CN114296236A

CN114296236A - 一种智能头戴设备

Info

Publication number: CN114296236A
Application number: CN202111564815.9A
Authority: CN
Inventors: 孟萍萍; 王青
Original assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Goertek Techology Co Ltd
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-04-08

Abstract

本发明公开了一种智能头戴设备，包括本体、设于本体内的两个镜头模组及用于实现两个镜头模组相对或相背运动的瞳距调节机构；还包括设于本体上的旋转驱动件和设于本体内的挠性传动轴；瞳距调节机构包括转动设在本体上的第一传动结构和设于镜头模组上且用于与第一传动结构相配合以将旋转运动变为直线运动的第二传动结构；挠性传动轴的两端分别与旋转驱动件和第一传动结构连接，用于传递扭矩使第一传动结构与旋转驱动件同步转动。在旋转驱动件的驱动下，挠性传动轴将扭矩传递给第一传动结构，进而使两个第二传动结构做反向直线运动，实现瞳距调整。本发明不仅能将驱动扭矩有效传递给瞳距调节机构，且可简化结构、有利于向小型化、轻量化方向发展。

Description

一种智能头戴设备

技术领域

本发明属于头戴显示技术领域，尤其涉及一种智能头戴设备。

背景技术

随着科技的飞速发展，头戴显示技术被应用在各行各业，VR头戴设备、AR头戴设备等智能头戴设备也逐渐被普及。随着各式各样智能头戴设备的普及，用户对头戴设备的小型化、轻量化、调节方便性、佩戴舒适度都提出了更高的要求。面对诸多产品的竞争，更需要设计出更轻巧，操作性更好，外观更简洁的头戴设备。

现有头戴设备上的IPD(瞳距)调节机构大多数通过齿轮传动结构或齿轮齿条传动结构进行扭矩的传递，由于旋钮轴和IPD调节机构的动力输入轴存在空间角度，为了确保扭矩的有效传递，通常需要设置多级传动结构才能将旋钮的扭矩有效传递到IPD(瞳距)调节机构上；但这种方法势必会增加传动结构的复杂性，且使用多个齿轮齿条等零部件，更增加了整机的尺寸，重量和生产成本，不利于头戴设备向小型化，轻量化方向发展；且目前的IPD调节机构大多不能进行无级调节，调节不灵活。

发明内容

旨在克服上述现有技术中存在的至少之一处不足，本发明提供了一种智能头戴设备，不仅能将驱动扭矩有效传递给瞳距调节机构，且可简化结构、有利于头戴设备向小型化、轻量化方向发展。

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种智能头戴设备，包括本体、设置于所述本体内的两个镜头模组及用于实现两个所述镜头模组相对或相背运动的瞳距调节机构；还包括设置于所述本体上的旋转驱动件和设置于所述本体内的挠性传动轴；

所述瞳距调节机构包括转动设置在所述本体上的第一传动结构和设置于所述镜头模组上且用于与所述第一传动结构相配合以将旋转运动变为直线运动的第二传动结构；

所述挠性传动轴的一端部与所述旋转驱动件连接、另一端部与所述第一传动结构连接，用于传递扭矩使所述第一传动结构与所述旋转驱动件同步转动。

进一步，所述第一传动结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的双向蜗杆结构；

所述第二传动结构为第一齿条结构，一个所述镜头模组上的所述第一齿条结构与所述双向蜗杆结构的正向螺旋部相适配，另一个所述镜头模组上的所述第一齿条结构与所述双向蜗杆结构的反向螺旋部相适配。

进一步，所述双向蜗杆结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的旋转轴，所述旋转轴上设置有螺旋线方向相反的第一蜗杆和第二蜗杆；

所述镜头模组沿轴向滑动安装在所述旋转轴上。

进一步，所述镜头模组包括镜筒和设置于所述镜筒上的连接板，所述连接板上设有滑座，所述滑座与所述旋转轴滑动配合；所述连接板上设有槽口，所述第一蜗杆或所述第二蜗杆设置于所述槽口内，所述第一齿条结构设置于所述槽口的槽壁上。

