CN110780442A - 头戴式显示器及其使用方法 - Google Patents

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CN110780442A CN201910687305.7A CN201910687305A CN110780442A CN 110780442 A CN110780442 A CN 110780442A CN 201910687305 A CN201910687305 A CN 201910687305A CN 110780442 A CN110780442 A CN 110780442A
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萧博文
范富诚
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Abstract

本发明公开一种头戴式显示器及其使用方法,该头戴式显示器包括光传感器、第一光源、第二光源、半穿透半反射镜、透镜、显示器以及滤波器。第一光源用以产生第一光束。第二光源用以产生第二光束。半穿透半反射镜设置于第一光束与第二光束的光路上。第一光源设置在透镜或光传感器的周围上。第一光束经由第一物体反射,再依序通过透镜以及经半穿透半反射镜反射而入射光传感器。第二光源设置在滤波器的周围上。第二光束离开第二光源后先被头戴式显示器外的第二物体反射,再依序通过滤波器以及半穿透半反射镜而入射光传感器。

Description

头戴式显示器及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种显示器及其使用方法,且特别是涉及一种头戴式显示器及其使用方法。
背景技术
近年来,头戴式显示装置(Head Mounted Display,HMD),例如虚拟实境(VirtualReality,VR)显示器,逐渐成为市场上的热门产品。为了追求虚拟世界更多的拟真性与社交性,可使用眼部追踪装置、唇部追踪装置以及手势追踪装置来达成目的。然而,上述眼部追踪装置、唇部追踪装置以及手势追踪装置都是独立的装置。也就是说,若使用者需要所有的追踪功能,就必须在头戴式显示装置之外还将前述各种追踪装置也穿戴在身上,如此一来就牺牲了舒适性而使得使用者的体验不佳。
发明内容
本发明提供一种头戴式显示器及其使用方法,其可同时具有眼部追踪、唇部追踪以及手势追踪功能,且使用者的体验较佳。
本发明的一实施例的头戴式显示器包括一光传感器、一光学模块、一第一光源以及一第二光源。光学模块设置于头戴式显示器内。第一光源用以产生一第一光束到一第一物体。第一光源设置于头戴式显示器内。第一光束的一第一反射光束经由光学模块射入一光传感器。第二光源用以产生一第二光束到一第二物体,第二光束相对于第一光束形成一夹角,第二光束的一第二反射光束经由光学模块折射到光传感器。
在本发明的一实施例中,上述的光传感器经由时序或频率切换检测不同的第一反射光束或第二反射光束。
在本发明的一实施例中,上述的第一光源以一第一频率产生第一光束,且第二光源以一第二频率产生第二光束。第一频率不同于第二频率。
在本发明的一实施例中,上述的光传感器根据第一光源的第一频率或第二光源的第二频率检测第一反射光束或第二反射光束。
在本发明的一实施例中,上述的光学模块切换不同第一反射光束或第二反射光束在光学模块内的折射角度。
在本发明的一实施例中,上述的光学模块控制第二反射光束射入光学模块的时间点。
在本发明的一实施例中,上述的夹角大于45度。
在本发明的一实施例中,上述的第二光源相对于第一光源朝下设置于头戴式显示器的外壳表面上。
在本发明的一实施例中,上述的第二光束穿越过空间的距离大于2倍的第一光束穿越过空间的距离。
在本发明的一实施例中,上述的头戴式显示器还包括一显示器。显示器面向头戴式显示器内部,显示器产生的影像的方向与第一光束进行的方向相同。
本发明的一实施例的头戴式显示器包括一光传感器、一第一光源、一第二光源、一半穿透半反射镜、一透镜、一显示器以及一滤波器。第一光源用以产生一第一光束。第二光源用以产生一第二光束。半穿透半反射镜设置于第一光束与第二光束的光路上。第一光源设置在透镜或光传感器的周围上。第一光束经由一第一物体反射,再依序通过透镜以及经半穿透半反射镜反射而入射光传感器。显示器显示的影像依序通过半穿透半反射镜以及透镜。第二光源设置在滤波器的周围上。第二光束离开第二光源后先被头戴式显示器外的一第二物体反射,再依序通过滤波器以及半穿透半反射镜而入射光传感器。
在本发明的一实施例中,上述的第一光源与第二光源为红外光源。
在本发明的一实施例中,上述的光传感器为红外光传感器。
