CN111971609B - 用于定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法 - Google Patents

用于定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法，所述方法包括：‑获得所述配戴者的在参考坐标系中的并与预定注视方向相对应的3D眼睛瞳孔位置；以及‑基于所述3D眼睛瞳孔位置来定制所述头戴式装置，使得聚焦区域(EMB)的位置在所述预定注视方向上至少部分地与所述眼睛瞳孔的位置重合，其中，定制所述头戴式装置包括基于在所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置控制全息反射镜的记录。

Description

用于定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法、一种用于为配戴者定制该头戴式装置的装置、以及一种用于为配戴者定制该头戴式装置的计算机程序产品。
背景技术
现有的显示光学设备、尤其是实现环视或透视视觉的那些显示光学设备是标准设备。换言之，这种装置提供非常小(如果有的话)的调整可能性。特别地，显示装置被适配用于普通用户，而不适配用于特定用户。
除此之外，对于不同设备，即使向用户显示的信息出现在相同位置上，如果该设备不是根据用户定制的，则虚像的一部分可能对于用户不是完全可见的，因此限制了虚拟视野。
对于常规的光学设备、特别是眼科设备，每个个体用户在使用标准显示光学装置时都不会有相同的视觉体验。
例如，向用户显示的信息不会出现在每个用户的视野中的相同位置。通常，将要出现在视野的一侧上的信息可能出现在视野的中心或甚至不出现在用户的视野中，这取决于用户。
因此，需要一种用于提供显示光学设备的方法，该显示光学设备更好地适于这种设备的用户。
发明内容
为此，本发明提出了一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法，所述方法包括：
-获得所述配戴者的在参考坐标系中的并与预定注视方向相对应的3D眼睛瞳孔位置，以及
-基于所述3D眼睛瞳孔位置定制所述头戴式装置，使得聚焦区域(EMB)的位置在所述预定注视方向上至少部分地与所述眼睛瞳孔的位置重合，
其中，定制所述头戴式装置包括基于在所述参考坐标系中的所述 3D眼睛瞳孔位置控制对全息反射镜的记录。
有利地，所述方法允许定制头戴式装置，使得配戴者可独立于配戴者的面部解剖看见虚像，由于基于所提供的3D眼睛瞳孔位置来定制头戴式装置，因此确保了通过配戴者的瞳孔来矫正虚像的聚焦。
所述方法的另一潜在优点是由于获得了3D眼睛瞳孔位置而改进了配戴者的舒适性，尤其是在特定模式下，所述方法允许定制头戴式装置，使得配戴者可独立于配戴者的配戴偏好、或最适合于给定活动或给定视觉任务的配戴条件看见虚像。此外，所提供的3D眼睛瞳孔位置与可以由配戴者为获得最大舒适性而选择的特定的预定注视方向相对应。
根据可以单独地或以任何可能的组合来考虑的进一步的实施例：
-所述3D眼睛瞳孔位置是在与所述头戴式装置关联的参考坐标系中获得的；和/或
-所述方法进一步包括：在获得所述3D眼睛瞳孔位置之前，在与所述头戴式装置关联的参考坐标系中确定所述3D眼睛瞳孔位置；和/或
-所述定制的头戴式装置包括：光源，所述光源被配置成发射光束；以及反射元件，所述反射元件被配置成接收所述光束并且将其重新引向所述聚焦区域(EMB)；和/或
-所述反射元件包括所述全息反射镜；和/或
-所述头戴式装置包括扫描元件，所述扫描元件被配置成接收所述光束并且朝向所述反射元件扫描所接收到的光束；和/或
-在定制所述头戴式装置期间，基于所述参考坐标系中的所述3D 眼睛瞳孔位置来适配所述光源、所述扫描元件和/或所述反射元件中的至少一者；和/或
-在定制所述头戴式装置期间，基于所述参考坐标系中的所述3D 眼睛瞳孔位置来调整所述光源、所述扫描元件和所述反射元件中的至少一者的位置和/或取向；和/或
-在定制所述头戴式装置期间，基于在所述参考坐标系中的所述 3D眼睛瞳孔位置来记录所述全息反射镜；和/或
-所述方法进一步包括获得至少一个配适参数，并且基于所述至少一个配适参数来确定所述3D眼睛瞳孔位置；和/或
-所述方法进一步包括获得至少一个居中参数，并且基于所述至少一个居中参数来确定所述3D眼睛瞳孔位置；和/或
-所述方法进一步包括：在定制所述头戴式装置之前，获得所述头戴式装置的与所述聚焦区域在参考坐标系中的位置相关的至少一个配置参数值；和/或
-在定制所述头戴式装置期间，基于所获得的3D眼睛瞳孔位置来定制并更新所述至少一个配置参数；和/或