进一步，所述本体上设有导向轴，所述导向轴和所述双向蜗杆结构位于所述镜头模组的上下两侧，所述镜头模组上设有与所述导向轴滑动配合的滑块结构。

进一步，所述第一传动结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的蜗杆，所述蜗杆左右两侧的所述本体上分别转动设有一对双联齿轮；所述双联齿轮包括蜗轮和齿轮，所述蜗轮与所述蜗杆啮合；

所述第二传动结构为第二齿条结构，一个所述镜头模组上的所述第二齿条结构与一个所述齿轮相啮合，另一个所述镜头模组上的所述第二齿条结构与另一个所述齿轮相啮合。

进一步，所述第一传动结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的传动轴，所述传动轴上设有主动齿轮，所述主动齿轮左右两侧的所述本体上分别转动安装有一个从动齿轮；

所述第二传动结构为第三齿条结构，一个所述镜头模组上的所述第三齿条结构与一个所述从动齿轮相啮合，另一个所述镜头模组上的所述第三齿条结构与另一个所述从动齿轮相啮合。

进一步，所述挠性传动轴的外部套设有柔性保护套；所述柔性保护套的中部固定在所述本体上，一端与所述第一传动结构转动连接，另一端与所述旋转驱动件转动连接。

进一步，所述旋转驱动件为操作旋钮，或者为驱动电机。

进一步，所述挠性传动轴为钢丝软轴、钢带软轴、万向轴节式软轴或弹簧式软轴。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果如下：

本发明的智能头戴设备，包括本体、设置于本体内的两个镜头模组及用于实现两个镜头模组相对或相背运动的瞳距调节机构；还包括设置于本体上的旋转驱动件和设置于本体内的挠性传动轴；瞳距调节机构包括转动设置在本体上的第一传动结构和设置于镜头模组上且用于与第一传动结构相配合以将旋转运动变为直线运动的第二传动结构；挠性传动轴的一端部与旋转驱动件连接、另一端部与第一传动结构连接，用于传递扭矩使第一传动结构与旋转驱动件同步转动。

在旋转驱动件的驱动下，挠性传动轴将扭矩有效传递给第一传动结构，旋转的第一传动结构使两个与之适配的第二传动结构做反向直线运动，进而实现两个镜头模组之间距离的调整。

本发明利用挠性传动轴连接转动中心线存在空间角度的旋转驱动件和第一传动结构，并进行扭矩的有效传递；相比采用多级齿轮传动机构进行扭矩传递的技术方案而言，结构简单，占用空间小，且重量轻，有利于设备向小型化、轻量化方向发展。

附图说明

图1是本发明智能头戴设备第一种实施例的结构示意图；

图2是图1另一视角下的结构示意图；

图3是图2中镜头模组、瞳距调节机构和挠性传动轴的结构示意图；

图4是图3中镜头模组另一状态下的结构示意图；

图5是图2中镜头模组的另一种结构示意图；

图6是第二种实施例中瞳距调节机构的结构示意图；

图7是第二种实施例中瞳距调节机构的结构示意图；

图中：1-本体，11-壳体，12-支撑架，13-导向轴，2-镜头模组，21-镜筒，22-连接板，221-滑座，222-槽口，23-滑块结构，3-瞳距调节机构，31-第一传动结构，311-旋转轴，312-第一蜗杆，313-第二蜗杆，314-蜗杆，315-蜗轮，316-齿轮，317-传动轴，318-主动齿轮，319-从动齿轮，32-第一齿条结构，33-第二齿条结构，34-第三齿条结构，4-旋转驱动件，5-挠性传动轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

由图1至图4共同所示，本实施例公开的智能头戴设备，包括本体1、设置于本体1内的两个镜头模组2及用于实现两个镜头模组2相对或相背运动的瞳距调节机构3。本实施例中的本体1主要包括壳体11、设置于壳体11内的支撑架12、安装在支撑架12上的显示屏幕以及控制单元等。

除此之外，智能头戴设备还包括设置于壳体11(也可以是别的地方，根据外观需求合理选择设置位置)上的旋转驱动件4和设置于壳体11内的挠性传动轴5。瞳距调节机构3包括转动设置在支撑架12上的第一传动结构31和设置于镜头模组2上且用于与第一传动结构31相配合以将旋转运动变为直线运动的第二传动结构；挠性传动轴5的一端部与旋转驱动件4连接、另一端部与第一传动结构31连接，用于传递扭矩使第一传动结构31与旋转驱动件4同步转动。在旋转驱动件4的驱动下，第一传动结构31使两个镜头模组2上的第二传动结构进行反向直线运动，进而实现瞳距调节。挠性传动轴5可自由弯曲，能把旋转运动和扭矩灵活的传到任何位置，能合理利用壳体11内的有限安装空间，因此有利于头戴设备向小型化、轻量化方向发展。