在本发明的一实施例中,上述的半穿透半反射镜为红外光半穿透半反射镜。
在本发明的一实施例中,上述的滤波器为红外光滤波器。
在本发明的一实施例中,上述的头戴式显示器还包括一第三光源。第三光源用以产生一第三光束,其中第一光源设置在透镜的周围上。第一光束离开第一光源后先被第一物体反射,再依序通过透镜以及经半穿透半反射镜反射而入射光传感器。第三光源设置在光传感器的周围上。第三光束离开第三光源后依序经半穿透半反射镜反射以及通过透镜后被第一物体反射,再依序通过透镜以及经半穿透半反射镜反射而入射光传感器。
在本发明的一实施例中,上述的头戴式显示器还包括一第四光源。第四光源用以产生一第四光束,其中第四光源设置在滤波器的周围上。第二光束离开第二光源后先被第二物体反射,再依序通过滤波器以及半穿透半反射镜而入射光传感器。第四光束离开第四光源后先被头戴式显示器外的一第三物体反射,再依序通过滤波器以及半穿透半反射镜而入射光传感器。
本发明的一实施例的头戴式显示器的使用方法包括:开启头戴式显示器的一第一光源与一第二光源,使第一光源产生一第一光束而照射至一第一物体,并使第二光源产生一第二光束而照射至一第二物体;使用头戴式显示器的一光传感器取得第一物体的影像以及第二物体的影像;以及计算第一物体的影像的变化以及第二物体的影像的变化,以对应调整头戴式显示器的一显示器显示的影像。
在本发明的一实施例中,上述的第一光源与第二光源同时开启,使光传感器同时取得第一物体的影像以及第二物体的影像。
在本发明的一实施例中,上述的使用方法轮流开启第一光源与第二光源,使光传感器轮流取得第一物体的影像以及第二物体的影像。
基于上述,在本发明的一实施例的头戴式显示装置及其使用方法中,可使用第一光束及第二光束而取得第一物体的影像及第二物体的影像。第一物体例如是使用者的眼睛,且第二物体例如是使用者的嘴唇或手部。因此,本发明实施例的头戴式显示装置及其使用方法可具有眼部追踪与唇部追踪或手势追踪的功能,可提供使用者较佳的体验。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的一实施例的一种头戴式显示装置的示意图;
图2是本发明的一实施例的一种头戴式显示装置的使用方法的流程图;
图3是本发明的一实施例的头戴式显示装置的第一光束与第二光束在空间中传递的示意图;
图4是本发明的一实施例的头戴式显示装置分别在第一、第二以及第三模式的示意图;
图5是本发明的一实施例的头戴式显示装置的第一光源以第一频率产生第一光束以及第二光源以第二频率产生第二光束的示意图。
符号说明
100:头戴式显示器
101:内部
110:光传感器
120A、120B、120C、120D:光源
130:半穿透反射光学片
140:显示器
150:透镜
160:滤波器
170:外壳
171:外壳表面
180:处理器
210:光学模块
B1、B1’、B2、B2’、B3、B3’、B4、B4’:光束
D1、D2:光程
E:第一物体
H:第三物体
L:第二物体
O1:第一开口
O2:第二开口
S100、S120、S140:步骤
θ:夹角
具体实施方式
图1是根据本发明的一实施例的一种头戴式显示装置100的示意图。请参照图1,本实施例的头戴式显示器100包括一光传感器110、一第一光源、一第二光源、一半穿透半反射镜130、一透镜150、一显示器140以及一滤波器160。该滤波器160可以是电子滤波器、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、全通滤波器、原子线滤波器或机械滤波器。光传感器110可以是摄影机。
在本实施例中,头戴式显示装置100还包括外壳170。光传感器110、半穿透半反射镜130以及显示器140设置在外壳170内。外壳170具有第一开口O1与第二开口O2。透镜150设置在第一开口O1上。第一开口O1朝向第一物体E,以使光源120A与120B发出的光束B1与B2以及显示器140显示的影像可投射至第一物体E。此外,滤波器160设置在第二开口O2上。第二开口O2朝向第二物体L或第三物体H,以使光源120C与120D发出的光束B3与B4可投射至第二物体L或第三物体H。在一实施例中,第一物体E例如是使用者的眼睛,第二物体L例如是使用者的嘴唇或手部,且第三物体H例如是使用者的嘴唇或手部。但本发明不以此为限,第一物体E、第二物体L以及第三物体H可分别是使用者身上的任何部位。
在本实施例中,第一光源用以产生一第一光束。第一光源例如是光源120A、120B或两者的组合。第一光束例如是光束B1或B2。第二光源用以产生一第二光束。第二光源例如是光源120C、120D或两者的组合。第二光束例如是光束B3或B4。再者,光源120A至120D可为发光二极管(Light Emitting Diode,LED)或激光二极管(Laser Diode,LD)。光源120A至120D的数量分别可为一个或多个。
