物距调节装置和虚拟现实设备的制作方法

本发明涉及智能穿戴技术领域，特别是指一种物距调节装置和虚拟现实设备。

背景技术：

虚拟现实技术逐渐发展，虚拟现实头戴显示设备越来越多地走进人们的生活，主流的头戴显示设备分为两类：

1、物距不可调式，即镜片与显示屏之间的距离固定，此类设备需用户佩戴近视眼镜矫正视力后方可使用，由于需近视眼镜，此类设备的出瞳距离会在正常基础上设计预留近视镜片的厚度空间，导致出瞳距离偏大，在实际使用时，牺牲了一部分视场角，同时还带来镜筒感、镜片反光、色散加重等不良感受；

2、物距可调式，通过调节显示屏的位置，实现物距调节，进而适配不同程度近视的用户，调节机构主要分为两类：

1)齿轮齿条副，即通过齿轮与齿条啮合，依靠齿轮的转动，推动齿条直线运动，从而带动显示屏先后移动，这种调节机构的缺点是缺少自锁能力，屏幕位置容易移动，需反复调整；

2)锥齿轮组合螺纹副，通过一组或多组锥齿轮带动螺杆旋转，推动螺母进行直线运动，从而带动显示屏前后移动，这种调节机构虽然有效的自锁结构，但是缺少可用的锥齿轮标准件，导致制作成本偏高，而且传动比较小、调节灵活性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种物距调节装置和虚拟现实设备，以解决制作成本偏高、调节灵活性差的问题。

基于上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种物距调节装置，包括第一调节机构、第二调节机构和第三调节机构，所述第一调节机构与第二调节机构啮合，所述第二调节机构与第三调节机构啮合，所述第一调节机构的转动带动所述第二调节机构转动，继而带动所述第三调节机构转动。

在本发明的一些实施例中，所述第一调节机构包括第一转轴和位于所述第一转轴两端的第一冠齿轮，所述第一冠齿轮与第二调节机构啮合。

在本发明的一些实施例中，所述第一调节机构还包括第一直齿轮和第二冠齿轮，所述第一转轴穿过第一直齿轮，所述第二冠齿轮与第一直齿轮啮合，所述第二冠齿轮的转动带动所述第一直齿轮转动，继而带动所述第一转轴和第一冠齿轮转动。

在本发明的一些实施例中，所述第一调节机构还包括旋钮，所述旋钮的一侧表面与第二冠齿轮的平面侧固定连接，所述旋钮用于带动所述第二冠齿轮转动。

在本发明的一些实施例中，所述第二调节机构包括第二转轴和位于所述第二转轴上的第二直齿轮，所述第二直齿轮同时与第一调节机构啮合、第三调节机构啮合，所述第一调节机构带动第二直齿轮转动，所述第二直齿轮的转动带动第二转轴和第三调节机构转动。

在本发明的一些实施例中，所述第二调节机构还包括位于所述第二转轴上的第三直齿轮，所述第三直齿轮与第三调节机构啮合，所述第二转轴的转动带动第三直齿轮转动，继而带动所述第三调节机构转动。

在本发明的一些实施例中，所述第三调节机构包括第三冠齿轮和螺杆，所述螺杆的一端与第三冠齿轮的平面侧固定连接，所述第三冠齿轮与第二调节机构啮合。

在本发明的一些实施例中，所述第二调节机构的数量为两个，所述第三调节机构的数量为四个，所述第三调节机构分别啮合在第二调节机构的两端。

在本发明的第二方面，本发明还提供了一种虚拟现实设备，包括上述任意一个实施例中的物距调节装置。

在本发明的一些实施例中，所述虚拟现实设备还包括显示屏固定架和固定在所述显示屏固定架上的螺母，所述显示屏固定架用于固定显示屏，所述螺母与第三调节机构螺接。

本发明实施例提供的物距调节装置和虚拟现实设备通过第一调节机构带动第二调节机构转动，继而带动第三调节机构转动，使得与所述第三调节机构连接的待调节物(例如显示屏固定架)移动，从而调节物距(例如显示屏与透镜之间的距离)。由于目前有较成熟的冠齿轮标准件和直齿轮标准件，所以在零件选型及传动比设计上可选择空间较大，提高了调节灵活性，降低了制作成本。而且由于这些调节机构没有复杂的结构，直齿轮与冠齿轮组合较锥齿轮组合体积更小，可以更加节省空间。

