CN104656223A - 一种镜片调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镜片调节装置，包括一组用于调节镜片的调节结构和用于放置图像源的图像源支撑座，所述调节结构包括：第一调节部件，用于调节待测镜组整体和图像源之间的距离；第二调节部件，用于调节待测镜组各透镜之间的距离；所述镜片调节装置还可以包括两组分别用于调节左、右眼镜片的所述调节结构，其中至少一组调节结构通过设置在底板上的左右滑轨相对另一个调节结构在移动滑台控制下进行左右移动。本技术方案的镜片调节装置完全脱离了镜片结构固定件，能够独立地进行光学系统内部镜片的调节和光学验证，从而实现对不同光学系统的不同镜片组合进行上下调节和左右调节，满足不同程度的人眼视度和瞳距的要求。

Description

一种镜片调节装置

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种镜片调节装置。

背景技术

目前头戴显示设备主要通过两种途径实现近视和远视的调节，一种是通过改变目镜系统的镜片间距来调节系统焦距；另一种是通过改变系统和图像源之间的距离来实现近视和远视的调节，参考图1和图2，图1和图2分别示出了头戴显示设备目镜的光学系统在600°近视和100°远视相对正常视力的光路示意图，图1中以两片透镜结构的头戴显示目镜系统为例，保持最后一片透镜和图像源之间的距离不变，通过改变两个镜片之间的距离实现近视和远视的调节，其中正常视力、600°近视、100°远视时，两个镜片间的距离为分别是11.34mm、7.71mm、11.94mm，图2中以一片透镜结构的头戴显示目镜系统为例，通过改变透镜和图像源之间的距离实现近视和远视的调节，其中正常视力、600°近视、100°远视时，镜片和图像源间的距离为分别是30.16mm、24.44mm、31.17mm；而头戴显示设备的瞳距调节主要是通过改变左右镜组之间的距离来实现。

上述的头戴显示设备实现近视和远视的调节至少具有如下缺陷：

在研发阶段，目镜调节和光学验证通常需要借助结构固定件完成，因此需要制作很多结构搭配，造成成本和时间上的严重浪费；而且结构件公差会造成镜片的时间间距和设计间距有误差，从而对系统的精度造成影响。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种镜片调节装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种镜片调节装置，包括一组用于调节镜片的调节结构和用于放置图像源的图像源支撑座，所述调节结构包括：

第一调节部件，用于调节待测镜组整体和图像源之间的距离；

第二调节部件，用于调节待测镜组各透镜之间的距离。

优选地，所述第一调节部件通过调节待测镜组整体的上下移动实现待测镜组整体和图像源之间的距离调整，所述第一调节部件包括：滑台、标尺和滑动板，

所述滑台固定在底板上，所述滑动板与所述滑台连接，通过所述标尺控制滑动板沿着所述滑台上下移动；

所述第二调节部件包括：带有行程的上下移动导轨、若干镜片托盘、滑块和旋钮，

所述上下移动导轨的一端固定在所述滑动板上；每个镜片托盘通过滑块套接在上下移动导轨上，所述旋钮控制所述滑块沿着上下移动导轨上下移动，带动镜片托盘沿着上下移动导轨上下移动。

进一步优选地，所述镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的所述调节结构，且每组调节结构各与一个图像源支撑座配合使用。

进一步优选地，所述两组调节结构中的至少一组调节结构还包括：辅助底板和底座滑台，所述滑台和图像源支撑座固定在所述辅助底板上，通过移动所述底座滑台控制所述辅助底板沿着设置在底板上的左右滑轨左右移动。

优选地，所述第一调节部件通过调节图像源支撑座的上下移动实现待测镜组整体和图像源之间的距离调整，所述第一调节部件包括：滑台和标尺，

所述图像源支撑座的底部连接所述滑台，所述滑台固定在底板上，通过所述标尺控制图像源支撑座沿着所述滑台上下移动；

所述第二调节部件包括：带有行程的上下移动导轨、若干镜片托盘、滑块和旋钮，

所述上下移动导轨的一端固定在底板上；每个镜片托盘通过滑块套接在所述上下移动导轨上，所述旋钮控制所述滑块沿着所述上下移动导轨上下移动，带动所述镜片托盘沿着上下移动导轨上下移动。