在本实施例中,第一光源设置在透镜150或光传感器110的周围上。例如光源120A设置在透镜150的周围上,且光源120B设置在光传感器110的周围上。图1简单示意了头戴式显示装置100具有一个透镜150,但本发明不以此为限。透镜150可为多个透镜、透镜组或其组合。此外,本实施例的第二光源设置在滤波器160的周围上。例如光源120C与120D设置在滤波器160的周围上。
在本实施例中,半穿透半反射镜130设置于第一光束与第二光束的光路上。此外,为了避免光源120A至120D发出的光束B1至B4干扰显示器140显示的影像而影响使用者的体验,显示器140显示的影像例如是可见光影像,而第一光源与第二光源可为红外光源或其他不可见光。因此,使用者不会看到由第一光束与第二光束构成的影像。但本发明不以此为限,第一光源与第二光源的波长也可依需求而选择。再者,光传感器110可为红外光传感器,滤波器160可为红外光滤波器,且半穿透半反射镜130可为红外光半穿透半反射镜。也就是说,当半穿透半反射镜130为红外光半穿透半反射镜时,半穿透半反射镜130可使经过的红外光的50%通过且50%反射,穿透光与反射光的比例仅为举例而非用以限定,并且可使经过的其他非红外光的光线通过。因此,半穿透半反射镜130不会影响使用者观看显示器140的影像,且光传感器110也不会接收到显示器140的影像。再者,当滤波器160为红外光滤波器时,滤波器160可让光源120C与120D的光束B3与B4通过,并防止其他非红外光的波长的光线通过。因此,滤波器160可防止外面的杂散光进入头戴式显示装置100而影响使用者的体验。
在本实施例中,显示器140显示的影像依序通过半穿透半反射镜130以及透镜150而入射第一物体E。
在本实施例中,第一光束经由第一物体E反射,再依序通过透镜150以及经半穿透半反射镜130反射而入射光传感器110。第二光束离开第二光源后先被头戴式显示器100外的第二物体L反射,再依序通过滤波器160以及半穿透半反射镜130而入射光传感器110。
在本实施例中,透镜150的周围上设置有光源120A,而光传感器110的周围上设置有光源120B。光源120A提供的光束B1离开光源120A后先被第一物体E反射而产生反射光束B1’。光束B1’再依序通过透镜150以及经半穿透半反射镜130反射而入射光传感器110。光源120B提供的光束B2离开光源120B后被半穿透半反射镜130反射、穿过透镜150、并被第一物体E反射而产生反射光束B2’。光束B2’再通过透镜150并被半穿透半反射镜130反射而入射光传感器110。然而,本实施例的头戴式显示器100也可仅有光源120A与光源120B其中之一,只要能让光传感器110取得第一物体E的影像即可。
再者,在本实施例中,滤波器160的周围设置有光源120C与光源120D。光源120C提供的光束B3离开光源120C后先被第二物体L反射而产生反射光束B3’。光束B3’再依序通过滤波器160以及半穿透半反射镜130而入射光传感器110。光源120D提供的光束B4离开光源120D后先被第三物体H反射而产生反射光束B4’。光束B4’再依序通过滤波器160以及半穿透半反射镜130而入射光传感器110。然而,本实施例的头戴式显示器100也可仅有光源120C与光源120D其中之一,也就是光传感器110也可仅取得第二物体L或第三物体H的影像。
除此之外,本实施例的光源120A与120B发出光束B1与B2而照射至第一物体E。光传感器110接收被第一物体E反射的光束B1’与B2’而取得第一物体E的影像。第一物体E的影像包括光束B1与B2照射至第一物体E所产生的反射亮光点(Glint points)。举例来说,第一物体E可为使用者的眼睛。光源120A可发出离轴(off-axis)光束B1,以在眼睛的瞳孔的周围产生反射亮光点。此外,当光传感器110的尺寸够小或光传感器110与眼睛的距离够远时,光源120B可发出近同轴(on-axis)光束B2,以在眼睛的中央产生反射亮光点。当同时具备光源120A可发出离轴光束B1且光源120B可发出近同轴光束B2时,头戴式显示器100的眼球追踪的精准度可进一步提高。再者,本实施例的头戴式显示器100采用同轴光传感器110,相较于使用离轴光传感器的现有头戴式显示器,本实施例的头戴式显示器100的取像精确度较佳。此外,本实施例的头戴式显示器100使用一个光传感器110即可取得第一物体E的影像以及第二物体L或第三物体H的影像,使得头戴式显示器100同时具有眼部追踪与唇部追踪或手势追踪的功能。相较现有头戴式显示器对于不同的追踪功能必须使用多个不同的光传感器,本实施例的头戴式显示器100可进一步减少体积,并降低生产的成本。
