CN108957753A - 一种头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及结构领域，尤其涉及一种头戴式显示设备。本申请实施例提供一种头戴式显示设备，包括位于封闭壳体内的显示屏和采集设备，位于封闭壳体上的透镜，透镜与佩戴设备的佩戴者的眼睛的位置相对应，透镜包括采集辅助区域，采集辅助区域位于透镜的边缘区域，采集设备设置于透镜的边缘区域，用于透过采集辅助区域采集佩戴者的眼睛的特征信息。由于采集设备不是直接透过透镜采集特征信息，而是透过透镜上预设的采集辅助区域采集特征信息，如此，可以避免透镜对采集的特征信息造成的不良影响，提高采集设备在头戴式显示设备中获取到的眼睛的特征信息的精确性。

Description

一种头戴式显示设备

技术领域

本申请实施例涉及结构领域，尤其涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality，AR)、混合现实(Mixed Reality，MR)等技术是当前正在快速发展的新兴智能硬件形态。这些技术都是利用计算机及显示设备模拟产生一个三维虚拟世界，将使用者的真实运动实时计算并以视觉为主、其他感官为辅的方式反馈给使用者，给人更强的身临其境的沉浸感。为了通过视觉向使用者提供虚拟仿真的内容，虚拟现实等技术使用的头戴式显示设备通常是封闭或半封闭式的，这种设备为了排除外界干扰给使用者提供更强的真实感，独占了眼睛的资源。这使得外部仪器通过常规手段观察眼睛的方法受到了限制，因此需要在头戴式显示设备内采集设备的方案达到观察眼睛状态的目的。

现有技术中，可以在显示屏与透镜之间倾斜安装短波通分光片或滤光片，并将采集设备侧向安装对准滤光片。图1示出了本申请实施例适用的一种头戴式显示设备的结构示意图，如头1所示，该头戴式显示设备包括封闭壳体10、显示屏101、透镜102、采集设备103和滤光片106。光路01位采集设备接收眼睛发射的光的光路。在可见光波段，由于短波通的性质，滤光片106相当于完全透明，不影响使用者的视觉体验，在红外波段，滤光片相当于镜子，配合外部的红外LED照明，将眼部图像做了一个镜面反射。

然而，图1所示的采集设备接收到的光路01中必须包含透镜102，透镜102的存在会影响人眼图像的成像效果。例如，如果该透镜102为非球面透镜，会引入新的畸变，如果该透镜102为菲涅耳透镜，菲涅耳环的存在导致还会引入杂散光干扰的螺纹状成像，这些因素在需要精确测量的场合将破坏获取到的佩戴者的眼睛的特征信息的精确性，直接导致识别率下降。

发明内容

本申请实施例提供一种头戴式显示设备，用于提高采集设备在头戴式显示设备中获取到的眼睛的特征信息的精确性。

本申请实施例提供一种头戴式显示设备，包括：封闭壳体，位于封闭壳体内的显示屏和采集设备，位于封闭壳体上的透镜，透镜与佩戴设备的佩戴者的眼睛的位置相对应，透镜包括采集辅助区域，采集辅助区域位于透镜的边缘区域，采集设备，设置于透镜的边缘区域，用于透过采集辅助区域采集佩戴者的眼睛的特征信息。

可选的，采集设备的中线与水平线之间的夹角为预设角度的锐角。

可选的，采集辅助区域为通孔，采集设备的镜头对准通孔。

可选的，采集设备位于通孔内。

可选的，采集辅助区域的镜面为平面镜。

可选的，采集辅助区域位于佩戴者眼睛的上方或者下方。

可选的，采集设备包括第一摄像头和第二摄像头，采集辅助区域包括第一采集辅助区域和第二采集辅助区域，第一采集辅助区域位于佩戴者眼睛的上方，第一摄像头透过第一采集辅助区域采集特征信息，第二采集辅助区域位于佩戴者眼睛的下方，第二摄像头透过第二采集辅助区域采集特征信息。

