CN209417428U - 一种可光学调焦的vr眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可光学调焦的VR眼镜，通过在所述VR眼镜的目镜上同轴设置两个透镜，以及在所述目镜的筒身侧壁设置、供定位柱伸入的调节槽，所述定位柱连接于其中一个透镜的外缘，用于调节两个透镜之间的距离。通过沿所述调节槽移动所述定位柱，对两个透镜之间的距离加以调整，改变所述目镜对显示屏上的图像发出的光线的折射角度，使得所述图像的光线汇聚至使用者的人眼上，从而不移动所述VR眼镜的镜身，即可通过光学调焦，将显示屏上的图像清晰地投射至人眼，故而可以大大方便VR眼镜的使用体验，尤其是增加了所述VR眼镜在供多人使用时的适应性。

Description

一种可光学调焦的VR眼镜

技术领域

本实用新型涉及VR眼镜技术领域，尤其涉及的是一种可光学调焦的VR眼镜。

背景技术

随着科技的迅速发展，虚拟现实设备、智能可穿戴设备等的数码产品越来越多，智能生活已构成了未来社会的发展趋势。而人机交互系统构成了智能生活的重要组成部分。

在虚拟现实设备中，VR眼镜构成了一个重要的部分。VR眼镜，即VirtualRealityheadset,也叫做VR头显，是利用仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术集合的产品，是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。

目前市面上可以接触到的VR眼镜，一般分为三类，外接式头显设备、一体式头显设备、移动端头显设备。其中，移动端头显设备，没有内置的显示器，搭配手机使用，利用手机的显示屏显示；一体式头显设备，即VR一体机，同时包括了显示器和处理结构，可以不依赖于外部设备而独立工作，但是其处理结构的性能往往不如计算机的芯片。相比较而言，外接式头显设备中内置有显示器，但通常没有处理芯片，需要通过数据线连接高性能的PC，由PC的处理器处理并产生影像数据后，再通过数据线发送至所述外接式头显设备，由内置的显示器进行显示。

所有的VR眼镜，都是佩戴在使用者的头部，使用者的人眼通过目镜观看显示屏上的显示图像。其光路图如图1所示，显示屏10上的图像，经过目镜110的第一次折射后汇聚至使用者的人眼40上，再经过人眼晶状体的第二次折射而汇聚至人眼的视觉黄斑上，形成清晰的图像，人眼再逆着光路将图像投影至外部，形成较大的虚像20，从而产生身临其境的感觉。

因为显示屏10是放置在所述VR眼镜中的，故而通常比较小，因此，所述显示屏10通常只能在接近人眼的情况下，才能清楚观看其中播放的视频图像。所述目镜110通常包括至少一个凸透镜，用于将所述显示屏10上的图像发出的光线折射并汇聚至使用者的人眼40，但是，所述目镜110必须在所述显示屏10和所述人眼之间，位于一个良好的平衡位置，才能保证所述显示屏10上的图像正好被折射而汇聚至人眼上。尤其是因为使用者不同，故而人眼与所述凸透镜之间的距离也不同，就会导致所述VR眼镜只能通过调整镜身与人脸之间的距离、来调节所述显示屏10上的图像的清晰度，这就很不方便。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可光学调焦的VR眼镜，以方便使用者使用VR眼镜。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型公开了一种可光学调焦的VR眼镜，包括镜身，所述镜身的内侧面设置至少一个目镜，所述镜身的外侧面设置显示屏，所述目镜正对所述显示屏；所述目镜包括一个圆柱形的筒身，两个透镜同轴设置于所述筒身内部，与所述筒身的中轴线垂直；所述筒身的侧壁开有至少一个调节槽，所述调节槽与所述中轴线斜向设置；其中一个透镜为与所述筒身固定设置的固定透镜，另一个透镜为活动透镜，所述活动透镜的外缘固定连接至少一个定位柱，所述定位柱伸入所述调节槽设置，所述活动透镜在所述定位柱的调节下，可沿筒身往返运动。