进一步优选地，所述镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的所述调节结构，且所述两组调节结构共用一个图像源支撑座，所述图像源支撑座设置在两组调节结构之间。

进一步优选地，所述两组调节结构中的至少一组调节结构还包括：辅助底板和底座滑台，所述上下移动导轨的一端固定在所述辅助底板上，通过移动所述底座滑台控制所述辅助底板沿着设置在底板上的左右滑轨左右移动。

其中，所述每个调节结构还包括两根导向轴和直线轴承；

所述两根导向轴穿过每个镜片托盘固定在底板或辅助底板上，用于限制除Z轴外的自由度，保证上下镜片托盘之间的同轴度；

所述直线轴承，用于紧固所述两根导向轴，保证每个镜片托盘的平行度。

优选地，所述第二调节部件的每个镜片托盘的口径根据镜片大小进行尺寸调节，相邻滑块之间的最小距离为0mm。

优选地，所述上下移动导轨的最小刻度为0.1mm，所述滑台的最小刻度为0.02mm，所述底座滑台的最小刻度为0.1mm；

所述两个相邻镜片托盘间的同轴度为0.02mm，所述调节结构左右移动的平行度为±0.05mm。

本发明实施例的有益效果是：本发明公开了一种镜片调节装置，通过包括一组用于调节镜片的调节结构，该调节结构包括用于调节待测镜组整体和图像源之间的距离的第一调节部件和用于调节待测镜组各透镜之间的距离的第二调节部件，从而实现对不同光学系统的不同镜片组合进行上下调节。

在优选方案中，该镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的上述调节结构，因此该装置可以对左右镜组整体进行独立控制，实现双眼不同视力的屈光度调节；本方案中的两组调节结构中的至少一组调节结构还包括辅助底板和底座滑台，将该组调节结构固定在辅助底板上，通过移动底座滑台控制辅助底板沿着设置在底板上的左右滑轨左右移动，从而对待测镜组间的距离进行控制，实现人眼不同瞳距的调节。

附图说明

图1为一片透镜结构的头戴显示设备目镜系统实现近视和远视调节的光路示意图；

图2为两片透镜结构的头戴显示设备目镜系统实现近视和远视调节的光路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种镜片调节装置结构图；

图4为本发明实施例提供的另一种镜片调节装置结构图；

图5为本发明实施例提供的镜片调节装置的第一调节部件结构图；

图6为本发明实施例提供的镜片调节装置的第二调节部件结构图；

图7为本发明实施例提供的镜片调节装置的两组调节结构间的左右距离调节示意图。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的基本设计要求为：设计一镜片调节装置，完全脱离镜片结构固定件，独立地进行光学系统内部镜片的调节和光学验证，实现对不同光学系统的不同镜片组合进行上下调节和左右调节，以满足不同程度的人眼视度和瞳距的要求。

基于上述设计要求，本发明实施例提供了一种镜片调节装置，包括一组用于调节镜片的调节结构和用于放置图像源的图像源支撑座，该调节结构包括：

第一调节部件，用于调节待测镜组整体和图像源之间的距离；

第二调节部件，用于调节待测镜组各透镜之间的距离。

在一具体实施例中，如图3所示，为本发明实施例提供的一种镜片调节装置结构图，本镜片调节装置的第一调节部件通过调节待测镜组整体的上下移动实现待测镜组整体和图像源之间的距离调整。

第一调节部件包括：滑台9、标尺7和滑动板13，

滑台9固定在底板10上，滑动板13与滑台9连接，通过标尺7控制滑动板13沿着滑台9上下移动，保证待测镜组整体上下移动的精度；

其中，标尺7优选地为千分尺。

第二调节部件包括：带有行程的上下移动导轨1、若干镜片托盘4、滑块3和旋钮2，

上下移动导轨1的一端固定在滑动板13上；每个镜片托盘4通过滑块3套接在上下移动导轨1上，旋钮2控制滑块3沿着上下移动导轨1上下移动，带动镜片托盘4沿着上下移动导轨1上下移动。

进一步优选地，该镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的上述调节结构，且每组调节结构各与一个图像源支撑座配合使用。

具体的，两组调节结构中的至少一组调节结构还包括：辅助底板14和底座滑台12，滑台9和图像源支撑座8固定在辅助底板14上，通过移动底座滑台12控制辅助底板12沿着设置在底板上的左右滑轨11左右移动。

