CN105425397A - 一种头戴式显示器的自动调节方法、***和装置 - Google Patents

Abstract

本申请是公开一种头戴式显示器的自动调节方法、***和装置。可解决原有手动调节麻烦、不准确的问题。本发明提出一种方法，使用户能够在一个界面输入自己的参数，***根据用户的具体参数驱动头戴式显示器，调节眼睛、透镜、屏幕的相对位置。并公开一种装置，利用上述方法，通过设置电机和舵机以螺杆螺母或齿轮齿条等传动方式以及电位器等反馈装置来实现自动调节各项参数。主要应用于高端头戴式显示器。

Description

一种头戴式显示器的自动调节方法、***和装置

技术领域

本申请属于虚拟现实头戴式显示设备领域。虚拟现实设备是一种头戴式的3D影像显示器。用户将带有屏幕的设备佩戴在头上，通过透镜观察屏幕获得沉浸式视觉体验。具体的，本申请是公开一种头戴式显示器的自动调节方法、***和装置。

背景技术

虚拟现实设备是一种戴在头上的显示设备，利用双眼的视差原理，用透镜将左右画面分别投射到左右眼睛中去，从而形成3D视觉的设备。虚拟现实显示设备是一种头戴式的3D影像显示器，分为自带屏幕的完整的头盔和利用手机屏幕的手机3D立体眼镜。人的两个眼睛分别通过两个或者两组透镜分别观看后方屏幕上对应的左右格式的影响形成3D观感。可参照专利：CN201420493114、201320327262、CN201420169701、USD701206、USD738374、CN201420512363、USD719953，以及本人已经申请的专利201420529370.X等相关专利的记载。以上专利有些有可调节的功能，有的没有。以上专利存在的问题是，所有的调节均为手动调节。手动调节需要用户自己动手调节，比较麻烦。事实上，用户可能并不知道什么样的参数是最好的，是健康的，是合适某特定用户的。比如用户可能存在调节的过近的情况，虽然这样也能看得清楚，但是这样会对视力造成伤害。而且手动调节之后，相关的参数也没有上传给显示设备，显示设备不能够根据当前的透镜、眼睛、屏幕的距离和位置关系来及时调整画面。手动调节比较麻烦，用户比较懒，可能不愿意调节，将就着看了，效果也不是最好。也就是说，现有技术没有意识到自动调节的重要性，也没有自动调节的方法、***和装置，也就不能适应用户的视力、瞳距等参数，不能给用户带来最合适的，最优化的体验。要解决这个问题，需要给头戴式显示器设置伺服运动的自动调节装置。也就是说，用户只管输入参数，调节的过程由设备来自动完成。本发明正是公开这样的方法流程，***构成，和对应的调节装置。

发明内容

为了能够解决这些问题，本发明提出一种方法，使用户能够在一个界面输入自己的参数，***根据用户的具体参数驱动头戴式显示器（后文简称头显，头戴式显示器=头显），调节头显的各部件到相应的位置。本发明所指的用户参数包括用户的视力、瞳距、以及眼睛到透镜的距离，本文称眼距。眼距调节的必要性是因为每个人的眼窝凹陷不同，所以戴上头显后眼睛到透镜的距离就不同，而我们需要调节这个距离，使不同的用户的眼距保持一致。本发明所指的用户界面包括手机上的应用程序界面或者电脑上的应用程序界面。分别对应了手机虚拟现实眼镜和电脑端的虚拟现实眼镜。本发明所指的用户界面还可以是一个特制的遥控器，用来调整各部件位置的遥控器。以上所述的手机、电脑、遥控器统称为终端设备。既用户在终端设备的用户界面上输入各项参数。以上所述的界面统称为用户界面。

本发明所指的头戴式显示器包括手机虚拟现实眼镜既手机3D立体眼镜，和电脑虚拟现实眼镜，如OCULUS等产品，还包括含有屏幕、cpu、主板、电池等部件的头戴式一体化显示设备。其中，在一体式头显中，用户界面还可以是显示在头显之中的，既用户需要戴上头显才能看到用户界面，才能进行输入和调节。此时的用户界面，指的是虚拟现实3d的界面。

本发明所指的头显的各部件包括用户的眼睛、头显主体、眼距调节装置、视距调节装置、瞳距调节装置，屏幕。所述的头显主体既头戴式显示器的主体部分。眼距调节装置调节眼睛到透镜的距离，包括眼睛、透镜、各级透镜架、连接和驱动装置、位置反馈装置。视距调节装置调节透镜到屏幕的距离，包括透镜、各级透镜架、屏幕、连接和驱动装置、位置反馈装置。视距和眼距调节装置有共用的部分也有差异，但各自成为一套***，部件之间存在共用。后文会具体分开。瞳距调节装置包括透镜、各级透镜架、连接和驱动装置、位置反馈装置。既，本发明总共包含三套独立调节装置，三套独立的连接和驱动装置、位置反馈装置，分别为视距、眼距、瞳距的调节服务。以上所述的连接和驱动装置中的连接装置主要是连接动力设备并且传递动力的装置，比如齿轮齿条、螺纹螺杆等；驱动装置是指提供运动的装置，如电机、舵机、电磁铁、电动气液泵等。以上所述的连接和驱动装置是提供动力并且用传动机构和连接机构将动力和需要运动的部件连接并且传递动力的装置。以上所诉的位置反馈装置是连接到连接和驱动装置上，或者连接到最终需要调节的部件上，用以反馈最终所需要调节的部件之间的相互距离关系的装置。位置反馈装置与连接和驱动装置共同组成一套完整的伺服装置、伺服***。（本申请中的伺服装置与伺服***两词同意）。所述的伺服***用以实现对头显中各部件相对位置的调节，既调节各项参数。以上所述三项调节功能中的伺服装置，可以由一个控制板控制，也可以设立子控制板分别控制。

