CN108721072B - Hmd设备的组件及其视距调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种视距调节机构，包括透镜组件、显示组件和视距调节组件，这种视距调节机构是对现有VR一体机的透镜机构和显示机构进行的改进，它的紧凑，占用空间小，主要的调节机构设置在透镜机构和显示机构之间，由于透镜与显示屏之间本来就应该具备一定的距离，所以这种视距调节机构合理的应用了原有空间，因此将其作为组件配置成VR一体机，并不会增大VR一体机的大小，满足用户对于HMD设备的大小适中的需求；这种应用于HMD设备的视力训练方法可以帮助用户随时随地的进行远近点视力训练，不仅对于视力不佳的用户可以控制近视程度和恢复视力，而且应用在HMD设备中，可以消除或缓解长时间观看影视带来的用眼疲劳，能够有效预防近视。

Description

HMD设备的组件及其视距调节机构

技术领域

本发明涉及视功能训练设备，尤其涉及一种HMD设备的组件及其视距调节机构。

背景技术

据不完全统计，目前中国的青少年人数为3.2亿，其中视力不良的人数高达2.7亿，造成这种情况的原因是多方面的，一个是因为我们国家的青少年课内外的学习时间较长，平均达到每天9个小时，另一个主要原因是电子产品的普及，青少年每天使用电子产品的时间也较长。学习强度居高不下，使用数码电子产品进行长时间学习和游戏的趋势不可逆，青少年的用眼状况堪忧。

视力不良的青少年除了佩戴眼镜来获得较好的视力外，还可以参加远近点视力训练教程来恢复视力。直线训练仪是一种用于远近点视力训练的设备，用户在远近点视力训练中，首先佩戴近视眼镜，然后把头放在托架上，医师开始将注视物缓慢地向用户方向移动，并且不断询问用户是否还可以看得清楚，当用户回答看不清时，停止移动注视物并且将注视物此时的位置设定为近点，然后将注视物拉远，用类似的方式来确定远点。接着就可以进行近点训练和远点训练：所谓近点训练便是将注视物在近点和远点之间来回移动，训练用户的眼部肌肉系统，改善晶状体形态，提高调节能力，优化成像质量；远点训练是将目标注视物在远点至无限远范围连续往复运动，通过聚焦和离焦变化，刺激视网膜与大脑皮层神经信号传导系统，提升大脑对图像的解读能力。

以上这种远近点视力训练方法确实可以在一定程度上恢复人的视力，可是对于一般人来说不仅要负担较高的质量费用，而且需要特地前往具备这种直线训练仪的医院或诊所，对于青少年来说，绝大部分的时间用在了学业上，无法频繁的前往诊所进行治疗，导致训练的周期长，效果也大打折扣。

HMD设备即头戴式可视设备，例如Oculus、三星、索尼、小米等公司生产销售的VR一体机，目前这样的HMD设备普遍存在的问题就是，用户被娱乐内容吸引，用眼时间较长，尤其对于青少年来说容易造成近视或者进一步加深近视的度数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决目前远近点训练方式和HMD设备存在的上述问题，本发明提供了一种HMD设备的组件及其视距调节机构，是在现有VR一体机的基础上的一种改进结构，体型小，佩戴方便，用户可以随时利用碎片时间来进行训练，训练周期短，效果显著。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种视距调节机构，包括透镜组件、显示组件和视距调节组件，所述视距调节组件包括：

第一连接柱，所述第一连接柱的一端固定有第一锥齿轮；

电机，所述电机的输出轴上固定有第一圆柱齿轮，所述第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合，所述第二圆柱齿轮固定在所述第一连接柱上；

传动副，包括第二连接柱、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮和螺杆，所述第二连接柱的两端分别与一个所述第二锥齿轮固定连接，所述第三锥齿轮与一个所述第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合，并且它们的中心轴两两垂直，另一个所述第二锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合，所述第四锥齿轮固定在所述螺杆上；

滑块，所述滑块与螺杆螺纹连接；

所述螺杆与所述透镜组件固定连接并且能够转动，所述显示组件与滑块固定连接。

作为优选，所述第一连接柱的两端分别固定有一个第一锥齿轮，两个所述第一锥齿轮分别连接一个所述传动副。

作为优选，所述透镜组件包括第一固定板和第二固定板，所述第一连接柱和第二连接柱设置在第一固定板和第二固定板之间；

所述传动副还包括第一转轴，所述第一转轴的两端分别与第一固定板和第二固定板转动连接，所述第三锥齿轮套定在所述第一转轴上；

所述传动副还包括第二转轴，第二转轴的一端与第一固定板转动连接，另外一端与螺杆的一端通过第二固定板上的通孔同轴连接，螺杆的另外一端向远离第一固定板的方向延伸，所述第四锥齿轮套定在所述第二转轴上。