-随着时间推移重复以下操作：获得3D眼睛瞳孔位置，并且基于所获得的3D眼睛瞳孔位置来定制所述头戴式装置；和/或
-聚焦区域(EMB)的位置包括某个点的位置；和/或
-聚焦区域(EMB)的位置包括某个表面的位置；和/或
-聚焦区域(EMB)的位置包括某个体积的位置；和/或
-眼睛瞳孔的位置包括某个点的位置；和/或
-眼睛瞳孔的位置包括某个表面的位置；和/或
-头戴式装置包括镜架；和/或
-所述3D眼睛瞳孔位置是在与所述头戴式装置的镜架关联的参考坐标系中获得的；和/或
-所述方法进一步包括：在获得所述3D眼睛瞳孔位置之前，在与所述头戴式装置的镜架关联的参考坐标系中确定所述3D眼睛瞳孔位置；和/或
-所述方法进一步包括：在提供头戴式装置之后，将所述头戴式装置定位在配戴者身上；和/或
-所述头戴式装置包括：光源，所述光源被配置成发射光束；以及扫描元件，所述扫描元件被配置成接收所述光束并且反射所接收到的光束；和/或
-所述头戴式装置包括反射元件，所述反射元件被配置成接收由扫描元件反射的光束并且将其重新引向聚焦区域(EMB)；和/或
-在定制所述头戴式装置期间，将被配置成接收由扫描元件反射的光束并且将其重新引向聚焦区域(EMB)的反射元件添加到所述头戴式装置。
本发明进一步涉及一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法，所述方法包括：
-头戴式装置提供步骤，在此步骤期间，提供被配置成将光束引向聚焦区域(EMB)的头戴式装置，
-3D眼睛瞳孔位置提供步骤，在此步骤期间，提供配戴者在与头戴式装置关联的参考坐标系中的并与预定注视方向相对应的3D眼睛瞳孔位置，以及
-头戴式装置定制步骤，在此步骤期间，基于3D眼睛瞳孔位置定制头戴式装置，使得聚焦区域(EMB)的位置在预定注视方向上至少部分地与眼睛瞳孔的位置重合。
有利地，该方法允许定制头戴式装置，使得配戴者可独立于配戴者的面部解剖看见虚像，由于在其期间基于所提供的3D眼睛瞳孔位置执行定制的头戴式装置定制步骤，因此确保了通过配戴者的瞳孔来矫正虚像的聚焦。
该方法的另一潜在优点是由于3D眼睛瞳孔位置提供步骤而改进了配戴者的舒适性，尤其是在特定模式下，该方法允许定制头戴式装置，使得配戴者可独立于配戴者的配戴偏好、或最适合于给定活动或给定视觉任务的配戴条件看见虚像。此外，所提供的3D眼睛瞳孔位置与可以由配戴者为获得最大舒适性而选择的特定的预定注视方向相对应。
根据可以单独地或以任何可能的组合来考虑的进一步的实施例：
-聚焦区域(EMB)的位置包括某个点的位置；和/或
-聚焦区域(EMB)的位置包括某个表面的位置；和/或
-聚焦区域(EMB)的位置包括某个体积的位置；和/或
-眼睛瞳孔的位置包括某个点的位置；和/或
-眼睛瞳孔的位置包括某个表面的位置；和/或
-头戴式装置包括镜架；和/或
-在3D眼睛瞳孔位置提供步骤期间，在与该头戴式装置的镜架关联的参考坐标系中提供该3D眼睛瞳孔位置；和/或
-该方法进一步包括：在3D眼睛瞳孔位置提供步骤之前的3D眼睛瞳孔位置确定步骤，在该3D眼睛瞳孔位置确定步骤期间，在与该头戴式装置关联的参考坐标系中确定该3D眼睛瞳孔位置；和/或
-该方法进一步包括在头戴式装置提供步骤之后的头戴式装置定位步骤，在该头戴式装置定位步骤期间，将头戴式装置定位在配戴者身上；和/或
-在头戴式装置提供步骤期间提供的头戴式装置包括：光源，该光源被配置成发射光束；以及扫描元件，该扫描元件被配置成接收该光束并且反射所接收到的光束；和/或
-在头戴式装置提供步骤期间提供的头戴式装置包括反射元件，该反射元件被配置成接收由扫描元件反射的光束并且将其重新引向聚焦区域(EMB)；和/或
-在头戴式装置定制步骤期间，将被配置成接收由扫描元件反射的光束并且将其重新引向聚焦区域(EMB)的反射元件添加到头戴式装置；和/或
-在头戴式装置定制步骤期间，基于与头戴式装置关联的参考坐标系中的3D眼睛瞳孔位置来适配光源、扫描元件和/或反射元件中的至少一者；和/或
-在头戴式装置定制步骤期间，基于与头戴式装置关联的参考坐标系中的3D眼睛瞳孔位置来调整光源、扫描元件和/或反射元件中的至少一者的位置；和/或
-在头戴式装置定制步骤期间，基于与头戴式装置关联的参考坐标系中的3D眼睛瞳孔位置来调整光源、扫描元件和/或反射元件中的至少一者的取向；和/或
-反射元件包括全息反射镜，和/或
-在头戴式装置定制步骤期间，基于在与头戴式装置关联的参考坐标系中的3D眼睛瞳孔位置来记录全息反射镜；和/或
-该方法进一步包括配适参数提供步骤，在该配适参数提供步骤期间，提供至少一个配适参数；和/或
