CN112272788B - 用于变焦头戴式显示器的基于挠曲的引导系统 - Google Patents

Abstract

一种变焦头戴式显示器(HMD)包括电子显示器、光学系统、以及引导系统。电子显示器呈现内容。光学系统包括一个或多个光学元件，并且将内容提供给HMD的眼箱。引导系统是基于挠曲的引导系统，其包括致动器以及第一和第二挠曲元件(例如，平行梁、双罗伯茨等)，该第一和第二挠曲元件引导电子显示器沿着光学系统的光轴的移动，以便调整光学系统中的一个或可移动元件的位置，并且从而控制图像平面的位置。第一和第二挠曲元件能够随着致动器移动而挠曲或弯曲，以调整一个或可移动元件的位置，该一个或可移动元件包括电子显示器和/或光学系统的一个或多个光学元件。

Description

用于变焦头戴式显示器的基于挠曲的引导系统

背景技术

本公开总体上涉及引导系统，并且具体涉及用于变焦头戴式显示器的基于挠曲的引导系统。

头戴式显示器(HMD)可以用于向用户提供虚拟图像。例如，在HMD内部的电子显示器上显示立体图像，以模拟深度错觉，并且头部追踪传感器估计用户正在查看虚拟环境的什么部分。当渲染内容时，传统HMD通常不能够补偿聚散(vergence)和调节(accommodation)冲突，这可能造成用户视觉疲劳和恶心。

发明内容

一种变焦头戴式显示器(HMD)包括电子显示器、光学系统(例如，饼状透镜组件)、以及引导系统。电子显示器呈现内容。光学系统包括一个或多个光学元件，并且将内容提供给HMD的眼箱。引导系统是基于挠曲的引导系统，其包括致动器、以及一个或多个挠曲元件的系统，该一个或多个挠曲元件引导电子显示器沿着光学系统的光轴的移动，以便调整光学系统中的一个或多个可移动元件的位置，并且从而控制图像平面的位置。一个或多个挠曲元件的系统能够随着致动器移动而挠曲或弯曲，以调整一个或多个可移动元件的位置，该一个或多个可移动元件包括电子显示器和/或光学系统的一个或多个光学元件。

在一个实施例中，引导系统是一种平行梁挠曲引导系统，该平行梁挠曲引导系统包括：致动器(例如，音圈致动器、步进电机、无刷DC电机等)；第一对挠曲梁，被配置为引导电子显示器102沿着光学系统的光轴的移动，并且防止在第一维度(即，x轴)上翻倒/倾斜；以及第二对挠曲梁，被配置为引导电子显示器102沿着光学系统的光轴的移动，并且防止在第二维度(即，y轴)上翻倒/倾斜。在该实施例中，致动器相对于光轴被离轴定位，并且第一对挠曲梁和第二对挠曲梁的形状为拱形，以符合光学系统周围的形状，以使HMD的外形规格最小。在一端，致动器相对于电子显示器被固定，以便移动电子显示器，并且在另一端，致动器相对于光学系统被固定。相应地，第一对挠曲梁和第二对挠曲梁在光学系统周围屈曲的同时，从致动器延伸到相对于光学系统固定的位置。因此，当操作致动器时，致动器的相对于电子显示器固定的一端被延伸，以使电子显示器相对于光学系统移动，并且从而调整图像平面的位置，同时第一对挠曲梁和第二对挠曲梁挠曲或弯曲远离光学系统。

在另一实施例中，引导系统是一种罗伯茨(Roberts)挠曲引导系统，其包括：致动器；三个挠曲元件；枢轴点，在该枢轴点处，这些挠曲元件中的每个挠曲元件以三角形阵列被连接；用于该三角形阵列的中心挠曲元件的第一锚固件，该第一锚固件相对于光学系统被固定；以及一对第二锚固件，该第二锚固件各自连接到三角形阵列的外挠曲中的一个外挠曲，该第二锚固件相对于电子显示器和致动器的移动端被固定。因此，当操作致动器时，致动器的相对于电子显示器固定的一端被延伸，以使电子显示器相对于光学系统移动，以调整图像平面的位置，同时挠曲元件围绕枢轴点挠曲。这使该对第二锚固件相对于第一锚固件在z方向上移动，从而以可预测且可重复的方式产生沿着光轴的线性运动。

