61外侧的气囊仓6底面上，以实现气囊4与充气孔61密封设置。采用本实施例中的固定组件可将气囊4可拆卸地固定在所述气囊仓6中，方便根据不同需求更换不同形状的气囊4，在气囊4出现破损等情况下也可方便更换新的气囊4，提高产品的使用时间，拆卸灵活，可适用于不同类型的头戴显示设备。

作为一种优选的实施方式，本实施例中所述充放气通道5包括气管，该气管设置于所述外壳3内，所述外壳3上设有进气孔311，该进气孔311包括被配置为与外接设备连接部分相适应的结构，所述气管的一端与所述进气孔311密封设置，另一端与所述气囊仓6上的充气孔61密封设置。所述进气孔311设置在所述显示主体1远离用户人脸的一侧的前盖31，从而在为气囊4充气时，远离用户人脸，距离更安全，防止出现漏气等事故导致安全隐患，提高产品的安全性。所述进气孔311的表面进一步设有遮挡所述进气孔311的遮挡片312，该遮挡片312覆盖在进气孔311靠近充放气通道5的表面，可采用弹性材料，在与外接设备连接时，外接设备可穿过遮挡片312进入充放气通道5中，使用完毕后，外接设备与进气孔311断开连接，遮挡片312闭合以密闭充放气通道5。

所述处理模块用于检测气囊4的充气量，当充气量达到预设条件时，向用户反馈信息。

作为一种优选的实施方式，本实施例中所述处理模块包括风量传感器10、数据处理模块(图中未示出)和反馈模块(图中未示出)。

所述风量传感器10设于充气孔61中，也可设于所述充放气通道5中，能够实时检测通过所述充放气通道5向气囊4充气的充气量。

所述数据处理模块与所述风量传感器10电连接，可实时获取所述风量传感器10检测的充气量，计算当前充气量下所述气囊4可提供的升力，当达到预定值时，输出控制信号。在实际使用中，可进一步在显示主体1中设置数据存储模块，所述预定值可根据显示主体1的重量设置为多个，存储于所述数据存储模块中，可通过所述数据处理模块读取多个预定值并进行比对，当达到各个预定值时分别进行反馈，用户可根据需求选择不同的预定值，以调整承受的显示主体1的重量和位置，甚至可以将显示主体1悬置于空中。

所述反馈模块与所述数据处理模块电连接，可基于所述控制信号向用户反馈充气完成信息。所述反馈模块可采用多种反馈形式，本实施例中采用语音提醒的形式，所述反馈模块为设置在所述外壳3中的语音模块，也可采用指示灯或显示形式的反馈，类似地需在所述外壳3中设置与所述数据处理模块电连接的指示灯模块或显示模块，当然，也可采用以上反馈形式中的至少两种的组合实现多重反馈。当存在多个预定值，需要进行多次反馈时，可通过所述数据处理模块输出不同的控制信号，以控制反馈模块完成不同预定值的不同反馈。

本实施例中的显示主体1进一步包括设置在所述外壳3中的电源模块，所述电源模块可为所述处理模块以及显示主体1中的其他部件提供电能。

本实施例还公开了一种头戴显示设备的控制方法，该方法包括：

在使用时，首先将充放气通道5与外接的充气装置连接，即将充气装置固定在前盖31的进气孔311上。

开启头戴显示设备以及充气装置为气囊4充气，即打开显示设备的电源模块的开关，使显示主体处于供电状态。进一步打开外壳3的上盖片321，将所述气囊4抽出展开，并打开外接的充气装置的充气开关，使充气装置中的气体通过充放气通道5输送至气囊4，所述气囊4充气膨胀。

通过处理模块检测气囊4的充气量，当充气量达到预设条件时，向用户反馈信息，即处理模块位于充气孔61中的风量传感器10实时检测通过所述充放气通道5向气囊4充气的充气量，所述数据处理模块与所述风量传感器10电连接，获取所述风量传感器10检测的充气量，计算当前充气量下所述气囊4可提供的升力，当达到预定值时，输出控制信号，所述反馈模块与所述数据处理模块电连接，基于所述控制信号向用户反馈充气完成信息。

断开充放气通道5与外接的充气装置的连接，即用户收到处理模块反馈的充气完成信息时，将所述充放气通道5与进气孔311断开，关闭充放气通道5，使气囊4稳定工作。

所述方法进一步包括：当使用完毕时，将充放气通道5与外接的收集装置连接，回收所述气囊4中的气体，即当使用完毕后，可打开充放气通道5，将外接的收集装置固定在所述进气孔311上，收集装置通过充放气通道5回收气囊4中的气体，此时气囊4可再次收容于气囊仓6中，关闭上盖片321即完成使用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。