作为优选，所述螺杆外套有导向柱，所述滑块与导向柱的内滑道滑动配合。

作为优选，两个所述导向柱分别为上导向柱和下导向柱，所述上导向柱的下部开设第二条形缺口，所述下导向柱的左部和右部分别开设有一个第一条形缺口；

两个滑块分别为上滑块和下滑块，所述显示组件包括第三固定板，所述第三固定板通过第二连接件与上滑块固定连接，所述第三固定板通过两个第一连接件与下滑块固定连接；

所述第一连接件沿第二条形缺口与上导向柱滑动配合，两个所述第二连接件分别沿两个第二条形缺口与下导向柱滑动配合。

作为优选，所述显示组件还包括遮光环，所述第一固定板开设有与所述遮光环相对的透镜孔，所述遮光环与第三固定板固定连接并且呈棱锥形伸向第一固定板，

一种HMD设备的组件，包括两个所述的视距调节机构，分别为左眼调节机构和右眼调节机构，所述左眼调节机构与右眼调剂机构镜像对称；

所述HMD设备的组件还包括瞳距调节机构，所述瞳距调节机构包括第一齿条、第二齿条、第三齿条、第三圆柱齿轮、第四圆柱齿轮和转轮，所述第一齿条固定在右侧的第二固定板的右下角，所述第二齿条固定在右侧的第二固定板的左上角，所述第三齿条固定在左侧的第二固定板的右上角，所述第三圆柱齿轮与第一齿条啮合并且与所述转轮同轴固定，所述第四圆柱齿轮与所述第二齿条和第三齿条啮合。

本发明的有益效果是，这种视距调节机构是对现有VR一体机的透镜机构和显示机构进行的改进，它的紧凑，占用空间小，主要的调节机构设置在透镜机构和显示机构之间，由于透镜与显示屏之间本来就应该具备一定的距离，所以这种视距调节机构合理的应用了原有空间，因此将其作为组件配置成VR一体机，并不会增大VR一体机的大小，满足用户对于HMD设备的大小适中的需求；这种应用于HMD设备的视力训练方法可以帮助用户随时随地的进行远近点视力训练，不仅对于视力不佳的用户可以控制近视程度和恢复视力，而且应用在HMD设备中，可以消除或缓解长时间观看影视带来的用眼疲劳，能够有效预防近视。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是视距调节机构的实施例1的立体结构示意图。

图2是视距调节机构的实施例1的视距调节组件的立体结构示意图。

图3是视距调节机构的实施例1的立体结构示意图。

图4是视距调节机构的实施例1的爆炸示意图。

图5是视距调节机构的实施例1的局部结构示意图。

图6是视距调节机构的实施例1的局部结构示意图。

图7是视距调节机构的实施例2的爆炸示意图。

图8是视距调节机构的实施例2的立体结构示意图。

图9是视距调节机构的实施例3的爆炸示意图。

图10是视距调节机构的实施例3的局部结构示意图。

图11是视距调节机构的实施例3的局部结构示意图。

图12是HMD设备的组件的实施例的立体结构示意图。

图13是HMD设备的组件的实施例的局部结构示意图。

图14是HMD设备的组件的实施例的局部结构示意图。

图中100、透镜组件，200、显示组件，300、视距调节组件，101、第一固定板，102、第二固定板，103、透镜孔，104、豁口，105、导向柱，106、第一条形缺口，107、第二条形缺口，201、第三固定板，202、第一连接件，203、遮光环，204、第二连接件，301、第一连接柱，302、第一锥齿轮，303、第一圆柱齿轮，304、第二圆柱齿轮，305、第二连接柱，306、第二锥齿轮，307、第三锥齿轮，308、第四锥齿轮，309、螺杆，310、滑块，311、电机，312、第一转轴，313、第二转轴，401、第一齿条，402、第二齿条，403、第三齿条，404、第三圆柱齿轮，405、第四圆柱齿轮，406、转轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本发明提供了一种视距调节机构的实施例1，包括透镜组件100、显示组件200和视距调节组件300；如图2所示，视距调节组件包括：

