CN207216191U - 焦距调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种焦距调节系统，包括：可变焦距透镜装置，用于通过改变薄膜曲率，从而改变可变焦距透镜装置的焦距；测距元件，用于检测视觉距离，生成当前距离数据；芯片，根据测距元件发送的当前距离数据与原有距离数据的距离差计算焦距变化量；根据焦距变化量生成控制数据，改变可变焦距透镜装置的薄膜曲率为控制曲率。

Description

焦距调节系统

技术领域

本实用新型涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种焦距调节系统。

背景技术

随着科技的进步，电子设备的增多，人们面对电子屏幕的时间越来越长，以及各种不正确的用眼习惯，对眼睛的伤害越来越大，人们对眼镜的需求量越来越多。

人眼在观看不同距离物体时，需要的焦距不同，但现有的用于眼镜的透镜系统的焦距是固定不可调的，用户观看不同距离物体时所用焦距相同，从而给人眼带来不适，用户体验度极差。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种焦距调节系统，能够基于距离变化值实现焦距的精确调节，使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，大大提高了用户体验度。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种焦距调节系统，包括：

可变焦距透镜装置、测距元件和芯片；

所述可变焦距透镜装置和所述测距元件分别于所述芯片相连接；

所述可变焦距透镜装置通过改变薄膜曲率，从而改变所述可变焦距透镜装置的焦距，并发送给所述芯片；所述测距元件，用于检测视觉距离，生成当前距离数据，并发送给所述芯片；所述芯片根据所述测距元件发送的当前距离数据与原有距离数据的距离差计算焦距变化量；根据所述焦距变化量生成控制数据，改变所述可变焦距透镜装置的薄膜曲率为控制曲率；

其中，所述可变焦距透镜装置包括：

壳体，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体上具有第一内通孔，所述第二壳体上具有第二内通孔；

所述薄膜，所述薄膜封装在所述第一壳体和第二壳体之间，所述第一壳体和薄膜形成第一内空腔，所述第二壳体和薄膜形成第二内空腔，所述第一内空腔和第二内空腔之间密闭；

环形支撑架，套接在所述壳体外圈部，所述环形支撑架内具有环形凸部、第一外通孔和第二外通孔，所述环形凸部将所述壳体抵顶，所述第一壳体和环形支撑架之间形成第一外空腔；所述第二壳体和环形支撑架之间形成第二外空腔，所述第一外空腔和第二外空腔之间密闭；所述第一内空腔通过所述第一内通孔与所述第一外空腔导通，所述第二内空腔通过所述第二内通孔与所述第二外空腔导通；所述第一外通孔与所述第一外空腔相导通，所述第二外通孔与所述第二外空腔相导通；

活塞气液囊，容置有第一流体，并且通过导液管与所述第一外通孔相导通，所述活塞气液囊具有活塞推杆；

电动机，与所述芯片相连接，用于接收所述芯片的控制数据；

所述电动机控制所述活塞推杆的第一步进，从而将所述活塞气液囊中第一流体定量的通过所述导液管经过所述第一外通孔向所述第一外空腔注入，所述第一流体通过所述第一内通孔流入所述第一内空腔，使所述薄膜在所述第一流体的压力下增大定量形变，所述薄膜的曲率增大，从而调节所述薄膜达到第一控制焦距；所述第二内空腔中的第二流体在所述薄膜的挤压下从所述第二内通孔中流出至所述第二外空腔，再通过所述第二外通孔流出；或者，

所述电动机控制所述活塞推杆的第二步进，从而使所述第一内空腔中第一流体定量通过所述第一内通孔流出至第一外空腔，再通过所述第一外通孔经所述导液管抽入所述活塞气液囊中，使所述薄膜在所述第一流体的压力下减小定量形变，所述薄膜的曲率减小，从而调节所述薄膜达到第二控制焦距；所述第二流体通过所述第二外通孔进入所述第二外空腔，再由第二内通孔进入所述第二内空腔。