附图说明

图1为本发明一个实施例的物距调节装置的立体图；

图2为本发明一个实施例的物距调节装置的主视图；

图3为本发明另一个实施例的物距调节装置的立体图；

图4为本发明另一个实施例的物距调节装置的主视图；

图5为本发明实施例的虚拟现实设备的分解图；

图6为本发明实施例的虚拟现实设备的主视图；

图7为本发明实施例的虚拟现实设备在显示屏固定架移动前的结构示意图；

图8为本发明实施例的虚拟现实设备在显示屏固定架移动后的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

如图1和图2所示，分别为本发明一个实施例的物距调节装置的立体图和主视图。作为本发明的一个实施例，所述物距调节装置包括第一调节机构1、第二调节机构2和第三调节机构3，所述第一调节机构1与第二调节机构2啮合，所述第二调节机构2与第三调节机构3啮合，所述第一调节机构1的转动带动所述第二调节机构2转动，继而带动所述第三调节机构3转动。可见，本发明提供物距调节装置通过第一调节机构带动第二调节机构转动，继而带动第三调节机构转动，使得与所述第三调节机构连接的待调节物(例如显示屏固定架)移动，从而调节物距(例如显示屏与透镜之间的距离)。

作为本发明的又一个实施例，所述第一调节机构1包括第一转轴11和位于所述第一转轴11两端的第一冠齿轮12，所述第一冠齿轮12与第二调节机构2啮合。本发明实施例通过使用第一冠齿轮和第一转轴的组合，带动第二调节机构转动，继而带动第三调节机构转动，使得与所述第三调节机构连接的待调节物移动，从而调节物距。由于目前有较成熟的冠齿轮标准件，所以在零件选型及传动比设计上可选择空间较大，提高了调节灵活性，降低了制作成本。而且由于第一调节机构没有复杂的结构，直齿轮与冠齿轮组合较锥齿轮组合体积更小，可以更加节省空间。

作为本发明的再一个实施例，所述第一调节机构1还可以进一步包括第一直齿轮13和第二冠齿轮14，所述第一转轴11穿过第一直齿轮13，所述第二冠齿轮14与第一直齿轮13啮合，因此，所述第二冠齿轮14的转动可以带动所述第一直齿轮13转动，继而带动所述第一转轴11和第一冠齿轮12转动。相应地，还可以继续带动第二调节机构、第三调节机构转动，从而使得与所述第三调节机构连接的待调节物移动。可选地，所述第一直齿轮13位于第一转轴11的中间部分，以稳定地带动第一转动以及第一转动两端的第一冠齿轮同时转动。

同样地，本发明实施例通过使用冠齿轮和直齿轮的组合，带动第一转轴和第一冠齿轮转动，继而带动与第一冠齿轮啮合的第二调节机构转动。由于目前有较成熟的冠齿轮及直齿轮标准件，所以在零件选型及传动比设计上可选择空间较大，提高了调节灵活性，降低了制作成本，直齿轮与冠齿轮组合较锥齿轮组合体积更小，因此更加节省空间。而且，通过采用第一直齿轮和第二冠齿轮，便于带动第一转轴转动，使得使用者可以方便地通过转动第二冠齿轮而驱动第一调节机构转动。

如图3和4所示，分别为本发明另一个实施例的物距调节装置的立体图和主视图。作为本发明的又一个实施例，所述第一调节机构1还可以包括旋钮15，所述旋钮15的一侧表面与第二，冠齿轮14的平面侧固定连接，所述旋钮15用于带动所述第二冠齿轮14转动，便于使用者通过旋转旋钮来旋转第二冠齿轮，从而提高旋转的便利性。所述旋钮15最好是便于使用者握住的形状，例如可以是圆柱形、椭球形等，也可以是其他任何不规则形状，只要能够让使用者方便地握住并方便旋转即可。优选地，所述旋钮15为圆柱形，其直径大于第二冠齿轮14的直径，以便于使用者旋转旋钮。优选地，所述旋钮15的中心点与第二冠齿轮14的中心点重合，并且当旋钮15旋转时，两者的中心点始终保持重合，那么当旋钮带动第二冠齿轮转动时，可以保证第一调节机构可以稳定地转动，而不会发生偏移。

在本发明的一些实施例中，如图1和2所示，所述第二调节机构2可以包括第二转轴21和位于所述第二转轴21上的第二直齿轮22，所述第二直齿轮同时与第一调节机构啮合、第三调节机构啮合，所述第一调节机构带动第二直齿轮转动，所述第二直齿轮的转动带动第二转轴和第三调节机构转动。可选地，所述第二直齿轮22的一个端面附近的齿轮与第一调节机构1啮合，另一个端面附近的齿轮与第三调节机构3啮合，那么当第一调节机构带动第二直齿轮转动时，所述第二直齿轮自身的转动就可以带动第三调节机构转动。可见，本发明实施例通过使用第二直齿轮和第二转轴的组合，带动第三调节机构转动，使得与所述第三调节机构连接的待调节物移动，从而调节物距。在一些实施例中，所述第二调节机构2中的第二直齿轮22可以与第一调节机构1中的第一冠齿轮12啮合，从而使第一调节机构1和第二调节机构2啮合。

