CN109716204B - 用于对向光学系统使用者的图像显示进行管理的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对向光学系统使用者的图像显示进行管理的显示管理方法，所述光学系统至少包括透视显示设备(10)和光学镜片(20)，所述透视显示设备被安排和配置用于向所述使用者的眼睛显示所述图像，所述光学镜片被设计为放置在所述使用者的眼睛前方并具有光学功能，所述方法包括：‑光学功能数据提供步骤(S2)，在所述步骤过程中，提供与所述光学镜片的光学功能相关的光学功能数据；以及‑显示参数确定步骤(S4)，在所述步骤过程中，至少基于所述光学功能数据，确定至少一个显示参数的值。

Description

用于对向光学系统使用者的图像显示进行管理的方法

技术领域

本发明涉及一种显示管理方法和对应的组件，用于对向透视显示设备使用者的图像显示进行管理，所述透视显示设备被安排和配置用于向使用者的眼睛显示图像。本发明进一步涉及一种光学透视显示设备和一种头戴式光学透视显示设备，所述光学透视显示设备被配置为由使用者配戴，包括这种显示管理组件。

背景技术

头戴式系统(HMD)是配戴者配戴在头部上的电光设备。通常这种系统是电子控制的，以便在不同阶段之间切换或向配戴者显示信息。头戴式系统通常像具有电子地控制的眼镜片的眼镜架一样。

本发明涉及根据不同使用模式使用的头戴式系统，比如非沉浸式头戴式系统，所述头戴式系统允许配戴者在使用所述头戴式系统或切断外部视野的沉浸式头戴式系统的同时与他们的环境交互。

更具体地，本发明涉及包括环视机构或透视机构的头戴式系统。

头戴式透视显示系统能够在现实世界视图上叠加信息，例如计算机生成的信息。这种头戴式透视显示系统特别地用于实现增强现实。

需要提供一种与配戴者或配戴者群体相适配的、特别以简单的方式与他们的生活方式、他们的视觉需求和/或他们的请求相适配的光学设备，必要时并且优选地在制造所述光学设备的后期步骤中采用模块化方法，以便限制单位生产成本。

在头戴式显示系统的实例中，需要根据配戴者的视力来定制这样的系统，因为配戴者透过所述系统看现实世界。如果配戴者需要矫正性眼科镜片来正确地看现实世界，头戴式透视系统应当适于此类需求。

因此，需要提供一种与配戴者或配戴者群体、特别是配戴者的处方相适配的光学设备，例如头戴式透视系统。

配戴者的处方是光焦度、散光以及下加光(在相关情况下)的一组光学特性，所述光学特性是由眼科医师或验光师确定的以便例如借助于被定位在他的眼睛前方的镜片来矫正配戴者的视觉缺陷。例如，针对渐变多焦点镜片的处方包括在某距离视点处的光焦度值和散光值、以及下加光值(在适当情况下)。

因此，本发明的目的是提供一种光学设备，所述光学设备包括发射系统，所述发射系统与配戴者的视觉需求相适配，无论是配戴者的处方还是其他视觉需求，比如光衰减、颜色感知、防眩光、视觉舒适度的提高。

发明内容

为此，本发明提出了一种用于对向光学系统使用者的图像显示进行管理的显示管理方法，所述光学系统至少包括透视显示设备和光学镜片，所述透视显示设备被安排和配置用于向所述使用者的眼睛显示所述图像，所述光学镜片被设计为放置在所述使用者的眼睛前方并具有光学功能，所述方法包括：

-光学功能数据提供步骤，在所述步骤过程中，提供与所述光学镜片的光学功能相关的光学功能数据；以及

-显示参数确定步骤，在所述步骤过程中，至少基于所述光学功能数据，确定至少一个显示参数的值。

有利地，根据本发明的显示管理方法允许优化光学系统的使用，所述光学系统至少包括透视显示设备，并且当配戴者观看所述光学系统显示的虚拟图像时提高他的视觉舒适性。

根据与前一个实施例相容并且可以单独考虑或组合考虑的进一步实施例：

-所述光学功能数据至少包括与至少基于适于所述使用者的眼科矫正的屈光功能相关的屈光功能数据；

-所述屈光功能数据涉及渐变多焦点光学设计；

-所述至少一个显示参数包括图像的位置和/或图像的角范围和/或图像的投影距离；

-所述透视显示设备至少包括跟踪组件，所述跟踪组件适于确定所述使用者的至少所述眼睛的注视方向，向所述眼睛显示所述图像，并且，所述方法进一步包括注视方向确定步骤，在所述步骤过程中，确定所述使用者的眼睛的注视方向，并且在所述显示参数确定步骤过程中，根据所确定的注视方向进一步确定至少一个显示参数的值；

