CN108681074A - 一种头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴式显示设备。所述头戴式显示设备包括：头戴式显示设备的主体，安装在所述主体上的头带和用于调节所述头带的调节模组；所述主体上设置视线追踪装置，所述视线追踪装置与所述调节模组通信连接，所述视线追踪装置获取预定眼球运动信息，所述调节模组根据所述预定眼球运动信息调节所述头带的移动。利用该头戴式显示设备，能够有效的根据用户的预定眼球运动信息对头戴式显示设备的头带尺寸进行调节，解放了用户双手，提高了用户使用头戴式显示设备的体验。

Description

一种头戴式显示设备

技术领域

本发明实施例涉及智能穿戴技术领域，尤其涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的头戴式显示设备得到了广泛的应用。现有的头戴式显示设备可供用户佩戴于头部，通过向眼睛发射光学信号，实现增强现实(AugmentedReality，AR)、虚拟现实(Virtual Reality，VR)和混合现实(Mix Reality，MR)等不同的效果。

目前，现有头戴式显示设备上配套的用于将头戴式显示设备与用户头部固定的佩戴装置多为固定于头戴式显示设备的主体上尺寸固定的头带或佩戴装置具有一定的弹性。

当佩戴装置为固定连接于主体上尺寸固定的头带时，头戴式显示设备无法根据用户实时的需求进行头带尺寸的调整；当佩戴装置具有一定的弹性时，其弹性作用能够适用于不同头型的用户佩戴，但是当用户头部较大时，佩戴装置产生的弹性较大，这就使得用户头部受到较大的压力。

发明内容

本发明提供的一种头戴式显示设备，能够根据用户的需求自动对头戴式显示设备的头带进行尺寸调节。

本发明实施例提供了一种头戴式显示设备，包括：头戴式显示设备的主体，安装在所述主体上的头带和用于调节所述头带的调节模组；所述主体上设置视线追踪装置，所述视线追踪装置与所述调节模组通信连接，所述视线追踪装置获取预定眼球运动信息，所述调节模组根据所述预定眼球运动信息调节所述头带的移动。

本发明实施例提供了一种头戴式显示设备，该头戴式显示设备包括头戴式显示设备的主体、安装在主体上的头带和用于调节头带的调节模组。头带与头戴式显示设备主体连接，用于将头戴式显示设备主体固定于用户头部，调节模组与头带连接用于根据视线追踪装置获取的预定眼球运动信息控制头带移动。利用上述技术方案，能够通过主体上设置的视线追踪装置获取用户的预定眼球运动信息，然后调节模组基于获取的预定眼球运动信息对头带的尺寸进行自动调节。其中头带安装在主体上，调节模组通过调节头带与主体的位置关系实现头带尺寸的调节，解放了用户双手，提高了用户佩戴头戴式显示设备的体验。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种头戴式显示设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一元件时，其可以直接设置在另一元件上或间接设置在该另一元件上。当一个元件被称为“连接”另一元件时，其可以直接连接到另一元件，也可以间接连接到该另一元件。如，可以是固定连接、可拆卸连接、机械连接或电连接等。此外，“外侧面”、“内”、“一端”和“另一端”等指示的位置关系为基于附图所示的位置关系，本发明中并不对此进行限定。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种头戴式显示设备的结构示意图，该头戴式显示设备可适用于在用户使用头戴式显示设备的过程中对头戴式显示设备头带的尺寸进行调节的情况。该头戴式显示设备包括但不限于：虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备和增强现实(Augmented Reality，AR)设备。

如图1所示，本发明实施例一提供的头戴式显示设备，包括：

头戴式显示设备的主体11，安装在主体11上的头带12和用于调节头带12的调节模组13；主体11上设置视线追踪装置14，视线追踪装置14与调节模组13通信连接，视线追踪装置14获取预定眼球运动信息，调节模组13根据预定眼球运动信息调节头带12的移动。

在本实施例中，该头戴式显示设备的工作原理是：头戴式显示设备安装在主体11上的头带12将头戴式显示设备固定于用户头部。头戴式显示设备通过视线追踪装置14获取预定眼球运动信息，预定眼球运动信息用于触发调节模组13工作；调节模组13根据预定眼球运动信息调节头带12的移动，从而调节头戴式显示设备头带12的尺寸，以适应用户需求。具体的，视线追踪装置14用于输出所述预定眼球运动信息的输出端与调节模组13的输入端相连，视线追踪装置14的输入端获取预定眼球运动信息，调节模组13用于根据所述预定眼球运动信息确定控制指令的控制端与头带12连接，以调节头带12的移动，其中控制指令可以为调节模组13带动头带12移动的作用力。。