-在3D眼睛瞳孔位置提供步骤期间，基于该至少一个配适参数来确定3D眼睛瞳孔位置；和/或
-该方法进一步包括居中参数提供步骤，在该居中参数提供步骤期间中，提供至少一个居中参数；和/或
-在3D眼睛瞳孔位置提供步骤期间，基于该至少一个居中参数来确定3D眼睛瞳孔位置；和/或
-该方法进一步包括在头戴式装置定制步骤之前的配置参数值提供步骤，在该配置参数值提供步骤期间，提供头戴式装置的与聚焦区域在同头戴式装置关联的参考坐标系中的位置相关的至少一个配置参数值；和/或
-在头戴式装置定制步骤期间，基于所提供的3D眼睛瞳孔位置来定制并更新该至少一个配置参数；和/或
-随着时间推移重复3D眼睛瞳孔位置提供步骤和头戴式装置定制步骤。
本发明进一步涉及一种用于确定被配置成将光束引向聚焦区域 (EMB)的头戴式装置的相对位置和配戴者的眼睛瞳孔的相对位置的装置，该装置包括各自彼此通信的至少一个位置传感器、存储器和处理单元，
-该至少一个位置传感器被适配用于确定位置数据，该位置数据包括当配戴者配戴头戴式装置时眼睛瞳孔的3D位置以及当配戴者配戴头戴式装置时头戴式装置的至少一部分的3D位置，
-该存储器被适配用于存储由该至少一个位置传感器确定的位置数据，并且
-该处理单元被适配用于基于存储在该存储器中的位置数据来在与头戴式装置关联的参考坐标系中确定眼睛瞳孔的3D位置。
根据可以单独地或以任何可能的组合来考虑的进一步的实施例：
-所述头戴式装置包括：光源，所述光源被配置成发射光束；以及扫描元件，所述扫描元件被配置成接收所述光束并且反射所接收到的光束；和/或
-所述头戴式装置包括反射元件，所述反射元件被配置成接收由扫描元件反射的光束并且将其重新引向聚焦区域(EMB)；和/或
-所述用于确定头戴式装置的相对位置和配戴者的眼睛瞳孔的相对位置的装置进一步包括所述头戴式装置。
根据另一方面，本发明涉及一种包括一个或多个存储的指令序列的计算机程序产品，所述存储的指令序列可由处理器访问并且当由所述处理器执行时致使所述处理器实施根据本发明的用于定制头戴式装置的方法的步骤。
本发明进一步涉及一种计算机可读介质，所述计算机可读介质承载了根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列。
此外，本发明涉及一种程序，所述程序使计算机至少执行本发明的用于定制头戴式装置的方法。
本发明还涉及一种其上记录有程序的计算机可读存储介质；其中，该程序使计算机至少执行本发明的用于定制头戴式装置的方法。
本发明进一步涉及一种包括处理器的装置，所述处理器被适配用于存储一个或多个指令序列并执行根据本发明的方法的至少一个步骤。
本发明进一步涉及一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的装置，所述装置包括彼此通信的至少一个存储器和至少一个处理单元，
-所述存储器被适配用于存储位置数据，所述位置数据包括当所述配戴者配戴所述头戴式装置时至少一个眼睛瞳孔的3D位置以及当所述配戴者配戴所述头戴式装置时所述头戴式装置的至少一部分的 3D位置，
-所述(多个)处理单元被适配用于基于存储在所述存储器上的所述位置数据来确定所述配戴者的在参考坐标系中的3D眼睛瞳孔位置，并且
-所述(多个)处理单元被适配用于确定用于基于所述配戴者的所述3D眼睛瞳孔位置来定制所述头戴式装置的数据，使得聚焦区域 (EMB)的位置至少部分地与所述3D眼睛瞳孔位置重合。
在有利的实施例中，所述(多个)处理单元被配置用于基于在所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置控制对全息反射镜的记录。
本发明进一步涉及一种被配置成将光束引向聚焦区域(EMB)的头戴式装置，所述头戴式装置包括上述装置。
本发明进一步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，所述存储的指令序列可由处理器访问并且当由所述处理器执行时致使所述处理器执行以下步骤：
-获得所述配戴者的在参考坐标系中的并与预定注视方向相对应的3D眼睛瞳孔位置，并且
-基于所述配戴者的所述3D眼睛瞳孔位置来定制头戴式装置，使得聚焦区域(EMB)的位置至少部分地与所述3D眼睛瞳孔位置重合。
在有利的实施例中，该一个或多个存储的指令序列当由处理器执行时致使处理器基于在参考坐标系中的3D眼睛瞳孔位置控制对全息反射镜的记录。
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中操作的设备。此设备可以是为所期望的目的而专门构建的，或此设备可以包括通用计算机或被存储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合于存储电子指令并且能够联接到计算机系统总线的介质。