本发明所指的方法，对于每一套调节装置均适用。实际情况下，若觉得其中一项功能没有必要，可只调节其他的功能。既本发明所述的方法适用于视距和\或眼距和\或瞳距的调节。我们自己的产品，也可能只有一项或两项是按照本发明所述的方法进行调节，而其他的调节要么就手动调节，要么就干脆固定住，不允许用户调节，不存在这个功能。以上所述的连接和驱动装置、位置反馈装置，共同组成伺服***。本发明说所指的用户界面，上面显示用户所需的几项参数，供用户输入。用户输入具体的参数之后，由此装置（手机、电脑、遥控器）将对应的参数传递给头显上的控制板，控制板的程序接收此参数，并转换为对应的伺服***指令发给伺服***，或者按照参数直接控制伺服***。其中控制板给伺服***发送指令的方式是伺服***也具有单独的独立的控制***，能够根据控制板传来的指令驱动自身的连接和驱动装置（比如电机带动齿轮驱动齿条）到达目标位置，并且自己完成位置反馈装置的读取、比较、定位；控制板直接控制伺服***则是由控制板直接控制连接和驱动装置，并按照位置反馈装置的反馈来纠正自己的控制策略（电机的正转、反转、停止），最终达到目标位置。后文这两种方式都会设有，且在一个实施例中。但本文对功能和方式的分配并不绝对，具体的哪种调节功能对应那哪种方式，是很灵活的。你可以只用一个控制板，伺服***不设控制板，也可以控制板只发送指令，驱动和定位都由伺服***的控制板（以下称伺服***内的控制板为二级控制板或者子控制板）来完成。

所述的连接和驱动装置主要包括电机、电磁铁、齿轮组、齿条、链轮、链条、皮带轮、皮带、同步带、同步轮、连杆、螺母、螺杆、涡轮、蜗杆等，还包括直接输出直线运动的直线电机、电动推杆、电动缸、液压缸、气压缸、直线舵机等。其中的电机和电磁铁属于驱动部件，其余属于连接部件。驱动部件提供驱动力，通过连接部件来传动、放大、减速，最终还要连接具体的调节功能的零件，推动这些零件改变其相对位置。后文的具体实施例中，每一个参数所对应的连接和驱动装置都可以是上面所列举的其中一种。

所述的位置反馈装置主要包括电位器（旋转电位器、线性电位器）、编码器、光栅、霍尔传感器、直线位置传感器等。位置反馈装置可以直接反应所需要调节的功能所对应的零件的位置，也可以反应连接和驱动装置的位置，通过减速比的推算来算出最终的零件所在的位置。比如可以在电机上设置编码器，由电机旋转的实际圈数除以减速比来推算其所连接的调节装置的位置。后文的具体实施例中，每一个参数所对应的位置反馈装置都是上面所列举的其中一种。

以上所述的连接和驱动装置以及位置反馈装置相互之间可以任意组合。举个例子，比如瞳距的调节采用皮带和电机驱动的组合，采用光栅进行位置反馈；或者视距的调节采用螺母螺杆和电机的组合，采用编码器进行反馈；或者眼距的调节采用齿轮齿条的传动方式，通过电机驱动，采用电位器来进行位置反馈；或者瞳距的调节采用直线电磁铁来驱动和连接，采用线性电位器来进行位置反馈，等等。每一个参数的调节装置，都可以由传统的机械结构来实现。

本文的具体实施例部分，将会尽可能多的提供相应的组合以供相关领域的技术人员参照，但是这样的穷举没有实际意义，我们还是会选择优先采用的方式。但应当认为我们已经考虑到我们所列举的各种结构和装置也可以用来解决本申请的问题，是公开了齐全完备的技术方案。具体的结构可参阅申请日之前的各种伺服位置定位结构。

以上所述的连接和驱动装置以及位置反馈装置还可以全部由一个航空玩具领域的舵机来完成。舵机是一种自带位置反馈装置的，自带传动装置（既连接和驱动装置），有着固定的可控制的行程的伺服电机。舵机自带控制板，能够按照控制端所给出的位置指令完成定位的过程。一般来说，舵机有输出旋转运动的舵机和输出直线运动的舵机两种。如果采用输出旋转运动的舵机，则还需要相应的连接装置将旋转运动转换为瞳距、眼距、视距调节上所需要的直线位移。如果采用输出直线运动的舵机，则只需要对其进行固定，对其输出端进行连接即可。舵机是一种成熟可靠的伺服电动机，可以用来解决本申请中的驱动和定位问题，并且使用舵机会让控制板更加简单。既，一个舵机装置就包含了子控制板、连接和驱动装置、位置反馈装置三项装置，无需再另外设置此三项装置，只需要将舵机安装并与要调节的零部件连接即可。