其中，每个调节结构还包括两根导向轴5和直线轴承6；

两根导向轴5穿过每个镜片托盘4固定在底板10或辅助底板14上(参考图3，右侧的调节结构中的两根导向轴5固定在辅助底板14上，左侧的调节结构中的两根导向轴5固定在底板10上)，用于限制除Z轴外的所有自由度，保证上下镜片托盘之间的同轴度；直线轴承6，用于紧固两根导向轴5，保证每个镜片托盘4的平行度。

本实施例的镜片调节装置可以进行不同光学系统的不同镜片组合的上下左右调节，通过旋钮控制镜片托盘沿着上下移动导轨上下移动，方便待测镜组各镜片之间的距离调节；通过标尺控制待测镜组上下移动，实现待测镜组整体和图像源之间的距离调节，并且可以对左右镜组整体进行独立控制，能够实现双眼不同视力的屈光度调节；同时还能够通过控制单侧或两侧镜组的左右移动，来达到待测镜组间的距离控制，实现人眼不同瞳距的调节。

需要说明的是，本实施例中上下移动导轨1的最小刻度为0.1mm，以精确调节各镜片之间的距离，达到待测镜组的镜片之间的设计距离要求；镜片托盘4由两个同样的导向轴5穿起来，限制了除Z轴外的自由度，使上下镜片托盘4之间的同轴度保证在0.02mm；直线轴承6通过导向轴5和镜片托盘4的配合，保证镜片之间的平行度为0.02mm；滑台9的最小刻度为0.02mm，保证待测镜组整体和图像源之间的距离精确；所述底座滑台12的最小刻度为0.1mm，移动范围为±15mm，满足人眼不同瞳距的调节要求；调节结构左右移动的平行度为±0.05mm，在实际应用中可以通过底板10的加工精度和左右导轨11的配合精度，使整个部件的移动平行度满足设计需求。

进一步需要说明的是，由于本发明的镜片调节结构适用于头戴显示设备的目镜调节验证，因此，针对不同光学系统镜片数量不同、尺寸大小不同的实际情况，本发明中的镜片托盘4数量可以根据待测光学系统进行相应的增减，每个滑块3都可以自由拆卸，且镜片托盘4的口径根据镜片大小可变；针对光学系统内部的镜片之间的距离可能为零的情况，本发明中的相邻滑块3之间的距离最小可为0mm；针对成年人眼瞳距范围约为58-70mm的情况，本发明中的底座滑台12的移动范围设置为±5mm，保证镜组间距在55-85mm的调节行程内；针对头戴显示设备的光学系统的调节和体验需要头部有足够的空间进行体验的情况，本发明在瞳距55mm时，使左右导向轴5之间的宽度可达200mm，能够保证头部的空间要求。

参考图3，为便于说明，以使用带有左右滑轨的调节结构对头戴显示设备的光学系统进行调节和验证为例进行说明。

首先，头戴显示设备的各镜片按照光学系统的成像排列顺序，依次放在相应的镜片托盘上，由于两根相同的导向轴将镜片托盘穿在一起，限制了除Z轴移动以外的所有自由度，保证了镜片托盘之间的同轴度；

其次，调节各镜片托盘的旋钮，控制每个滑块带动相应的镜片托盘沿着移动导轨独立上下运动，由于使个镜片间的距离达到要求，由于导向轴通过直线轴承进行紧固，因此保证镜片托盘沿导向轴能够顺滑稳固的移动；其中镜片之间的平行度可以通过控制透镜加工精度和直线轴承来保证；

然后，调节标尺控制光学系统整体上下移动，使头戴显示设备的光学系统和图像源之间的距离达到要求，由于单侧整组镜片的上下移动由一个精密的滑台调节来实施，通过最小调节刻度0.01mm标尺调节控制Z轴的运动，因此保证了图像源能够精确的处于光学系统的成像面上；

最后，调节该调节结构沿着滑轨左右移动，使两组目镜的光学系统间的距离达到要求，由于单侧整组镜片的左右移动通过底板上的滑轨来实施，且两根直线导轨支撑限制辅助底板的上下高度和左右移动，然后利用底座滑台的移动来带动整体的移动。

