一种应用于HMD设备的视觉调节装置的制作方法

本发明涉及视功能训练技术领域，尤其涉及一种应用于hmd设备的视觉调节装置。

背景技术：

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。

技术实现要素：

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，本发明提供了一种应用于hmd设备的视觉调节装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于hmd设备的视觉调节装置，包括：

位置获取模块，被配置为获取近点位置和远点位置；

近点调节模块，被配置为近点训练：控制显示屏在近点和远点之间往复移动；

远点调节模块，被配置为远点训练：控制显示屏在远点和超远点之间往复移动。

作为优选，还包括：

计划制定模块，被配置为制定训练计划，所述训练计划包括以下内容：

近点训练和远点训练交替进行，或者经过m1次近点训练后进行m2次远点训练；

在一次近点训练中，显示屏在近点和远点之间往复移动n1次；

在一次远点训练中，显示屏在远点和超远点之间往复移动n2次；

每次近点训练结束后，显示屏移动至原点并停留t1秒；

每次远点训练结束后，显示屏移动至原点并停留t2秒。

作为优选，所述训练计划还包括：

在近点训练中，显示屏匀速移动，移动速度为v1；

在远点训练中，显示屏匀速移动，移动速度为v2。

作为优选，还包括：

用户信息获取模块，被配置为获取用户的身体数据；

所述计划制定模块被配置为根据用户的身体数据确定原点位置和制定所述训练计划。

作为优选，还包括：

近点标定模块，被配置为近点标定：控制显示屏向透镜移动并等待叫停信号，当获得叫停信号时停住显示屏并将此时显示屏的位置标定为近点位置；

远点标定模块，被配置为远点标定：控制显示屏远离透镜并且等待叫停信号，当获得叫停信号时停住显示屏并将此时显示屏的位置标定为远点位置。

作为优选，还包括：

用户数据库，所述用户数据库中包括用户id以及与所述用户id关联的近点位置、远点位置、原点位置、身体数据和训练计划。

作为优选，还包括：

用户信息处理模块，被配置为输入用户id，如果用户id关联有近点位置和远点位置，则将它们用于近点训练和远点训练，如果用户id没有关联近点位置和远点位置，则进行近点标定和远点标定。

作为优选，还包括：

用户信息获取模块，被配置为获取用户的眼间距并与用户id关联；

用户信息处理模块还被配置为输入用户id，根据用户的眼间距调节两个视觉组件之间的距离。

本发明的有益效果是，这种应用于hmd设备的视觉调节装置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是第一种视距调节机构的立体结构示意图。

图2是第一种视距调节机构的视距调节组件的立体结构示意图。

图3是第一种视距调节机构的立体结构示意图。

图4是第一种视距调节机构的爆炸示意图。

图5是第一种视距调节机构的局部结构示意图。

图6是第一种视距调节机构的局部结构示意图。

图7是第二种视距调节机构的爆炸示意图。

图8是第二种视距调节机构的立体结构示意图。

图9是第三种视距调节机构的爆炸示意图。

图10是第三种视距调节机构的局部结构示意图。

图11是第三种视距调节机构的局部结构示意图。

图12是hmd设备的组件的立体结构示意图。

图13是hmd设备的组件的局部结构示意图。

图14是hmd设备的组件的局部结构示意图。

图15是本发明的一种应用于hmd设备的视觉调节装置的实施例1的流程图。

图16是本发明的一种应用于hmd设备的视觉调节装置的实施例2的流程图。

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。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

目前的hmd设备不具备可以较大范围调节透镜与显示屏距离的结构，因此为了实现本发明的视力训练方法，首先提供一种视距调节机构，如图1所示，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超远处之间往复运动，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，图1~4示出的是右视距调节机构，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；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，是视距调节机构的另一种结构，它与上述视距调节机构的区别在于：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，是视距调节机构的另一种结构，它同时具备上、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，是一种hmd设备的组件，包括两个视距调节机构，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，从而实现距离的改变。如果将在设置一个电机，输出轴与第三圆柱齿轮404连接便可以实现对瞳距的电动控制。

vr一体机的硬件一般包括：显示屏、处理器、传感器、无线通信模块、存储器、电池和透镜。通过处理器控制以上视距调节机构的电机便可以实现显示屏与透镜之间距离的电动调节。

基于以上机械结构，提供一种应用于hmd设备的视觉调节装置，包括：

位置获取模块，被配置为获取近点位置和远点位置；

近点调节模块，被配置为近点训练：控制显示屏在近点和远点之间往复移动；

远点调节模块，被配置为远点训练：控制显示屏在远点和超远点之间往复移动。

调节装置还包括：

计划制定模块，被配置为制定训练计划，训练计划包括以下内容：

近点训练和远点训练交替进行，或者经过m1次近点训练后进行m2次远点训练；

在一次近点训练中，显示屏在近点和远点之间往复移动n1次；

在一次远点训练中，显示屏在远点和超远点之间往复移动n2次；

每次近点训练结束后，显示屏移动至原点并停留t1秒；

每次远点训练结束后，显示屏移动至原点并停留t2秒。

训练计划还包括：

在近点训练中，显示屏匀速移动，移动速度为v1；

在远点训练中，显示屏匀速移动，移动速度为v2。

调节装置还包括：

用户信息获取模块，被配置为获取用户的身体数据；

计划制定模块被配置为根据用户的身体数据确定原点位置和制定训练计划。

调节装置还包括：

近点标定模块，被配置为近点标定：控制显示屏向透镜移动并等待叫停信号，当获得叫停信号时停住显示屏并将此时显示屏的位置标定为近点位置；

远点标定模块，被配置为远点标定：控制显示屏远离透镜并且等待叫停信号，当获得叫停信号时停住显示屏并将此时显示屏的位置标定为远点位置。

调节装置还包括：

用户数据库，用户数据库中包括用户id以及与用户id关联的近点位置、远点位置、原点位置、身体数据和训练计划。

调节装置还包括：

用户信息处理模块，被配置为输入用户id，如果用户id关联有近点位置和远点位置，则将它们用于近点训练和远点训练，如果用户id没有关联近点位置和远点位置，则进行近点标定和远点标定。