所述过程和显示方式不是与任何具体的计算机或其他设备内在相关的。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设备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考任何具体的编程语言而进行描述。将要认识到的是，可以使用各种编程语言来实施本文中所描述的本发明的教导。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的非限制实施例，在附图中：
-图1、图2A和图2B是根据依据本发明的实施例的方法定制的配戴式头戴式装置的示意前视图、侧视图和俯视图；
-图3A、图3B和图3C是根据本发明的不同实施例的用于定制头戴式装置的方法的不同步骤的流程图；
-图4是根据本发明的实施例的用于定制头戴式装置的方法的不同步骤的流程图；
-图5是根据本发明的用于确定头戴式装置的相对位置和配戴者的眼睛瞳孔的相对位置的装置的示意性表示；
-图6是根据本发明的实施例的配戴式头戴式装置的示意性表示，其中在与头戴式装置的光学镜片关联的参考坐标系中表示了测量结果和参数；以及
-图7是根据本发明的实施例的配戴式头戴式装置的示意性表示，其中在与配戴者的眼睛关联的参考坐标系中表示了测量结果和参数。
附图中的要素仅为了简洁和清晰而图示并且不一定按比例绘制。例如，附图中的某些要素的尺寸可以相对于其他要素被放大，以便帮助增加对本发明的实施例的理解。
具体实施方式
本发明涉及一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法。
如图1、图2A和图2B所展示的，该方法旨在定制头戴式装置10，使得当由配戴者配戴头戴式装置10时，通过配戴者的瞳孔8聚焦所生成的虚像。
如图3A、图3B和图3C所展示的，该方法包括：
-获得S6A和/或提供S6B 3D眼睛瞳孔位置，以及
-定制S8头戴式装置。
获得S6A 3D眼睛瞳孔位置可以包括接收3D眼睛瞳孔位置。
该方法可以进一步包括提供S1头戴式装置。提供S1头戴式装置可以在获得S6A和/或提供S6B 3D眼睛瞳孔位置之前或之后或者与其同时执行。
眼睛瞳孔8相对于头戴式装置10的相对位置取决于配戴者对头戴式装置的用法，该用法可以包括配戴者的面部解剖、和/或配戴者的配戴偏好和/或与配戴者的特定视觉任务或活动相对应的配戴条件。
有利地，根据本披露内容的方法允许针对配戴者的用法、基于获得S6A和/或提供S6B 3D眼睛瞳孔位置来定制头戴式装置10。
在提供S1头戴式装置期间，提供被配置成将光束引向聚焦区域(EMB)的头戴式装置10。
头戴式装置10可以是增强现实眼镜或虚拟现实头戴式装置。头戴式装置10可以包括一个或多个光学镜片12，比如适于配戴者的眼镜镜片、平光镜片、单光眼科镜片、双焦点眼科镜片、渐进式眼科镜片。头戴式装置10可以包括两个眼镜镜片所附接至的镜架14。
光束包括旨在向配戴者显示的信息。
头戴式装置10可以包括被配置成发射光束的光源16，例如可切换光源。
头戴式装置10可以包括扫描元件18，该扫描元件被配置成接收光束并且扫描所接收到的光束。光源和/或扫描元件18可以附接至或集成在头戴式装置10的镜架14中。扫描所接收到的光束可以包括反射和/或折射所接收到的光束。
头戴式装置10可以包括反射元件20，该反射元件被配置成接收由光源和/或扫描元件18反射的光束并且将其重新引向聚焦区域 (EMB)。例如，可以将反射元件20嵌入头戴式装置10的光学镜片 12中。
如图2A-图2B所展示的，光束可以沿着与由扫描元件18扫描的总光束的不同光线相对应的不同路径18A、18B、18C。
反射元件20可以包括无源全息反射镜。全息反射镜被定义为使用全息照相过程记录。反射镜用于重新引导从图像源生成的光束，以便使配戴者看见图像。全息反射镜不用于对所记录的全息图像进行重建 (如传统全息图观看的情况)。由于记录，反射镜被赋予光学功能，该光学功能在适用时能够在通过所述反射镜重新引导时改变源自图像源的光束的波前。这允许矫正配戴者的虚拟视觉，因为结合了全息反射镜的光学镜片12可以改变在配戴者的眼睛中生成图像的光束。
反射元件20可以包括电有源全息反射镜。全息反射镜可以包括一个或多个光学特性可调的区域，光学特性是比如折射率值、相位、反射率(值、角度、波长或光谱曲线)、透射率等。有利地，可以针对配戴者的需求来定制头戴式装置10的光学特性。