-所述显示管理方法进一步包括感兴趣区识别步骤，在所述步骤过程中，基于与所述光学镜片的光学功能相关的所述光学功能数据识别所述光学镜片的至少一个感兴趣区，并且，在所述显示参数确定步骤过程中，基于所述至少一个感兴趣区进一步确定至少一个显示参数的值；

-所述至少一个感兴趣区包括适用于视近的视近区和/或适用于视远的视远区和/或适用于视中的视中区和/或畸变区和/或像差区；

-有待向所述使用者的眼睛显示的图像包括多个子图像，并且在所述显示参数确定步骤过程中，基于所述至少一个感兴趣区确定所述多个子图像中的每个子图像的至少一个显示参数的值；

-确定一段时间内所述注视方向，并且识别至少一个畸变和/或像差区，并且基于所述注视方向随时间的演变来更新至少一个显示参数的值，以便在所述注视方向上显示所述图像，从而避开所述至少一个畸变和/或像差区；

-所述显示管理方法进一步包括活动数据提供步骤，在所述步骤过程中，提供指示所述使用者的活动的活动数据，并且在所述显示参数确定步骤过程中，基于所述活动数据进一步确定至少一个显示参数的值。

本发明的另一个目的涉及一种用于对向光学系统使用者的图像显示进行管理的显示管理组件，所述光学系统至少包括透视显示设备和光学镜片，所述透视显示设备被安排和配置用于向所述使用者的眼睛显示所述图像，所述光学镜片被设计为放置在所述使用者的眼睛前方并具有光学功能，所述显示管理组件包括：

-存储器，所述存储器被配置用于存储计算机可执行指令，以及

-处理器，所述处理器用于执行存储在所述存储器中的所述计算机可执行指令，其中，所述计算机可执行指令包括用于以下操作的指令：

·提供与所述光学镜片的光学功能相关的光学功能数据，以及

·至少基于所述光学功能数据确定至少一个显示参数的值。

根据实施例，所述计算机可执行指令包括以下指令之一：

·确定所述使用者的眼睛的注视方向，并且其中，根据所确定的注视方向进一步确定至少一个显示参数的值，和/或

·基于与所述光学镜片的光学功能相关的所述光学功能数据识别所述光学镜片的至少一个感兴趣区，并且其中，基于所述至少一个感兴趣区进一步确定至少一个显示参数的值，和/或

·提供指示所述使用者的活动的活动数据，并且其中，在所述显示参数确定步骤过程中，基于所述活动数据进一步确定至少一个显示参数的值。

本发明的另一个目的涉及一种光学透视显示设备，所述光学透视显示设备包括：

-显示设备，所述显示设备被配置用于向使用者显示图像，以及

-显示管理组件，所述显示管理组件被配置用于根据本发明管理图像的显示。

本发明进一步涉及一种被配置为由使用者配戴的头戴式光学透视显示设备，所述头戴式光学透视显示设备包括：

-透视显示设备，所述透视显示设备被安排和配置用于向所述使用者的眼睛显示图像，

-光学镜片，所述光学镜片被设计为放置在所述使用者的眼睛前方并具有光学功能，以及

-显示管理组件，所述显示管理组件被配置用于根据本发明管理图像的显示。

本发明还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，所述指令序列是处理器可存取的、并且在被所述处理器执行时致使所述处理器至少实施根据本发明的方法的步骤。

本发明还涉及一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上记录有程序；其中，所述程序使所述计算机至少执行本发明方法的步骤。

本发明进一步涉及一种包括处理器的设备，所述处理器适于存储一个或多个指令序列和至少实施根据本发明的方法的步骤。

除非另有具体声明，从以下讨论中明显的是，将认识到整个说明书中，使用了比如“计算”、“运算”等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似的电子计算装置的动作和/或过程，所述动作和/或过程对在所述计算系统的寄存器和/或存储器内表示为物理(比如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成在所述计算系统的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其他数据。

本发明的实施例可以包括用于执行本文的操作的装置。此装置可以是为所期望的目的而专门构建的，或此装置可以包括通用计算机或被储存在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的数字信号处理器(“DSP”)。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，比如但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)、电子可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，磁卡片或光卡片，或任何其他类型的适于存储电子指令并且能够联接到计算机系统总线的介质。

本文介绍的方法和显示器并非固有地与任何特定计算机或其他装置相关。各种通用系统都可以与根据本文中的教导的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建更专用的装置以执行所期望的方法。