第一连接柱301，第一连接柱301的下端固定有第一锥齿轮302；

电机311，电机311的输出轴上固定有第一圆柱齿轮303，第一圆柱齿轮303与第二圆柱齿轮304啮合，第二圆柱齿轮304套定在第一连接柱301上；

传动副，传动副包括第二连接柱305、第二锥齿轮306、第三锥齿轮307、第四锥齿轮308和螺杆309，第二连接柱305的两端分别固定一个第二锥齿轮306，第二连接柱305的一端的第二锥齿轮306和第一锥齿轮302均与第三锥齿轮307啮合，并且它们的中心轴两两垂直，第二连接柱305的另外一端的第二锥齿轮306与第四锥齿轮308啮合，第四锥齿轮308固定在螺杆309上；

滑块310，滑块310与螺杆309螺纹连接；

螺杆309与透镜组件固定连接并且能够转动，显示组件与滑块310固定连接。

以上这种视距调节机构在进行远近点训练时，通过控制电机的转动，来使显示组件和透镜组件的距离不停的改变，显示组件上固定有显示屏，显示屏上的图像相对于人眼在近点和远点之间往复运动，实现近点训练，显示屏的图像相对于人眼在远点和更远处之间往复运动，实现远点训练。

如图3~4所示，透镜组件包括第一固定板101和第二固定板102，第一固定板101上开设有用于安装透镜的透镜孔103和用于适配用户鼻梁的豁口104；在VR一体机中需要装配两个视距调节机构，分别用于左眼和右眼的训练，左视距调节机构和右视距调节机构的结构是镜面对称的，实施例1是右视距调节机构，所以豁口104位于第一固定板101的左下角。第一固定板101和第二固定板102平行设置，第一连接柱和第二连接柱位于第一固定板101和第二固定板102之间，第一连接柱竖直并且靠近右侧，第二连接柱水平设置并且靠近下侧。传动副还包括第一转轴312，第一转轴312垂直于第一固定板101并且它的两端分别与第一固定板101和第二固定板102转动连接，第三锥齿轮套定在第一转轴312上。传动副还包括第二转轴313，第二转轴313垂直于第一固定板101，第二转轴313的一端与第一固定板101转动连接，另外一端与螺杆的一端通过第二固定板102上的通孔同轴固定，或者第二转轴313与螺杆为一体结构，螺杆的另外一端垂直于第二固定板102向远离第一固定板101的方向延伸。第四锥齿轮位于第一固定板101和第二固定板102之间并且套定在第二转轴313上。螺杆外套有导向柱105，导向柱105的一端固定在第二固定板102上，或它们是一体结构的，导向柱105的另外一端朝着远离第一固定板101的方向延伸。滑块与导向柱105的内滑道滑动配合，导向柱105的左部和右部分别开设有一个第一条形缺口106。

如图5~6所示，显示组件包括第三固定板201，第三固定板201通过两个第一连接件202与滑块310固定连接；此实例中，第一连接件202呈L形，这两个第一连接件202的两个短边分别通过螺钉固定在第三固定板201的左下角和右下角，他们的长边通过第一条形缺口通过螺钉与滑块310固定连接，当滑块310沿着导向柱105的内滑道移动时，长边在第一条形缺口106随滑块310一起移动。 显示组件还包括遮光环203，遮光环203的形状呈锥台形，遮光环203与透镜孔103相对，遮光环203通过螺钉与第三固定板201固定连接，它的较大端贴住第三固定板201并且笼罩住显示屏。为了给用户的鼻子留出空间，遮光环203的左下方开设有豁口。

如图7~8所示，是视距调节机构的实施例2，它与实施例1的区别在于：传动副从下方设置到了上方，除此以外，导向柱105的两侧没有缺口，而是在下部开设有第二条形缺口107，滑块通过第二连接件204与第三固定板201固定连接。

如图9~11所示，是视距调节机构的实施例3，它同时具备实施例1和实施例2中的上、下两套传动副，第二圆柱齿轮位于第一连接柱的中间，此实例由于采用了两套传动副，在重量上有所增加，但是第三固定板做往复运动时的稳定性较高。

