CN109491093B - 鼻托调节系统和虚拟现实设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鼻托调节系统和虚拟现实设备，包括壳体、鼻托、控制模块、距离传感器和升降机构，所述升降机构分别与所述壳体、所述鼻托连接；所述距离传感器设置在所述鼻托上，用于测量并上报所述鼻托与佩戴者之间的距离；所述控制模块被配置为：接收所述距离传感器上报的距离信息，当所述距离信息不为零时，控制所述升降机构带动所述鼻托伸出所述壳体的表面。本发明通过距离传感器准确测量鼻托到佩戴者面部的距离，同时通过控制模块控制升降机构下降来带动鼻托靠近佩戴者面部，并与佩戴者面部贴合，使得不同人群、不同人种使用者佩戴VR设备时，可以达到最大的佩戴舒适度，能够增加VR设备的体验乐趣。

Description

鼻托调节系统和虚拟现实设备

技术领域

本发明涉及智能穿戴技术领域，特别是指一种鼻托调节系统和虚拟现实设备。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)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。

目前，市面上VR设备普遍使用固定的鼻托设计，因此只适合少部分人佩戴，而且因个人差异使得佩戴者会有不适感受。尤其欧美人群鼻梁较高，此时会对VR设备的体验带来不良影响，用户兼容性较差。对于该种情况，普遍采用的方法为在鼻托处增加泡棉，来增大覆盖面积也起到缓冲效果，但未能从根本上解决问题。

随着VR技术的发展，对VR显示方面的技术改进越来越多，在提升画面显示内容的情况下，却忽视了最基本的佩戴舒适度问题。鼻托位置的固定也影响了用户观看体验，过紧使得用户产生压迫感，过松则会出现漏光、需要不断手动调节头盔位置的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种鼻托调节系统和虚拟现实设备，以解决用户兼容性较差的问题。

基于上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种鼻托调节系统，包括壳体、鼻托、控制模块、距离传感器和升降机构，所述升降机构分别与所述壳体、所述鼻托连接；

所述距离传感器设置在所述鼻托上，用于测量并上报所述鼻托与佩戴者之间的距离；

所述控制模块被配置为：接收所述距离传感器上报的距离信息，当所述距离信息不为零时，控制所述升降机构带动所述鼻托伸出所述壳体的表面。

在本发明的一些实施例中，所述距离传感器包括第一距离传感器和第二距离传感器，所述第一距离传感器和第二距离传感器分别位于所述鼻托的两端。

在本发明的一些实施例中，所述升降机构包括第一升降机构和第二升降机构，所述第一升降机构分别与所述壳体、所述鼻托的一端连接，所述第二升降机构分别与所述壳体、所述鼻托的另一端连接。

在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为：

当所述第一距离传感器上报的距离信息不为零时，控制所述第一升降机构带动所述鼻托伸出所述壳体的表面；或者，当所述第二距离传感器上报的距离信息不为零时，控制所述第二升降机构带动所述鼻托伸出所述壳体的表面。

在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为：

在接收到对焦完成指令之后，同时控制所述第一升降机构、第二升降机构带动所述鼻托伸出所述壳体的表面，当所述第一距离传感器或所述第二距离传感器上报的距离信息为零时，控制与其对应的所述第一升降机构或所述第二升降机构停止运行。

在本发明的一些实施例中，所述第一升降机构和/或第二升降机构各自均包括电机、丝杠、螺接在所述丝杠外表面的丝杆螺母，所述电机驱动所述丝杠螺母转动，从而控制所述丝杠升降。

在本发明的一些实施例中，所述第一升降机构和/或第二升降机构各自还包括同步带、与所述同步带啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮与所述丝杠螺母连接，所述丝杠的一端穿过所述第二齿轮的中心，另一端与所述鼻托连接；所述电机驱动所述第一齿轮转动，在所述同步带的作用下，带动所述第二齿轮转动，继而带动所述丝杠螺母转动。

在本发明的一些实施例中，还包括缓冲层，所述缓冲层设置在所述鼻托背离所述壳体的一侧表面上。

在本发明的一些实施例中，所述距离传感器设置在所述鼻托背离所述壳体的一侧表面上，所述鼻托朝向所述壳体的一侧表面与所述升降机构连接。

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鼻托调节系统。

本发明实施例提供的鼻托调节系统和虚拟现实设备通过距离传感器准确测量鼻托到佩戴者面部的距离，同时通过控制模块控制升降机构下降来带动鼻托靠近佩戴者面部，并与佩戴者面部贴合，使得不同人群、不同人种使用者佩戴VR设备时，可以达到最大的佩戴舒适度，能够增加VR设备的体验乐趣。而且，本发明实施例在对焦结束后控制升降机构下降，从而在保证在保证人眼与画面中心水平的前提下，对鼻托进行定位，人眼、画面、鼻托位置的固定可以大大提升了用户体验效果。

