CN109960035A - 头戴式显示器与调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴式显示器，包括一显示屏，一第一透镜和一第二透镜，设置于该显示屏和一使用者的双眼之间，一参考物件，设置于该显示屏和该使用者的双眼之间，一影像获取装置，用以获取该使用者的双眼与该参考物件的影像，一处理装置，依据该使用者的双眼与该参考物件的影像，得出该使用者的双眼瞳距；以及一调整装置，依据前述得到该使用者的双眼瞳距，调整该第一透镜和该第二透镜的位置。

Description

头戴式显示器与调整方法

技术领域

本发明涉及一头戴式显示器，特别涉及一可自动调整显示器内部透镜位置的头戴式显示器。

背景技术

头戴式显示器为虚拟现实应用中常见的显示设备，在通常的设计中，头戴式显示器内的显示屏会将显示的内容分屏以在显示屏左右两半显示不同的内容，因此头戴式显示器内也设置有二透镜以调节使用者双眼注视的位置。因此，若透镜将使用者的注视位置调整至不正确的位置，会造成视觉效果不佳甚至使用者身体不适的状况发生。因此，一般头戴式显示器都有可调整其内部透镜的设计。常见的调整方式为：使用者通过一调整装置自行手动调整透镜的位置，或是在使用头盔前通过电脑输入相关信息(如使用者双眼瞳距或双眼位置等信息)，而头戴式显示器依据所述信息自动调整透镜的位置。但不管是使用者手动调整或是通过使用者写入的信息调整，都需借助使用者额外的动作或是输入数据方可调整透镜的位置，而并非完全自动化的调整。

发明内容

为解决上述的问题，本发明提供一种头戴式显示器，可自动调整其内部透镜的位置。本发明的一实施例提供的头戴式显示器，包括一显示屏，一第一透镜和一第二透镜，设置于该显示屏和一使用者的双眼之间，一参考物件，设置于该显示屏和该使用者的双眼之间，一影像获取装置，用以获取该使用者的双眼与该参考物件的影像，一处理装置，依据该使用者的双眼与该参考物件的影像，得出该使用者的双眼瞳距；以及一调整装置，依据前述得到该使用者的双眼瞳距，调整该第一透镜和该第二透镜的位置。

如上述的头戴式显示器，其中该调整装置调整该第一透镜与该第二透镜的位置，使该第一透镜的透镜中心与该使用者左眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面；且使该第二透镜的透镜中心与该使用者右眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面。

如上述的头戴式显示器，其中该处理装置，以该参考物件的相对尺寸为基准，计算得出该使用者的双眼瞳距。

如上述的头戴式显示器，其中该参考物件被设置于分别与使用者左眼与右眼的距离相等的位置。

如上述的头戴式显示器，其中该参考物件为一条形码。

本发明的另一实施例提供一种透镜调整方法，适用于包括一显示屏、一第一透镜、一第二透镜、一参考物件、一影像获取装置、一处理装置与一调整装置的头戴显示器。其中，该透镜调整方式包括：通过该影像获取装置，获取该使用者的双眼与该参考物件的影像；通过该处理装置，依据该使用者的双眼与该参考物件的影像，得出该使用者的双眼瞳距；以及通过该调整装置，依据前述得到该使用者的双眼瞳距，调整该第一透镜和该第二透镜的位置。

如上述的透镜调整方式，其中该调整装置调整该第一透镜与该第二透镜的位置，使该第一透镜的透镜中心与该使用者左眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面；且使该第二透镜的透镜中心与该使用者右眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面。

如上述的透镜调整方式，其中该处理装置，以该参考物件的相对尺寸为基准，计算得出该使用者的双眼瞳距。

如上述的透镜调整方式，其中该参考物件被设置于分别与使用者左眼与右眼的距离相等的位置。

附图说明

图1A为依据本发明实施例的一头戴式显示器的系统的方框示意图。

图1B为依据本发明实施例的一头戴式显示器内透镜与参考物件的相对位置的示意图。

图2为依据本发明实施例的一头戴式显示器内影像获取装置所获取的一影像的示意图。

图3为一使用者双眼与第一透镜和第二透镜的正确位置的示意图。

图4为依据本发明实施例的一头戴式显示器透镜调整方式的流程图。

附图标记说明：

100 头戴式显示器；

102 显示屏；

104a 第一透镜；

104b 第二透镜；

106 参考物件；

108 影像获取装置；

110 处理装置；

112 调整装置；

120a 使用者左眼；

120b 使用者右眼；

200 图像；

400 方法；

402-406 步骤。

具体实施方式

图1A为依据本发明实施例的一头戴式显示器的系统的方框示意图。其中，头戴式显示器100包括一显示屏102、一第一透镜104a、一第二透镜104b、一参考物件106、一影像获取装置108、一处理装置110与一调整装置112。