聚焦区域(EMB)与被定义为光束的会聚点的眼睛运动框相关。换言之，聚焦区域可以被表示为3D观看锥体，在该3D观看锥体中，可以由人眼观看由光束携带的所显示信息。在本披露内容的意义上，聚焦区域的位置可以被理解为整个3D观看锥体的位置或3D观看锥体的一部分的位置，该一部分比如与3D观看锥体的同3D观看锥体的轴线正交的截面相对应的2D表面、或比如位于3D观看锥体的轴线上的点。
考虑到头戴式装置10的设定配置，还可以在与头戴式装置10关联的参考坐标系中设置聚焦区域的位置。
在获得S6A和/或提供S6B 3D眼睛瞳孔位置期间，在参考坐标系 (例如，与头戴式装置10关联的参考坐标系)中提供配戴者的3D眼睛瞳孔位置。参考坐标系可以与头戴式装置10的镜架14关联。3D眼睛瞳孔位置与预定注视方向、优选地由配戴者定义的或在配戴者身上测量的注视方向相对应，从而与在可视化虚像时所使用的方向相对应。
在本披露内容的意义上，眼睛瞳孔8将被理解为配戴者的眼睛的入射光瞳并且可以被表示为圆盘。眼睛瞳孔8的3D位置可以被理解为圆盘的3D位置，或被理解为比如圆盘的中心等点的3D位置。
有利地，配戴者的3D眼睛瞳孔位置在同一参考坐标系中被称为眼睛运动框的位置或聚焦区域的位置。
在定制S8头戴式装置期间，基于3D眼睛瞳孔位置定制头戴式装置10，使得聚焦区域(EMB)的位置在预定注视方向上至少部分地与眼睛瞳孔8的位置重合。
有利地，针对配戴者的需求来定制头戴式装置10，并且将旨在由配戴者观看的信息有效地引向配戴者的眼睛瞳孔8。
预定注视方向可以与特定视觉任务相对应。例如，可以提示配戴者看向与预定注视方向相对应的已知位置处的物体。预定注视方向可以与初始化值或默认值相对应。
在本披露内容的意义上，“聚焦区域(EMB)的位置至少部分地与眼睛瞳孔8的位置重合”被理解为这两个位置重叠，使得光束中包含的并且旨在由配戴者观看的全部信息被引导通过配戴者的眼睛的入射光瞳。
在定制S8头戴式装置期间，可以将被配置成接收由扫描元件18 反射的光束并且将其重新引向聚焦区域(EMB)的反射元件20添加到头戴式装置10。可以将反射元件20集成到头戴式装置10的光学镜片12。
在定制S8头戴式装置期间，可以基于所提供的3D眼睛瞳孔位置来适配光源16、扫描元件18和/或反射元件中的至少一者。这种适配可以涉及调整光源16、扫描元件18和/或反射元件20的位置和/或取向，以便将光束引向配戴者的眼睛瞳孔8。
在定制S8头戴式装置期间，可以基于所提供的3D眼睛瞳孔位置来记录全息反射镜。
光源可以被定位和调整成发射配准光束，以记录全息反射镜，使得在记录全息反射镜之后，配准光束被全息反射镜反射，并且所反射的配准光束朝向聚焦区域(EMB)会聚。
有利地，该方法允许通过记录适于特定配戴者的全息反射镜来为配戴者定制标准头戴式装置10。
如图4所展示的，该方法可以进一步包括：在提供S1头戴式装置之后，将头戴式装置定位S2在配戴者身上。可以将头戴式装置10调整到配戴者的面部。
有利地，将头戴式装置10定位在对于配戴者而言最优的位置，从而改进配戴者的舒适性。
通过定位S2头戴式装置而提供的另一优点是允许相对于配戴式头戴式装置10直接确定配戴者的3D眼睛瞳孔位置。
如图4所展示的，该方法可以进一步包括：在获得S6A和/或提供 S6B 3D眼睛瞳孔位置之前，在参考坐标系中(例如，在与头戴式装置 10关联的参考坐标系中)确定S3 3D眼睛瞳孔位置。
在确定S3 3D眼睛瞳孔位置期间，可以直接测量眼睛瞳孔8相对于头戴式装置10的3D位置。例如，在定位S2头戴式装置期间，在将头戴式装置定位在配戴者身上之后，可以在配戴者身上直接执行位置测量。
可替代地，可以根据测量结果或模型来计算眼睛瞳孔8的3D位置。这样的模型可以包括优选地根据配戴者的预定用法将头戴式装置的虚像叠加在配戴者的面部上或在配戴者的面部的图像上。
这样的测量结果或模型可以包括光学镜片12的主表面与配戴者的眼睛之间的距离、和/或光学镜片12的主表面与配戴者的眼睛的转动中心9的距离、和/或前倾角和/或包角。
前倾角是眼镜镜片的光轴与处于第一眼位的眼睛的视轴(通常被视为是水平的)之间在竖直平面中的角。
包角是眼镜镜片的光轴与处于第一眼位的眼睛的视轴(通常被视为是水平的)之间在水平平面中的角。
代替使用专用于确定瞳孔的3D距离的测量装置，可以使用被适配用于确定瞳孔的2D位置的装置，并且执行位置确定的相继迭代。
在EP 2134249中描述了合适装置的示例，并且该合适装置包括 2D相机以及具有标记的、附接至眼镜的夹具。
夹具定义与眼镜关联的参考坐标系(Of，Xf，Yf，Zf)。对在具有两个不同头部姿势和面向相机的相同注视方向的两个图像上的瞳孔位置的测量使得能够在定义的参考坐标系中确定眼睛转动中心的位置。