各种这些系统所期望的结构将从以下描述中得以明了。此外，本发明的实施例并没有参照任何具体的编程语言而进行描述。应当理解，可以使用各种编程语言来实现本文所述的本发明的教导。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从权利要求和以下通过实例而不限于参照附图给出的一些实施例的描述中变得清楚，在附图中：

-图1是根据本发明的头戴式设备的示意性表示，并且

-图2是根据本发明的显示管理方法的实施例的总体流程图。

附图中的元件仅是为了简洁和清晰而展示的，并且不一定是按比例绘制的。例如，图中的某些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以便帮助提高对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及一种光学透视显示设备10，所述光学透视显示设备包括被配置用于向使用者显示图像的显示设备12以及根据本发明的被配置用于管理图像显示的显示管理组件14。

例如并且如图1所示，光学透视显示设备10嵌入被配置为由使用者配戴的头戴式光学透视显示设备16中。

因此，透视显示设备被安排和配置用于向头戴式设备(HMD)使用者的眼睛显示图像。

例如，显示设备12包括显示源(未展示)、准直源(未展示)和光传导元件(未展示)。光传导元件被配置用于透过所述光传导元件的出射面朝向配戴者的眼睛输出补充光。例如，光传导元件可以是光导光学元件(LOE)。

这种显示系统允许二维图像源被成像到无限远或有限远并且被反射向配戴者的眼睛。

更确切地，光学透视显示设备10允许使用者在向使用者显示信息的同时与其环境交互。所述设备基于源图像显示使用者环境的增强现实图像。

头戴式设备16还至少包括光学镜片20，所述光学镜片被设计为放置在使用者的眼睛前方并具有光学功能。当然，头戴式设备16可以包括一副光学镜片，每个光学镜片被设计为放置在使用者的一只眼睛前方并具有光学功能。

在本发明的意义上，光学功能与针对每个注视方向提供光学镜片对穿过光学镜片的光线的影响的功能相对应。

光学功能可以包括屈光功能、光吸收、偏振能力、对比能力的增强等。

屈光功能与根据注视方向变化的光学镜片焦度(平均焦度、散光等)相对应。

现在将详述根据本发明的显示管理组件14。更具体地，显示管理组件14被配置用于对向至少包括透视显示设备10和光学镜片20的光学系统的使用者的图像显示进行管理。

为此，显示管理组件14包括被配置用于存储计算机可执行指令的存储器22和用于执行存储在所述存储器中的计算机可执行指令的处理器24。

另外，计算机可执行指令包括用于实现根据本发明的用于管理光学透视显示设备10的显示的方法的指令。这种方法将在下文详述。

计算机可执行指令至少包括用于提供与光学镜片的光学功能相关的光学功能数据的指令、以及用于至少基于光学功能数据确定至少一个显示参数的值的指令。

根据实施例，计算机可执行指令进一步包括用于确定使用者眼睛的注视方向的指令，并且其中，根据所确定的注视方向进一步确定至少一个显示参数的值。

根据与前一个实施例相容的另一个实施例，计算机可执行指令进一步包括用于基于与光学镜片的光学功能相关的光学功能数据识别光学镜片的至少一个感兴趣区的指令。

基于至少一个感兴趣区进一步确定至少一个显示参数的值。

根据与先前实施相容的另一实施例，计算机可执行指令进一步包括用于提供指示使用者的活动的活动数据的指令，并且其中，基于所述活动数据，在显示参数确定步骤过程中进一步确定至少一个显示参数的值。

现在将参考图2详述根据本发明的显示管理方法。

根据本发明的显示管理方法旨在对向光学系统使用者的图像显示进行管理，所述光学系统至少包括透视显示设备10和至少一个光学镜片20。如上所指示的，透视显示设备10被安排和配置用于向使用者的眼睛显示图像，并且光学镜片20被设计为放置在使用者的眼睛前方并具有光学功能。

所述方法包括：

-光学功能数据提供步骤S2，以及

-显示参数确定步骤S4。

在光学功能数据提供步骤S2过程中，提供与光学镜片的光学功能相关的光学功能数据。

如上所指示的，光学功能对应于针对每个注视方向提供光学镜片对穿过光学镜片的光线的影响的功能。

光学功能可以包括屈光功能、光吸收、偏振能力、对比能力的增强等。

优选地，光学功能数据至少包括与至少基于适于使用者的眼科矫正的屈光功能相关的屈光功能数据。

屈光功能与根据注视方向变化的光学镜片焦度(平均焦度、散光等)相对应。

例如，屈光功能数据涉及渐变多焦点光学设计。

措辞“光学设计”是广泛使用的措辞，本领域技术人员在眼科领域中已知其用于指代允许限定眼科镜片的屈光功能的参数集；每个眼科镜片设计者具有其自己的设计，特别是针对渐变眼科镜片。作为实例，渐变眼科镜片“设计”带来渐变表面的优化，以便恢复远视眼者在所有距离处看清楚的能力，而且还最优地关注比如中央凹视力、中央凹外视力、双眼视力等所有生理视觉功能，并且使不想要散光最小化。例如，渐变镜片设计包括：