本申请所述的调节方法流程是这样的：首先，用户拿到终端设备，在终端设备的用户界面上（用户界面也可称作输入界面，更加形象）输入自己的各项参数，用户输入完成以后，点确认（或者不设置确认键，输入完成即代表确认，或每按一次按键均实时的运动调节），终端设备取得用户输入的信息，将这个信息通过有线或者无线的方式传递给我们的头显，我们的头显中的控制板取得这个信息，按照这个信息来控制伺服装置，既把这个信息继续传递（信息可能需要做变换）给带有子控制板的伺服***或者按照这个信息直接驱动伺服***中的连接和驱动装置以及读取位置反馈装置，来完成相对位置的变换。当所有的参数输入完成并且调整到位之后，整个过程结束。用户在用户界面输入的参数可以存储到存储设备中，在用户下次使用头显时可以直接调用免去再次输入的麻烦。这个存储设备可以是手机，也可以是一个带有存储功能的U盘，或者一个遥控器。用户只需要在用户界面上输入一次自己的参数，将这些存储有用户数据的设备和头戴式显示器连接之后，由终端设备直接将参数传递给头戴式显示器的控制板，直接调整到位，不需要用户输入。既，如果是未知的新用户，即让用户输入参数并存储；如果是已知参数的老用户，则调用存储中的参数。以上方法中，由于各项参数是由用户输入的，由终端设备和头显来执行的，所以此时的头显的视频显示***确切的知道当前的镜片、眼睛、视力、视距等参数，能够按照这些参数来调整自身的显示特性，也就解决了一开始提出的技术问题。以上所述的终端设备上的用户界面，可以是带有输入框的直接输入界面，比如“视力：400度”；也可以是带有加减号的调整界面，比如“瞳距：-65mm+”，通过按左右两边的加减号来调节，还可以是一个可以拖动滑动的移动条，就像智能手机上调节亮度的移动条。所述的终端设备既包括使用手机屏幕的虚拟现实头戴式显示器，也包括使用电脑来驱动的头显，还包括自带屏幕、显卡、主板、电池的一体化头戴式显示器。所述的输入界面，包括电脑端的可执行应用程序，手机端的应用程序，还包括头显内部应用程序的显示，以及单独的，独立设计的一个遥控器。手机端应用程序显示相应的输入框，供用户输入，输入完成后还可以进行存储，下次可以直接调用这个用户的参数而不必要再次输入。遥控器上面可以设置实体按键，比如加减号，比如数字键，类似电视遥控器一样，用户通过遥控器作为输入界面来控制头显。头显内部的应用程序也会显示一些信息引导用户输入参数，或者通过动态的方式来提醒用户合适的参数。所述的信息的传递方式，可以是有线的usb方式、音频接口方式，也可以是无线的wifi、蓝牙、红外、nfc等方式，只要能够完成信息的传递方式均为本申请所涵盖。需要说明的是，终端设备传递给头显上的控制板的信息，可能已经经过运算的变换，压缩数据量，并且带有一定的事先约定的数据格式，也即编码的过程。头显上的控制板，通过以上所述的方式接受来自终端设备的输入界面的信息，对其进行解读，获取自己将要把哪些对应的装置调节到具体的位置，既获取对应调节功能的目标位置。如果伺服***不存在子控制板，那么由控制板直接控制连接和驱动装置，给电机正向或者反向的电流，实时读取位置反馈装置的反馈，对目标位置和实际位置进行比对，当两者相符合时停止输送电流，完成定位过程。如果伺服***存在子控制板，那么控制板将对应的控制指令发送给子控制板，由子控制板对连接和驱动装置输出电流，并且由子控制板对位置反馈装置进行读取和比对，当两者相符合时停止输出电流。以上即是本申请的整个过程。子控制板的设置取决于具体的结构，具体的连接和驱动装置。也就是说，子控制板可以单独设置，也可以不设置既包含在主控制板内部。比如如果采用舵机作为视距、瞳距、眼距的调节机构，则舵机自身就带有子控制板，驱动和调节的过程不需要我们干预。如果我们采用电机+齿轮齿条+线性电位器的方式，那么可以单独设置一个带有驱动和位置比较的子控制板，来简化我们的主控制板。

本申请接下来按照一个手机3d立体眼镜的各项机构及连接来叙述本发明个装置之间的关系。但这并不表明本发明仅限于手机3d眼镜，其他的头显设备和手机3d眼镜本质上是一样的，都是调节屏幕、透镜、眼睛之间的相互位置关系。本申请并不涉及电脑技术、电子技术的创新，不设涉及显示技术的创新，如背景技术和标题所述的，本申请主要注重位置调节的方法、***和装置的创新。那么本申请也就不过多设及以上这些背景技术的公开。

下面本申请用以上所述的方法，设计一套***，有三套调节***，分别是视距自动调节***、眼距自动调节***、瞳距自动调节***。此***包括带有用户界面的终端设备，以无线或者有线的方式和头戴式显示器连接。头戴式显示器中设有控制板、伺服装置、连接和驱动装置、位置反馈装置。三套调节***的基本结构，可以参照本人专利2015202149097-一种眼睛到透镜及屏幕距离分别可调的头显-中所述的三种机构，此处只是给这些基本结构加上了连接和驱动装置，使其能够具有自动调节的功能。实际应用情况下，这三套***有些可能没有必要全部设置，或者没有必要全部加上伺服***，而是沿用原本的手动旋钮调节，或者就没有这项功能。比如只涉及视距自动调节，而瞳距手动调节，眼距则固定不调节。