在一种优选实施例中，两个透镜均为活动透镜。

在一种优选实施例中，所述两个透镜可以是均为凹透镜、均为凸透镜，或者一个是凹透镜、另一个是凸透镜。

优选地，所述活动透镜固定于一个可转动和平移的活动镜筒中，所述活动镜筒的外侧设置所述定位柱。

优选地，所述透镜包括一个与所述筒身固定设置的固定凸透镜和一个在所述定位柱调节下、可沿筒身往返运动的活动凸透镜。

更优选地，所述固定凸透镜设置于所述活动凸透镜与所述显示屏之间。

进一步优选地，所述活动凸透镜设置于所述固定凸透镜的焦距以内。

在更优选实施例中，所述筒身的内壁设有滑动槽，调节槽连通滑动槽，活动透镜连接有滑块，滑块可沿滑动槽运动。

在一种优选的实施例中，所述调节槽为圆柱形，并设有转动轴承，转动轴承外圈固定在调节槽内壁，定位柱作为转动轴穿过并固定于转动轴承内圈，定位柱的末端设有齿轮，滑动槽沿所述筒身的延伸方向设置，滑块为沿滑动槽的长度方向设置的齿条，齿条的齿朝向齿轮的一侧，与齿轮啮合。

在一种优选实施例中，所述调节槽为圆柱形，并设有转动轴承，转动轴承外圈固定在调节槽内壁，定位柱作为转动轴穿过并固定于转动轴承内圈，定位柱的末端设有齿轮，滑动槽为螺旋槽，滑动块为螺旋条，螺旋条的外侧壁设有与齿轮啮合的齿。

在另一种优选实施例中，所述筒身的壁至少部分为两层结构，滑块为环形，并且至少部分滑块插入两层结构之间的区域；两层结构之间的区域设有螺旋滑动槽；滑块设有与所述螺旋滑动槽啮合的螺纹，滑块外壁设有齿；所述定位柱的末端设有齿轮，所述调节槽为条状，述所述齿轮与所述滑块的齿相啮合。

优选地，至少一个定位柱的自由端伸出所述调节槽。

优选地，至少一个定位柱的自由端还连接一个伸出所述调节槽的调节手柄。

优选地，所述调节槽和所述定位柱设置为分散开的至少3组。

优选地，所述透镜为平凸透镜，包括平面侧和凸面侧，所述平面侧朝向所述显示屏。

优选地，所述目镜设置为两个，分别正对使用者的人眼位置。

优选地，还包括至少一个不透光的遮光罩，所述遮光罩包括一个罩底和绕所述罩底周边一圈的罩壁；罩底覆盖于镜身的内侧面，罩底对应于目镜的位置开有目镜口，所述罩壁对应于一个所述定位柱的位置，设有暴露所述定位柱的开口。

更优选地，至少一个所述自由端还连接一个伸出所述调节槽的调节手柄，所述罩壁对应于所述调节手柄的位置，设有供所述调节手柄伸出的开口。

进一步优选地，所述开口覆盖有柔性不透光材料，所述柔性不透光材料紧密连接所述调节手柄和所述罩壁。

优选地，所述镜身的左右两端各设置一个连接柱，所述连接柱包括柱身，所述柱身的自由端部设有插口，镜腿或镜绳插入并可拆卸地固定于所述插口中。

优选地，所述VR眼镜还包括一个鼻托，所述鼻托和所述镜身之间通过至少一个可分合固定结构而可拆卸连接。

本实用新型提供了一种可光学调焦的VR眼镜，通过在所述VR眼镜的目镜上同轴设置两个透镜，以及在所述目镜的筒身侧壁设置、供定位柱伸入的调节槽，所述定位柱连接于其中一个透镜的外缘，用于调节两个透镜之间的距离。通过沿所述调节槽移动所述定位柱，对两个透镜之间的距离加以调整，改变所述目镜对显示屏上的图像发出的光线的折射角度，使得所述图像的光线汇聚至使用者的人眼上，从而不移动所述VR眼镜的镜身，即可通过光学调焦，将显示屏上的图像清晰地投射至人眼，故而可以大大方便VR眼镜的使用体验，尤其是增加了所述VR眼镜在供多人使用时的适应性。

附图说明

图1是VR眼镜的光路图。

图2是本实用新型的可光学调焦的VR眼镜的整体结构示意图。

图3是本实用新型的可光学调焦的VR眼镜中目镜的结构工作原理示意图。

图4是本实用新型的可光学调焦的VR眼镜中活动镜筒的结构示意图。

图中，20.虚像、40.人眼、100.镜身、150.镜架、310.目镜、311.固定凸透镜、312.活动凸透镜、313.调节槽、314.定位柱、315.调节手柄、320.显示屏、330.筒身、331.活动镜筒、380.遮光罩。