如图12~14所示，一种HMD设备的组件的实施例，包括两个的实施例3的视距调节机构，分别为左眼调节机构和右眼调节机构，左眼调节机构与右眼调剂机构镜像对称；它还包括瞳距调节机构，瞳距调节机构包括第一齿条401、第二齿条402、第三齿条403、第三圆柱齿轮404、第四圆柱齿轮405和转轮406，第一齿条401固定在右侧的第二固定板的右下角，第二齿条402固定在右侧的第二固定板的左上角，第三齿条403固定在左侧的第二固定板的右上角，第三圆柱齿轮404与第一齿条401啮合并且与转轮406同轴固定，第四圆柱齿轮405与第二齿条402和第三齿条403啮合。这是一个手动调节瞳距的结构，实际是用来调节左右两侧的透镜组件之间的距离以及左右两侧的显示组件之间的距离；转轮406和第三圆柱齿轮404是通过第三转轴转动连接在VR一体机的壳体上，当转动转轮406时，传动过程如下：第三圆柱齿轮404同步转动，第一齿条401移动，带动右侧的第一固定板移动，第二齿条402移动，第四圆柱齿轮405转动，第三齿条403移动，带动左侧的第一固定板移动，从而实现的距离的改变。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种视距调节机构，包括透镜组件、显示组件和视距调节组件，其特征在于，所述视距调节组件包括：

第一连接柱，所述第一连接柱的一端固定有第一锥齿轮；

电机，所述电机的输出轴上固定有第一圆柱齿轮，所述第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合，所述第二圆柱齿轮固定在所述第一连接柱上；

传动副，包括第二连接柱、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮和螺杆，所述第二连接柱的两端分别与一个所述第二锥齿轮固定连接，所述第三锥齿轮与一个所述第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合，并且它们的中心轴两两垂直，另一个所述第二锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合，所述第四锥齿轮固定在所述螺杆上；

滑块，所述滑块与螺杆螺纹连接；

所述螺杆与所述透镜组件固定连接并且能够转动，所述显示组件与滑块固定连接；

所述第一连接柱的两端分别固定有一个第一锥齿轮，两个所述第一锥齿轮分别连接一个所述传动副；

所述透镜组件包括第一固定板和第二固定板，所述第一连接柱和第二连接柱设置在第一固定板和第二固定板之间；

所述传动副还包括第一转轴，所述第一转轴的两端分别与第一固定板和第二固定板转动连接，所述第三锥齿轮套定在所述第一转轴上；

所述传动副还包括第二转轴，第二转轴的一端与第一固定板转动连接，另外一端与螺杆的一端通过第二固定板上的通孔同轴连接，螺杆的另外一端向远离第一固定板的方向延伸，所述第四锥齿轮套定在所述第二转轴上；

所述螺杆外套有导向柱，所述滑块与导向柱的内滑道滑动配合；

两个所述导向柱分别为上导向柱和下导向柱，所述上导向柱的下部开设第二条形缺口，所述下导向柱的左部和右部分别开设有一个第一条形缺口；

两个滑块分别为上滑块和下滑块，所述显示组件包括第三固定板，所述第三固定板通过第二连接件与上滑块固定连接，所述第三固定板通过两个第一连接件与下滑块固定连接；

所述第一连接件沿第二条形缺口与上导向柱滑动配合，两个所述第二连接件分别沿两个第二条形缺口与下导向柱滑动配合；

所述显示组件还包括遮光环，所述第一固定板开设有与所述遮光环相对的透镜孔，所述遮光环与第三固定板固定连接并且呈棱锥形伸向第一固定板；

显示组件上固定有显示屏，显示屏用于显示图像，显示屏的图像相对于人眼在近点和远点之间往复运动，实现近点训练，显示屏的图像相对于人眼在远点和更远处之间往复运动，实现远点训练。

2.一种HMD设备的组件，其特征在于：包括两个如权利要求1所述的视距调节机构，分别为左眼调节机构和右眼调节机构，所述左眼调节机构与右眼调剂机构镜像对称；

所述HMD设备的组件还包括瞳距调节机构，所述瞳距调节机构包括第一齿条、第二齿条、第三齿条、第三圆柱齿轮、第四圆柱齿轮和转轮，所述第一齿条固定在右侧的第二固定板的右下角，所述第二齿条固定在右侧的第二固定板的左上角，所述第三齿条固定在左侧的第二固定板的右上角，所述第三圆柱齿轮与第一齿条啮合并且与所述转轮同轴固定，所述第四圆柱齿轮与所述第二齿条和第三齿条啮合。