附图说明

图1为本发明一个实施例的鼻托调节系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的鼻托调节系统的主要模块示意图；

图3为本发明实施例的鼻托调节系统复位的结构示意图；

图4为本发明实施例的升降机构的结构示意图；

图5为本发明实施例的丝杠的结构示意图；

图6为本发明又一个实施例的鼻托调节系统的结构示意图。

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所示，其为本发明一个实施例的鼻托调节系统的结构示意图。作为本发明的一个实施例，所述鼻托调节系统包括壳体1、鼻托2、控制模块、距离传感器3和升降机构，所述升降机构分别与所述壳体1、所述鼻托2连接；其中，所述距离传感器3设置在所述鼻托2上，用于测量并上报所述鼻托2与佩戴者之间的距离；所述控制模块被配置为：接收所述距离传感器3上报的距离信息，当所述距离信息不为零时，控制所述升降机构带动所述鼻托2伸出所述壳体1的表面。本发明实施例通过距离传感器3测量鼻托2与佩戴者之间的距离，当鼻托2与佩戴者之间的距离不为零时，控制模块控制升降机构下降，从而带动鼻托2伸出壳体1的表面，使得鼻托2靠近佩戴者。

用户佩戴VR设备后，鼻托2一般位于佩戴者面部(尤其是鼻子)的上方，因此当距离传感器3测量到鼻托2与佩戴者面部之间的距离不为零时，控制模块控制升降机构下降，从而带动鼻托2伸出壳体1的表面，使得鼻托2靠近佩戴者的鼻子，直到鼻托2与佩戴者面部之间的距离为零时停止。因此，本发明实施例提供的鼻托调节系统可以通过距离传感器3准确测量鼻托到佩戴者面部的距离，同时通过控制模块控制升降机构下降来带动鼻托2靠近佩戴者面部，并与佩戴者面部贴合，使得不同人群、不同人种使用者佩戴VR设备时，可以达到最大的佩戴舒适度，能够增加VR设备的体验乐趣。

如图1所示，鼻托2位于透镜7的下方，当控制模块控制升降机构下降时，鼻托2从透镜下方的壳体1处缓缓下降，并与壳体1的表面逐渐远离。需要指出的是，本发明实施例对鼻托2的形状不作限制，可以是长方形，椭圆形或者其他形状，只要适应人体鼻子两侧形状都可以。本发明实施例对VR设备的壳体1的结构也不作限制，壳体1可以是任何形状。

在本发明的另一个实施例中，如图1所示，所述距离传感器3包括第一距离传感器31和第二距离传感器32，所述第一距离传感器31和第二距离传感器32分别位于所述鼻托2的两端。所述第一距离传感器31和第二距离传感器32可以分别测量鼻托2的两端到佩戴者面部之间的距离，并且将距离信息上报至所述控制模块，所述控制模块可以对接收到的距离信息进行进一步处理，以提高对升降机构的控制精度。

在本发明的又一个实施例中，如图1所示，所述升降机构包括第一升降机构4和第二升降机构5，所述第一升降机构4分别与所述壳体1、所述鼻托2的一端连接，所述第二升降机构5分别与所述壳体1、所述鼻托2的另一端连接。在该实施例中，通过第一升降机构4、第二升降机构5分别控制所述鼻托2的两端下降，使得鼻托2在下降后更加贴合佩戴者面部。

可选地，所述控制模块被配置为：当所述第一距离传感器31上报的距离信息不为零时，控制所述第一升降机构4带动所述鼻托2伸出所述壳体1的表面；或者，当所述第二距离传感器32上报的距离信息不为零时，控制所述第二升降机构5带动所述鼻托2伸出所述壳体1的表面。所述第一距离传感器31和第二距离传感器32可以分别测量鼻托2的两端到佩戴者面部之间的距离，并且将距离信息上报至所述控制模块，所述控制模块分别控制第一升降机构4、第二升降机构5下降，从而分别控制鼻托2的两端下降，使得鼻托2在下降后更加贴合佩戴者面部。其中，所述控制模块可以是微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，即通过MCU接收距离传感器上报的距离信息，并控制升降机构进行升降。而且，所述距离传感器与MCU之间可以通过I2C总线连接，从而实时上报距离信息。