本申请所设计的装置包括：手机托架、固定架、镜片、一级透镜架、二级透镜架、视距调节电机、眼距调节电机、视距螺杆、视距螺母、眼距螺杆、眼距螺母、瞳距舵机、瞳距齿轮，瞳距齿条、视距电位器、眼距电位器、控制板、头带、海绵。由于头带、海绵等零件与本申请不相干，本申请就不显示这些零件的连接。这些零件和本申请各部分的连接，本领域的技术人员可查阅本申请背景技术中的相关专利。

其中的手机托架用来固定手机，手机通过被夹持或者卡扣安装在手机托架上；固定架是一种基座类型的零件，用来安装和连接各个其他部分的零件，比如头带、手机托架、海绵、电机和传动部件等；镜片，也可以是镜片组，具体不论何种镜片和镜片组都可以；一级透镜架是用来安装镜片的，镜片通过胶装或者卡扣的方式安装在一级透镜架上；二级透镜架是用来安装一级透镜架的，一级透镜架安装在二级透镜架之上，通过可以滑动的约束作相对直线运动；

视距调节电机通过固定安装在固定架内部，通过齿轮啮合视距螺杆；视距螺母是手机托架上的一个带有传动螺纹的结构，起到一个螺母的作用，和视距螺杆上的螺纹相配合；当视距调节电机通过齿轮传动驱动视距螺杆转动时，通过传动螺纹的配合使手机托架相对于固定架做直线运动，进而调节视距；眼距调节电机通过固定安装在固定架内部，通过齿轮啮合眼距螺杆，眼距螺母是二级透镜架上的一个带有传动螺纹的结构，起到一个螺母的作用，和眼距螺杆上的螺纹相配合；当眼距调节电机通过齿轮推动眼距螺杆转动时，通过传动螺纹的配合使二级透镜架相对于固定架做直线运动，从而改变眼距；瞳距舵机安装在二级透镜架上，通过瞳距齿轮啮合两个一级透镜架上的瞳距齿条，当舵机的输出轴上的齿轮旋转时，两个一级透镜架便会拉近或者相互原理，从而改变瞳距；视距电位器的主体固定安装在固定架上，滑块部分和手机托架连接，***手机托架上对应的孔内，手机托架相对于固定架运动时，视距电位器的滑块便随着手机托架移动，从而改变视距电位器的阻值，进而改变视距电位器的电压；控制板读取视距电位器的输出电压，就能够知道当前手机托架和固定架之间的距离关系，从而决定控制电机进行正转、反转、停止，来达到视距的调节目标；眼距电位器的主体固定安装在固定架上，滑块部分和二级透镜架相连接，***二级透镜架上所设的孔内，二级透镜架相对于固定架运动时，眼距电位器的滑块便随着二级透镜架移动，从而改变眼距电位器的阻值，进而改变眼距电位器的电压；控制板读取眼距电位器的输出电压，就能够知道当前二级透镜架和固定架之间的距离关系，从而决定控制电机进行正转、反转、停止，来达到眼距的调节目标；控制板设置在固定架上，通过电性连接和各调节电机、舵机、电位器相连；并且控制板也通过有线或者无线的方式和终端设备相连，从终端设备的用户界面获取用户输入的具体参数，根据这些参数分别控制视距调节电机、眼距调节电机、瞳距舵机，并且分别读取视距电位器和眼距电位器的电压，确定当前的视距、眼距；瞳距舵机只需要给出信号就可以定位，不需要控制板介入读取瞳距舵机内部的电位器的电压；瞳距舵机内部自带一个子控制板，自己完成自带电位器电压读取和比较以及驱动电机旋转进行定位。

以上所述的控制板和各电机、电位器之间，还可以设置子控制板。举个例子，此处设置两个子控制板，分别为视距子控制板和眼距子控制板；控制板通过电性连接分别和两个子控制板连接，视距子控制板和眼距子控制板分别通过电性连接对应的电机和电位器，控制板向两个自控制板发送具体的位置信号，视距子控制板和眼距子控制板分别根据各自收到位置信号，分别驱动视距调节电机和眼距调节电机进行转动，并且实时的读取电位器的电压，当达到位置信号所要求的电压时停止转动。既，视距子控制板从控制板获取了一个位置信号，并在视距子控制板内部的芯片中将这个信号和所读取的视距电位器的电压作比较，如果当前的电压小于信号的电压，则对视距调节电机输出正转的电流，如果当前的电压大于信号的电压，则对视距调节电机输出反转的电流，如果当前的电压符合信号的电压，则停止输出电流，让电机停转。眼距子控制板也是同理。瞳距调节功能也可以不设置舵机，而采用子控制板来控制对应的电机和读取电位器，也可以直接由控制板来控制瞳距调节电机和瞳距电位器。