根据在该参考坐标系(Of，Xf，Yf，Zf)中眼睛转动中心的位置，可以在该参考坐标系(Of、Xf、Yf、Zf)中推导出与任何注视方向相对应的瞳孔位置。
如图4所展示的，该方法可以进一步包括获得S4A和/或提供S4B 至少一个配适参数。
配适参数可以包括与镜架14在被佩戴时相对于配戴者的面部的位置相关的参数。
如图6和图7所展示的，配适参数可以包括同头戴式装置的光学镜片与配戴者的眼睛的角膜顶点之间的距离相对应的距离DVO。
配适参数可以包括同眼睛转动中心9与头戴式装置的光学镜片的眼球侧表面之间的距离相对应的距离D(ERC-镜片)。
配适参数可以包括同眼睛瞳孔8与头戴式装置的光学镜片的眼球侧表面之间的距离相对应的距离D(EntPup-镜片)。
该至少一个配适参数可以由在与配戴式头戴式装置关联的参考坐标系中头戴式装置的光学镜片沿着两个水平轴线(图1的X和Z)的位置来表征。
该至少一个配适参数可以由可以在与配戴式头戴式装置关联的参考坐标系中确定的头戴式装置的光学镜片沿着两个水平轴线(图1的 X和Z)的位置来表征。
有利地，可以以提高的精度在与配戴式头戴式装置关联的参考坐标系中确定聚焦区域(EMB)沿所述两个水平轴线的位置，因此实现了聚焦区域(EMB)与眼睛瞳孔8之间更好的重合。
如图4所展示的，该方法可以进一步包括获得S5A和/或提供S5B 至少一个居中参数。
居中参数可以包括与头戴式装置10的光学镜片12或眼科镜片相对于配戴者的面部的位置相关的参数。
居中参数可以包括鼻子中间与眼睛瞳孔之间的距离1/2PD、和/或同瞳孔与镜架的下边缘之间的距离相对应的配适高度FH。
该位置可以由在与配戴式头戴式装置关联的参考坐标系中光学镜片沿着水平轴线(图1的X)和竖直轴线(图1的Y)的位置来表征。
如图6和图7所展示的，可以在参考坐标系中(例如，在与头戴式装置关联的、与图6的(O，X，Y，Z)轴系统相对应的参考坐标系中)直接确定通过该方法获得和/或提供的任何测量结果和/或模型和/或配适参数和/或居中参数。
可替代地，可以首先在与配戴者的眼睛关联的、与图7的(O， Xf，Yf，Zf)轴系统相对应的参考坐标系中提供测量结果、模型和参数，并且随后在与头戴式装置关联的参考坐标系中对这些测量结果、模型和参数进行转换。
此外，在获得S6A和/或提供S6B 3D眼睛瞳孔位置期间，可以基于至少一个配适参数和/或至少一个居中参数来确定3D眼睛瞳孔位置。
有利地，该方法允许针对与配戴者的更好配戴舒适性、改进的视觉舒适性和最佳视觉矫正相对应的配戴条件来定制头戴式装置10。
如图4所展示的，该方法可以进一步包括获得S7A和/或提供S7B 头戴式装置10的与聚焦区域在参考坐标系中(例如，在与头戴式装置 10关联的参考坐标系中)的位置相关的至少一个配置参数值。
这种配置参数可以包括光源16、扫描元件18和/或反射元件20 的位置和/或取向和/或激活状态，以便将光束引向配戴者的眼睛瞳孔 8。
此外，在定制S8头戴式装置期间，可以基于所提供的3D眼睛瞳孔位置来定制并更新该至少一个配置参数。
有利地，该方法允许针对不同的配戴者、不同的配戴条件、或意味着不同注视方向的不同视觉任务来定制单个头戴式装置10。
该方法的另一优点是允许存储在特定配戴条件下适于头戴式装置 10的特定配戴者的配置参数，使得可以随后检索这些配置参数并且将其应用于头戴式装置10。
在实施例中，随着时间推移重复以下操作：获得S6A和/或提供 S6B 3D眼睛瞳孔位置，以及头戴式装置定制步骤S8。
有利地，头戴式装置10可以适于配戴者的不同需求。
如图5所展示的，本发明进一步涉及一种用于确定被配置成将光束引向聚焦区域(EMB)的头戴式装置10的相对位置和配戴者的眼睛瞳孔8的相对位置的装置，该装置包括各自彼此通信的至少一个位置传感器2、存储器4和处理单元6。
在本披露内容的意义上，传感器2、存储器4和处理单元6各自彼此相互通信将被理解为有线通信或无线通信。
在实施例中，处理单元6可以是例如远程计算系统的一部分。
尽管本说明书参考特定标准和协议描述了在实施例中实施的部件和功能，但是本披露内容不限于这样的标准和协议。互联网和其他分组交换网络传输(例如，TCP/IP、UDP/IP、HTML、HTTP)的标准中的每一个标准都表示现有技术的示例。这样的标准会定期被具有基本上相同功能的更快或更高效的等价物取代。设想无线标准(例如， RFID)、短程通信(例如，蓝牙、WiFi、Zigbee)和远程通信(例如， WiMAX、GSM、CDMA)由用于确定头戴式装置10的相对位置和配戴者的眼睛瞳孔8的相对位置的装置使用。