进一步优选的，所述薄膜的为圆形或椭圆形。

进一步优选的，所述电动机为步进电动机、直线电动机、旋转电动机或电磁电动机。

进一步优选的，所述活塞气液囊为螺旋状或细长状。

进一步优选的，所述第一内通孔和第二内通孔的数量均为偶数个；

多个所述第一内通孔根据所述第一壳体的中心对称设置；多个所述第二内通孔根据所述第二壳体的中心对称设置；其中，所述第一内通孔和第二内通孔为圆形或锥形。

进一步优选的，所述可变焦距透镜装置还包括盖板和底板；

所述盖板盖合在所述第一壳体外侧，所述盖板为凸透镜；

所述底板盖合在所述第二壳体外侧，并与所述盖板相扣合。

进一步优选的，在所述盖板、底板、薄膜或第一流体中加入感光材料。

进一步优选的，所述盖板、底板的材质为玻璃或树脂。

进一步优选的，所述盖板、底板、薄膜和活塞气液囊为可更换器件。

本实用新型实施例提供的一种焦距调节系统，能够基于距离变化值实现焦距的精确调节，使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，大大提高了用户体验度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的焦距调节系统的爆炸示意图；

图2为本实用新型实施例提供的可变焦距透镜装置的爆炸示意图；

图3为本实用新型实施例提供的可变焦距透镜装置的局部剖面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的可变焦距透镜装置的活塞气液囊的剖面示意图；

图5为本实用新型实施例提供的焦距调节系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型实施例提供的焦距调节系统的爆炸示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的焦距调节系统包括：可变焦距透镜装置1、测距元件2和芯片(图中未示出)，可变焦距透镜装置1和测距元件2分别与芯片相连接。

图2为本实用新型实施例提供的可变焦距透镜装置的爆炸示意图，如图 2所示，可变焦距透镜装置1具体包括壳体11、薄膜12、环形支撑架13和活塞气液囊14。

壳体11包括第一壳体111和第二壳体112，第一壳体111上具有第一内通孔1111，用于第一流体的流入或流出；第二壳体112上具有第二内通孔 1121，用于第二流体的流入或流出；其中，第一内通孔1111和第二内通孔1121 为圆形或锥形。

图3为本实用新型实施例提供的可变焦距透镜装置的局部剖面示意图，具体为壳体11、薄膜12以及环形支撑架13装配后的剖面示意图，如图3 所示，薄膜12封装在第一壳体111和第二壳体112之间，第一壳体111和薄膜12形成第一内空腔1112，第一内空腔1112用于容置第一流体；第二壳体 112和薄膜12形成第二内空腔1122，第二内空腔1122用于容置第二流体，第一内空腔1112和第二内空腔1122之间密闭。其中，薄膜12为圆形或椭圆形的弹性薄膜。

需要说明的是，第一流体的作用是充入第一内空腔1112内，从而使得薄膜12发生形变，从而形成薄膜曲率；所以可以调节第一流体在第一内空腔1112 内的注入量，从而调节薄膜12的曲率，进而达到调节焦距的目的。

第二流体的作用是充入第二内空腔1122内，是被动的，也就是说随着第一流体填充入第一内空腔1112的时候，因为第一内空腔1112和第二内空腔 1122之间是密闭的，第二内空腔122第二内空腔1122的第二流体的体积随之而改变。

可选的，第一流体可以是液体，例如水、硅油或透明反射性液体；当然也可以是气体，例如空气或惰性气体。

同理，第二流体也可以是气体，例如空气或惰性气体，也可以是液体，例如水、硅油或透明反射性液体。

结合图1至图3所示，环形支撑架13套接在壳体11外圈部，具体的，环形支撑架13内具有环形凸部130，环形凸部130将壳体11抵顶，环形凸部 130在环形支撑架13的内侧形成两个凹槽，两个凹槽的外沿分别套接在第一壳体111和第二壳体112的外沿，壳体11的外沿与环形支撑架13之间具有一定间隙，从而使第一壳体111和环形支撑架13之间形成第一外空腔133；第二壳体112和环形支撑架13之间形成第二外空腔134，第一外空腔133和第二外空腔134之间密闭，互不相通；第一内空腔1112通过第一内通孔1111 与第一外空腔133导通，第二内空腔1122通过第二内通孔1121与第二外空腔134导通。

进一步的，环形支撑架13的外圈部具有第一外通孔131和第二外通孔 132，第一外通孔131与第一外空腔133相导通，第二外通孔132与第二外空腔134相导通，这样第一流体通过第一外通孔131流入或流出到第一外空腔 133，再通过第一内通孔1111流入或流出第一内空腔1112，从而使夹在第一内空腔1112和第二内空腔1122之间的薄膜12在第一流体的压力下产生定量形变，改变薄膜12的曲率，从而实现对系统焦距的调节；在薄膜12发生形变的同时，第二内空腔1122内的第二流体根据薄膜12的形变从第二内通孔 1121流出至第二外空腔134，再通过第二外通孔132流出，或者第二流体通过第二外通孔132流入第二外空腔134，再由第二内通孔1121流入第二内空腔1122。