在此实施例中，显示屏102为一平面显示器，但并非限定于此，例如显示屏102亦可是一具有光学投影技术的半透明显示屏。在一优选实施例中，显示屏102可将显示的内容分屏以在显示屏102左右两半显示不同的内容。在另一实施例中，显示屏102可由两个独立的屏幕组成，而所述多个独立屏幕可分别显示不同的内容。

第一透镜104a与第二透镜104b被设置于显示屏102与使用者双眼之间的位置，其位置为可调整以提供使用者良好的使用体验。在一优选实施例中，使用者左眼120a的瞳孔中心与第一透镜104a的透镜中心的连线是垂直于显示屏102的平面。同理，使用者右眼120b的瞳孔中心与第二透镜104b中心的连线是垂直于显示屏102的平面；而此时第一透镜104a的透镜中心与第二透镜104b的透镜中心间的距离也等同于使用者双眼的瞳距。

参考物件106被设置于分别与使用者左眼120a和右眼120b距离大致上相等的位置。在此实施例中，参考物件106设置于头戴式显示器100的内部，且与第一透镜与第二透镜大致位于同一平面。在一优选实施例中，参考物件106可为一二维条形码，但并不局限于此，只要是具有良好识别性的图像皆可。使用二维条形码的优点为：二维图形码较易被电脑识别，并可进而通过其大小判断影像中其他物体的相对位置与大小，因此有利于后续计算出使用者的双眼瞳距。

图1B为依据本发明实施例的一头戴式显示器100内第一透镜104a、第二透镜104b与参考物件106的相对位置的示意图。在此实施例中，第一透镜104a、第二透镜104b与参考物件106都设置于同一平面结构120中，而第一透镜104a、第二透镜104b两者位于尚未调整前的预设位置。而参考物件106被设置于第一透镜104a、第二透镜104b两者透镜中心连线的中点正上方，因此参考物件106与第一透镜104a的透镜中心和第二透镜104b的透镜中心的距离分别相同。而使用者在配戴头戴式显示器100时，第一透镜104a和第二透镜104b大致分别位于使用者左右眼前方，因此参考物件106与使用者左眼与右眼的距离也大致上相等。

影像获取装置108获取参考物件106与使用者左眼120a与右眼120b的影像，并将该影像传送至处理装置110。在此实施例中，影像获取装置108为一微型摄影机，但并非限定于此，只要是能清楚获取参考物件106与使用者左眼120a与右眼120b的影像的装置皆可。处理装置110依据该影像中参考物件106的大小与使用者左眼120a与右眼120b的位置，判断使用者双眼的瞳距。在一优选实施例中，处理装置110首先判断该影像中参考物件106的位置与大小，并以该影像中参考物件106的宽度作为基准判断使用者的双眼瞳距。

图2为一影像获取装置108所获取的影像的示意图，在图2中影像200为一影像获取装置108所获取的影像，而处理装置110则依据影像200中参考物件106的宽度进而计算使用者双眼的瞳距。在影像200的范例中，处理装置110依据参考物件106的尺寸，可取得使用者双眼的瞳距为11个参考物件106的宽度(如图2的10个虚线方格和参考物件106所示的宽度)。

在处理装置110判断出使用者的双眼瞳距后，即驱动调整装置112依据使用者双眼瞳距调整第一透镜104a与第二透镜104b的位置。调整装置112可为一具有微型马达与齿轮的装置，并可调整第一透镜104a与第二透镜104b位于头戴式显示器100内的位置。在一优选实施例中，调整装置112调整第一透镜104a与第二透镜104b的位置，使使用者左眼120a的瞳孔中心与第一透镜104a的透镜中心的连线垂直于显示屏102的平面；并且使使用者右眼120b的瞳孔中心与第二透镜104b中心的连线垂直于显示屏102的平面；而此时第一透镜104a的透镜中心与第二透镜104b的透镜中心间的距离也会等同于使用者双眼的瞳距。