相应地，这些挠曲引导系统产生沿着光学系统的光轴的线性运动，同时使包括电子显示器相对于光轴的行进直线度在内的寄生误差运动最小，同时使角度误差最小。而且，这些挠曲引导系统在相对较小的外形规格内产生该运动，同时使功率要求最小。

特别地，在涉及一种头戴装置和一种变焦致动系统的所附权利要求中，公开了根据本发明的实施例，其中在一个权利要求类别(例如，头戴装置)中提及的任何特征也可以在另一权利要求类别(例如，变焦致动系统、系统、方法、存储介质、以及计算机程序产品)中要求保护。仅出于形式原因选择所附权利要求中的从属关系或后向引用。然而，也可以要求保护由对任何在前权利要求的有意后向引用(特别是多项从属关系)而产生的任何技术方案，使得公开了并且可以要求保护权利要求及其特征的任何组合，而不论所附权利要求中选择的从属关系。可以要求保护的技术方案不仅包括所附权利要求中阐述的特征的组合，而且还包括权利要求中的特征的任何其他组合，其中权利要求中提及的每个特征可以与权利要求中的任何其他特征或其他特征组合进行组合。此外，本文中所描述或描绘的实施例和特征中的任何实施例和特征可以在单独权利要求中要求保护，和/或与本文中所描述或描绘的任何实施例或特征、或与所附权利要求的特征中的任何特征，以任何组合来要求保护。

在根据本发明的一个实施例中，一种头戴装置可以包括：

电子显示器；

光学块；

变焦致动系统，其包括：

致动器，其相对于光学块的光轴被离轴定位，致动器被配置为通过使电子显示器与光学块之间的距离变化，来调整头戴装置的图像平面的位置，致动器具有相对于电子显示器固定的可移动端、以及相对于光学块固定的固定端；以及

引导系统，其包括：

第一挠曲元件，引导电子显示器沿着光轴在第一维度上移动；以及

第二挠曲元件，引导电子显示器沿着光轴在第二维度上移动，第一挠曲元件和第二挠曲元件中的每一者的第一端被固定到致动器的可移动端，并且第一挠曲元件和第二挠曲元件中的每一者的第二端相对于光学块被固定。

第一挠曲元件和第二挠曲元件各自可以包括第一挠曲梁和第二挠曲梁，第一挠曲元件和第二挠曲元件的第一挠曲梁可以被定位成平行于第二挠曲梁。

第一挠曲梁和第二梁的形状可以为拱形，以符合头戴装置内的光学块周围的形状。

第一挠曲元件和第二挠曲元件可以是复合平行梁挠曲，复合平行梁挠曲各自可以包括第三挠曲梁和第四挠曲梁，第三挠曲梁和第四挠曲梁可以平行于第一挠曲梁和第二挠曲梁。

第一挠曲元件可以被配置为使电子显示器在第一维度上的倾斜最小，并且第二挠曲元件引导可以被配置为使在第二维度上的倾斜最小。

第一挠曲元件和第二挠曲元件可以是罗伯茨挠曲机构，其中每个罗伯茨挠曲机构的第一端可以是罗伯茨挠曲机构的与线性移动相关联的点。

第一挠曲元件和第二挠曲元件可以各自是Sarrus连接装置。

变焦致动系统可以使电子显示器与光学块之间的距离沿着z轴变化，第一维度对应于x轴，并且第二维度对应于y轴，其中第一挠曲元件可以引导电子显示器沿着z轴的移动，同时使围绕x轴的倾斜最小，并且第二挠曲元件可以引导电子显示器沿着z轴的移动，同时使围绕y轴的倾斜最小。

致动器可以是音圈致动器、步进电机、或无刷DC电动机。

头戴装置可以是头戴式显示器(HMD)或近眼显示器(NED)。

在根据本发明的一个实施例中，头戴装置可以包括：

与变焦致动系统通信的编码器，该编码器被配置为：

接收与焦距对应的输入，该焦距针对电子显示器上正在被呈现的虚拟场景的帧；

确定电子显示器相对于光学块的位置，以实现该焦距；以及

向致动器提供指令，该指令使电子显示器相对于光学块移动，以实现针对虚拟场景的帧的焦距。

在根据本发明的一个实施例中，一种头戴装置的变焦致动系统可以包括：

致动器，被配置为通过使头戴装置的电子显示器与光学块之间的距离变化，来调整头戴装置的出射光瞳处的图像平面，致动器具有相对于电子显示器固定的可移动端、以及相对于光学块固定的固定端；以及引导系统，其包括：