以上所述的电机和电位器只是众多方案中的一种，此处不排除直接在电机端安装编码器、光栅、位置传感器等来反馈和控制位置的方案。

以上所述的螺杆和螺母的传动方式只是众多传动方案中的一种，此处不排除使用齿轮齿条、蜗轮蜗杆、直线电机等方式来连接和传动的方案。

以上所述的瞳距舵机只是调节瞳距方案的一种，不排除使用电机+编码器+减速器+齿轮+齿条或者螺杆螺母的方案。

既，本申请所述的几种连接和驱动装置以及位置反馈装置互相之间可以进行任意的组合成为本申请所要解决的技术问题的解决方案。

总结以上所述，本申请公开了：一种头戴式显示器的自动调节方法，包括：用户界面、终端设备、头戴式显示器、控制板、伺服装置，其中用户界面用于用户输入参数，终端设备将信息通过有线或者无线的方式传递给头戴式显示器，头戴式显示器中的控制板取得信息，解读信息并控制伺服装置或者按照此信息和位置反馈装置的反馈直接控制连接和驱动装置，伺服装置、连接和驱动装置均与距离调节***相连，从而完成各参数的调节。以上所述的方法还可以包括与用户界面所通信的存储装置，用于存储用户所输入的各项参数，并可向用户界面提供先前保存的各项参数。一种头戴式显示器的自动调节***，包括：带有用户界面的终端设备，终端设备和头戴式显示器相连，头戴式显示器中包含有控制板，还包括n项伺服装置和n项连接和驱动装置以及位置反馈装置（其中n包括0），头戴式显示器中的控制板和伺服装置、连接和驱动装置和位置反馈装置之间电性连接。以上所述的自动调节***，还可以在控制板和伺服装置或控制板和连接和驱动装置、位置反馈装置之间设置子控制板。以上所述的一种头戴式显示器的自动调节***，包括：视距自动调节***、眼距自动调节***、瞳距自动调节***中任意一项或多项。以上所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，包括：眼距调节装置、视距调节装置、瞳距调节装置此三项中任意一项或者多项。根据以上所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，包括：头戴式显示器内设有与终端设备相连接的控制板，控制板与伺服装置电性连接。根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，包括：头戴式显示器内设有与终端设备相连接的控制板，控制板与连接和驱动装置、位置反馈装置电性连接。根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，所述的连接和驱动装置可为电机、电磁铁、齿轮组、齿条、链轮、链条、皮带轮、皮带、同步带、同步轮、连杆、螺母、螺杆、涡轮、蜗杆；所述的位置反馈装置可为电位器（旋转电位器、线性电位器）、编码器、光栅、霍尔传感器、直线位置传感器。根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，以上所述的连接和驱动装置以及位置反馈装置相互之间可以任意组合。根据以上所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，包括：手机、手机托架、视距电位器连接杆、视距电位器连接孔、视距螺母柱、固定架、控制板、固定架贴面、透镜、一级透镜架、二级透镜架、二级透镜架螺母柱、眼距电位器连接孔、视距调节电机、眼距调节电机、视距螺杆、视距旋钮、视距齿轮、视距螺母、眼距螺杆、眼距旋钮、眼距齿轮、眼距螺母、瞳距舵机、瞳距齿轮，瞳距齿条、视距电位器、眼距电位器、视距电位器拨片、眼距电位器拨片，以上相互连接，以及控制板与电机、电位器、舵机、手机之间的电性连接。

经过实际生产实践，使用本方法、***和本装置，能够很便利的调节各项参数，使瞳距、眼距、视距调节更加自动化，降低不合理的参数设置对用户眼睛的损伤，并且能够确定当前的参数，进而能够进行相应的画面调整。自动调节比较简便，相对手动调节要高级一点，用户会更加愿意去调节这些参数。并且可以每个人的参数自动存储到自己的终端设备上，只要设置一次就可以了，下次只要连接上头显就会自动按照默认参数调节。如果不搭载以上装置，则会造成用户的视力伤害和劣质体验。以上设计经过实践检验，能够提供出色和一致的观影效果。

附图说明：

图1是本申请的方法流程图；

图2是本申请的***框架图；

图3是本申请的具体实施例的结构的立体图，其中对固定架进行了局部剖；

图4是本申请的具体实施例的结构立体图；

图5是本申请的具体实施例的结构***图；

图6是本申请的具体实施例的结构***图；

图7是本申请的具体实施例的结构***图；

附图中的名称和标号：手机1、手机托架2、视距电位器连接杆201、视距电位器连接孔202、视距螺母柱203、固定架3、控制板4、固定架贴面301、透镜5、一级透镜架302、二级透镜架303、二级透镜架螺母柱304、眼距电位器连接孔305、视距调节电机310、眼距调节电机320、视距螺杆311、视距旋钮312、视距齿轮313、视距螺母314、眼距螺杆321、眼距旋钮322、眼距齿轮323、眼距螺母324、瞳距舵机330、瞳距齿轮331，瞳距齿条332、视距电位器315、眼距电位器325、视距电位器拨片316、眼距电位器拨片326；

需要说明的是：本申请的设计是左右对称的，因为有些对称的特征不方便引线，或者被其他特征所遮挡，所以在附图中的引线为了简化有的引线只指向其中一个特征，而未指向全部两个特征，阅读本申请时应当将其视作指向了这一类特征。

具体实施方式

下面结合附图对本申请进行进一步的说明。如图1所示，一开始是我们的终端设备给用户展示一个用户界面，这个用户界面上有相应的按钮、输入框、旋钮等，还有文字或图片来说明这些按钮的功能。用户看到这个用户界面，能够知道自己所需要输入哪些参数，每个输入框的含义，如何进行各参数的调整。第二步就是用户在我们的用户界面上输入或者调整自己的各项参数。第二步进行的同时，终端设备可以将用户输入的参数记录在存储介质里，也可以从存储介质里读取用户之前输入过的参数，或者读取我们所设定的默认参数。第三步是终端设备取得用户的参数，将其发送到头戴式显示器的控制板上。这些参数可以进行编码、压缩。第四步是头显上的控制板收到参数，处理和理解这些参数的含义，按照这些参数对相应的连接和驱动装置施以控制，读取相应的位置反馈装置的反馈，当读取到的反馈和该项参数所要求的位置相符时，就完成了本次调节过程。结束。其中控制板控制连接和驱动装置的主要过程如上所述，还可以再加一个子控制板，承担一部分功能。如果使用伺服电机，则控制板只需要发指令，不需要读取位置反馈装置的反馈。此时的第四步就变成了控制板将各参数转换为具体的指令并发送给该参数对应的伺服电机。

