本发明涉及头戴显示设备技术领域，尤其涉及一种瞳距调节装置、应用该瞳距调节装置的头戴显示设备，以及可应用于该瞳距调节装置的逐级调节机构。
背景技术：
随着科技的发展，虚拟显示技术在人们生产生活中的应用也越来越广泛。特别是头戴显示设备的应用最为广泛，头戴显示设备是一种利用人的左、右眼获取信息差异，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉的立体显示器。其显示原理是左、右眼屏幕分别显示左、右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。用户佩戴头戴显示设备后，可以看到一个立体感很强的虚拟世界。
现有的头戴显示设备中，具有瞳距调节功能的头戴显示设备主要有以下三种：
1.螺杆类，即通过一条带有左旋螺纹和右旋螺纹的钢轴与镜筒上的螺纹配合，通过旋转钢轴实现两个镜筒的左右移动，从而调节瞳距。此类设计钢轴较细、螺纹螺距小，从而使调节时转动钢轴操作费力，且无法直观获得调节数值；
2.齿条类，即在镜筒上添加齿条，左、右镜筒同时与一个齿轮啮合，通过拨动镜筒直接调节瞳距，此类机构虽简单有效，但在佩戴时无法进行瞳距调节操作，使用不方便；
3.带轮式，通过同步带和同步轮机构带动镜筒运动，此类产品装配性能差，且调节后无自锁功能，易错齿且无法直接获得瞳距调节的数值。
因此，业界急需一种可降低瞳距调节的操作难度的头戴显示设备。
技术实现要素：
本发明的首要目的旨在提供一种可降低瞳距调节的操作难度的瞳距调节装置。
本发明的另一目的旨在提供一种应用上述瞳距调节装置的头戴显示设备。
本发明的又一目的旨在提供一种应用于上述瞳距调节装置的逐级调节机构。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种瞳距调节装置，用于调节头戴显示设备对应左、右眼设置的两个镜筒组件之间的距离，所述瞳距调节装置包括：导向轴组件、齿条、拨动齿轮及拨动齿轮轴；所述导向轴组件包括导向轴支架和安装于所述导向轴支架的导向轴，所述导向轴被配置用于安装两个所述镜筒组件并供两个所述镜筒组件相向或背向滑动；所述齿条设有一对，其分设于两个所述镜筒组件上；所述拨动齿轮设有一对，每个所述拨动齿轮包括相互固定的齿轮部和拨轮部，该对所述拨动齿轮的所述齿轮部与所述齿条一一对应啮合；所述拨动齿轮轴被配置用于将所述拨动齿轮安装于所述头戴显示设备的壳体，并使所述拨动齿轮可绕所述拨动齿轮轴转动。
优选地，所述瞳距调节装置还包括联动齿轮及均与所述联动齿轮啮合且分别形成于两个所述镜筒组件的齿轮配合部。
优选地，所述瞳距调节装置还包括联动齿轮架，所述联动齿轮架中部设有立柱，所述立柱两侧各开设有用于避让所述镜筒组件的让位孔，所述联动齿轮设于所述立柱并可相对所述立柱转动。
优选地，所述拨动齿轮轴向的一端开设有容置槽，所述容置槽内对应所述齿轮部间隔设有一对极限位置板；所述拨动齿轮轴包括沿轴向相对设置的第一端和第二端，所述第一端径向且背向延伸形成一对延伸部，所述延伸部朝向所述第二端延伸出限位挡块；所述拨动齿轮轴的第二端穿过所述拨动齿轮，第一端收容于所述容置槽，所述限位挡块嵌于所述容置槽，以使所述拨动齿轮的极限位置板可转动地被限位挡块阻挡。
优选地，所述容置槽的内侧壁上开设有分级槽；所述延伸部连接有弹性臂，所述弹性臂沿所述拨动齿轮轴的周向延伸，并且其末端背对所述拨动齿轮轴的一侧设有限位凸起，所述限位凸起被配置可弹动地卡入所述分级槽中。
优选地，所述分级槽设有两组，其分设于所述齿轮部和拨轮部对应的位置，且位于拨动齿轮径向的两端；每个所述延伸部均连接有一弹性臂，两个所述弹性臂均为与所述拨动齿轮轴同心的圆弧状，并且每个所述弹性臂上均设有所述限位凸起。
优选地，所述瞳距调节装置还包括指针或刻度尺，所述指针被配置与所述限位凸起相对应，所述刻度尺被配置与所述分级槽相对应；所述指针和所述刻度尺中的一个设于所述拨轮部，另一个设于所述壳体，以通过所述指针和刻度尺的相互配合显示所调节的瞳距值。
优选地，所述拨动齿轮轴轴向的一端被配置用于穿出所述拨动齿轮与所述头戴显示设备的壳体固接，拨动齿轮轴的该端开设有定位槽，所述定位槽被配置用于向其内卡入所述壳体上的定位筋，以避免所述拨动齿轮轴相对所述壳体转动。
