本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于頭戴式設(shè)備的焦距可連續(xù)調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)實(shí)生活中，近視和遠(yuǎn)視患者在使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)需要帶上眼鏡再使用，非常麻煩和不便。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備可以通過變焦處理可以讓近視和遠(yuǎn)視患者不需佩戴眼鏡就可使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，看到清晰的畫面。然而，現(xiàn)在市場(chǎng)上的變焦方案是通過移動(dòng)某些透鏡來實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的焦距變化。這種變焦方式需要考慮多片透鏡的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。而且體積較大，重量較重，影響使用者佩戴時(shí)的舒適感。傳統(tǒng)產(chǎn)品往往只使用一塊顯示器，因?yàn)轱@示器尺寸的限制無法調(diào)節(jié)瞳距，不能適用不同瞳距的人。本方案專門針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡等頭戴式設(shè)備，制定一種通過移動(dòng)屏幕(顯示器)從而產(chǎn)生變焦效果的光學(xué)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨提供了一種用于頭戴式設(shè)備的焦距可連續(xù)調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，解決了近視和遠(yuǎn)視患者在使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備前需要佩戴眼鏡，變焦所需的機(jī)械結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，變焦設(shè)備體積過大，無法調(diào)節(jié)瞳距這些技術(shù)問題。其采用的技術(shù)方案如下：

一種用于頭戴式設(shè)備的焦距可連續(xù)調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括：鏡桶、顯示器支架、顯示器，所述鏡桶內(nèi)部設(shè)置有若干鏡片，所述鏡桶固接有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)顯示器支架左右運(yùn)動(dòng)，所述顯示器支架通過固定裝置與顯示器固接。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由馬達(dá)、聯(lián)軸器、絲杠和絲母組成，所述鏡桶上方固接有馬達(dá)，所述馬達(dá)輸出軸通過聯(lián)軸器與絲杠固接，所述絲母與顯示器支架固接，所述絲杠和絲母組成滾珠絲杠副帶動(dòng)顯示器支架左右運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述鏡桶上方固接有支撐滑桿，所述支撐滑桿平行于絲杠所述顯示器支架套裝在支撐滑桿上并與支撐滑桿滑動(dòng)連接。

優(yōu)選的，所述固定裝置由顯示器固定螺釘和顯示器蓋組成，顯示器固定螺釘依次貫穿顯示器蓋和顯示器并與顯示器支架的螺紋孔螺紋連接。

優(yōu)選的，所述鏡桶后側(cè)設(shè)置有光學(xué)距離傳感器，用來檢測(cè)顯示器支架的位置。

優(yōu)選的，所述鏡桶有兩個(gè)，所述鏡桶的下方設(shè)置有瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來改變兩個(gè)鏡桶之間的間距。

優(yōu)選的，所述鏡桶左側(cè)固接有鏡片組后蓋。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：可以進(jìn)行變焦，使近視和遠(yuǎn)視患者可以在不佩戴眼鏡的情況下使用本裝置；通過采用移動(dòng)顯示器進(jìn)行變焦，不需要移動(dòng)多組變焦透鏡進(jìn)行變焦，只需使用絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)一個(gè)顯示器即可變焦，使機(jī)械機(jī)構(gòu)更加簡(jiǎn)單；移動(dòng)顯示器變焦比傳統(tǒng)變焦透鏡需要的距離更短，可以減小本裝置的體積，體積的減小和機(jī)械機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化可以降低重量，提高佩戴舒適感和沉浸感；通過使用兩個(gè)鏡桶和屏幕，兩個(gè)鏡桶的間距可調(diào)節(jié)，來適用不同瞳距的人。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一種實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖引伸獲得其它的實(shí)施附圖。

圖1：本發(fā)明的側(cè)視內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明的俯視內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語(yǔ)“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖1所示的位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例的一種用于頭戴式設(shè)備的焦距可連續(xù)調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括：鏡桶4、顯示器支架11、顯示器13，所述鏡桶4內(nèi)部設(shè)置有若干鏡片，所述鏡桶4固接有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)顯示器支架11左右運(yùn)動(dòng)，所述顯示器支架11通過固定裝置與顯示器13固接。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由馬達(dá)3、聯(lián)軸器2、絲杠1和絲母組成，所述鏡桶4上方固接有馬達(dá)3，所述馬達(dá)3輸出軸通過聯(lián)軸器2與絲杠1固接，所述絲母與顯示器支架11固接，所述絲杠1和絲母組成滾珠絲杠副帶動(dòng)顯示器支架11左右運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述鏡桶4上方固接有支撐滑桿15，所述支撐滑桿15平行于絲杠1，所述顯示器支架11套裝在支撐滑桿15上并與支撐滑桿15滑動(dòng)連接。