其中，旋转驱动件4为操作旋钮，或者为驱动电机。挠性传动轴5为钢丝软轴、钢带软轴、万向轴节式软轴或弹簧式软轴。

本实施例中，第一传动结构31包括转动安装在支撑架12上且与挠性传动轴5连接的双向蜗杆结构；双向蜗杆结构包括旋转轴311和设置在旋转轴311上且螺旋线方向相反的第一蜗杆312和第二蜗杆313；第二传动结构为第一齿条结构32，一个镜头模组2上的第一齿条结构32与第一蜗杆312相适配，另一个镜头模组2上的第一齿条结构32与第二蜗杆313相适配。挠性传动轴5将来自旋转驱动件4的扭矩传递给旋转轴311，旋转轴311带动第一蜗杆312和第二蜗杆313转动，两个第一齿条结构32进行反向直线运动，进而实现两个镜头模组2相对或相背运动。还有一些实施例中，双向蜗杆结构为一体成型的双向蜗杆，包括正向螺旋段和反向螺旋段。

本实施例利用了涡轮蜗杆结构具有自锁性的原理“当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，具有自锁性，可实现反向自锁，即只能蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆”设计了本实施例中具有自锁功能的瞳距调节机构3；即第一蜗杆312/第二蜗杆313可带动第一齿条结构32运动，第一齿条结构32不能使第一蜗杆312/第二蜗杆313转动，确保了瞳距调节后的稳定性。另外，本实施例的瞳距调节机构3还可实现瞳距的无级调节，增加了瞳距调节的灵活性。

本实施例中，镜头模组2沿轴向滑动安装在旋转轴311上。具体为：镜头模组2包括镜筒21和设置于镜筒21上的连接板22，连接板22上设有滑座221，滑座221与旋转轴311滑动配合，旋转轴311不仅能传动动力，还能对镜头模组2起到支撑导向作用；连接板22上设有槽口222，第一蜗杆312或第二蜗杆313设置于槽口222内，第一齿条结构32设置于槽口222的槽壁上。

一些壳体11内部空间充足的实施例中，镜头模组2可借助滑轨滑块结构滑动安装在支撑架12上，此时旋转轴311仅用于传动动力。

瞳距调节时，为了进一步确保镜头模组2运动的稳定性；本实施例对上述结构作了进一步优化。由图2和图5共同所示，支撑架12上增设了沿镜头模组2调节方向延伸的导向轴13，导向轴13和旋转轴311位于镜头模组2的上下两侧，镜头模组2中镜筒21上设有与导向轴13滑动配合的滑块结构23。

为了防止挠性传动轴5生锈影响扭矩传递效果，本实施例对上述结构作了优化，在挠性传动轴5的外部套设柔性保护套；柔性保护套的中部固定在壳体11上，为了不影响挠性传动轴5对扭矩的传递，其一端需与第一传动结构31的旋转轴311转动连接，另一端与旋转驱动件4转动连接。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于瞳距调节机构3，下面仅针对不同之处进行阐述。

由图2和图6共同所示，本实施例中，瞳距调节机构3中的第一传动结构31包括转动安装在支撑架12且与挠性传动轴5连接的蜗杆314，蜗杆314左右两侧的支撑架12上分别转动设有一对双联齿轮；双联齿轮包括蜗轮315和齿轮316，蜗轮315与蜗杆314啮合；第二传动结构为第二齿条结构33，一个镜头模组2上的第二齿条结构33与一个齿轮316相啮合，另一个镜头模组2上的第二齿条结构33与另一个齿轮316相啮合。本实施例中的瞳距调节机构3也具有自锁功能；即蜗杆314可带动蜗轮315运动，蜗轮315不能使蜗杆314转动，进而第二齿条结构33不能使蜗杆314转动，实现了自锁，确保了瞳距调节后的稳定性。另外，本实施例的瞳距调节机构3也能实现瞳距的无级调节，增加了瞳距调节的灵活性。