在一实施例中,头戴式显示器100还包括一处理器180。处理器180电连接光传感器110与显示器140。处理器180先接收光传感器110取得的第一物体E的影像以及第二物体L或第三物体H的影像,再计算第一物体E的影像的变化以及第二物体L或第三物体H的影像的变化,以对应调整头戴式显示器100的显示器140显示的影像。举例来说,依据使用者的眼睛、嘴唇与手部的影像的变化,处理器180将显示器140显示的使用者看到的虚拟人像进行相对应的眼睛转动、嘴唇部位的变化与手部的手势。再者,头戴式显示器100的处理器180也可依据使用者的眼睛的影像而判断其看向何方,进而调整显示器显示的影像以符合使用者的视线变化。
上述的处理器180例如是中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、可编程控制器、可编程逻辑装置(programmable logic device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合,本发明并不加以限制。此外,在一实施例中,处理器180的各功能可被实作为多个程序码。这些程序码会被存储在一个存储器中,由处理器180来执行这些程序码。或者,在一实施例中,处理器180的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作处理器180的各功能。
基于上述,在本发明的一实施例的头戴式显示装置100中,第一光源设置在透镜150或光传感器110的周围上,且第二光源设置在滤波器160的周围上。因此,头戴式显示装置100可经由第一光源产生第一光束而取得第一物体E的影像,且头戴式显示装置100可经由第二光源产生第二光束而取得第二物体L的影像。本发明实施例的头戴式显示装置100可同时具有眼部追踪与唇部追踪或手势追踪的功能,因此头戴式显示装置100可使使用者的体验较佳。
图2是根据本发明的一实施例的一种头戴式显示装置100的使用方法的流程图。请参照图2,本实施例的头戴式显示器100的使用方法包括以下步骤。开启头戴式显示器100的一第一光源与一第二光源,使第一光源产生一第一光束而照射至一第一物体E,并使第二光源产生一第二光束而照射至第二物体L,步骤S100。使用头戴式显示器100的一光传感器110取得第一物体E的影像以及第二物体L的影像,步骤S120。计算第一物体E的影像的变化以及第二物体LH的影像的变化,以对应调整头戴式显示器100的一显示器140显示的影像,步骤S140。
上述的第一光源例如是图1的光源120A与120B,且第一光束例如是光束B1与B2。上述的第二光源例如是图1的光源120C与120D,且第二光束例如是光束B3与B4。
除此之外,在一实施例的头戴式显示装置100的使用方法中,第一光源与第二光源同时开启,使光传感器110同时取得第一物体E的影像以及第二物体L的影像,再由此综合影像中分别提取出第一物体E的影像以及第二物体L的影像。因此,可连续而不中断地取得第一物体E的影像以及第二物体L的影像,以便处理器180实时地依据第一物体E与第二物体L的影像的变化而改变显示器140显示的影像。
或者是,在一实施例的头戴式显示装置100的使用方法中,头戴式显示装置100轮流开启第一光源与第二光源,使光传感器110轮流取得第一物体E的影像以及第二物体L的影像。因此,可取得单纯的第一物体E的影像以及第二物体L的影像,降低影像处理上的负担,使得处理器180可准确地依据第一物体E的影像的变化与第二物体L的影像的变化而改变显示器140显示的影像。
基于上述,在本发明的一实施例的头戴式显示装置100的使用方法中,使用头戴式显示器100的光传感器110取得第一物体E的影像以及第二物体L的影像。因此,利用本发明实施例的头戴式显示装置100的使用方法可同时具有眼部追踪与唇部追踪或手势追踪的功能。头戴式显示装置100的使用方法也可使使用者的体验较佳。
图3是根据本发明的一实施例的头戴式显示装置的第一光束与第二光束在空间中传递的示意图。请同时参照图1与图3,本实施例的头戴式显示器100包括一光传感器110、一光学模块210、一第一光源以及一第二光源。光学模块210设置于头戴式显示器内100。在本实施例中,第二光源相对于第一光源朝下设置于头戴式显示器100的外壳表面171上。本实施例的光学模块210包括半穿透反射光学片130、滤波器160以及透镜150,但不以此为限。