在本实施例中，头戴式显示设备能够根据用户需求自动调节头带12尺寸。在具体调节时可以通过视线追踪装置14获得的预定眼球运动信息进行尺寸控制，也可以根据脑电波传感器监测的脑电波频率和视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息进行控制。此处并不对自动调节的触发形式进行限定，本领域技术人员还可以选取任一能够监测用户生理信号的装置实现对头带12尺寸的调节。

头戴式显示设备的主体11可以为虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、增强现实(Augmented Reality，AR)设备或和混合现实(Mix Reality，MR)设备等。可以理解的是，主体11可以不包括现有头戴显示设备中用于将头戴显示设备固定于用户头部的佩戴装置，如现有头带。本实施例中设置的头带12安装在主体11上，能够在调节模组13的控制下移动，从而进行头带12尺寸的调节。

在本实施例中，头带12可以一端固定安装在主体11上，另一端活动安装在主体11上；还可以将头带12两端均活动安装在主体11上。头带12的活动连接端可以在调节模组13的控制下移动，从而调节头带12的长短。

可以理解的是，调节模组13在调节头带12移动时，可以控制头带12沿各个方向进行移动。如，可以控制头带12进行长度方向的长短移位；还可以控制头带12进行上下移位，以进一步实现微调。

示例性的，调节模组13可以为能够带动头带12进行各方向移位的卡槽。该卡槽能够基于预定眼球运动信息调节头带12的移动。调节模组13也可以为能够带动头带12进行移动的滑槽及可移动的滑轨；调节模组13还可以为能够带动头带12进行移动的齿轮组件。齿轮组件可以包括能够带动齿轮转动的控制装置，如电机。

可以理解的是，本实施例中对头带12进行尺寸调节时，可以根据视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息控制头带12移动。其中，视线追踪装置14可以设置在主体11靠近所述头带端的外侧面上，此处并不对视线追踪装置14的具体位置进行限定，本领域技术人员可以将视线追踪装置14放置在主体11靠近所述头带端的外侧面任一位置处，只要保证视线追踪装置14能够获取用户预定眼球运动信息即可。其中外侧面可以理解为相对于头戴式显示设备的主体11而言的外侧面。更加具体的，该视线追踪装置14可以设置在主体11安装透镜的侧面上(朝向用户眼睛侧)。

一般的，视线追踪装置14可以为眼动追踪仪或眼动传感器等。本领域技术人员能够选用任一能够追踪用户预定眼球运动信息的装置进行预定眼球运动信息的获取。视线追踪装置14还可以包括图像采集器，通过图像采集器获取的用户眼部图像确定用户的预定眼球运动信息，从而对头带12的尺寸进行调节。此外，当视线追踪装置14包括图像采集器时，其还可以包括光源，如红外光源。视线追踪装置14包括的光源可以为多个红外光源以设定的方式排列，如一字型、口字型或品字形等。

可以理解的是，图像采集器可以包括红外摄像机、红外图像传感器、照相机或摄像头。当视线追踪装置14不包括红外光源时，图像采集器可以选用普通摄像头，然后基于普通摄像头获取的预定眼球运动信息。当视线追踪装置14包括红外光源时，图像采集器可以选用红外摄像头，红外光源用于在用户眼部形成光斑，红外摄像头获取带有光斑信息的眼部图像后，通过对该眼部图像进行分析，获取预定眼球运动信息以进行头带12尺寸的自动调节。

此外，预定眼球运动信息可以通过分析用户眼部图像中的瞳孔位置、瞳孔形状、虹膜位置、虹膜形状、眼皮位置、眼角位置和/或光斑(也称为普尔钦斑)位置等特征获取。

可以理解的是，本实施例在对头戴式显示设备的头带12尺寸进行调节时，一种实施方式是：预定眼球运动信息可以与头带12的调节程度和调节方向存在对应的关系。如，不同的眼球运动信息可以对应不同的调节程度及调节方向。本实施例根据预定眼球运动信息进行头带12尺寸的调节可以是用户主动控制进行调节，如用户看向左下方预设时长则将头带12尺寸调大，用户看向右下方预设时长则将头带12尺寸调小；另一种实施方式是：可以为头戴式显示设备设置调节模式，当头戴式显示设备处于调节模式时进行头带12尺寸的调节。其中，该调节模式的触发手段不作限定，可以是通过特定的眼球运动信息进行触发，如用户注视预设位置超过一定时长，则触发头戴式显示设备进入调节模式。当头戴式显示设备进入调节模式时，可以通过视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息实现对头带12尺寸的调节。在调节模式进行尺寸调节时，可以设置不同的预定眼球运动信息对应不同的尺寸调节方式；也可以在用户眼前呈现出调节面板供用户进行选择以进行尺寸的调节。此处并不对调节面板的具体内容及呈现方式进行限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选取。