優(yōu)選的，所述固定裝置由顯示器固定螺釘12和顯示器蓋組成，顯示器固定螺釘12依次貫穿顯示器蓋14和顯示器13并與顯示器支架11的螺紋孔螺紋連接。

優(yōu)選的，所述鏡桶4后側(cè)設(shè)置有光學(xué)距離傳感器16，用來檢測(cè)顯示器支架11的位置。

優(yōu)選的，所述鏡桶4有兩個(gè)，所述鏡桶4的下方設(shè)置有瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8，用來改變兩個(gè)鏡桶4之間的間距。

優(yōu)選的，所述鏡桶4左側(cè)固接有鏡片組后蓋5。

本裝置的特點(diǎn)是結(jié)合了虛擬現(xiàn)實(shí)和變焦功能的兩個(gè)功能。在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)該場(chǎng)景中，當(dāng)被觀察的物體距離觀察的位置不變時(shí)，唯一能夠?qū)崿F(xiàn)變焦和改變調(diào)節(jié)成像大小的辦法是通過前后移動(dòng)透鏡(普通望遠(yuǎn)鏡工作原理)或者通過調(diào)節(jié)透鏡的曲率(如通過電壓調(diào)節(jié)液晶透鏡的曲率)。本裝置通過調(diào)節(jié)顯示器的位置，實(shí)現(xiàn)了變焦和改變調(diào)節(jié)成像大小的功能。

這個(gè)裝置通過移動(dòng)顯示器(對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的被觀察物體)，使顯示器透過透鏡組成的像處在人眼的視網(wǎng)膜上、視網(wǎng)膜前面或視網(wǎng)膜后面。同時(shí)人眼本身也具有一定的調(diào)焦功能。通過移動(dòng)顯示器可以使人眼起到視力按摩的作用，同時(shí)也可以幫助人眼形成最清晰的像。顯示屏在不同的位置，對(duì)應(yīng)的成像倍率也不同。

具體工作原理：本實(shí)施例使用三片鏡片，鏡片一7、鏡片二9和鏡片三10堆疊組裝在鏡桶4內(nèi)由鏡片組后蓋5固定組成視力鏡片組。其中鏡片組后蓋5是用于鏡片支撐和防止雜散光進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)。鏡片一7、鏡片二9和鏡片三10的外側(cè)的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)方便鏡片一7、鏡片二9和鏡片三10的相對(duì)定位。馬達(dá)3通過聯(lián)軸器2上固接的滾珠絲杠副構(gòu)成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。顯示器13在顯示器支架11和顯示器蓋14之間由顯示器固定螺釘12固定組成成像單元。

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在初始時(shí)，顯示器13處于距離人眼最遠(yuǎn)位置，該位置為度數(shù)最大值。當(dāng)需要調(diào)節(jié)為近視度數(shù)時(shí)，馬達(dá)3通電后輸出軸反轉(zhuǎn)，馬達(dá)3的輸出軸通過聯(lián)軸器2帶動(dòng)絲杠1運(yùn)動(dòng)。顯示器13向人眼6方向移動(dòng)，度數(shù)逐漸降低。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置由光學(xué)距離傳感器16來測(cè)量，反饋給控制程序。光學(xué)距離傳感器16可為視力保護(hù)程序提供成像單元的精確位置，通過位置和度數(shù)的關(guān)系，從而確定當(dāng)前機(jī)構(gòu)的度數(shù)。光學(xué)距離傳感器16可保護(hù)成像單元，防止成像單元移動(dòng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)行程。瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8是人眼間距調(diào)節(jié)的滾珠絲杠副，一個(gè)鏡桶下方形成有絲母，另一鏡桶下方形成有光滑圓孔形保持架，絲杠穿過保持架與絲母連接，通過手動(dòng)或者馬達(dá)驅(qū)動(dòng)來使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)兩鏡桶間距的效果。通過瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8的調(diào)節(jié)，視力保護(hù)鏡片組可滿足13歲以上所有人群的眼間距要求。

本裝置通過調(diào)節(jié)顯示器13位置的同時(shí)，顯示器13的放大倍率會(huì)改變。通過調(diào)節(jié)顯示器13上的顯示內(nèi)容的大小和調(diào)節(jié)顯示器13放大倍率作為一個(gè)回路，通過軟件和電路控制，實(shí)現(xiàn)成像大小調(diào)節(jié)和變焦兩個(gè)功能。

上面以舉例方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。