具体实施方式

本实用新型提供一种可光学调焦的VR眼镜，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型所公开的一种可光学调焦的VR眼镜，整体结构如图2所示，包括镜身100，佩戴于使用者的人眼40的前方，所述镜身100通过两端的两个镜架150支于使用者的双耳之上，或者所述镜架150也可以为一根镜绳，绕于使用者的头部。所述镜身100的内侧面设置至少一个目镜310，在使用者佩戴好所述VR眼镜后，所述目镜310正对使用者的人眼。故所述目镜310优选为左右两个，分别正对使用者的双眼。所述镜身100的外侧面设置显示屏320，所述目镜310正对所述显示屏320。在一个更佳的实施例中，当所述目镜310为左右两个时，所述显示屏320也相应设置为两个，并且，左右两个显示屏320上播放的视频图像还可以具有一定的相位差，从而构成立体效果，进一步增加虚拟现实的体验感。

本申请中的内侧，指佩戴好所述VR眼镜后，所述VR眼镜面对人脸的一侧，外侧指背离人脸的一侧。

使用者佩戴好所述VR眼镜后，就可以通过所述目镜310对显示屏320上播放的视频图像进行观赏。

所述目镜310的具体结构和光路图如图3所示，包括一个圆柱形的筒身330，在所述筒身330的内部，垂直于所述筒身330的中轴线，同轴设置两个平行的透镜，所述透镜可以为均是凹透镜、均是凸透镜、或一个凹透镜和一个凸透镜。并且，两个透镜中，一个是与所述筒身330固定设置的固定透镜，另一个透镜为活动透镜，所述活动透镜的外缘固定连接至少一个定位柱314，在所述定位柱314的调节下，可沿筒身330往返运动。

所述透镜优选为两个凸透镜，即一个固定凸透镜311和一个活动凸透镜312。为方便描述，以下以两个凸透镜为例，对本申请的技术方案加以具体说明。

并且，在一个更佳的实施例中，所述透镜选择为平凸透镜，即包括平面侧和凸面侧，其中，所述平面侧优选为朝向所述显示屏320，而所述凸面侧朝向人眼40。设置为平凸透镜的好处是，相比于双面凸起的凸透镜，厚度更薄，更加节省空间，从而可以使得所述目镜310在轴向上更加轻薄，从而使整个VR眼镜更加轻薄小巧，提升用户佩戴的舒适度。

所述筒身330的侧壁开有至少一个调节槽313，所述调节槽313与所述中轴线斜向设置，即构成一个角度，并且优选为构成一个大于45度的锐角。当所述透镜为两个凸透镜时，因为所述活动凸透镜312应位于所述固定凸透镜311的一倍焦距之内移动，故所述调节槽313的长度，由所述固定凸透镜311的焦距决定,即所述调节槽313在所述中轴线上投影的两个端点应位于所述固定凸透镜311的镜身和一倍焦距之间，从而可以尽量降低所述镜筒330、乃至所述镜身100的厚度。

并且，在一个更佳的实施例中，所述调节槽313设置为多于1个，此时，每个调节槽313都彼此在圆周方向上为平行，并且等距离分布于所述筒身330的一个垂直于所述中轴线的圆周上。

在一个更佳的实施例中，所述固定凸透镜311优选为设置于靠近所述显示屏320的一侧，换言之，所述固定凸透镜311设置于所述活动凸透镜312与所述显示屏320之间，也即位于所述镜筒330的外侧一端。这可以将所述目镜310与所述显示屏320之间的距离固定，也即固定所述调节槽313的位置，使得整个VR眼镜更加简洁。

因此，从所述显示屏320上发出的光线经过所述固定凸透镜311的折射后，不管所述活动凸透镜312沿着所述调节槽313如何前后移动，都位于固定不变的调节槽313的开口中，并可以将入射光线精确调节至落于观看者的人眼晶状体上，以带来清晰的观看效果。故使用者只需要前后移动改变所述目镜310与人眼40之间的距离，即可调节出清晰的视场效果，使得调节更加容易。

所述活动凸透镜312在所述筒身330内部的具体设置方式，如图3所示。具体为：在所述活动凸透镜312的外缘，固定连接至少一个定位柱314，当所述定位柱314多于一个时，优选为相互等距离分散开、设置于所述活动凸透镜312的外缘圆周上。

并且，每个所述定位柱314都对应于一个所述调节槽313设置，而所述定位柱314的直径与所述调节槽313的宽度相等，故当所述定位柱314的自由端伸入所述调节槽313中时，就可以保证所述定位柱314只能沿所述定位槽313的长度方向移动，即所述活动凸透镜312一边绕所述中心轴旋转，一边沿所述中心轴前进或后退，改变与所述固定凸透镜311之间的距离。例如在一个更佳的实施例中，所述调节槽313和所述定位柱314都设置为分散开的至少3组，因为三点决定一个平面，这就可以保证所述活动凸透镜312旋转并前后移动的稳定性。即可以保证所述活动凸透镜312沿所述中心轴的方向上的移动为稳定并精确可控的，这就为使用者调节所述活动凸透镜312以聚焦、带来很大的方便。