本发明实施例一提供的一种头戴式显示设备，能够通过主体上设置的视线追踪装置获取用户的预定眼球运动信息，然后调节模组基于获取的预定眼球运动信息对头带的尺寸进行自动调节。其中头带安装在主体上，调节模组通过调节头带与主体的位置关系实现头带尺寸的调节，解放了用户双手，提高了用户佩戴头戴式显示设备的体验。

进一步的，主体11的一端开设容置腔15；调节模组13包括控制装置131和传动器132，控制装置131设置在主体11内，传动器132设置在容置腔15内，控制装置131分别与视线追踪装置14和传动器132连接，控制装置131根据视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息控制传动器132转动，所述头带在所述传动器转动时移动。

在本实施例中，容置腔15可以理解为能够容纳头带12的腔体。头带12能够在调节模组13的控制下在容置腔15内移动。传动器132设置在容置腔15内，在控制装置131的控制下转动，从而带动头带12进行移动。此外，容纳腔15的长度可以根据具体需求进行设定。可以理解的是，容纳腔15的长度越长头带12尺寸的调节程度越大。

其中，控制装置131可以理解为能够控制传动器132转动的装置，如电机。该控制装置131可以集成有控制器，以基于预定眼球运动信息生成传动器132的控制指令，从而带动头带12移动。视线追踪装置14输出预设眼球运动信息的输出端与控制装置131的输入端相连，控制装置131用于根据预定眼球运动信息确定转动指令的控制端与传动器132的输入端相连，传动器132用于根据转动指令确定控制指令的控制端与头带12连接。转动指令可以为控制装置131带动传动器132转动的作用力。

进一步的，头带12一端固定在主体11的另一端，头带12的另一端设置有齿条16，齿条16内置于容置腔15中与传动器132传动连接，头带12在传动器132转动时移动。

主体11一端开设的容置腔15用于容纳头带12另一端设置的齿条16，头带12一端固定在主体11的另一端。可以理解的是，头带12一端与主体11另一端的固定连接的连接方式不作限定。本领域技术人员可以采用任一连接的手段将头带12和主体11固定连接。

需要说明的是，可以将头带12另一端各个面上均设置为齿状，以便于本领域技术人员根据实际的需求将调节模组13设置在头带12任一位置处。

此外，为了使头带12另一端的齿条16在容置腔15中移动，本实施例可以将调节模组13的传动器132设置在容置腔15内。可以理解的是，为了减少容置腔15的体积可以将传动器132部分设置于容置腔15内，部分设置于主体11内。需要注意的是，若想要减少容置腔15的体积，也减少主体11内空间的占用率，本领域技术人员可以将传动器132部分设置于容置腔15内，部分设置于主体11外。控制装置131的位置同样可以根据具体的使用需求放置在主体11内、容置腔15内或容置腔15远离主体11的外端。

进一步的，视线追踪装置14设置于主体11靠近所述头带端的外侧面的中心位置，视线追踪装置14包括图像采集器。

一般的，为了更好的获取用户预定眼球运动信息以对头戴式显示设备的头带12尺寸进行调节，本实施例可以将视线追踪装置14设置于主体11靠近所述头带端的外侧面的中心位置处。该视线追踪装置14包括图像采集器，如摄像头。

可以理解的是，主体11靠近所述头带端的外侧面中可以设置有至少一个视线追踪装置14。当有两个视线追踪装置14时，本实施例可以将视线追踪装置14设置于主体11靠近所述头带端的外侧面透镜安装位置处的上端或下端的中心区域。

在本实施例中，为了便于对视线追踪装置14获得的图像进行处理，该视线追踪装置14可以集成有处理器，该处理器可以将视线追踪装置14获得的图像进行处理。

在上述技术方案的基础上，图像采集器为红外摄像机或红外图像传感器，视线追踪装置14还包括红外灯，红外灯设置于主体11靠近所述头带端的外侧面上。

在本实施例中，可以选用红外摄像机或红外图像传感器来获取用户预定眼球运动信息。需要注意的是，当图像采集器为红外摄像机或红外图像传感器时，视线追踪装置14还可以包括红外灯，红外灯用于在用户眼部形成光斑(也称普尔钦斑)信息。该光斑信息可以结合眼部图像中其余眼部特征确定眼球运动信息，从而基于预定眼球运动信息实现对头戴式显示设备头带12尺寸的调节。

可以理解的是，为了使红外灯在用户眼部形成光斑，红外灯可以设置于主体11靠近所述头带端的外侧面上。红外灯在主体11靠近所述头带端的外侧面的具体位置和个数不作限定，本领域技术人员可以根据实际需求进行设置。