第一挠曲元件，引导电子显示器在第一维度上移动；以及

第二挠曲元件，引导电子显示器在第二维度上移动，第一挠曲元件和第二挠曲元件中的每一者的第一端被固定到致动器的可移动端，并且第一挠曲元件和第二挠曲元件中的每一者的第二端相对于光学块被固定。

致动器可以相对于光学块的光轴被离轴定位。

第一挠曲元件和第二挠曲元件可以各自包括第一挠曲梁和第二挠曲梁，第一挠曲元件和第二挠曲元件的第一挠曲梁可以被定位成平行于第二挠曲梁。

第一挠曲梁和第二梁的形状可以为拱形，以符合头戴装置内的光学块周围的形状。

第一挠曲元件和第二挠曲元件可以是复合平行梁挠曲，复合平行梁挠曲各自可以包括第三挠曲梁和第四挠曲梁，第三挠曲梁和第四挠曲梁可以平行于第一挠曲梁和第二挠曲梁。

第一挠曲元件可以被配置为使电子显示器在第一维度上的倾斜最小，并且第二挠曲元件引导可以被配置为使在第二维度上的倾斜最小。

第一挠曲元件和第二挠曲元件可以是罗伯茨挠曲机构，其中每个罗伯茨挠曲机构的第一端可以是罗伯茨挠曲机构的与线性移动相关联的点。

致动器可以是音圈致动器、步进电机、或无刷DC电动机，和/或变焦致动系统可以是头戴式显示器(HMD)或近眼显示器(NED)的部分。

变焦致动系统可以使电子显示器与光学块之间的距离沿着z轴变化，第一维度可以对应于x轴，并且第二维度可以对应于y轴，其中第一挠曲元件可以引导电子显示器沿着z轴的移动，同时使围绕x轴的倾斜最小，并且第二挠曲元件可以引导电子显示器沿着z轴的移动，同时使围绕y轴的倾斜最小。

在本发明的又一实施例中，一个或多个计算机可读非瞬态存储介质体现了软件，该软件在被执行时，可操作以在根据本发明或上文所提及的实施例中的任何实施例的系统中执行。

在本发明的又一实施例中，一种计算机实现的方法使用根据本发明或上文所提及的实施例中的任何实施例的系统。

在本发明的又一实施例中，一种计算机程序产品(优选地，包括计算机可读非瞬态存储介质)被用于根据本发明或上文所提及的实施例中的任何实施例的系统中。

附图说明

图1示出了根据至少一个实施例的示例虚拟现实系统。

图2示出了根据至少一个实施例的用于在头戴式显示器内使用的平行梁挠曲引导系统的图。

图3示出了根据至少一个实施例的包括头戴式显示器的光学块的平行梁挠曲引导系统的另一图。

图4示出了图3的平行梁挠曲引导系统和光学块的图的侧视图。

图5A至图5B示出了根据各种实施例的在操作中的头戴式显示器的平行梁挠曲引导系统。

图6示出了根据至少一个实施例的复合平行梁挠曲引导系统的图。

图7示出了根据至少一个实施例的用于在头戴式显示器内使用的罗伯茨挠曲引导系统的图。

图8A至图8B示出了根据各种实施例的在操作中的头戴式显示器的罗伯茨挠曲引导系统。

附图仅出于说明的目的描绘了本公开的实施例。本领域技术人员从以下描述中将容易认识到，在没有脱离本文中所描述的本公开的原理或所带来的利益的情况下，可以采用本文中所说明的结构和方法的备选实施例。

具体实施方式

挠曲引导系统概述

变焦系统提供对头戴式显示器(HMD)或其他近眼光学系统的焦距的动态调整，以使用户的眼睛随着聚散和调节发生改变而保持处于舒适区域。该系统使用眼睛追踪器来确定与用户正在观看的地方对应的聚散深度，并且调整聚焦以确保图像聚焦在确定的焦平面处。在一个实现方式中，该系统通过使用各种致动设备来移动电子显示器、光学块的一个或多个透镜、或两者的组合，来物理改变在电子显示器与HMD的光学块的一个或多个透镜之间的距离。

通过挠曲引导系统引导这些元件的移动。挠曲引导系统利用了顺应性挠曲元件，顺应性挠曲元件当受到机械应力时确定性地变形/偏转。当与衬套引导中的轴相比较时，挠曲引导系统无摩擦，可以潜在地使用较少零件来实现，并且可以集成为模制塑料零件。