优选地，所述齿轮部由pc材料制成，所述拨轮部由tpu材料制成。
优选地，所述拨轮部外周设有折线型凸起。
另外，本发明还涉及一种头戴显示设备，包括壳体、设于壳体内的两个镜筒组件，以及与所述壳体和镜筒组件连接并用于调节两个镜筒组件的镜筒间距的上述瞳距调节装置，其中，所述拨动齿轮轴固定于所述壳体，所述拨动齿轮的所述齿轮部于所述壳体内与所述镜筒组件上的齿条啮合，所述拨轮部位于所述壳体外侧并可相对所述壳体转动。
进一步地，所述头戴显示设备还包括焦距调节装置，其被配置用于调节所述镜筒组件的镜片与所述壳体之间的前后向距离。
此外，本发明还涉及一种逐级调节机构，包括拨动齿轮轴和套设于所述拨动齿轮轴并可相对其转动的拨动齿轮；所述拨动齿轮包括相互固定的齿轮部和拨轮部，所述拨动齿轮轴向的一端开设有容置槽，并且所述容置槽内侧壁上设有分级槽；所述拨动齿轮轴包括轴向相对的第一端和第二端，所述第一端径向延伸形成延伸部，所述延伸部末端连接有弹性臂，所述弹性臂沿所述拨动齿轮轴的周向延伸且末端背对所述拨动齿轮轴设有限位凸起；所述第二端穿过所述拨动齿轮，所述第一端收容于所述容置槽，并且所述限位凸起被配置可在所述拨动齿轮转动时弹动地卡入所述分级槽中。
优选地，所述延伸部朝向所述第二端形成限位挡块；所述容置槽内对应所述齿轮部间隔设有一对极限位置板，所述极限位置板靠近所述齿轮部与拨轮部的交界处设置，并且极限位置板被配置可转动地被限位挡块阻挡。
相比于现有技术，本发明的方案具有以下优点：
1.本发明的瞳距调节装置中，通过对应两个镜筒组件设置两个拨动齿轮，从而通过两个拨动齿轮来分别驱动两个镜筒的相互靠近或远离，进而实现瞳距的调节，使得应用该瞳距调节装置的头戴显示设备可适应不同瞳距的用户使用。在瞳距调节过程中，用户仅需拨动拨动齿轮的拨轮部，即可进行瞳距调节，并且瞳距调节装置内通过齿轮部与齿条的配合，传动灵敏度高，从而可降低瞳距调节的操作难度。
2.本发明的瞳距调节装置中，进一步设置联动机构(即联动齿轮、齿轮配合部)来实现两个镜筒组件之间的联动，在瞳距调节时，拨动其中任一拨动齿轮，都能实现两个镜筒组件的同步移动(相互靠近或远离)，增强了瞳距调节的对中效果。
3.本发明的瞳距调节装置中，还进一步设置逐级调节机构，在瞳距调节过程中，拨动齿轮相对拨动齿轮轴转动，弹性臂的限位凸起卡入当前所调角度对应的分级槽的槽内，在外力消失后，弹性臂的限位凸起与拨动齿轮无相对位移，拨动齿轮的位置被锁定，因而可维持所调角度不变，具有自锁功能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的一种实施方式的瞳距调节装置与镜筒组件相组装的结构示意图；
图2为使用图1所示的瞳距调节装置进行缩小瞳距调节的使用状态图；
图3为使用图1所示的瞳距调节装置进行扩大瞳距调节的使用状态图；
图4为本发明的一种实施方式的拨动齿轮的端面示意图；
图5为本发明的一种实施方式的拨动齿轮轴的立体图；
图6为图4所示的拨动齿轮与图5所示的拨动齿轮轴相互装配的示意图；
图7为本发明的一种实施方式的头戴显示设备的分解图，其中，为示出方便，省去壳体部分的外壳。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提供一种瞳距调节装置，适用于头戴显示设备(或称虚拟显示设备)，用于与镜筒组件连接以调节两个镜筒组件之间的间距，避免不合适的瞳距所造成图像不清晰、变形问题，满足不同瞳距的用户使用。优选地，本发明的瞳距调节装置的瞳距调节范围为60～75mm之间。
如图1所示，本发明的所述瞳距调节装置100包括导向轴组件11、齿条12、拨动齿轮13及拨动齿轮轴14。
所述导向轴组件11包括导向轴支架112及一对安装于所述导向轴支架112的导向轴111，该对所述导向轴111呈上下平行设置，用于并排安装两个镜筒组件200并供所述镜筒组件200沿导向轴111相向或背向滑动。
所述齿条12对应两个镜筒组件200设有一对，其分设于两个所述镜筒组件200上。