图3为一调整完成后使用者双眼与第一透镜104a和第二透镜104b的位置的示意图。在图3中，使用者左眼120a的瞳孔中心与第一透镜104a的透镜中心的连线垂直于显示屏102的平面；使用者右眼120b的瞳孔中心与第二透镜104b中心的连线垂直于显示屏102的平面；并且此时第一透镜104a的透镜中心与第二透镜104b的透镜中心间的距离也等同于使用者双眼的瞳距。

值得注意的是，处理装置110也可依据不同的应用调整装置112调整第一透镜104a与第二透镜104b的位置，例如处理装置110可调整第一透镜104a的位置使使用者左眼120a的瞳孔中心、第一透镜104a的透镜中心与显示屏102的中心成一直线；同时调整第二透镜104b的位置使使用者右眼120b的瞳孔中心、第二透镜104b的透镜中心与显示屏102的中心成一直线。

图4为本发明另一实施例的头戴式显示器的调整方法，适用于如上述的头戴式显示器。方法400起始于步骤402，通过影像获取装置108获取一影像，该影像包括参考物件106、使用者左眼120a与使用者右眼120b的影像。

在步骤404中，处理装置110依据步骤402中获取的影像，判断使用者左眼120a瞳孔与使用者右眼120b瞳孔的位置以及瞳距。在一优选实施例中，处理装置110依据该影像中参考物件106的宽度判断判断使用者左眼120a瞳孔与使用者右眼120b瞳孔间的瞳距。

在步骤406中，调整装置112依据处理装置110所计算出的使用者双眼瞳距，调整第一透镜104a与第二透镜104b的位置。在一优选实施例中，调整装置112调整第一透镜104a与第二透镜104b的位置使得使用者左眼120a的瞳孔中心与第一透镜104a的透镜中心的连线垂直于显示屏102的平面；且使用者右眼120b的瞳孔中心与第二透镜104b的透镜中心的连线垂直于显示屏102的平面。

在另一实施例中，处理装置110可调整第一透镜104a的位置使使用者左眼120a的瞳孔中心、第一透镜104a的透镜中心与显示屏102的中心成一直线；同时调整第二透镜104b的位置使使用者右眼120b的瞳孔中心、第二透镜104b的透镜中心与显示屏102的中心成一直线。

本说明的规范与图例应为举例启示而非限制作用。但其应足以启示本领域技术人员在不脱离本发明及权利要求的构思与范围的情况下，当可做些许的变动与润饰。

Claims (9)

1.一种头戴式显示器，包括：

一显示屏，

一第一透镜和一第二透镜，设置于该显示屏和一使用者的双眼之间，

一参考物件，设置于该显示屏和该使用者的双眼之间，

一影像获取装置，用以获取该使用者的双眼与该参考物件的影像；

一处理装置，依据该使用者的双眼与该参考物件的影像，得出该使用者的双眼瞳距；以及

一调整装置，依据前述得到该使用者的双眼瞳距，调整该第一透镜和该第二透镜的位置。

2.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中该调整装置调整该第一透镜与该第二透镜的位置，使该第一透镜的透镜中心与该使用者的左眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面；且使该第二透镜的透镜中心与该使用者的右眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面。

3.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中该处理装置，以该参考物件的相对尺寸为基准，计算得出该使用者的双眼瞳距。

4.如权利要求3所述的头戴式显示器，其中该参考物件被设置于分别与使用者的左眼与右眼的距离相等的位置。

5.如权利要求3所述的头戴式显示器，其中该参考物件为一条形码。

6.一种透镜调整方式，适用于包括一显示屏、一第一透镜、一第二透镜、一参考物件、一影像获取装置、一处理装置与一调整装置的头戴显示器，其中该透镜调整方式包括：

通过该影像获取装置，获取使用者的双眼与该参考物件的影像；

通过该处理装置，依据该使用者的双眼与该参考物件的影像，得出该使用者的双眼瞳距；以及

通过该调整装置，依据前述得到该使用者的双眼瞳距，调整该第一透镜和该第二透镜的位置。

7.如权利要求6所述的透镜调整方式，其中该调整装置调整该第一透镜与该第二透镜的位置，使该第一透镜的透镜中心与该使用者的左眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面；且使该第二透镜的透镜中心与该使用者的右眼瞳孔的连线垂直于该显示屏的平面。

8.如权利要求6所述的透镜调整方式，其中该处理装置，以该参考物件的相对尺寸为基准，计算得出该使用者的双眼瞳距。

9.如权利要求6所述的透镜调整方式，其中该参考物件被设置于分别与使用者的左眼与右眼的距离相等的位置。