该至少一个位置传感器2被适配用于在给定参考坐标系中确定位置数据。该位置数据至少包括当配戴者配戴头戴式装置10时眼睛瞳孔 8的3D位置以及当配戴者配戴头戴式装置10时头戴式装置10的至少一部分的3D位置。
存储器4被适配用于存储由该至少一个位置传感器2确定的位置数据。
处理单元6被适配用于基于存储在存储器中的位置数据来在与头戴式装置10关联的参考坐标系中确定眼睛瞳孔8的3D位置。
有利地，该装置允许在与头戴式装置10关联的参考坐标系中确定配戴者的眼睛瞳孔8的3D位置。
在实施例中，存储器4还可以包括用于基于所确定的配戴者的眼睛瞳孔8的3D位置来定制头戴式装置10的指令。
有利地，该装置允许基于配戴者的3D眼睛瞳孔位置定制头戴式装置10。
用于确定头戴式装置10的相对位置的装置本身可以包括头戴式装置10。例如，位置传感器2可以被适配用于相对于其自己在头戴式装置10上的位置来确定配戴者的眼睛瞳孔8的位置。
有利地，位置传感器2在与头戴式装置10关联的参考坐标系中具有固定位置，从而在确定配戴者的眼睛瞳孔8的3D位置时减少了一个误差源。
头戴式装置10可以包括：光源16，该光源被配置成发射光束；以及扫描元件18，该扫描元件被配置成接收该光束并且反射所接收到的光束。
头戴式装置10可以包括反射元件20，该反射元件被配置成接收由扫描元件18反射的光束并且将其重新引向聚焦区域(EMB)。
在实施例中，由位置传感器2确定的并且存储在存储器4上的位置数据可以包括光源16、扫描元件18、和/或反射元件20的位置和/ 或取向。
在实施例中，存储器4还包括头戴式装置10的与聚焦区域在同头戴式装置10关联的参考坐标系中的位置相关的至少一个存储的配置参数值。这种配置参数可以包括光源16、扫描元件18和/或反射元件 20的位置和/或取向和/或激活状态，以便将光束引向配戴者的眼睛瞳孔8。
在实施例中，存储器4可以包括用于定制光源16、扫描元件18 和/或反射元件20的位置和/或取向和/或激活状态的指令，和/或用于基于存储在存储器4中的数据来记录全息反射镜的手段。
有利地，该装置允许通过定制并更新至少一个配置参数来执行对头戴式装置10的定制。
本发明的另一目的涉及一种包括一个或多个存储的指令序列的计算机程序产品，这些存储的指令序列可由处理器访问并且当由该处理器执行时致使该处理器实施根据本发明的用于定制头戴式装置的方法的步骤。
本发明的另一目的是一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列。
本发明的另一目的是一种程序，该程序使计算机至少执行本发明的用于定制头戴式装置的方法。
本发明的另一目的是一种其上记录有程序的计算机可读存储介质；其中，该程序使计算机至少执行本发明的用于定制头戴式装置的方法。
本发明另一目的是一种包括处理器的装置，该处理器被适配用于存储一个或多个指令序列并执行根据本发明的方法的至少一个步骤。
以上已经借助于实施例描述了本发明，而并不限制总体发明构思。
对于参考了前述说明性实施例的本领域技术人员来说，还可提出很多进一步的修改和变化，这些实施例仅以示例的方式给出而并不意在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求决定。
在权利要求中，词语“包括”并不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一个/种(a或an)”并不排除复数。在相互不同的从属权利要求中叙述不同的特征这个单纯的事实并不表明不能有利地使用这些特征的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚拟图像的头戴式装置的方法，所述方法包括：
-获得所述配戴者的在参考坐标系中的并与预定注视方向相对应的3D眼睛瞳孔位置，以及
-基于所述3D眼睛瞳孔位置定制所述头戴式装置，使得聚焦区域EMB的位置在所述预定注视方向上至少部分地与所述眼睛瞳孔的位置重合，