如图1和2所示，所述控制模块被配置为：在接收到对焦完成指令之后，同时控制所述第一升降机构4、第二升降机构5带动所述鼻托2伸出所述壳体1的表面，当所述第一距离传感器31或所述第二距离传感器32上报的距离信息为零时，控制与其对应的所述第一升降机构4或所述第二升降机构5停止运行。

VR设备开机后，首先自动运行对焦应用程序，该应用程序能够保证人眼与画面中心完全对焦，对焦完成后由用户点击确定(对于VR一体机来说确定动作可通过VR设备的触摸板实现，VR分体机则通常通过手柄等外接设备实现)，当控制模块接收到对焦应用程序发送的对焦完成指令之后，所述控制模块同时控制所述第一升降机构4、第二升降机构5带动所述鼻托2伸出所述壳体1的表面。此时，保证VR设备的位置不动，连接鼻托2两端的第一升降机构4、第二升降机构5同时下降，在这个过程中，第一距离传感器31和第二距离传感器32实时上报距离信息。当第一距离传感器31或第二距离传感器32上报的距离信息为零时，控制模块控制对应的升降机构停止运行，而另一个升降机构仍然在缓慢下降，知道该升降机构对应的距离传感器上报的距离信息为零时，所述控制模块也控制该升降机构停止运行。此时，每个鼻托2由于两个距离传感器的定位，鼻托2已经和佩戴者面部(尤其是鼻子2的两侧)紧密贴合，并且该位置是基于对焦步骤之后进行固定的，此时人眼、画面、鼻托位置的固定可大大提升用户体验效果，后续使用中可实时保证用户最佳体验。

在连续使用过程中更换用户时，可由下一用户自行选择是否需要重新校准。若需要，则打开对焦应用程序，此时通过控制模块控制第一升降机构4和第二升降机构5复位，如图3所示，从而带动鼻托2复位，然后重复上述过程。可选地，若所述控制模块接收到关机指令，则控制第一升降机构4和第二升降机构5复位，从而带动鼻托2复位，便于存放VR设备。

由于本发明实施例是在外壳1上进行鼻托开模设计，并且鼻托2是从外壳1上逐渐下降，因此不会产生漏光影响。相比于现有技术中的固定鼻托，本发明实施例通过精确地控制鼻托2下降，鼻托2与佩戴者面部紧密贴合，整个调节过程时间较短，也不会增加额外功耗，还提高了用户体验效果。

在本发明的再一个实施例中，如图4所示，所述第一升降机构4和/或第二升降机构5各自均包括电机41、丝杠42、螺接在所述丝杠42外表面的丝杆螺母43，所述电机41驱动所述丝杠螺母43转动，从而控制所述丝杠42升降。因此，所述电机41驱动丝杠螺母43转动，从而带动所述丝杠42升降。可选地，所述电机41可以是伺服电机，以提高对丝杠42的控制精度。所述控制模块可以分别控制第一升降机构4中的电机、第二升降机构5中的电机，从而分别控制第一升降机构4、第二升降机构5的升降。

可选地，所述第一升降机构4和/或第二升降机构5各自还包括同步带44、与所述同步带啮合的第一齿轮45和第二齿轮46，所述第二齿轮46与所述丝杠螺母43连接，所述丝杠42的一端穿过所述第二齿轮46的中心，另一端与所述鼻托2连接；所述电机41驱动所述第一齿轮45转动，在所述同步带44的作用下，带动所述第二齿轮46转动，继而带动所述丝杠螺母43转动。所述电机41与所述第一齿轮45的中心连接，并驱动所述第一齿轮45转动，在同步带44的配合下，带动所述第二齿轮46转动，继而带动与所述第二齿轮46连接的丝杠螺母43转动，并最终带动丝杠42升降。

通常来说，升降机构下降的距离较短，因此通过电机41控制丝杠42的升降可以提高控制精度，而且当鼻托2定位后，此时电机41为锁死状态，因此整个结构不会出现鼻托2左右摇摆的问题。需要说明的是，图3是升降机构的某一种实现方式，但不限于这种方式实现升降机构的升降。

可选地，如图5所示，所述丝杆42在与所述鼻托2连接的端部开设有通孔421，相应地，与丝杠连接的鼻托2的位置也开设有通孔，通过转轴穿过丝杠上的通孔421和鼻托2上的通孔，就可以将丝杠42与鼻托2实现转动连接，那么鼻托2在升降的过程中可以与丝杠42呈任何角度，从而使得鼻托2可以紧密地贴合佩戴者面部。