在另一具体实施例中，如图4所示，为本发明实施例提供的另一种镜片调节装置结构图，本镜片调节装置的第一调节部件通过调节图像源支撑座的上下移动实现待测镜组整体和图像源之间的距离调整。

第一调节部件包括：滑台15和标尺7(图4中未示出)，

图像源支撑座16的底部连接滑台15，滑台15固定在底板10上，通过标尺7控制图像源支撑座16沿着滑台15上下移动，保证待测镜组整体上下移动的精度；

其中，标尺7优选地为千分尺。

第二调节部件包括：带有行程的上下移动导轨1、若干镜片托盘4、滑块3和旋钮2，

上下移动导轨1的一端固定在底板10上；每个镜片托盘4通过滑块3套接在上下移动导轨1上，旋钮2控制滑块3沿着上下移动导轨1上下移动，带动镜片托盘4沿着上下移动导轨1上下移动。

进一步优选地，该镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的上述调节结构，且两组调节结构共用一个图像源支撑座，该图像源支撑座设置在两组调节结构之间。

具体的，两组调节结构中的至少一组调节结构还包括：辅助底板14和底座滑台12，上下移动导轨1的一端固定在辅助底板14上，通过移动底座滑台12控制辅助底板14沿着设置在底板10上的左右滑轨11左右移动。

其中，每个调节结构还包括两根导向轴5和直线轴承6；

两根导向轴5穿过每个镜片托盘4固定在底板10或辅助底板14上(参考图4，右侧的调节结构中的两根导向轴5固定在底板10上，左侧的调节结构中的两根导向轴5固定在辅助底板14上)，用于限制除Z轴外的所有自由度，保证上下镜片托盘之间的同轴度；直线轴承6，用于紧固两根导向轴5，保证每个镜片托盘4的平行度。

本实施例的镜片调节装置可以进行不同光学系统的不同镜片组合的上下左右调节，通过旋钮控制镜片托盘沿着上下移动导轨上下移动，方便待测镜组各镜片之间的距离调节；通过标尺控制图像源支撑座上下移动，实现待测镜组整体和图像源之间的距离调节，并且可以对左右镜组整体进行独立控制，能够实现双眼不同视力的屈光度调节；同时还能够通过控制单侧或两侧镜组的左右移动，来达到待测镜组间的距离控制，实现人眼不同瞳距的调节。

需要说明的是，本实施例中上下移动导轨1的最小刻度为0.1mm，以精确调节各镜片之间的距离，达到待测镜组的镜片之间的设计距离要求；镜片托盘4由两个同样的导向轴5穿起来，限制了除Z轴外的自由度，使上下镜片托盘4之间的同轴度保证在0.02mm；直线轴承6通过导向轴5和镜片托盘4的配合，保证镜片之间的平行度为0.02mm；滑台15的最小刻度为0.02mm，保证待测镜组整体和图像源之间的距离精确；所述底座滑台12的最小刻度为0.1mm，移动范围为±15mm，满足人眼不同瞳距的调节要求；调节结构左右移动的平行度为±0.05mm，在实际应用中可以通过底板10的加工精度和左右导轨11的配合精度，使整个部件的移动平行度满足设计需求。

进一步需要说明的是，由于本发明的镜片调节结构适用于头戴显示设备的目镜调节验证，因此，针对不同光学系统镜片数量不同、尺寸大小不同的实际情况，本发明中的镜片托盘4数量可以根据待测光学系统进行相应的增减，每个滑块3都可以自由拆卸，且镜片托盘4的口径根据镜片大小可变；针对光学系统内部的镜片之间的距离可能为零的情况，本发明中的相邻滑块4之间的距离最小可为0mm；针对成年人眼瞳距范围约为58-70mm的情况，本发明中的底座滑台12的移动范围设置为±5mm，保证镜组间距在55-85mm的调节行程内；针对头戴显示设备的光学系统的调节和体验需要头部有足够的空间进行体验的情况，本发明在瞳距55mm时，使左右导向轴5之间的宽度可达200mm，能够保证头部的空间要求。