挠性传动轴5将来自旋转驱动件4的扭矩传递给蜗杆314，蜗杆314带动两对双联齿轮(蜗轮315及齿轮316)反向转动，与两个齿轮316分别相适配的两个第二齿条结构33进行反向直线运动，进而实现两个镜头模组2相对或相背运动。

实施例三：

本实施例中，瞳距调节机构3中的第一传动结构31包括转动安装在支撑架12上且与挠性传动轴5连接的传动轴317，传动轴317上设有主动齿轮318，主动齿轮318左右两侧的支撑架12上分别转动安装有一个从动齿轮319；第二传动结构为第三齿条结构34，一个镜头模组2上的第三齿条结构34与一个从动齿轮319相啮合，另一个镜头模组2上的第三齿条结构34与另一个从动齿轮319相啮合。

另外一些实施例中，为了使瞳距调节机构3也具有自锁功能；将主动齿轮318，从动齿轮319设计为斜齿轮结构，将第三齿条结构34设计为斜齿条结构。

挠性传动轴5将来自旋转驱动件4的扭矩传递给传动轴317，主动齿轮318带动两个从动齿轮319反向转动，与两个从动齿轮319分别相适配的两个第三齿条结构34进行反向直线运动，进而实现两个镜头模组2相对或相背运动。

本发明利用挠性传动轴5连接转动中心线存在空间角度的旋转驱动件4和第一传动结构31(旋转轴311、蜗杆314或传动轴317)，并进行扭矩的有效传递；相比采用多级齿轮传动机构进行扭矩传递的技术方案而言，结构简单，占用空间小，且重量轻，有利于设备向小型化、轻量化方向发展。且本方明中的瞳距调节机构可以进行瞳距的无级调节和调节后的自锁，增加了瞳距调节的灵活性和调节后的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种智能头戴设备，包括本体、设置于所述本体内的两个镜头模组及用于实现两个所述镜头模组相对或相背运动的瞳距调节机构；其特征在于，还包括设置于所述本体上的旋转驱动件和设置于所述本体内的挠性传动轴；

2.根据权利要求1所述的智能头戴设备，其特征在于，所述第一传动结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的双向蜗杆结构；

3.根据权利要求2所述的智能头戴设备，其特征在于，所述双向蜗杆结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的旋转轴，所述旋转轴上设置有螺旋线方向相反的第一蜗杆和第二蜗杆；

所述镜头模组沿轴向滑动安装在所述旋转轴上。

4.根据权利要求3所述的智能头戴设备，其特征在于，所述镜头模组包括镜筒和设置于所述镜筒上的连接板，所述连接板上设有滑座，所述滑座与所述旋转轴滑动配合；所述连接板上设有槽口，所述第一蜗杆或所述第二蜗杆设置于所述槽口内，所述第一齿条结构设置于所述槽口的槽壁上。

5.根据权利要求2所述的智能头戴设备，其特征在于，所述本体上设有导向轴，所述导向轴和所述双向蜗杆结构位于所述镜头模组的上下两侧，所述镜头模组上设有与所述导向轴滑动配合的滑块结构。

6.根据权利要求1所述的智能头戴设备，其特征在于，所述第一传动结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的蜗杆，所述蜗杆左右两侧的所述本体上分别转动设有一对双联齿轮；所述双联齿轮包括蜗轮和齿轮，所述蜗轮与所述蜗杆啮合；

7.根据权利要求1所述的智能头戴设备，其特征在于，所述第一传动结构包括转动安装在所述本体上且与所述挠性传动轴连接的传动轴，所述传动轴上设有主动齿轮，所述主动齿轮左右两侧的所述本体上分别转动安装有一个从动齿轮；

8.根据权利要求1所述的智能头戴设备，其特征在于，所述挠性传动轴的外部套设有柔性保护套；所述柔性保护套的中部固定在所述本体上，一端与所述第一传动结构转动连接，另一端与所述旋转驱动件转动连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的智能头戴设备，其特征在于，所述旋转驱动件为操作旋钮，或者为驱动电机。

10.根据权利要求1至8任一项所述的智能头戴设备，其特征在于，所述挠性传动轴为钢丝软轴、钢带软轴、万向轴节式软轴或弹簧式软轴。