并且，在一个更优选的实施例中，在所述筒身330的内壁，还设有滑动槽，所述调节槽313连通所述滑动槽。而所述活动透镜，例如所述活动凸透镜312则连接有滑块，滑块可沿滑动槽运动，带动所述活动透镜沿滑动槽运动，改变与所述固定透镜之间的距离。

或者，在一种优选的实施例中，所述调节槽313为在所述筒身330上的一个圆柱形开口，一个转动轴承，通过外圈固定在所述调节槽的内壁，而所述定位柱314作为转动轴、穿过并固定于所述转动轴承的内圈，并在定位柱314的末端设有齿轮，所述滑动槽设置为沿所述筒身330的延伸方向设置，所述滑块选择为一根沿所述滑动槽的长度方向放置的齿条，并且齿条的齿朝向齿轮的一侧，与齿轮啮合。从而当所述定位柱314在驱动下，在所述转动轴承中旋转时，末端的齿轮通过啮合带动所述滑块、从而带动所述活动透镜，在所述滑动槽中、相对所述固定透镜前后移动，改变与所述固定透镜之间的距离。或者，更佳地，所述滑动槽为螺旋槽，而所述滑动块则为与所述螺旋槽配合的螺旋条，并且，所述螺旋条的外侧壁上，设有与所述齿轮啮合的齿。从而，通过旋转所述定位柱314，所述齿轮通过啮合驱动所述螺旋条在所述螺旋槽中转动，同时沿所述螺旋槽的轴向前后平移，调节与所述固定透镜之间的距离。

或者在另一种优选的实施例中，所述筒身330的圆柱形侧壁包括至少部分的两层结构，而所述滑块为环形，并且至少部分滑块插入所述两层结构之间的区域，在两层结构之间的区域设有螺旋滑动槽；而滑块上，例如滑块的外侧壁上，设有与所述螺旋滑动槽啮合的螺纹。同样地，所述调节槽为条状，通过一个固定的转动滑轮可转动地连接定位柱314。所述定位柱314临近所述滑块的末端、也设有齿轮。所述滑块的外侧壁上，尤其在所述螺纹的位于所述筒身330轴向上的前后两个侧面上，还设有与所述齿轮相啮合的齿。在本实施例中，在工作时，所述定位柱314在驱动下绕自身的旋转轴自转，将带动所述齿轮转动，齿轮则通过啮合的齿、驱动所述滑块转动，而由于筒身330为固定的，则在螺旋的螺纹作用下，滑块在转动的同时，也将沿所述筒身330的轴向作前后运动。即所述滑块可以类似于螺钉在螺孔里的运动方式，带动所述活动透镜运动。

或者，在一个更佳的实施例中，两个透镜可以均为活动透镜，在驱动下可以相互靠近或远离。从而改变从所述显示屏320到人眼40之间的光路，即调节观看所述显示屏320上图像的清晰度。

在一个更佳的实施例中，为了保证所述活动凸透镜312在沿所述中心轴方向的前后移动时，保持与所述固定凸透镜311之间的平行，更可以将所述活动凸透镜311固定于一个可转动和平移的活动镜筒331中，并且在所述活动镜筒331的外侧设置所述定位柱314，所述定位柱314也插入对应的调节槽313中，即也通过所述定位柱314在所述调节槽313中的移动来前后移动所述活动镜筒331。

当所述定位柱314插入所述调节槽313中时，需要施加外力以拨动所述定位柱314移动。故在一个更佳的实施例中，至少一个定位柱314的自由端伸出所述调节槽313，即露出于所述筒身330的外表面，从而方便使用者进行拨动调节。或者，更佳地，在至少一个定位柱314的自由端上，还连接一个调节手柄315，所述调节手柄315一头连接于所述定位柱314的自由端面，而述连接既可以位于所述调节槽313中，也可以位于所述调节槽313外，所述调节手柄315的另一头则伸出并离开所述调节槽313一定的长度，使得使用者更容易对所述定位柱314进行拨动调节。