为了保证薄膜12的形变均匀，在优选的实施例中，第一内通孔1111和第二内通孔1121的数量相同，均为偶数个，且多个第一内通孔1111根据第一壳体111的中心对称设置，多个第二内通孔1121根据第二壳体112的中心对称设置，更为优选的，多个第一内通孔1111和多个第二内通孔1121等间距设置，这样第一流体可以通过多个对称设置的第一内通孔1111从第一外空腔133均匀流入或流出第一内空腔1112，从而保证第一流体从第一内空腔1112的各个方向均匀对称的流入或流出；相对应的，第二内空腔1122内的第二流体可以通过多个对称设置的第二内通孔1121均匀流出至第二外空腔134，或者第二外空腔134内的第二流体由多个对称设置的第二内通孔1121均匀流入至第二内空腔1122，从而保证第二流体从第二内空腔1122的各个方向均匀对称的流出或流入，进而保证薄膜12的形变是均匀的，实现焦距的精确调节。

图4为本实用新型实施例提供的可变焦距透镜装置的活塞气液囊的剖面示意图，如图4所示，活塞气液囊14包括储液腔141和活塞推杆142。结合图1、图3和图4所示，储液腔141中容置有第一流体，储液腔141的侧壁上具有连接口，用于连接导液管15的一端，导液管15的另一端与第一外空腔 133的第一外通孔131连接；活塞推杆142具有推动部1421，推动部1421插接在储液腔141中，电动机3与活塞推杆142连接，并控制活塞推杆142，使推动部1421沿平行于储液腔141的方向上水平运动，从而改变储液腔141内的液体压强，从而将储液腔141内的第一流体压入导液管15，从而进入第一外空腔133，或者使第一内空腔1112的第一流体经第一外空腔133、导液管 15流出至储液腔141。为实现第一流体精确定量的导入或导出，储液腔141 优选为螺旋状或细长状，螺旋状或细长状的储液腔141的横截面积较小，因而可以实现第一流体精确定量的导入或导出。

结合图1和图4所示，活塞推杆142是由电动机3控制的，电动机3与芯片相连接，用于接收芯片的控制数据。电动机3根据控制数据控制活塞推杆142的步进，从而改变第一内空腔1112的第一流体的量，使得薄膜12的曲率发生改变，使系统的焦距得到调节。在优选的实施例中，为实现系统焦距的精确调节，必须控制第一流体的进液量或出液量的精确，因此该系统电动机3优选采用压力电动机3，芯片通过计算电动机3的旋转圈数和活塞推杆 142产生压力之间的关系，从而实现储液腔141中第一流体的进液量或出液量的精确调节，进而实现该系统焦距的精确调节。当然，本领域技术人员可以根据需要对电动机3的类型进行选择，比如步进电动机3、直线电动机3、旋转电动机3或电磁电动机3，实现储液腔141中第一流体进液量或出液量的调整。

芯片产生的控制数据是根据测距元件2发送的当前距离数据与原有距离数据的距离差计算焦距变化量；根据焦距变化量计算薄膜12的曲率变化量；根据薄膜12的曲率变化量计算第一内空腔1112内第一流体的体积变化量；根据第一流体的体积变化量计算电机步进量；根据电机步进量生成控制数据。

其中，测距元件2用于检测视觉距离，生成当前距离数据，优选为测距镜头，采用图像以锐度来判定相对距离，或者通过超声波、红外、微波等以接收电波时间来测定距离。

再次如图1、图2所示，焦距调节系统还包括盖板4和底板5，盖板4盖合在第一壳体111的外侧，底板5盖合在第二壳体112的外侧，并且盖板4 和底板5相扣合，形成密封区域，将可变焦距透镜装置1、电动机3和芯片容置在该密封区域内，并且测距元件2插接在盖板4上，与芯片电连接。

其中，盖板4和底板5的材质可以为玻璃或树脂，在本例中盖板4为凸透镜，底板5为平镜，需要说明的是，凸透镜和平镜并不限制于盖板4和底板5的透镜类型，本领域技术人员可以根据需要对盖板4和底板5的透镜类型进行选择。

