一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，其特征在于，包括：镜桶、显示器支架、显示器，镜桶内部设置有若干镜片，镜桶固接有驱动机构，驱动机构带动显示器支架左右运动，显示器支架通过固定装置与显示器固接。本装置可以进行变焦，使近视和远视患者可以在不佩戴眼镜的情况下使用本装置；通过采用移动显示器进行变焦，不需要移动多组变焦透镜进行变焦，使机械机构更加简单；移动显示器变焦比传统变焦透镜需要的距离更短，可以减小本装置的体积，体积的减小和机械机构的简化可以降低重量，提高佩戴舒适感和沉浸感；通过使用两个镜桶和屏幕，两个镜桶的间距可调节，来适用不同瞳距的人。

An optical system for continuously adjusting focal length of head mounted equipment

The utility model relates to an optical system for continuously adjusting the focal length of a head-mounted device, which is characterized in that the lens barrel, the display bracket and the display are provided with a number of lenses, the lens barrel is fixedly connected with a driving mechanism, the driving mechanism drives the display bracket to move left and right, and the display bracket is fixedly arranged. The device is fixedly connected with the display. The device can zoom, so that myopic and hyperopic patients can use the device without wearing glasses; zoom by using a mobile display, no need to move a number of zoom lenses zoom, so that the mechanical mechanism is simpler; the zoom distance of the mobile display is shorter than that of the traditional zoom lens. To reduce the volume of the device, the reduction of volume and simplification of the mechanical mechanism can reduce weight, improve wearing comfort and immersion; by using two glasses barrels and screen, the distance between the two glasses barrels can be adjusted to suit people with different pupil distances.