如图2所示，是本申请的***框图。本框图的部分内容在申请内容部分已经提及，此处不再赘述。图2的含义是，用户界面在终端设备中，终端设备和头显相连，具体是和头显设备中的控制板相连。其连接的方式可以是有线的usb等方式，也可以是蓝牙等无线方式。本图中的线段均为有线的或者无线的连接方式。控制板与伺服装置相连，与连接和驱动装置以及位置反馈装置相连。此处所指的伺服装置为舵机或者伺服电机等能够按照具***置指令而运动的驱动部件。连接和驱动装置以及位置反馈装置共同组成的***其实就是伺服***。我们的具体实施例也将会是瞳距调节部分采用伺服装置，而眼距和视距调节部分采用分开的连接和驱动装置以及位置反馈装置。具体为每个参数采用哪种装置并不限定。即本框图中的伺服装置、连接和驱动装置以及位置反馈装置的设定是灵活的，如果不需要可以不设，均是可选的。如果终端设备和头戴式显示器之间的连接是无线的方式，那么头戴式显示器部分可能还要设有电源以供电。

如图3所示，本实施例由手机1、手机托架2、视距电位器连接杆201、视距电位器连接孔202、视距螺母柱203、固定架3、控制板4、固定架贴面301、透镜5、一级透镜架302、二级透镜架303、二级透镜架螺母柱304、眼距电位器连接孔305、视距调节电机310、眼距调节电机320、视距螺杆311、视距旋钮312、视距齿轮313、视距螺母314、眼距螺杆321、眼距旋钮322、眼距齿轮323、眼距螺母324、瞳距舵机330、瞳距齿轮331，瞳距齿条332、视距电位器315、眼距电位器325、视距电位器拨片316、眼距电位器拨片326，以及手机下方的usb接口到控制板之间的连接线、控制板到瞳距舵机的连接线、控制板到两个视距调节电机的连接线，控制板到两个眼距调节电机的连接线，控制板到两个视距电位器的连接线，控制板到两个眼距电位器的连接线，组成。以上连接线均采用普通多股铜丝细电线即可。以上连接线不属于结构特征，为了更好地突出结构特征此处均隐去未画出。本实施例采用usb的方式连接手机和头显中的控制板，用一根micro-usb线连接手机底部的micro-usb接口和控制板上的接口。所述连接线的一端还可以焊接在控制板上。所述的控制板到瞳距舵机的连接线为三根线，两根为电源线，一正一负，一根为信号线，用以传递控制指令。所述的控制板到两个视距调节电机的连接线为四根电源线。本实施例所采用的电机为直流电机，每个电机两根线。两边一共两个电机故需四根连接线。由控制板直接焊接引出，焊接到所述视距调节电机的尾部端子上。所述的控制板到两个眼距调节电机的连接线同视距调节方面，四根线。所述的控制板到两个视距电位器的连接线，控制板到两个眼距电位器的连接线，均为六根线。每个电位器均有三根线，两根电源线，一根反馈线。均直接焊接在对应的端子上。本实施例均采用有线的方式通讯。控制板和手机之间通过usb通讯。并且控制板使用usb-otg功能由手机来供电。控制板发出4根线控制视距调节电机、4根线控制眼距调节电机、6根线用来读取视距电位器、6根线用来读取眼距电位器，一共20根线。以上所述的连线方案不用来限制本发明，只是本实施例所采用的连线方案。本实施例采用左右对称的电机和电位器设置，这样比较可靠，但是为了简化***，可以只采用一边设置电机和电位器，或者在头显的中部位置设置电机和电位器的方案。