在本实施例中,第一光源用以产生一第一光束到一第一物体E。第一光源设置于头戴式显示器100内,第一光束的第一反射光束经由光学模块210射入一光传感器110。第一光源例如是光源120A、120B或两者的组合。第一光束例如是光束B1或B2,且第一反射光束为光束B1’或B2’,其中光束B1的反射光束为B1’,且光束B2的反射光束为B2’。
在本实施例中,第二光源用以产生一第二光束到一第二物体。第二光束相对于第一光束形成一夹角θ。第二光束的第二反射光束经由光学模块210折射到光传感器110。第二光源例如是光源120C、120D或两者的组合。第二光束例如是光束B3或B4,且第一反射光束为光束B3’或B4’,其中光束B3的反射光束为B3’,且光束B4的反射光束为B4’。在本实施例中,夹角θ大于45度。但本发明不以此为限。
在本实施例中,光学模块210切换不同第一反射光束或第二反射光束在光学模块210内的折射角度,且光学模块210控制第二反射光束射入光学模块的时间点。
此外,在本实施例中,第二光束穿越过空间的距离大于2倍的第一光束穿越过空间的距离。光束穿越过空间的距离即为从光源发出光束的位置至光束所照射的物体之间的光程。举例而言,光束B1至第一物体E的光程为D1,且光束B3至第二物体L的光程为D2,其中光程D2大于2倍的光程D1。
除此之外,本实施例的头戴式显示装置100还包括一显示器140。显示器140面向头戴式显示器100内部101。显示器140产生的影像的方向与第一光束进行的方向相同。
图4是根据本发明的一实施例的头戴式显示装置分别在第一、第二以及第三模式的示意图。图5是根据本发明的一实施例的头戴式显示装置的第一光源在第一频率产生第一光束以及第二光源在第二频率产生第二光束的示意图。请同时参照图4与图5,在本实施例中,光传感器110可经由时序切换检测不同的第一反射光束或第二反射光束。举例来说,当头戴式显示装置100仅开启第一光源时,头戴式显示装置100处在第一模式,使得光传感器110仅检测第一反射光束。当头戴式显示装置100仅开启第二光源时,头戴式显示装置100处在第二模式,使得光传感器110仅检测第二反射光束。再者,当头戴式显示装置100同时开启第一与第二光源时,头戴式显示装置100处在第三模式,使得光传感器110同时检测第一与第二反射光束。不同的模式对应不同的使用情境。也就是说,本发明实施例的头戴式显示装置100可包括第一、第二与第三模式等或更多时序,使得光传感器110切换检测不同的反射光束。头戴式显示装置100可依据使用的情境而对应产生检测反射光束的时序。例如,在某些使用情境下只需要感测使用者的嘴唇动作、眼睛动作或手势,而在其他情境下可能需要同时感测人体多个部位的动作。
上述的光传感器110可经由时序切换检测不同的反射光束是以两组光源为例,但本发明不以此为限。头戴式显示装置100可包括多组光源,例如四组光源120A、120B、120C、120D。因此,多组光源对应不同的使用情境而可产生多组模式。
再者,在本实施例中,光传感器110可经由频率切换检测不同的第一反射光束或第二反射光束。光传感器110根据第一光源或第二光源的频率检测第一反射光束或第二反射光束。
在本实施例中,第一光源以一第一频率产生第一光束,第二光源以一第二频率产生第二光束,且第一频率不同于第二频率,但本发明不以此为限。
举例来说,第一光源的频率例如是图5的第一频率,且第二光源的频率例如是图5的第二频率,其中第一频率不同于第二频率。也就是说,本实施例的头戴式显示装置100可利用时间切割的方式轮流检测第一、第二光源的反射光束信号以降低影像分析的难度。
综上所述,在本发明的一实施例的头戴式显示装置中,第一光源设置在透镜或光传感器的周围上,且第二光源设置在滤波器的周围上。因此,头戴式显示装置可经由第一光源产生第一光束而取得第一物体的影像,且头戴式显示装置可经由第二光源产生第二光束而取得第二物体的影像。除此之外,在本发明的一实施例的头戴式显示装置中,可使用第一反射光束及第二反射光束而取得第一物体的影像及第二物体的影像。第一物体例如是使用者的眼睛,且第二物体例如是使用者的嘴唇或手部。本发明实施例的头戴式显示装置可同时具有眼部追踪与唇部追踪或手势追踪的功能,因此头戴式显示装置可使使用者的体验较佳。再者,在本发明的一实施例的头戴式显示装置的使用方法中,使用头戴式显示器的光传感器取得第一物体的影像以及第二物体的影像。因此,利用本发明实施例的头戴式显示装置的使用方法可同时具有眼部追踪与唇部追踪或手势追踪的功能。头戴式显示装置的使用方法也可使使用者的体验较佳。
虽然结合以上实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种头戴式显示器,其特征在于,包括:
光传感器;
光学模块,设置于该头戴式显示器内;