【技术实现步骤摘要】
一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统
本技术涉及虚拟现实
，具体为一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统。
技术介绍
在现实生活中，近视和远视患者在使用虚拟现实设备时需要带上眼镜再使用，非常麻烦和不便。虚拟现实设备可以通过变焦处理可以让近视和远视患者不需佩戴眼镜就可使用虚拟现实设备，看到清晰的画面。然而，现在市场上的变焦方案是通过移动某些透镜来实现光学系统的焦距变化。这种变焦方式需要考虑多片透镜的相对运动，机械结构非常复杂。而且体积较大，重量较重，影响使用者佩戴时的舒适感。传统产品往往只使用一块显示器，因为显示器尺寸的限制无法调节瞳距，不能适用不同瞳距的人。本方案专门针对虚拟现实眼镜等头戴式设备，制定一种通过移动屏幕(显示器)从而产生变焦效果的光学系统。
技术实现思路
本技术旨提供了一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，解决了近视和远视患者在使用虚拟现实设备前需要佩戴眼镜，变焦所需的机械结构过于复杂，变焦设备体积过大，无法调节瞳距这些技术问题。其采用的技术方案如下：一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，其特征在于，包括：镜桶、显示器支架、显示器，所述镜桶内部设置有若干镜片，所述镜桶固接有驱动机构，所述驱动机构带动显示器支架左右运动，所述显示器支架通过固定装置与显示器固接。优选的，所述驱动机构由马达、联轴器、丝杠和丝母组成，所述镜桶上方固接有马达，所述马达输出轴通过联轴器与丝杠固接，所述丝母与显示器支架固接，所述丝杠和丝母组成滚珠丝杠副带动显示器支架左右运动。优选的，所述镜桶上方固接有支撑滑杆，所述支撑滑杆平行于丝杠所述显示器支架套装在支撑滑杆上并与支撑滑杆滑动连接。优选的，所述固定装置由显示器固定螺钉和显示器盖组成，显示器固定螺钉依次贯穿显示器盖和显示器并与显示器支架的螺纹孔螺纹连接。优选的，所述镜桶后侧设置有光学距离传感器，用来检测显示器支架的位置。优选的，所述镜桶有两个，所述镜桶的下方设置有瞳距调节机构，用来改变两个镜桶之间的间距。优选的，所述镜桶左侧固接有镜片组后盖。本技术具有如下优点：可以进行变焦，使近视和远视患者可以在不佩戴眼镜的情况下使用本装置；通过采用移动显示器进行变焦，不需要移动多组变焦透镜进行变焦，只需使用丝杠传动机构移动一个显示器即可变焦，使机械机构更加简单；移动显示器变焦比传统变焦透镜需要的距离更短，可以减小本装置的体积，体积的减小和机械机构的简化可以降低重量，提高佩戴舒适感和沉浸感；通过使用两个镜桶和屏幕，两个镜桶的间距可调节，来适用不同瞳距的人。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。图1：本技术的侧视内部结构示意图；图2：本技术的俯视内部结构示意图；图3：本技术的外部结构示意图；具体实施方式下面结合附图和实例对本技术作进一步说明：下面详细描述本技术的实施例，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，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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技术中的具体含义。如图1、图2和图3所示，本实施例的一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，其特征在于，包括：镜桶4、显示器支架11、显示器13，所述镜桶4内部设置有若干镜片，所述镜桶4固接有驱动机构，所述驱动机构带动显示器支架11左右运动，所述显示器支架11通过固定装置与显示器13固接。优选的，所述驱动机构由马达3、联轴器2、丝杠1和丝母组成，所述镜桶4上方固接有马达3，所述马达3输出轴通过联轴器2与丝杠1固接，所述丝母与显示器支架11固接，所述丝杠1和丝母组成滚珠丝杠副带动显示器支架11左右运动。优选的，所述镜桶4上方固接有支撑滑杆15，所述支撑滑杆15平行于丝杠1，所述显示器支架11套装在支撑滑杆15上并与支撑滑杆15滑动连接。优选的，所述固定装置由显示器固定螺钉12和显示器盖组成，显示器固定螺钉12依次贯穿显示器盖14和显示器13并与显示器支架11的螺纹孔螺纹连接。优选的，所述镜桶4后侧设置有光学距离传感器16，用来检测显示器支架11的位置。优选的，所述镜桶4有两个，所述镜桶4的下方设置有瞳距调节机构8，用来改变两个镜桶4之间的间距。优选的，所述镜桶4左侧固接有镜片组后盖5。本装置的特点是结合了虚拟现实和变焦功能的两个功能。在现实的应该场景中，当被观察的物体距离观察的位置不变时，唯一能够实现变焦和改变调节成像大小的办法是通过前后移动透镜(普通望远镜工作原理)或者通过调节透镜的曲率(如通过电压调节液晶透镜的曲率)。本装置通过调节显示器的位置，实现了变焦和改变调节成像大小的功能。这个装置通过移动显示器(对应于现实场景中的被观察物体)，使显示器透过透镜组成的像处在人眼的视网膜上、视网膜前面或视网膜后面。同时人眼本身也具有一定的调焦功能。通过移动显示器可以使人眼起到视力按摩的作用，同时也可以帮助人眼形成最清晰的像。显示屏在不同的位置，对应的成像倍率也不同。具体工作原理：本实施例使用三片镜片，镜片一7、镜片二9和镜片三10堆叠组装在镜桶4内由镜片组后盖5固定组成视力镜片组。其中镜片组后盖5是用于镜片支撑和防止杂散光进入光学系统。镜片一7、镜片二9和镜片三10的外侧的凸台结构方便镜片一7、镜片二9和镜片三10的相对定位。马达3通过联轴器2上固接的滚珠丝杠副构成驱动机构。显示器13在显示器支架11和显示器盖14之间由显示器固定螺钉12固定组成成像单元。运动机构在初始时，显示器13处于距离人眼最远位置，该位置为度数最大值。当需要调节为近视度数时，马达3通电后输出轴反转，马达3的输出轴通过联轴器2带动丝杠1运动。显示器13向人眼6方向移动，度数逐渐降低。运动机构的位置由光学距离传感器16来测量，反馈给控制程序。光学距离传感器16可为视力保护程序提供成像单元的精确位置，通过位置和度数的关系，从而确定当前机构的度数。光学距离传感器16可保护成像单元，防止成像单元移动出运动机构行程。瞳距调节机构8是人眼间距调节的滚珠丝杠副，一个镜桶下方形成有丝母，另一镜桶下方形成有光滑圆孔形保持架，丝杠穿过保持架与丝母连接，通过手动或者马达驱动来使丝杠转动，达到调节两镜桶间距的效果。通过瞳距调节机构8的调节，视力保护镜片组可满足13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，其特征在于，包括：镜桶(4)、显示器支架(11)、显示器(13)，所述镜桶(4)内部设置有若干镜片，所述镜桶(4)固接有驱动机构，所述驱动机构带动显示器支架(11)左右运动，所述显示器支架(11)通过固定装置与显示器(13)固接。

【技术特征摘要】
2017.09.08 CN 20171080745621.一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，其特征在于，包括：镜桶(4)、显示器支架(11)、显示器(13)，所述镜桶(4)内部设置有若干镜片，所述镜桶(4)固接有驱动机构，所述驱动机构带动显示器支架(11)左右运动，所述显示器支架(11)通过固定装置与显示器(13)固接。2.根据权利要求1所述的一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，其特征在于：所述驱动机构由马达(3)、联轴器(2)、丝杠(1)和丝母组成，所述镜桶(4)上方固接有马达(3)，所述马达(3)输出轴通过联轴器(2)与丝杠(1)固接，所述丝母与显示器支架(11)固接，所述丝杠(1)和丝母组成滚珠丝杠副带动显示器支架(11)左右运动。3.根据权利要求1所述的一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统，其特征在于：所述镜桶(4)上方固接有支撑滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱云滨，
申请(专利权)人：激极光学科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31