附图3显示了本申请的右侧立体图，并且对固定架的侧面进行了局部剖面处理，以更加直观的观察内部结构。零件均呈安装到位状态。图3中可以看到视距调节电机的输出轴带有齿轮，并且和视距齿轮相啮合。同理眼距调节电机的输出轴齿轮亦和眼距齿轮相啮合。两个电位器，一个是视距电位器，一个是眼距电位器，分别连接手机托架上的视距电位器连接杆，和二级透镜架上的眼距电位器连接孔。本图也能看到视距螺杆和眼距螺杆的部分螺纹。螺杆分别和对应的螺母和螺母柱呈拧入状态。转动螺杆即可推动相应零件移动。附图4则是本申请的左侧立体图，没有进行剖切处理。本实施例左右是完全对称的。图中可以看出，正常状态下，每一侧仅有两个旋钮露出来，一个是视距旋钮，一个是眼距旋钮。既两侧共露出四个旋钮。这两个旋钮在内部分别连接着视距螺杆和眼距螺杆，手动拨动这两个旋钮也可以调节视距和眼距。附图5是对本实施例进行了局部***，并且对固定架的顶部做了局部剖，方便看到内部结构。能够更加清楚的看到二级透镜架零件状态，能够看到一级透镜架通过二级透镜架上的约束安装在其上。图5中透镜单独***出来，方便查看。固定架贴面就是固定架的一部分，与脸部周围的皮肤接触，其上应覆有海绵等缓冲装置。控制板安装在固定架底部内侧。视距电位器连接孔用来连接视距电位器上的拨片。眼距电位器连接孔用来连接眼距电位器上的拨片。瞳距舵机的输出轴固定有齿轮，和两个一级透镜架上的齿条相配合。一级透镜架上的瞳距齿条在瞳距齿轮的上下两侧与瞳距齿轮相啮合。眼距螺母是二级透镜架上的眼距螺母柱的一部分。眼距螺母具有和眼距螺杆的外螺纹相咬合的内螺纹。眼距螺母嵌在二级透镜架上的眼距螺母柱中。附图6是***后将固定架进行了隐藏，但是螺杆、电机、电位器相对于固定架的安装位置均保持不变。此图着重展示安装在固定架内部的连接和驱动装置的结构和电位器的安装位置。对应的电位器拨片应连接到对应的连接孔。视距螺母是视距螺母柱的一部分，镶嵌在视距螺母柱上。此图中透镜安装在一级透镜架上。视距螺杆和眼距螺杆一个朝前一个朝后，这是为了对电机和电位器进行避位，因为视距旋钮和眼距旋钮太大了，如果朝同一个方向会干涉。视距调节和眼距调节一共设有四个螺杆、四个电机、四个电位器。本图还着重展示手机托架、二级透镜架的相关连接。附图7是***后将手机托架和手机进行了隐藏，方便看到瞳距调节的结构。本图中清晰可见瞳距齿轮和瞳距齿条的啮合状态。两个一级透镜架上的瞳距齿条分别在上下两边与瞳距齿轮相啮合，当瞳距齿轮受瞳距舵机驱动而旋转时，两个一级透镜架即左右相向或相斥移动。本图中可见两个一级透镜架安装在二级透镜架上，只可以左右移动。需要说明的是，眼距螺母只是一段螺纹，优选的情况，只要一圈螺纹即可。此时的二级透镜架是***状态，眼距螺母和眼距螺杆并不咬合。二级透镜架相对于固定架前后移动，就能改变透镜到眼睛的距离。

如图3、4、5、6、7所示，一个带有屏幕的手机被安装在手机托架上，具体的安装方式可参考本人的现有专利记载，具体有压紧式、夹持式、弹簧卡扣式等。手机的尾端的micro-usb接口连接一根usb数据线，数据线的另外一端连接在头显中的控制板上。手机托架安装在固定架上，只能相对于固定架做前后伸缩的直线运动，其他自由度均被约束。具体的约束装置可以是利用尺寸的配合、直线导轨、柱塞套合关系等，并还可在两者运动的部位添加润滑脂以减少两者的运动摩擦。本实施例是采用手机托架和固定架套合来限制自由度的，手机托架尺寸略小，套合在固定架中。手机托架设有视距电位器连接杆，用来连接安装在固定架上的视距电位器。视距电位器连接杆上面还设有和视距电位器的拨片相对应的视距电位器连接孔。视距电位器固定安装在固定架上。在手机托架相对于固定架前后移动的过程中，手机托架上的视距电位器连接孔就会带动视距电位器上的拨片移动，进而改变了拨片在电位器中的位置，也就改变了电位器的输出电压，这个就是反馈电压，反应当前手机托架和固定架之间的距离关系。手机拖架上设有视距螺母柱，视距螺母柱内有视距螺母。事实上，这个视距螺母和视距螺母柱只是功能性的区分，是一个结构。设置一个视距螺母柱是因为视距调节的行程需要让位，所以设计一个柱形。真正起到传动作用的就是螺母内的螺纹和视距螺杆上的螺纹的咬合。视距螺母就是指视距螺母柱内部的一段螺纹。视距螺母柱有一定的高度，这样视距螺杆可以全部旋进，也可以部分旋进，进而调整两者的相对位置。控制板安装在固定架上，利用螺丝或者卡扣安装在固定架内壁上。除了和固定架之间的机械连接，还有和手机、电机、电位器等的电性连接。固定架贴面是固定架也即整个头显和人的面部接触的地方，所以叫做贴面，因为他是接触面部的。一般来说，贴面上应该覆有海绵或者硅胶等材料，因为要与皮肤接触。本实施例中并未涉及海绵和头带，其特性和连接方式可参阅相关技术。本实施例中的透镜安装在一级透镜架上。以上所述的透镜既可以是单片的镜片，也可以是多片镜片组成的透镜组。一级透镜架设有左右两个，均安装在二级透镜架上，相对于二级透镜架可以左右移动，进而调节瞳距。两个一级透镜架通过二级透镜架上的沟槽约束，只能相对于二级透镜架做有限行程的左右直线运动。图中的透镜可能看不明显，因为透镜是圆形弧形的，并且安装在一级透镜架上。透镜的安装方式可以是紧配合，或者胶装。两个一级透镜架在上方设有瞳距齿条，与瞳距舵机、瞳距齿轮一起组成瞳距调节***。两个一级透镜架的瞳距齿条，一个在瞳距齿轮上面啮合，一个在瞳距齿轮下面啮合。瞳距舵机运转时，两个一级透镜架要么相向靠近，要么相互远离，从而达到调节瞳距的目的。瞳距舵机固定在二级透镜架上，和二级透镜架是固定关系。瞳距齿轮固定在瞳距舵机的输出轴上。因为舵机是有限行程的伺服电机，按照所接收到的命令进行定位，内部自带连接和驱动装置、位置反馈装置，所以只需要舵机即可实现瞳距调节。二级透镜架和固定架的关系类似于手机托架和固定架之间的关系。二级透镜架在固定架内部，与固定架具有不完全约束，剩余一个前后运动的自由度。二级透镜架上设有二级透镜架螺母柱，上设有眼距螺母。眼距螺母和二级透镜架螺母柱实则为同一结构。眼距螺母和眼距螺杆上的螺纹相配合，从而调节二级透镜架相对于固定架的位置关系。相似的，二级透镜架上也设置了用于连接眼距电位器拨片的眼距电位器连接孔。眼距电位器固定安装在固定架上。在二级透镜架相对于固定架前后移动的过程中，二级透镜架上的眼距电位器连接孔就会带动眼距电位器上的拨片移动，进而改变了拨片在电位器中的位置，也就改变了电位器的输出电压，这个就是反馈电压，反应当前二级透镜架和固定架之间的距离关系。本实施例中视距和眼距调节装置的结构非常类似。视距调节电机和眼距调节电机分别固定安装在固定架上电机的输出轴连接有齿轮。视距螺杆连接有视距齿轮和视距旋钮，眼距螺杆连接有眼距齿轮和眼距旋钮。本实施例采用螺杆、齿轮、旋钮一体式设计，减少零件数量。也可以做成几个单独的零件然后组装到一起。视距螺杆和眼距螺杆均固定在固定架上，且有相对于固定架进行旋转的自由度。调节电机上的齿轮和螺杆上的齿轮啮合，从而传递动力。其中视距旋钮和眼距旋钮均露出固定架外壳，能够提供手动调节的功能，方便没有电的时候使用。当视距调节电机转动时，通过齿轮啮合带动视距齿轮转动，从而视距螺杆也跟着转动。由于视距螺杆相对于固定架前后位置固定，所以视距螺杆和视距螺母的配合，就会推动手机托架相对于固定架的距离移动。同理，眼距调节电机也会推动二级透镜架相对于固定架的距离移动。手机托架上安装有屏幕，其相对于固定架的距离就是视距。二级透镜架上安装有一级透镜架以及透镜，二级透镜架相对于固定架的移动也就是透镜相对于固定架的距离移动。由于固定架的贴面是贴合人的面部，固定架相对于人的面部是不能够移动的，所以透镜相对于固定架的距离移动也就是透镜相对于人的面部、人的眼睛的距离移动，也即我们所要求的眼距。