综上所述，本发明公开了一种镜片调节装置，通过包括一组用于调节镜片的调节结构，该调节结构包括用于调节待测镜组整体和图像源之间的距离的第一调节部件和用于调节待测镜组各透镜之间的距离的第二调节部件，从而实现对不同光学系统的不同镜片组合进行上下调节。在优选方案中，该镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的上述调节结构，因此该装置可以对左右镜组整体进行独立控制，实现双眼不同视力的屈光度调节；本方案中的两组调节结构中的至少一组调节结构还包括辅助底板和底座滑台，将该组调节结构固定在辅助底板上，通过移动底座滑台控制辅助底板沿着设置在底板上的左右滑轨左右移动，从而对待测镜组间的距离进行控制，实现人眼不同瞳距的调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种镜片调节装置，其特征在于，包括一组用于调节镜片的调节结构和用于放置图像源的图像源支撑座，所述调节结构包括：

第一调节部件，用于调节待测镜组整体和图像源之间的距离；

第二调节部件，用于调节待测镜组各透镜之间的距离。

2.根据权利要求1所述的镜片调节装置，其特征在于，所述第一调节部件通过调节待测镜组整体的上下移动实现待测镜组整体和图像源之间的距离调整，所述第一调节部件包括：滑台、标尺和滑动板，

所述滑台固定在底板上，所述滑动板与所述滑台连接，通过所述标尺控制滑动板沿着所述滑台上下移动；

所述第二调节部件包括：带有行程的上下移动导轨、若干镜片托盘、滑块和旋钮，

所述上下移动导轨的一端固定在所述滑动板上；每个镜片托盘通过滑块套接在上下移动导轨上，所述旋钮控制所述滑块沿着上下移动导轨上下移动，带动镜片托盘沿着上下移动导轨上下移动。

3.根据权利要求1所述的镜片调节装置，其特征在于，所述第一调节部件通过调节图像源支撑座的上下移动实现待测镜组整体和图像源之间的距离调整，所述第一调节部件包括：滑台和标尺，

所述图像源支撑座的底部连接所述滑台，所述滑台固定在底板上，通过所述标尺控制图像源支撑座沿着所述滑台上下移动；

所述第二调节部件包括：带有行程的上下移动导轨、若干镜片托盘、滑块和旋钮，

所述上下移动导轨的一端固定在底板上；每个镜片托盘通过滑块套接在所述上下移动导轨上，所述旋钮控制所述滑块沿着所述上下移动导轨上下移动，带动所述镜片托盘沿着上下移动导轨上下移动。

4.根据权利要求2所述的镜片调节装置，其特征在于，所述镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的所述调节结构，且每组调节结构各与一个图像源支撑座配合使用。

5.根据权利要求4所述的镜片调节装置，其特征在于，所述两组调节结构中的至少一组调节结构还包括：辅助底板和底座滑台，所述滑台和图像源支撑座固定在所述辅助底板上，通过移动所述底座滑台控制所述辅助底板沿着设置在底板上的左右滑轨左右移动。

6.根据权利要求3所述的镜片调节装置，其特征在于，所述镜片调节装置包括两组分别用于调节左、右眼镜片的所述调节结构，且所述两组调节结构共用一个图像源支撑座，所述图像源支撑座设置在两组调节结构之间。

7.根据权利要求6所述的镜片调节装置，其特征在于，所述两组调节结构中的至少一组调节结构还包括：辅助底板和底座滑台，所述上下移动导轨的一端固定在所述辅助底板上，通过移动所述底座滑台控制所述辅助底板沿着设置在底板上的左右滑轨左右移动。

8.根据权利要求5或7所述的镜片调节装置，其特征在于，所述每个调节结构还包括两根导向轴和直线轴承；

所述两根导向轴穿过每个镜片托盘固定在底板或辅助底板上，用于限制除Z轴外的自由度，保证上下镜片托盘之间的同轴度；

所述直线轴承，用于紧固所述两根导向轴，保证每个镜片托盘的平行度。

9.根据权利要求8所述的镜片调节装置，其特征在于，所述第二调节部件的每个镜片托盘的口径根据镜片大小进行尺寸调节，相邻滑块之间的最小距离为0mm。

10.根据权利要求8所述的镜片调节装置，其特征在于，所述上下移动导轨的最小刻度为0.1mm，所述滑台的最小刻度为0.02mm，所述底座滑台的最小刻度为0.1mm；

所述两个相邻镜片托盘间的同轴度为0.02mm，所述调节结构左右移动的平行度为±0.05mm。