-沿着镜片配戴者在白天活动过程中使用的主注视方向(子午线)的焦度轮廓，

-镜片侧面(也就是说远离主注视方向)的焦度分布(平均焦度、散光......)。

这些光学特性是由眼科镜片设计者限定并计算、并且设有渐变镜片的“设计”的一部分。

在显示参数确定步骤S4过程中，至少基于光学功能数据确定显示参数的值。当然，在显示参数确定步骤S4过程中，可以至少基于光学功能数据确定多个显示参数的值。

优选地，至少在由以下组成的清单中选择在步骤S4过程中确定的至少一个显示参数：

-图像的位置，

-图像的角范围，以及

-图像的投影距离。

当然，至少基于光学功能数据，可以在步骤S4过程中进一步确定其他显示参数。

根据第一实施例，透视显示设备10至少包括跟踪组件30。这种跟踪组件30适于确定至少使用者的眼睛的注视方向，向所述眼睛显示图像。

在这个实施例中，所述方法进一步包括注视方向确定步骤S6，在所述步骤过程中，确定使用者的眼睛的注视方向。

然后，在显示参数确定步骤S4过程中，根据所确定的注视方向进一步确定至少一个显示参数的值。

根据与第一实施例相容的第二实施例，所述方法进一步包括感兴趣区识别步骤S8，在所述步骤过程中，基于与光学镜片的光学功能相关的光学功能数据识别光学镜片的至少一个感兴趣区。

例如，光学镜片可以是渐变多焦点镜片，因此包括视近区、视远区和视中区，每个视区相应地适用于视近、视远和视中。这些区中的每一个都可以被识别为感兴趣区。

根据另一实例，所识别的感兴趣区可以对应于畸变区和/或像差区。

然后，在显示参数确定步骤过程中，基于所识别的至少一个感兴趣区，进一步确定至少一个显示参数的值。

根据优选实施例，要向使用者的眼睛显示的图像包括多个子图像。因此，在显示参数确定步骤S4过程中，基于至少一个感兴趣区确定多个子图像中的每个子图像的所述或每个显示参数的值。

因此，本发明允许考虑感兴趣区，更具体地考虑畸变区和/或像差区，以便将虚拟信息置于这些区中，因为如果配戴者想要促进现实场景视觉，则所述感兴趣区不用透视视觉。

相反，“辅助”信息，例如警告信息，只能在这些区中显示，以便显示“必不可少”信息，这在使用者的注意区中需要有高清晰度。

而且，当透视显示设备10进一步包括跟踪组件30，所述跟踪组件适于确定使用者的至少眼睛的注视方向，向所述眼睛显示图像，可以有利地确定一段时间内的注视方向。然后，还可以基于注视方向随时间的演变来更新所述或每个显示参数的值，以便如果所识别的感兴趣区是畸变区和/或像差区，则在注视方向上显示图像，从而避开所识别的感兴趣区。

有利地，因此虚拟图像始终在使用者的注视方向上显示，但有利于或禁止渐变镜片的畸变或像差区。因此，可以避开引起使用者视觉不适的特定区。

根据与先前实施例相容的第三实施例，所述方法进一步包括活动数据提供步骤S10，在所述步骤过程中，提供指示使用者活动的活动数据。有利地，在显示参数确定步骤过程中，基于活动数据，进一步确定所述或每个显示参数的值。

活动数据可以通过放置在镜架上的传感器来测量，如加速度计、陀螺仪、光传感器、距离传感器、相机。检测到的活动可以是例如阅读书籍或便携式设备、看电视、开车、跑步或走路。所有这些活动可能能都需要不同的显示方法来提高使用者的舒适性。

根据使用者的活动，例如位移，图像可以优选地显示在视近区或视远区中。

Claims (9)

1.一种用于对向光学系统使用者的图像显示进行管理的显示管理方法，所述光学系统至少包括透视显示设备(10)和光学镜片(20)，所述透视显示设备被安排和配置用于向所述使用者的眼睛显示所述图像，所述光学镜片被设计为放置在所述使用者的眼睛前方并具有光学功能，所述方法包括：