以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请范围内。

Claims (10)

1.一种头戴式显示器的自动调节方法，其特征在于，包括：用户界面、终端设备、头戴式显示器、控制板、伺服装置，其中用户界面用于用户输入参数，终端设备将信息通过有线或者无线的方式传递给头戴式显示器，头戴式显示器中的控制板取得信息，解读信息并控制伺服装置或者按照此信息和位置反馈装置的反馈直接控制连接和驱动装置，伺服装置、连接和驱动装置均与距离调节***相连，从而完成各参数的调节。

2.根据权利要求1所述的一种头戴式显示器的自动调节方法，其还可以包括与用户界面所通信的存储装置，用于存储用户所输入的各项参数，并可向用户界面提供先前保存的各项参数。

3.一种头戴式显示器的自动调节***，其特征在于，包括：带有用户界面的终端设备，终端设备和头戴式显示器相连，头戴式显示器中包含有控制板，还包括n项伺服装置和n项连接和驱动装置以及位置反馈装置（其中n包括0），头戴式显示器中的控制板和伺服装置、连接和驱动装置、位置反馈装置之间电性连接。

4.根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节***，其特征在于，还可以在控制板和伺服装置或控制板和连接和驱动装置、位置反馈装置之间设置子控制板。

5.根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节***，其特征在于，包括：视距自动调节***、眼距自动调节***、瞳距自动调节***中任意一项或多项。

6.一种头戴式显示器的自动调节装置，其特征在于，包括：眼距调节装置、视距调节装置、瞳距调节装置中任意一项或者多项。

7.根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，其特征在于，包括：头戴式显示器内设有与终端设备相连接的控制板，控制板与伺服装置电性连接，控制板与连接和驱动装置、位置反馈装置电性连接。

8.根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，其特征在于，所述的连接和驱动装置可为电机、电磁铁、齿轮组、齿条、链轮、链条、皮带轮、皮带、同步带、同步轮、连杆、螺母、螺杆、涡轮、蜗杆；所述的位置反馈装置可为电位器（旋转电位器、线性电位器）、编码器、光栅、霍尔传感器、直线位置传感器。

9.根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，其特征在于，以上所述的连接和驱动装置以及位置反馈装置相互之间可以任意组合。

10.根据以上任意所述的一种头戴式显示器的自动调节装置，其特征在于，包括：手机托架、固定架、镜片、一级透镜架、二级透镜架、视距调节电机、眼距调节电机、视距螺杆、视距螺母、眼距螺杆、眼距螺母、瞳距舵机、瞳距齿轮，瞳距齿条、视距电位器、眼距电位器、控制板，以上相互连接，以及控制板与电机、电位器、舵机、手机之间的电性连接。