可选的，还包括光源，光源被设置于透镜的周围，为采集设备增强补偿光。

可选的，光源为红外LED光源。

可选的，采集设备为微距摄像头。

本申请实施例提供一种头戴式显示设备，包括位于封闭壳体内的显示屏和采集设备，位于封闭壳体上的透镜，透镜与佩戴设备的佩戴者的眼睛的位置相对应，透镜包括采集辅助区域，采集辅助区域位于透镜的边缘区域，采集设备设置于透镜的边缘区域，用于透过采集辅助区域采集佩戴者的眼睛的特征信息。由于采集设备不是直接透过透镜采集特征信息，而是透过透镜上预设的采集辅助区域采集特征信息，如此，可以避免透镜对采集的特征信息造成的不良影响，提高采集设备在头戴式显示设备中获取到的眼睛的特征信息的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供一种头戴式显示设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供一种头戴式显示设备的结构示意图；

图3为本申请实施例提供一种头戴式显示设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供一种佩戴者透过透镜看屏幕的状态图；

图5为本申请实施例提供一种头戴式显示设备的结构示意图；

图6为本申请实施例提供一种头戴式显示设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图2和图3示出了本申请实施例适用的一种头戴式显示设备的结构示意图，图2为该设备的立体图，图3为该设备的侧视图，如图2和图3所示，该头戴式显示设备包括封闭壳体10、显示屏101、透镜102和采集设备103。其中，显示屏101和采集设备103位于该封闭壳体10的内部，透镜102位于该封闭壳体10上，透镜102与佩戴该设备的佩戴者的眼睛的位置相对应，该透镜102包括采集辅助区域104，该采集辅助区域104位于透镜102的边缘区域，采集设备103可以设置于透镜102的边缘区域，用于透过采集辅助区域104采集佩戴者的眼睛的特征信息。

图2显示的采集辅助区域104是设置在封闭壳体10的右侧的透镜上，对应地，采集设备103设置在封闭壳体10右侧的透镜上。可选的，可以将采集辅助区域104和采集设备103设置在封闭壳体10任一侧的透镜上。本申请对采集这辅助区域104和采集设备103设置在哪一侧的透镜上不做限定，可以基于实际需求进行设置，也可以两侧都有。

本申请实施例中，若该设备的封闭壳体10是全封闭的，该设备的显示屏101和该设备是一体的，如此，该设备可以通过接口和传输线连接电脑，将电脑上的画面传输至该设备的显示屏101上，如此佩戴者通过透镜观看。若该设备的封闭壳体10是半封闭的，比如打开封闭壳体10的后壳后，将手机固定住，关上后壳，那么手机的屏幕就是显示屏101，佩戴者通过透镜观看的就是手机屏幕上的画面。

为了使得透镜102对采集到的佩戴者的眼睛的特征信息的不造成任何影响，一种可选的实施方式中，图1所示的采集辅助区域104可以为通孔，采集设备103的镜头可以对准该通孔来采集佩戴者的眼睛的特征信息。如此，该采集设备103可以位于该通孔内，即该采集设备103可以被固定在通孔中，可选的，可以在通孔朝内的开口处设置有固定部件，该固定部件用于固定采集设备103。

另一种可选的实施方式中，该采集辅助区域104的镜面为平面镜，比如，可以先在采辅助区域104的位置挖一个通孔，随后，可以在该通孔内装上一个平面镜，其中，该平面镜的边缘和通孔内侧贴合。如此，既不会对采集设备103采集到的特征信息产生不良的影响，又可以避免灰尘等进入透镜102里面。

本申请实施例中，为了减小采集辅助区域104和采集设备103对佩戴者透过透镜观看显示屏101的不良影响，采集辅助区域104可以位于透镜102的边缘区域，比如，若透镜的正视图是如图1所示的圆形，则采集辅助区域可以该圆的最外圈。由于佩戴者在使用该设备时，佩戴者的眼珠上下移动的距离较少，左右移动的距离较大，因此，可以将采集辅助区域104设置于佩戴者眼睛的上方或者下方，也就是该透镜垂直中线的顶端区域或者底端区域。