此外，视线追踪装置14中可以集成有电源，为图像采集器和红外灯供电。针对视线追踪装置14的工作状态(如虹膜识别状态或视线追踪状态)或工作环境(光照强的环境或光照弱的环境，其中，强或弱的判断可以通过该视线追踪装置14是否能够在当前环境下进行视线追踪或虹膜识别来界定)的不同，可以通过处理器控制红外灯点亮的个数。

在上述技术方案的基础上，头带12上设置用于采集脑电波频率的脑电波传感器，脑电波传感器与控制装置131连接，控制装置131根据视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息和脑电波传感器采集的脑电波频率控制传动器132转动。

为了更好地对头戴式显示设备头带12尺寸进行调节，在本实施例中可以进一步在头带12上设置用于监测脑电波频率的脑电波传感器。脑电波传感器用于输出脑电波频率的输出端与控制装置131的输入端相连，控制装置131用于根据预定眼球运动信息和脑电波频率确定转动指令的控制端与传动器132的输入端相连，传动器132用于输出控制指令的输出端与头带12连接。控制装置131根据视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息和脑电波传感器获取的脑电波频率控制传动器132转动。

在本实施例中，脑电波传感器在头带12上的具体位置不作限定，只要能够检测到用户脑电波频率即可。

在上述技术方案的基础上，控制装置131包括控制器和电机，控制器分别与视线追踪装置14和电机连接，控制器根据视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息控制电机工作，电机带动传动器132转动。

在本实施例中，控制装置131可以包括控制器和电机。控制器可以与视线追踪装置14和电机连接，也可以连接脑电波传感器。控制器可以根据视线追踪装置14获取的预定眼球运动信息控制电机工作，电机工作转动时可以带动传动器132转动。视线追踪装置14用于输出预定眼球运动信息的输出端与控制器的输入端相连，控制器的控制端与电机的输入端相连，电机可以输出转动指令带动传动器132转动。

进一步的，传动器132为齿轮，电机的输出端与齿轮连接，齿轮与齿条16啮合。

在本实施例中，传动器132可以为任一能够带动齿条16移动的传动结构。如，齿轮，该齿轮与齿条16啮合，齿轮在电机的控制下转动从而带动齿条16移动。

在上述技术方案的基础上，该头戴式显示设备还包括：减速器，减速器安装在电机与齿轮之间。

由于在对头戴式显示设备的头带12尺寸调节时，该头戴式显示设备佩戴于用户头部，故本实施例可以在电机和齿轮间设置减速器，以使得对头带12尺寸调节时给用户更加舒适的感受。

在上述技术方案的基础上，电机为步进电机或伺服电机。

在本实施例中电机可以选用步进电机或伺服电机，其中，步进电机是通过控制脉冲的个数控制转动角度的，一个脉冲对应一个步距角。伺服电机是通过控制脉冲时间的长短控制转动角度的。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：头戴式显示设备的主体，安装在所述主体上的头带和用于调节所述头带的调节模组；所述主体上设置视线追踪装置，所述视线追踪装置与所述调节模组通信连接，所述视线追踪装置获取预定眼球运动信息，所述调节模组根据所述预定眼球运动信息调节所述头带的移动。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述主体的一端开设容置腔；所述调节模组包括控制装置和传动器，所述控制装置设置在所述主体内，所述传动器设置在所述容置腔内，所述控制装置分别与所述视线追踪装置和所述传动器连接，所述控制装置根据所述视线追踪装置获取的预定眼球运动信息控制所述传动器转动，所述头带在所述传动器转动时移动。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头带一端固定在所述主体的另一端，所述头带的另一端设置有齿条，所述齿条内置于所述容置腔中与所述传动器传动连接，所述头带在所述传动器转动时移动。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头带上设置用于采集脑电波频率的脑电波传感器，所述脑电波传感器与所述控制装置连接，所述控制装置根据所述视线追踪装置获取的预定眼球运动信息和所述脑电波传感器采集的脑电波频率控制所述传动器转动。

5.根据权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述控制装置包括控制器和电机，所述控制器分别与所述视线追踪装置和所述电机连接，所述控制器根据所述视线追踪装置获取的预定眼球运动信息控制所述电机工作，所述电机带动所述传动器转动。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述传动器为齿轮，所述电机的输出端与所述齿轮连接，所述齿轮与所述齿条啮合。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括减速器，所述减速器安装在所述电机与所述齿轮之间。

8.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述电机为步进电机或伺服电机。

9.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述视线追踪装置设置于所述主体靠近所述头带端的外侧面的中心位置，所述视线追踪装置包括图像采集器。

10.根据权利要求9所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述图像采集器为红外摄像机或红外图像传感器，所述视线追踪装置还包括红外灯，所述红外灯设置于所述主体靠近所述头带端的外侧面上。