第一光源,用以产生第一光束到第一物体,该第一光源设置于该头戴式显示器内,该第一光束的第一反射光束经由该光学模块射入该光传感器;以及
第二光源,用以产生第二光束到第二物体,该第二光束相对于该第一光束形成一夹角,该第二光束的第二反射光束经由该光学模块折射到该光传感器。
2.如权利要求1所述的头戴式显示器,其中该光传感器经由时序或频率切换检测不同的该第一反射光束或该第二反射光束。
3.如权利要求2所述的头戴式显示器,其中该第一光源以第一频率产生该第一光束,该第二光源以第二频率产生该第二光束,该第一频率不同于该第二频率。
4.如权利要求3所述的头戴式显示器,其中该光传感器根据该第一光源的该第一频率或该第二光源的该第二频率检测该第一反射光束或该第二反射光束。
5.如权利要求1所述的头戴式显示器,其中该光学模块切换不同该第一反射光束或该第二反射光束在该光学模块内的折射角度。
6.如权利要求1所述的头戴式显示器,其中该光学模块控制该第二反射光束射入该光学模块的时间点。
7.如权利要求1所述的头戴式显示器,其中该夹角大于45度。
8.如权利要求1所述的头戴式显示器,其中该第二光源相对于该第一光源朝下设置于该头戴式显示器的外壳表面上。
9.如权利要求1所述的头戴式显示器,其中该第二光束穿越过空间的距离大于2倍的该第一光束穿越过空间的距离。
10.如权利要求1所述的头戴式显示器,还包括显示器,该显示器面向该头戴式显示器内部,该显示器产生的影像的方向与该第一光束进行的方向相同。
11.一种头戴式显示器,其特征在于,包括:
光传感器;
第一光源,用以产生第一光束;
第二光源,用以产生第二光束;
半穿透半反射镜,设置于该第一光束与该第二光束的光路上;
透镜,其中该第一光源设置在该透镜或该光传感器的周围上,该第一光束经由第一物体反射,再依序通过该透镜以及经该半穿透半反射镜反射而入射该光传感器;
显示器,其显示的影像依序通过该半穿透半反射镜以及该透镜;以及
滤波器,其中该第二光源设置在该滤波器的周围上,该第二光束离开该第二光源后先被该头戴式显示器外的第二物体反射,再依序通过该滤波器以及该半穿透半反射镜而入射该光传感器。
12.如权利要求11所述的头戴式显示器,其中该第一光源与该第二光源为红外光源。
13.如权利要求11所述的头戴式显示器,其中该光传感器为红外光传感器。
14.如权利要求11所述的头戴式显示器,其中该半穿透半反射镜为红外光半穿透半反射镜。
15.如权利要求11所述的头戴式显示器,其中该滤波器为红外光滤波器。
16.如权利要求11所述的头戴式显示器,还包括第三光源,用以产生第三光束,其中该第一光源设置在该透镜的周围上,该第一光束离开该第一光源后先被该第一物体反射,再依序通过该透镜以及经该半穿透半反射镜反射而入射该光传感器,该第三光源设置在该光传感器的周围上,该第三光束离开该第三光源后依序经该半穿透半反射镜反射以及通过该透镜后被该第一物体反射,再依序通过该透镜以及经该半穿透半反射镜反射而入射该光传感器。
17.如权利要求11所述的头戴式显示器,还包括第四光源,用以产生第四光束,其中该第四光源设置在该滤波器的周围上,该第二光束离开该第二光源后先被该第二物体反射,再依序通过该滤波器以及该半穿透半反射镜而入射该光传感器,该第四光束离开该第四光源后先被该头戴式显示器外的第三物体反射,再依序通过该滤波器以及该半穿透半反射镜而入射该光传感器。
18.一种头戴式显示器的使用方法,包括:
开启该头戴式显示器的第一光源与第二光源,使该第一光源产生第一光束而照射至第一物体,并使该第二光源产生第二光束而照射至第二物体;
使用该头戴式显示器的光传感器取得该第一物体的影像以及该第二物体的影像;以及
计算该第一物体的影像的变化以及该第二物体的影像的变化,以对应调整该头戴式显示器的显示器显示的影像。
19.如权利要求18所述的头戴式显示器的使用方法,其中该第一光源与该第二光源同时开启,使该光传感器同时取得该第一物体的影像以及该第二物体的影像。
20.如权利要求18所述的头戴式显示器的使用方法,其中轮流开启该第一光源与该第二光源,使该光传感器轮流取得该第一物体的影像以及该第二物体的影像。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI738473B (zh) * 2020-08-19 2021-09-01 宏達國際電子股份有限公司 頭戴式顯示裝置以及眼球追蹤裝置
US11327564B2 (en) 2020-08-19 2022-05-10 Htc Corporation Head mounted display apparatus and eye-tracking apparatus thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI725802B (zh) * 2020-03-31 2021-04-21 宏達國際電子股份有限公司 頭戴式顯示裝置