为了能更好的使用设备观看画面，佩戴者调整设备的佩戴位置后，佩戴者的眼睛的水平中线基本可以和透镜102的水平中线在同一水平面上，如此，为了使得采集设备103采集佩戴者的眼睛的特征信息时，视场角增大，则固定采集设备103后，可以看见采集设备104的中线和水平线之间的角度呈现一个预设角度。图4示出了本申请实施例适用的一种佩戴者透过透镜看屏幕的状态图，如图4所示，采集设备103的中线为20，水平线为21，采集设备103的中线和水平线21的夹角为22。可选的，该夹角可以为一个锐角，比如30度至60度。

由于单个采集设备104采集佩戴者的眼睛的特征信息时，由于采集视场角的原因，不能全面的采集眼睛的特征信息。一种可选的实施方式中，可以在透镜上不同位置设备多个采集辅助区域103。图5示出了本申请实施例适用的一种头戴式显示设备的结构示意图，如图5所示，包括第一摄像头1031、第二摄像头1032，透镜102包括第一采集辅助区域1041和第二采集辅助区域1042。第一采集辅助区域1041位于佩戴者眼睛的上方，第一摄像头1031透过第一采集辅助区域1041采集特征信息，第二采集辅助区域1042位于佩戴者眼睛的下方，第二摄像头1032透过第二采集辅助区域1042采集特征信息。可选的，第一采集辅助区域1041和第二采集辅助区域1042还可以分别设置在透镜102的左下区域和右下区域，对应地，第一摄像头1031和第二摄像头1032分别固定在透镜102的左下区域附近和右下区域附近。本申请对采集这辅助区域104的个数不做限制，可以基于实际需求进行设置。

由于设备内部环境的光照条件差，为了减少对采集的精细度造成影响，可以在透镜的周围设置光源，为采集设备103增强补偿光。图6示出了本申请实施例适用的一种头戴式显示设备的结构示意图，如图6所示，光源102可以照亮佩戴者的眼部区域，利用采集设备103捕捉反射回来的光，实现光补偿。

一种可选的实施方式中，图6所示的光源105为红外LED光源，具体地，该红外LED光源除了提高光照之外，还用于辅助定位通孔(通常用于眼动追踪)，因此，可以采用多个红外LED光源照亮双眼区域，并利用摄像头捕捉反射回来的光。如此，连接摄像头的处理器可以通过角膜反射和通孔的中心算出眼睛的位置，锁定视线方向。比如，可以设置有4个，6个或者8个红外LED光源，该红外LED光源可以均匀地分布在透镜102的周围。此外，使用红外LED光源能使得采集设备可以更好地进行眼动追踪，或者进行情绪和精神状态检测等等。

进一步地，由于佩戴者眼睛和透镜之间的出瞳距离较短，为了应对设备10景深不足造成的无法精确对焦的问题，该采集设备103可以是微距摄像头，如此，可以最大程度的克服由于设备10物理尺寸的限制，造成设备10景深不足而无法精确对焦的问题。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：封闭壳体，位于所述封闭壳体内的显示屏和采集设备，位于所述封闭壳体上的透镜，所述透镜与佩戴所述设备的佩戴者的眼睛的位置相对应；

所述透镜包括采集辅助区域，所述采集辅助区域位于所述透镜的边缘区域；

所述采集设备，设置于所述透镜的边缘区域，用于透过所述采集辅助区域采集所述佩戴者的眼睛的特征信息。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述采集设备的中线与水平线之间的夹角为预设角度的锐角。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述采集辅助区域为通孔，所述采集设备的镜头对准所述通孔。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述采集设备位于所述通孔内。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述采集辅助区域的镜面为平面镜。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述采集辅助区域位于佩戴者眼睛的上方或者下方。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述采集设备包括第一摄像头和第二摄像头，所述采集辅助区域包括第一采集辅助区域和第二采集辅助区域；

所述第一采集辅助区域位于所述佩戴者眼睛的上方，所述第一摄像头透过所述第一采集辅助区域采集所述特征信息；

所述第二采集辅助区域位于所述佩戴者眼睛的下方，所述第二摄像头透过所述第二采集辅助区域采集所述特征信息。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括光源，所述光源被设置于所述透镜的周围，为所述采集设备增强补偿光。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述光源为红外LED光源。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述采集设备为微距摄像头。