作为本发明的再一个实施例，所述第二调节机构2还可以进一步包括位于所述第二转轴21上的第三直齿轮23，所述第三直齿轮23与第三调节机构3啮合，所述第二直齿轮22的转动带动第二转动21转动，所述第二转轴21的转动带动第三直齿轮23转动，继而带动所述第三调节机构3转动。可选地，所述第二直齿轮22、第三直齿轮23分别位于第二转动21的两端，所述第二直齿轮22、第三直齿轮23分别啮合有第三调节机构3，那么第二调节机构可以同时带动多个第三调节机构转动，保证稳定地移动与第三调节机构连接的待调节物。

作为本发明的又一个实施例，所述第三调节机构3可以包括第三冠齿轮31和螺杆32，所述螺杆32的一端与第三冠齿轮31的平面侧固定连接，所述第三冠齿轮31与第二调节机构2啮合。本发明实施例通过使用冠齿轮和螺杆的组合，螺杆的转动使得与所述第三调节机构连接的待调节物移动，从而调节物距。由于目前有较成熟的冠齿轮标准件，所以在零件选型及传动比设计上可选择空间较大，提高了调节灵活性，降低了制作成本，而且第三调节机构的体积更小，可以更加节省空间。在一些实施例中，所述第二调节机构2中的第二直齿轮22可以与第三调节机构3中的第三冠齿轮31啮合，从而使第二调节机构2和第三调节机构3啮合。在一些实施例中，所述第二调节机构2中的第三直齿轮23也可以与第三调节机构3中的第三冠齿轮31啮合，从而使第二调节机构2和第三调节机构3啮合。可选地，所述第三调节机构3的数量可以为多个，这些第三调节机构3可以对称分布，从而使第三调节机构可以对称地与待调节物连接。

在本发明的一些实施例中，所述第二调节机构2的数量为两个，所述第三调节机构3的数量为四个，所述第三调节机构3分别啮合在第二调节机构3的两端。即第二转轴21的两端分别固定有第二直齿轮22、第三直齿轮23，第二直齿轮22、第三直齿轮23均与第三调节机构3中的第三冠齿轮31啮合。四个第三调节机构可以保证平稳地整体平移与所述第三调节机构连接的待调节物。

需要说明的是，所述第三调节机构3的数量可以为六个，在这种情况下，则需要在每根第二转轴21上设置两个第三直齿轮23，每根第二转轴21同时带动两个第三直齿轮23转动，从而带动与第三直齿轮23啮合的第三调节机构3同时转动。所述第三调节机构3的数量可以为八个，十个等。

本发明还提供了一种虚拟现实设备，包括上述任意一个实施例中的物距调节装置。可以通过第一调节机构带动第二调节机构转动，继而带动第三调节机构转动，使得与所述第三调节机构连接的待调节物移动，从而调节物距。

作为本发明的一个实施例，如图5和6所示，所述虚拟现实设备6还包括显示屏固定架4和固定在所述显示屏固定架上的螺母41，所述显示屏固定架4用于固定显示屏，所述螺母41与第三调节机构3螺接。在该实施例中，可以通过显示屏固定架和螺母实现显示屏4与第三调节机构3之间的螺接，同样可以起到移动显示屏的作用。而且，由于螺纹升角可实现自锁，可防止显示屏固定架受外力移动。在一些实施例中，所述第三调节机构3中的螺杆32可以与螺母41螺接，从而使显示屏固定架(待调节物)和第三调节机构螺接。可选地，所述显示屏固定架4的四个角落分别设置有一个螺母41，四个螺母41对称分布在显示屏固定架4上，并分别与第三调节机构3螺接。

如图7和8所示，通过第一转轴11的转动带动位于所述第一转轴11两端的第一冠齿轮12转动，所述第一冠齿轮12的转动带动第二直齿轮22转动，所述第二直齿轮22的转动带动上方的第三冠齿轮31转动，同时所述第二直齿轮22的转动带动第二转轴21转动，所述第二转轴21的转动带动位于所述第二转轴21上的第二直齿轮22转动，所述第二直齿轮22的转动带动下方的第三冠齿轮31转动。进一步地，所述第三冠齿轮31的转动带动螺杆32转动，所述螺杆32的转动改变螺杆32与螺母41之间的螺接深度，显示屏固定架4随之移动，从而改变显示屏与透镜5之间的距离。因此，可以通过显示屏固定架与第三调节机构之间的螺接，调节显示屏与透镜之间的距离，实现对屈光度的调节，以适配不同程度近视的使用者，使用者在使用产品的过程中无需佩戴近视眼镜。

由此可见，本发明实施例提供的物距调节装置和虚拟现实设备通过第一调节机构带动第二调节机构转动，继而带动第三调节机构转动，使得与所述第三调节机构连接的待调节物(例如显示屏固定架)移动，从而调节物距(例如显示屏与透镜之间的距离)。由于目前有较成熟的冠齿轮标准件和直齿轮标准件，所以在零件选型及传动比设计上可选择空间较大，提高了调节灵活性，降低了制作成本。而且由于这些调节机构没有复杂的结构，直齿轮与冠齿轮组合较锥齿轮组合体积更小，可以更加节省空间。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。