在实际安装所述活动凸透镜312，或所述活动镜筒331至所述镜筒330的内部时，因为需要较紧的配合，并且，各个定位柱314还需要插入所述调节槽313中，故可以先将所述活动凸透镜312或所述活动镜筒331先放入至所述镜筒330的内部，并调节至正确的位置后，各个定位柱314的接口位置暴露于所述定位槽313中，再从所述定位槽313的外部，将所述定位柱314插入各个接口中，并通过螺接或卡接或粘接等手段与各个接口相固定。

在一个更佳的实施例中，为了营造一个黑暗的视频图像观看范围，增加使用者的身临其境的体验，如图2所示，所述VR眼镜还包括至少一个不透光的遮光罩380，所述遮光罩380包括一个罩底和绕所述罩底周边一圈的罩壁；所述罩底覆盖于所述镜身300的内侧面，并且，所述罩底对应于所述目镜310的位置开有目镜口，而对应于其中至少一个的定位柱314的位置，所述罩壁上还开有可以供伸入并拨动所述定位柱314的开口。此时，若某个定位柱314的自由端面上连接有所述调节手柄315，则相应地，在所述罩壁上、对应于所述调节手柄315的位置，所述开口还供所述调节手柄315伸出。而为了保证所述遮光罩380营造的黑暗效果，更佳地，在所述开口，覆盖有柔性不透光材料，所述柔性不透光材料紧密连接所述定位柱314或所述调节手柄315和所述罩壁，从而可以既保证所述定位柱314或所述调节手柄315可移动，又确保不会因为移动而产生间隙透光。

所述镜身300的左右两端，各设置一个连接柱，所述连接柱包括柱身，所述柱身的自由端部设有插口，而镜架150，包括架于使用者的人耳上的镜腿或绷于使用者头部的镜绳，就插入并可拆卸地固定于所述插口中，以佩戴及固定所述VR眼镜。

在一个更佳的实施例中，为了增加使用者佩戴的舒适度，以及一定程度地调节所述目镜310与人脸之间的距离，在所述镜身100的下部中间，还可以设置一个鼻托，所述鼻托和所述镜身100之间通过至少一个可分合固定结构，例如按扣或粘扣，可拆卸连接。

综上所述，本实用新型提供了一种可光学调焦的VR眼镜，通过在所述VR眼镜的目镜310上同轴设置两个透镜，以及在所述目镜310的筒身330侧壁设置、供定位柱314伸入的调节槽313，所述定位柱314连接于其中一个透镜的外缘，用于调节两个透镜之间的距离。通过沿所述调节槽313移动所述定位柱314，对两个透镜之间的距离加以调整，改变所述目镜310对显示屏320上的图像发出的光线的折射角度，使得所述图像的光线汇聚至使用者的人眼40上，从而不移动所述VR眼镜的镜身100，即可通过光学调焦，将显示屏320上的图像清晰地投射至人眼40，故而可以大大方便VR眼镜的使用体验，尤其是增加了所述VR眼镜在供多人使用时的适应性。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可光学调焦的VR眼镜，其特征在于，包括镜身，所述镜身的内侧面设置至少一个目镜，所述镜身的外侧面设置显示屏，所述目镜正对所述显示屏；

所述目镜包括一个圆柱形的筒身，两个透镜同轴设置于所述筒身内部，与所述筒身的中轴线垂直；

所述筒身的侧壁开有至少一个调节槽，所述调节槽与所述中轴线斜向设置；

其中一个透镜为与所述筒身固定设置的固定透镜，另一个透镜为活动透镜，所述活动透镜的外缘固定连接至少一个定位柱，所述定位柱伸入所述调节槽设置，所述活动透镜在所述定位柱的调节下，可沿筒身往返运动。

2.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述两个透镜均为活动透镜。

3.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述两个透镜均为凹透镜、或均为凸透镜，或者一个是凹透镜、另一个是凸透镜。

4.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述活动透镜固定于一个可转动和平移的活动镜筒中，所述活动镜筒的外侧设置所述定位柱。

5.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述透镜包括一个与所述筒身固定设置的固定凸透镜和一个在所述定位柱调节下、可沿筒身往返运动的活动凸透镜。

6.根据权利要求5所述的VR眼镜，其特征在于，所述固定凸透镜设置于所述活动凸透镜与所述显示屏之间。

7.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，至少一个定位柱的自由端伸出所述调节槽。

8.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，至少一个定位柱的自由端还连接一个伸出所述调节槽的调节手柄。

9.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述调节槽和所述定位柱设置为分散开的至少3组。

10.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述透镜为平凸透镜，包括平面侧和凸面侧，所述平面侧朝向所述显示屏。