-光学功能数据提供步骤(S2)，在该步骤过程中，提供与所述光学镜片(20)的光学功能相关的光学功能数据，所述光学功能数据至少包括与至少基于适于所述使用者的眼科矫正的屈光功能相关的屈光功能数据；

-注视方向确定步骤(S6)，在该步骤过程中，确定所述使用者的眼睛的注视方向；

-感兴趣区识别步骤(S8)，在该步骤过程中，基于与所述光学镜片的光学功能相关的所述光学功能数据识别所述光学镜片的至少一个感兴趣区；以及

-显示参数确定步骤(S4)，在该步骤过程中，至少基于所述光学功能数据和基于所述至少一个感兴趣区，确定至少一个显示参数的值，

其中，有待向所述使用者的眼睛显示的图像包括多个子图像，并且其中，在所述显示参数确定步骤(S4)过程中，基于所述至少一个感兴趣区确定所述多个子图像中的每个子图像的至少一个显示参数的值，

其中，在所述显示参数确定步骤(S4)过程中，根据所确定的注视方向进一步确定至少一个显示参数的值，以及

其中，所述至少一个显示参数包括所述图像的位置和/或所述图像的角范围和/或所述图像的投影距离。

2.根据权利要求1所述的显示管理方法，其中，所述屈光功能数据涉及渐变多焦点光学设计。

3.根据权利要求1所述的显示管理方法，其中，所述至少一个感兴趣区包括适用于视近的视近区和/或适用于视远的视远区和/或适用于视中的视中区和/或畸变区和/或像差区。

4.根据权利要求1所述的显示管理方法，其中，确定一段时间内所述注视方向，并且识别至少一个畸变和/或像差区，并且基于所述注视方向随时间的演变来更新至少一个显示参数的值，以便在所述注视方向上显示所述图像，从而避开所述至少一个畸变和/或像差区。

5.根据权利要求1所述的显示管理方法，进一步包括活动数据提供步骤，在该步骤过程中，提供指示所述使用者的活动的活动数据，并且其中，在所述显示参数确定步骤(S4)过程中，基于所述活动数据进一步确定至少一个显示参数的值。

6.一种用于对向光学系统使用者的图像显示进行管理的显示管理组件(14)，所述光学系统至少包括透视显示设备(10)和光学镜片(20)，所述透视显示设备被安排和配置用于向所述使用者的眼睛显示所述图像，所述光学镜片被设计为放置在所述使用者的眼睛前方并具有光学功能，所述显示管理组件(14)包括：

-存储器(22)，所述存储器被配置用于存储计算机可执行指令，以及

-处理器(24)，所述处理器用于执行存储在所述存储器中的所述计算机可执行指令，其中，所述计算机可执行指令包括用于以下操作的指令：

提供与所述光学镜片的光学功能相关的光学功能数据，所述光学功能数据至少包括与至少基于适于所述使用者的眼科矫正的屈光功能相关的屈光功能数据，

确定所述使用者的眼睛的注视方向；

基于与所述光学镜片的光学功能相关的所述光学功能数据识别所述光学镜片的至少一个感兴趣区，以及

至少基于所述光学功能数据和基于所述至少一个感兴趣区确定至少一个显示参数的值，

其中，有待向所述使用者的眼睛显示的图像包括多个子图像，并且其中，在确定显示参数的值时，基于所述至少一个感兴趣区确定所述多个子图像中的每个子图像的至少一个显示参数的值，

其中，根据所确定的注视方向进一步确定至少一个显示参数的值，以及

其中，所述至少一个显示参数包括所述图像的位置和/或所述图像的角范围和/或所述图像的投影距离。

7.根据权利要求6所述的显示管理组件，其中，所述计算机可执行指令包括以下指令之一：

提供指示所述使用者的活动的活动数据，并且其中，在确定所述显示参数的值时，基于所述活动数据进一步确定至少一个显示参数的值。

8.一种光学透视显示设备(10)，包括：

-显示设备(12)，所述显示设备被配置用于向使用者显示图像，以及

-根据权利要求6或7所述的显示管理组件(14)，所述显示管理组件被配置用于管理所述图像的显示。

9.一种被配置为由使用者配戴的头戴式光学透视显示设备(16)，包括：

-透视显示设备(10)，所述透视显示设备被安排和配置用于向所述使用者的眼睛显示图像，

-光学镜片(20)，所述光学镜片被设计为放置在所述使用者的眼睛前方并具有光学功能，以及

-根据权利要求6或7所述的显示管理组件(14)，所述显示管理组件被配置用于管理所述图像的显示。

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