在本发明的又一个实施例中，如图6所示，所述鼻托调节系统还包括缓冲层6，所述缓冲层6设置在所述鼻托2背离所述壳体1的一侧表面上。由于泡棉的存在，鼻托2在下降的过程中不会对佩戴者产生不适感觉，而且在鼻托2定位后，可以提高鼻托2与佩戴者面部的贴合度和舒适度。可选地，所述缓冲层6可以是泡棉等具有弹性的材料制成。

如图6所示，所述距离传感器3(第一传感器31、第二传感器32)设置在所述鼻托2背离所述壳体1的一侧表面上，所述鼻托2朝向所述壳体1的一侧表面与所述升降机构连接。由于缓冲层6也设置在鼻托2的该侧表面，因此需要在缓冲层6上开模露出距离传感器3，以避免影响测距。

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鼻托调节系统。

由此可见，本发明实施例提供的鼻托调节系统和虚拟现实设备通过距离传感器准确测量鼻托到佩戴者面部的距离，同时通过控制模块控制升降机构下降来带动鼻托靠近佩戴者面部，并与佩戴者面部贴合，使得不同人群、不同人种使用者佩戴VR设备时，可以达到最大的佩戴舒适度，能够增加VR设备的体验乐趣。而且，本发明实施例在对焦结束后控制升降机构下降，从而在保证在保证人眼与画面中心水平的前提下，对鼻托进行定位，人眼、画面、鼻托位置的固定可以大大提升了用户体验效果。

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。

Claims (7)

1.一种鼻托调节系统，其特征在于，包括壳体（1）、鼻托（2）、控制模块、距离传感器（3）和升降机构，所述升降机构分别与所述壳体（1）、所述鼻托（2）连接；

所述距离传感器（3）设置在所述鼻托（2）上，用于测量所述鼻托（2）与佩戴者之间的距离；

所述控制模块被配置为：接收所述距离传感器（3）上报的距离信息，当所述距离信息不为零时，控制所述升降机构带动所述鼻托（2）伸出所述壳体（1）的表面，以与佩戴者面部贴合；

所述距离传感器（3）包括第一距离传感器（31）和第二距离传感器（32），所述第一距离传感器（31）和第二距离传感器（32）分别位于所述鼻托（2）的两端；

所述升降机构包括第一升降机构（4）和第二升降机构（5），所述第一升降机构（4）分别与所述壳体（1）、所述鼻托（2）的一端连接，所述第二升降机构（5）分别与所述壳体（1）、所述鼻托（2）的另一端连接；

所述第一升降机构（4）和/或第二升降机构（5）各自均包括电机（41）、丝杠（42）、螺接在所述丝杠（42）外表面的丝杠螺母（43），所述电机（41）驱动所述丝杠螺母（43）转动，从而控制所述丝杠（42）升降。

2.根据权利要求1所述的鼻托调节系统，其特征在于，所述控制模块被配置为：

当所述第一距离传感器（31）上报的距离信息不为零时，控制所述第一升降机构（4）带动所述鼻托（2）伸出所述壳体（1）的表面；或者，当所述第二距离传感器（32）上报的距离信息不为零时，控制所述第二升降机构（5）带动所述鼻托（2）伸出所述壳体（1）的表面。

3.根据权利要求2所述的鼻托调节系统，其特征在于，所述控制模块被配置为：

在接收到对焦完成指令之后，同时控制所述第一升降机构（4）、第二升降机构（5）带动所述鼻托（2）伸出所述壳体（1）的表面，当所述第一距离传感器（31）或所述第二距离传感器（32）上报的距离信息为零时，控制与其对应的所述第一升降机构（4）或所述第二升降机构（5）停止运行。

4.根据权利要求1所述的鼻托调节系统，其特征在于，所述第一升降机构（4）和/或第二升降机构（5）各自还包括同步带（44）、与所述同步带啮合的第一齿轮（45）和第二齿轮（46），所述第二齿轮（46）与所述丝杠螺母（43）连接，所述丝杠（42）的一端穿过所述第二齿轮（46）的中心，另一端与所述鼻托（2）连接；所述电机（41）驱动所述第一齿轮（45）转动，在所述同步带（44）的作用下，带动所述第二齿轮（46）转动，继而带动所述丝杠螺母（43）转动。

5.根据权利要求1所述的鼻托调节系统，其特征在于，还包括缓冲层（6），所述缓冲层（6）设置在所述鼻托（2）背离所述壳体（1）的一侧表面上。

6.根据权利要求1所述的鼻托调节系统，其特征在于，所述距离传感器（3）设置在所述鼻托（2）背离所述壳体（1）的一侧表面上，所述鼻托（2）朝向所述壳体（1）的一侧表面与所述升降机构连接。

7.一种虚拟现实设备，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述的鼻托调节系统。

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