TWI792033B (zh) * 2020-08-10 2023-02-11 見臻科技股份有限公司 穿戴式眼動追蹤系統
CN116744839A (zh) * 2020-12-23 2023-09-12 奇跃公司 用于头戴式显示器的目镜成像组合件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1894975A (zh) * 2003-12-12 2007-01-10 海德佩公司 用于头戴式显示器的多个成像布置
CN103149689A (zh) * 2011-12-06 2013-06-12 微软公司 扩充的现实虚拟监视器
US20140043214A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Wearable display device having a sliding structure
CN103792661A (zh) * 2013-12-20 2014-05-14 香港应用科技研究院有限公司 用于头戴式显示器的集成双传感光学结构
CN104570366A (zh) * 2015-01-16 2015-04-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种具有手势识别功能的全息头盔显示器
CN106444028A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 成都虚拟世界科技有限公司 一种近眼显示系统以及虚拟现实设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014145166A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Eyecam, LLC Autonomous computing and telecommunications head-up displays glasses
KR102606118B1 (ko) * 2016-09-01 2023-11-24 엘지전자 주식회사 세탁장치의 제어방법
US20180082482A1 (en) 2016-09-22 2018-03-22 Apple Inc. Display system having world and user sensors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1894975A (zh) * 2003-12-12 2007-01-10 海德佩公司 用于头戴式显示器的多个成像布置
CN103149689A (zh) * 2011-12-06 2013-06-12 微软公司 扩充的现实虚拟监视器
US20140043214A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Wearable display device having a sliding structure
CN103792661A (zh) * 2013-12-20 2014-05-14 香港应用科技研究院有限公司 用于头戴式显示器的集成双传感光学结构
CN104570366A (zh) * 2015-01-16 2015-04-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种具有手势识别功能的全息头盔显示器
CN106444028A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 成都虚拟世界科技有限公司 一种近眼显示系统以及虚拟现实设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI738473B (zh) * 2020-08-19 2021-09-01 宏達國際電子股份有限公司 頭戴式顯示裝置以及眼球追蹤裝置
US11327564B2 (en) 2020-08-19 2022-05-10 Htc Corporation Head mounted display apparatus and eye-tracking apparatus thereof

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