其中，定制所述头戴式装置包括基于在所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置来控制全息反射镜的位置、朝向或光学特性中的至少一个以将反射的光束重新引向所述聚焦区域EMB。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述3D眼睛瞳孔位置是在与所述头戴式装置关联的参考坐标系中获得的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括：在获得所述3D眼睛瞳孔位置之前，在与所述头戴式装置关联的参考坐标系中确定所述3D眼睛瞳孔位置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述定制的头戴式装置包括：光源，所述光源被配置成发射光束；以及反射元件，所述反射元件被配置成接收所述光束并且将其重新引向所述聚焦区域EMB，所述反射元件包括所述全息反射镜。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述头戴式装置包括扫描元件，所述扫描元件被配置成接收所述光束并且朝向所述反射元件扫描所接收到的光束。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在定制所述头戴式装置期间，基于所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置来适配光源、扫描元件和/或反射元件中的至少一者。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在定制所述头戴式装置期间，基于所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置来调整光源、扫描元件和反射元件中的至少一者的位置和/或取向。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在定制所述头戴式装置期间，基于在所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置来记录所述全息反射镜。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括获得至少一个配适参数，并且其中，基于所述至少一个配适参数来确定所述3D眼睛瞳孔位置。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括获得至少一个居中参数，并且其中，基于所述至少一个居中参数来确定所述3D眼睛瞳孔位置。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括，在定制所述头戴式装置之前：
-获得所述头戴式装置的与所述聚焦区域在参考坐标系中的位置有关的至少一个配置参数值，
并且其中，在定制所述头戴式装置期间，基于所获得的3D眼睛瞳孔位置来定制并更新所述至少一个配置参数。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，随着时间推移重复以下操作：获得3D眼睛瞳孔位置，并且基于所获得的3D眼睛瞳孔位置来定制所述头戴式装置。
13.一种用于为配戴者定制被适配用于生成虚拟图像的头戴式装置的装置，所述装置包括彼此通信的至少一个存储器和至少一个处理单元，
-所述存储器被适配用于存储位置数据，所述位置数据包括当所述配戴者配戴所述头戴式装置时至少一个眼睛瞳孔的3D位置以及当所述配戴者配戴所述头戴式装置时所述头戴式装置的至少一部分的3D位置，
-所述至少一个处理单元被适配用于基于存储在所述存储器上的所述位置数据来确定所述配戴者的在参考坐标系中的3D眼睛瞳孔位置，并且
-所述至少一个处理单元被适配用于确定用于基于所述配戴者的所述3D眼睛瞳孔位置来定制所述头戴式装置的数据，使得聚焦区域EMB的位置至少部分地与所述3D眼睛瞳孔位置重合，以及
其中定制所述头戴式装置包括基于在所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置来控制全息反射镜的位置、朝向或光学特性中的至少一个以将反射的光束重新引向所述聚焦区域EMB。
14.一种被配置成将光束引向聚焦区域EMB的头戴式装置，所述头戴式装置包括根据权利要求13所述的用于定制所述头戴式装置的装置。
15.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储一个或者多个指令序列，所述一个或者多个指令序列当由处理器执行时致使所述处理器执行以下步骤：
-获得配戴者的在参考坐标系中的并与预定注视方向相对应的3D眼睛瞳孔位置，
-基于所述配戴者的所述3D眼睛瞳孔位置来定制头戴式装置，使得聚焦区域EMB的位置至少部分地与所述3D眼睛瞳孔位置重合，以及
-其中定制所述头戴式装置包括基于在所述参考坐标系中的所述3D眼睛瞳孔位置来控制全息反射镜的位置、朝向或光学特性中的至少一个以将反射的光束重新引向聚焦区域EMB。
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