请结合图4，所述拨动齿轮13对应两个镜筒组件200设有一对，每个所述拨动齿轮13的中部开设有穿孔130，以供所述拨动齿轮轴14穿过将其安装到头戴显示设备1000的壳体500上，其中，所述拨动齿轮13与所述拨动齿轮轴14之间间隙配合，以使所述拨动齿轮13可绕所述拨动齿轮轴14转动。所述拨动齿轮13沿其径向的两侧分别形成相互固定的齿轮部131和拨轮部132，该对所述拨动齿轮13的所述齿轮部131与所述齿条12一一对应啮合，所述拨轮部132用于接收外部作用力驱使所述齿轮部131旋转。
请结合图5，所述拨动齿轮轴14对应所述拨动齿轮13设有一对，每个所述拨动齿轮轴14包括沿轴向相对设置的第一端141和第二端142，所述第二端142用于穿过所述拨动齿轮13的所述穿孔130与所述壳体500固定，所述第一端141用于限定所述拨动齿轮13与壳体500之间的轴向距离，以避免拨动齿轮13在转动的同时发生轴向滑动，从而保证瞳距调节的精确度。
请结合图2和图3，图2为通过拨动所述拨动齿轮13的拨轮部132使两个镜筒组件200相向滑动，使得两个镜筒组件200相互靠近，两个镜筒之间的距离由70mm变为65mm,瞳距有所缩小；图3为通过拨动拨轮部132使两个镜筒组件200背向滑动，使得两个镜筒组件200相互远离，两个镜筒之间的距离由70mm变为75mm，扩大了瞳距。
由此可见，本发明的瞳距调节装置100中，通过两个拨动齿轮13配合镜筒组件200上的齿条12来对应驱动两个镜筒组件200沿所述导向轴111横向滑动，使得两个镜筒组件200之间相向或背向滑动，从而实现瞳距调节。
进一步地，所述瞳距调节装置100还包括分别与两个镜筒组件200连接的联动机构，以实现两个镜筒组件200之间的联动，从而在拨动任意一个拨动齿轮13时，两个所述镜筒组件200同步滑动，实现良好的对中效果。
请结合图7，优选地，所述联动机构包括联动齿轮15、联动齿轮架16及设于所述镜筒组件200的齿轮配合部17。所述联动齿轮架16大致呈矩形，其中部设有沿高度方向延伸的立柱161，所述联动齿轮15设于所述立柱161并且相对所述立柱161转动。所述立柱161的左右两侧各开设有一个让位孔162，用于在联动齿轮15与齿轮配合部17相互连接时避让所述镜筒组件200。
进一步地，所述瞳距调节装置100还包括限位机构，用于限定瞳距调节的范围，并保持齿轮部131与齿条12的啮合。
请结合图4至图6，所述拨动齿轮13轴向的一端开设有容置槽133，所述容置槽133内与所述齿轮部131对应的位置间隔设有一对极限位置板134。优选地，所述极限位置板134靠近所述拨轮部132与所述齿轮部131的交界处设置。
所述拨动齿轮轴14的第一端141径向且背向延伸形成一对延伸部143，所述延伸部143朝向所述第二端142延伸限定出限位挡块144。所述第一端141收容于所述容置槽133内，并且所述极限位置板134可在所述拨动齿轮13相对所述拨动齿轮轴14转动时挡止于所述限位挡块144的一侧。
所述极限位置板134与限位挡块144共同构成所述限位机构，限定了所述拨动齿轮13相对拨动齿轮轴14的最大转动角度，并且限定齿轮部131顺时针和逆时针旋转的最大角度，从而限定了镜筒组件200的左、右向移动行程。同时，防止所述齿轮部131与齿条12的分离，保证瞳距调节装置100的正常使用。
进一步地，所述瞳距调节装置100还包括逐级调节机构，用于实现瞳距的分级调节，并实现自锁功能。
请结合图4和图6，优选地，所述容置槽133内侧壁上形成分级槽135，所述分级槽135与所调节的距离相对应设置，即所述分级槽135的角度值与所述齿轮部131转动的角度相对应。
请结合图5和图6，所述拨动齿轮轴14的所述延伸部143连接有弹性臂145，所述弹性臂145沿所述第一端141圆周方向延伸且与所述第一端141之间具有间隙，并且弹性臂145的末端与所述拨动齿轮轴14相背的一侧设有限位凸起1451。所述限位凸起1451可在所述拨动齿轮13相对所述拨动齿轮轴14转动时，弹动地卡入所述分级槽135内，并且在外力消失时与拨动齿轮13内壁无相对位移，即拨动齿轮13被所述弹性臂145锁定其与所述镜筒组件200的所述齿条12的相对位置，不会发生移位或偏移，因而可维持所调角度不变，具有自锁功能。