进一步的，盖板4可以为具有度数的凸透镜或凹透镜，使系统可以被用作老花镜或近视镜。

为了使系统还具有遮光的功能，在盖板4、底板5、薄膜12或第一流体中加入感光材料，感光材料的颜色可以为多种；也可以混入多种感光材料，在不同光强度下，某一种感光材料占主导作用，从而实现变色，达到遮光效果。盖板4和底板5是可更换的，用户可根据需要更换不同颜色的盖板4、底板5，或不同度数的盖板4；活塞气液囊14也是可更换的，用户可以根据需要更换装有具有不同颜色感光材料第一流体的活塞气液囊14。测距元件2和芯片可以独立设置，也可以设置在可变焦距透镜装置1上。

本实用新型提供的焦距调节系统可以单独佩戴使用，为使用方便可以将两个焦距调节系统置于眼镜架6中进行使用，具体如图5所示，眼镜架6包括左支架61、右支架62和连接杆63，连接杆63用于连接两个焦距调节系统，两个焦距调节系统中的电动机3和芯片可以置于连接杆63中，也可以分别置于左支架61和右支架62中。

该焦距调节系统的供电可以是通过电池7实现的，电池7可以为两个，分别设置在左支架61和右支架62的内部，两个电池7为并联，同时为旋转芯片、测距元件2和电动机3进行供电。为了便于长时间使用，延长待机时间，本系统设计有多种充电方式。在晚上休息时，可使用无线座充或USB充电；在电脑前工作时，可使用USB充电；在户外或有灯光的地方活动时，可使用太阳能充电。

在对本实用新型的焦距调节系统的结构充分了解的基础上，结合图1至图5所示，对该焦距调节系统的使用状态进行介绍。

用户在使用该系统看物体时可以分成两种情况，一种是由远及近看物体，焦距变小；另一种是由近及远看物体，焦距变大，下面分别介绍这两种情况。

当用户佩戴系统由远及近观看物体时，芯片根据测距元件2检测到的当前距离和原有距离计算得到距离减少量，根据距离减少量以及距离和焦距之间的关系得到焦距减少量，根据焦距减少量以及焦距和薄膜12曲率之间的关系计算得到薄膜12曲率增大量；根据薄膜12曲率增大量以及薄膜12曲率和第一流体流量之间的关系计算得到第一流体的增大量；根据第一流体的增大量以及电动机3参数计算得到电动机3的步进量，从而生成第一控制数据，并发送给电动机3。

电动机3根据第一控制数据控制活塞推杆142向靠近储液腔141方向的第一步进，从而将活塞气液囊14中第一定量的第一流体通过导液管15经过第一外通孔131向第一外空腔133注入，第一流体通过多个第一内通孔1111 均匀流入第一内空腔1112，薄膜12在第一流体的压力下增大定量形变，薄膜 12的曲率增大，从而调节薄膜12达到缩小控制焦距，其中，第一定量即为第一流体的增大量；于此同时，第二内空腔1122中的第二流体在薄膜12的挤压下从多个第二内通孔1121中均匀流出至第二外空腔134，再通过第二外通孔132流出。

当用户佩戴该系统由近及远观看物体时，芯片根据测距元件2检测到的当前距离和原有距离计算得到距离增大量，根据距离增大量以及距离和焦距之间的关系得到焦距增大量，根据焦距增大量以及焦距和薄膜12曲率之间的关系计算得到薄膜12曲率减小量；根据薄膜12曲率减小量以及薄膜12曲率和第一流体流量之间的关系计算得到第一流体的减小量；根据第一流体的减小量以及电动机3参数计算得到电动机3的步进量，从而生成第二控制数据，并发送给电动机3。

电动机3根据第二控制数据控制活塞推杆142向远离储液腔141方向的第二步进，从而使第一内空腔1112中第二定量的第一流体通过第一内通孔 1111流出至第一外空腔133，再通过第一外通孔131经导液管15抽入活塞气液囊14中，使薄膜12在第一流体的压力下减小定量形变，薄膜12的曲率减小，从而调节薄膜12达到扩大控制焦距，其中，第二定量即为第一流体的减小量；第二流体通过第二外通孔132进入第二外空腔134，再由第二内通孔 1121进入第二内空腔1122。