调节装置还包括：

用户信息获取模块，被配置为获取用户的眼间距并与用户id关联；

用户信息处理模块还被配置为输入用户id，根据用户的眼间距调节两个视觉组件之间的距离

基于以上视觉调节装置，详述一种视力训练方法的实施例1，如图15所示，包括以下步骤：

s101、近点标定：控制显示屏向透镜移动并等待叫停信号，当获得叫停信号时停住显示屏并将此时显示屏的位置标定为近点位置。近点位置具体为显示屏处于近点时的坐标，以下称为近点坐标，由于是通过电机的转动来控制显示屏的位置，所以先给显示屏设定一个零点坐标。在标定近点时，显示屏回归到零点位置，处理器控制电机转动并开始记录电机的转动圈数，当获得叫停信号时，电机停转，将电机的转动圈数换算成零点与近点之间的距离，再进一步计算得到近点坐标。

s102、远点标定：控制显示屏远离透镜并且等待叫停信号，当获得叫停信号时停住显示屏并将此时显示屏的位置标定为远点位置。远点位置具体为显示屏处于远点时的坐标，以下称为远点坐标。在标定远点时，显示屏回归到零点位置，处理器控制电机转动并开始记录电机的转动圈数，当获得叫停信号时，电机停转，将电机的转动圈数换算成零点与远点之间的距离，再进一步计算得到远点坐标。

叫停信号是外部输入信号，此实例中，vr一体机上设置一个标定按键，用户在进行远点标定和近点标点时，当感觉看不清楚时便按一下标定按键，处理器读取按键产生的中断信号，此中断信号便是叫停信号。

在其它的一些实例中，vr一体机通过蓝牙模块与智能设备连接，例如手机、pda、笔记本电脑、平板电脑等，用户自己在智能设备上给出叫停信号或者让其他人配合自己给出叫停信号，智能设备将叫停信号传输到vr一体机中。

在其它的一些实例中，vr一体机上设置有坐标设置按键，如果用户曾经进行过远点标定和近点标定，便通过操作坐标设置按键便将近点坐标和远点坐标输入到vr一体机中。也可以在智能设备上输入近点坐标和远点坐标，再传输到vr一体机中。

s103、近点训练：控制显示屏在近点和远点之间往复移动；

s104、远点训练：控制显示屏在远点和超远点之间往复移动。超远点为预设值。

如图16所示，一种视力训练方法的实施例2，包括以下步骤：

s201、建立用户数据库，用户数据库中包括用户id以及与用户id关联的近点位置、远点位置、原点位置、身体数据和训练计划。远点位置和近点位置需要通过实施例1中的近点标定和远点标定来获取。人眼看太远和太近的物体时，眼球都要进行调节，也就是改变眼球的突起程度，但有一个距离恰能使眼睛不用调节就能看清楚，这个距离就叫明视距离。也就是说眼睛看明视距离处的物体是感觉最舒服的、最适合正常人眼观察近处较小物体的距离，对于视力正常的人来说，明视距离约为250mm，近视的人明视距离小于250mm，远视的人明视距离大于250mm。此实例中，当显示屏处于原点位置时，显示屏显示的内容所成的虚像与眼球的距离为明视距离。身体数据包括眼球的屈光能力，实际上具体的数值是人们熟知的近视度数，即配戴眼镜的度数。根据用户的近视度数可以结合大量其它用户的采样数据来得到原点位置，或者根据大量用户的采样数据建立数学模型，得到数学公式，将用户的近视度数输入公式中，得到原点位置。

s202、制定训练计划，训练计划包括以下内容：

近点训练和远点训练交替进行，或者经过m1次近点训练后进行m2次远点训练；

在一次近点训练中，显示屏在近点和远点之间往复移动n1次；

在一次远点训练中，显示屏在远点和超远点之间往复移动n2次；

每次近点训练结束后，显示屏移动至原点并停留t1秒；

每次远点训练结束后，显示屏移动至原点并停留t2秒；

在近点训练中，显示屏匀速移动，移动速度为v1；

在远点训练中，显示屏匀速移动，移动速度为v2。

此实例中，为了能够根据用户眼球的屈光能力来制定训练计划，首先要采集不同屈光能力的眼球采用不同的训练方式后的训练效果，并且建立表单，通过查表的方式来选择训练效果较好的训练计划。训练计划制定完成后将其与用户id关联后存储到用户数据库中。在之后的训练中，输入用户id便可以根据存储的训练计划进行训练。

s203、根据训练计划进行训练。

由于每个用户的眼间距不尽相同，所以其它的一些实例中，获取用户的眼间距并与用户id关联；进行视力训练时首先根据用户的眼间距调节两个视觉组件之间的距离，视觉组件包括透镜组件和显示组件。

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。