应当理解地，此处所指的弹性臂末端为弹性臂与延伸部固接的一端相对的另一端，并不局限于弹性臂的端部位置，即限位凸起也可靠近弹性臂中间位置设置，具体由本领域技术人员根据弹性力的需要设定。
由此可知，在前述拨动齿轮13和拨动齿轮轴14的基础上，对应设置分级槽135和带限位凸起1451的弹性臂145，通过限位凸起1451与分级槽135之间的相对位置关系，实现本发明的瞳距逐级调节及自锁功能。换言之，具有所述分级槽135的所述拨动齿轮13和具有所述弹性臂145的拨动齿轮轴14可共同构成逐级调节机构，用于实现分级调节及自锁功能。
优选地，所述分级槽135设有两组，其分设于所述齿轮部131和拨轮部132对应的位置，且位于所述拨动齿轮13径向的两端。所述拨动齿轮轴14的每个所述延伸部143均连接有一弹性臂145，两个所述弹性臂145均为与所述拨动齿轮轴14同心的圆弧状，每个所述弹性臂145均设有所述限位凸起1451。
优选地，所述限位挡块144、弹性臂145、限位凸起1451均与所述拨动齿轮轴14一体成型，所述极限位置板134与所述拨动齿轮13一体成型。
优选地，所述拨动齿轮轴14的第二端142开设有定位槽146，用于在所述拨动齿轮轴14安装到所述壳体500上时，将所述壳体500上的定位筋卡入所述定位槽146内，以避免所述拨动齿轮轴14相对所述壳体500转动。
优选地，所述齿轮部131由pc材料制成，所述拨轮部132由tpu材料制成。
可选地，在零件加工时，所述拨动齿轮13的所述齿轮部131与所述拨轮部132一体冲压成型，以增强二者之间连接的牢固性，避免由于连接出现松动而产生齿轮部131相对拨轮部132转动的情形。在其他实施方式中，所述齿轮部131与所述拨轮部132为两个相互独立的零件，其可采用胶粘、熔接、焊接或卡扣连接的方式相互固定成一体。
优选地，所述拨轮部132外周设有折线型凸起1321，以增大拨轮部132与用户手指之间的摩擦力，从而便于用户的瞳距调节操作，并达到省力效果。
优选地，所述拨轮部132上设有与所述限位凸起1451对应的指针(图未示)，以使所述指针可与所述壳体上对应所述分级槽135设置的刻度尺的刻度值相配合显示所调节的瞳距值，使得瞳距调节得以逐级量化，并实现瞳距调节的可视化功能。
在另一个实施方式中，所述指针设于所述壳体上，所述刻度尺形成于所述拨轮部上，也能实现瞳距调节可视化的目的。
其中，所述指针可为点状或箭头状，其可凸出设于所述拨轮部或壳体，也可印刷于所述拨轮部或壳体上。所述刻度尺包括刻度线和/或刻度值。
另外，如图7所述，本发明还公开一种头戴显示设备1000，其包括壳体500、设于所述壳体500内的两个镜筒组件200，以及安装于所述壳体500并与所述镜筒组件200连接的上述瞳距调节装置100。
其中，所述壳体500设有定位筋，用于卡入所述拨动齿轮轴14第二端142的所述定位槽146内，方便拨动齿轮轴14与壳体500的安装，并限位所述拨动齿轮轴14，避免拨动齿轮13相对所述拨动齿轮轴14转动时，所述拨动齿轮轴14相对壳体500转动。
所述拨动齿轮13安装于壳体500上时，所述齿轮部131置于所述壳体500内与镜筒组件200上的所述齿条12啮合，所述拨轮部132位于所述壳体500外，并且均可相对所述壳体500转动。
进一步地，所述头戴显示设备1000还包括焦距调节装置(图未示)，用于调节镜筒组件200中的镜片相对壳体500的前后向距离，也即调节镜片相对于人眼的距离，以适用于不同视力的人群。
应当理解地，为实现瞳距调节的可视化功能，当所述拨轮部132设有所述指针时，所述壳体500上设有刻度尺，所述刻度尺上的刻度值与所述分级槽135对应设置。当所述拨轮部设有所述刻度尺时，所述壳体上设有与所述限位凸起1451相对应的指针。由此，可通过指针与刻度尺的配合来显示所调节的瞳距，实现瞳距调节的可视化。
此外，以上示例的逐级调节机构还可应用于家居产品、办公设备和小机械中，用于实现距离或角度的逐级微调及调节后的自锁功能。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。