本实用新型实施例提供的一种焦距调节系统，能够基于距离变化值实现焦距的精确调节，使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，大大提高了用户体验度。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种焦距调节系统，其特征在于，所述焦距调节系统包括：可变焦距透镜装置、测距元件和芯片；

所述可变焦距透镜装置和所述测距元件分别与所述芯片相连接；

所述可变焦距透镜装置通过改变薄膜曲率，从而改变所述可变焦距透镜装置的焦距，并发送给所述芯片；所述测距元件，用于检测视觉距离，生成当前距离数据，并发送给所述芯片；所述芯片根据所述测距元件发送的当前距离数据与原有距离数据的距离差计算焦距变化量；根据所述焦距变化量生成控制数据，改变所述可变焦距透镜装置的薄膜曲率为控制曲率；

其中，所述可变焦距透镜装置包括：

壳体，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体上具有第一内通孔，所述第二壳体上具有第二内通孔；

所述薄膜，所述薄膜封装在所述第一壳体和第二壳体之间，所述第一壳体和薄膜形成第一内空腔，所述第二壳体和薄膜形成第二内空腔，所述第一内空腔和第二内空腔之间密闭；

环形支撑架，套接在所述壳体外圈部，所述环形支撑架内具有环形凸部、第一外通孔和第二外通孔，所述环形凸部将所述壳体抵顶，所述第一壳体和环形支撑架之间形成第一外空腔；所述第二壳体和环形支撑架之间形成第二外空腔，所述第一外空腔和第二外空腔之间密闭；所述第一内空腔通过所述第一内通孔与所述第一外空腔导通，所述第二内空腔通过所述第二内通孔与所述第二外空腔导通；所述第一外通孔与所述第一外空腔相导通，所述第二外通孔与所述第二外空腔相导通；

活塞气液囊，容置有第一流体，并且通过导液管与所述第一外通孔相导通，所述活塞气液囊具有活塞推杆。

2.根据权利要求1所述的焦距调节系统，其特征在于，所述焦距调节装置还包括电动机，与所述芯片相连接，用于接收所述芯片的控制数据；

所述电动机控制所述活塞推杆的第一步进，从而将所述活塞气液囊中第一流体定量的通过所述导液管经过所述第一外通孔向所述第一外空腔注入，所述第一流体通过所述第一内通孔流入所述第一内空腔，使所述薄膜在所述第一流体的压力下增大定量形变，所述薄膜的曲率增大，从而调节所述薄膜达到第一控制焦距；所述第二内空腔中的第二流体在所述薄膜的挤压下从所述第二内通孔中流出至所述第二外空腔，再通过所述第二外通孔流出；或者，

所述电动机控制所述活塞推杆的第二步进，从而使所述第一内空腔中第一流体定量通过所述第一内通孔流出至第一外空腔，再通过所述第一外通孔经所述导液管抽入所述活塞气液囊中，使所述薄膜在所述第一流体的压力下减小定量形变，所述薄膜的曲率减小，从而调节所述薄膜达到第二控制焦距；所述第二流体通过所述第二外通孔进入所述第二外空腔，再由第二内通孔进入所述第二内空腔。

3.根据权利要求2所述的焦距调节系统，其特征在于，所述电动机为步进电动机、直线电动机、旋转电动机或电磁电动机。

4.根据权利要求1所述的焦距调节系统，其特征在于，所述活塞气液囊为螺旋状或细长状。

5.根据权利要求1所述的焦距调节系统，其特征在于，所述第一内通孔和第二内通孔的数量均为偶数个；

多个所述第一内通孔根据所述第一壳体的中心对称设置；多个所述第二内通孔根据所述第二壳体的中心对称设置；其中，所述第一内通孔和第二内通孔为圆形或锥形。

6.根据权利要求1所述的焦距调节系统，其特征在于，所述焦距调节装置还包括盖板和底板；

所述盖板盖合在所述第一壳体外侧，所述盖板为凸透镜；

所述底板盖合在所述第二壳体外侧，并与所述盖板相扣合。

7.根据权利要求6所述的焦距调节系统，其特征在于，在所述盖板、底板、薄膜或第一流体中加入感光材料。

8.根据权利要求6所述的焦距调节系统，其特征在于，所述盖板、底板的材质为玻璃或树脂。

9.根据权利要求6所述的焦距调节系统，其特征在于，所述盖板、底板、薄膜和活塞气液囊为可更换器件。