设计用于变焦HMD的挠曲引导系统有三个主要目的。第一目的是力图沿着期望行进轴线产生纯线性运动，同时使寄生误差运动最小。该寄生误差运动包括相对于期望运动轴线的行进直线度以及角度误差；这两者都会削弱用户体验。期望行进轴线是沿着HMD的光学器件的光轴。第二目的是在对用户而言不太笨重的外形规格内产生这种运动。第三目的是由于电机还必须克服引导运动的挠曲的变形，所以要使功率要求最小。所有目的都深入耦合，并且仅针对一个或两个目的进行设计可能会导致其他目的的性能不尽人意。

为了在使电机要求最小的同时接近纯线性运动，在一些实施例中，使离轴刚度最大，同时使运动方向上的轴上刚度最小。叶片挠曲的离轴刚度对挠曲的长度L和宽度b(与L³成反比，并且与b³成正比)以及它们之间的间隔是高度敏感的。轴上刚度对挠曲的厚度t和长度(与t³成正比，并且与L³成反比)是高度敏感的。通过降低个体挠曲的厚度并且增加挠曲的数量(从2到数量n)以产生挠曲阵列，利用结构敏感度来显着降低轴上刚度(轴上刚度与挠曲数目n成正比)，其中对离轴刚度的影响较小。

在最大程度地维持离轴刚度的同时显着降低轴上刚度，打开了挠曲几何形状/外形规格以及材料选择(例如，不锈钢与钛)的解决方案空间。

系统概述

图1示出了头戴式显示器(HMD)101在其中操作的变焦系统100。变焦系统100可以用作虚拟现实(VR)系统、增强现实(AR)系统、混合现实(MR)系统、或它们的某个组合。在该示例中，变焦系统100包括HMD 101、成像设备160、以及I/O接口170，它们各自耦合到控制台150。虽然图1示出了单个HMD 101、单个成像设备160、以及单个I/O接口170，但是在其他实施例中，系统中可以包括任何数目的这些部件。例如，可以存在多个HMD，每个HMD具有相关联的I/O接口170并且由一个或多个成像设备160监控，其中每个HMD 101、I/O接口170和成像设备160与控制台150通信。在备选配置中，系统环境中还可以包括不同部件和/或附加部件。

HMD 101向用户呈现内容。示例内容包括图像、视频、音频、或它们的某个组合。音频内容可以经由HMD 101外部的单独设备(例如，扬声器和/或耳机)来呈现，该单独设备从HMD 101、控制台150或两者接收音频信息。HMD 101包括电子显示器102、光学块104、变焦致动块106、聚焦预测模块108、眼睛追踪模块110、聚散处理模块112、一个或多个定位器114、惯性测量单元(IMU)116、头部追踪传感器118、以及场景渲染模块120。

光学块104使用一个或多个光学元件(诸如孔径、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤波器等)，将来自电子显示器102的光导引到出射光瞳，以供用户查看，并且光学块104可以包括不同光学元件的组合。在一些实施例中，光学块104中的一个或多个光学元件可以具有一个或多个涂层，诸如抗反射涂层。与较大显示器相比，光学块104对图像光的放大允许电子显示器102在物理上更小、重量更轻、并且消耗的功率更少。附加地，放大图像光可以增加所显示的内容的视场。例如，所显示的内容的视场使得使用用户的视场的几乎全部(例如，对角150度)、并且在一些情况下用户的视场的全部，来呈现所显示的内容。光学块104可以是单个透镜或透镜系统，诸如饼状透镜。在第15/993,316号和第15/292,108号美国申请中，对关于饼状透镜组件的附加细节进行了详细描述，由此它们的全部内容通过引用被并入。

光学块104可以被设计为校正一个或多个光学误差。光学误差的示例包括：桶形失真、枕形失真、纵向色差、横向色差、球差、色差、场曲、像散等。在一些实施例中，被提供给电子显示器102以供显示的内容是预失真的，并且当光学块104从电子显示器102接收基于该内容而生成的图像光时，光学块104校正该失真。

变焦致动块106包括如下变焦致动块：该变焦致动块使得光学块104使HMD 101的焦距发生变化，以使用户的眼睛随着聚散和调节改变而保持处于舒适区域。在一个实施例中，如关于图4A至图21B将进一步解释的，变焦致动块106通过移动电子显示器102或光学块104(或两者)，在物理上改变在电子显示器102与光学块104之间的距离。附加地，将两个透镜相对于彼此移动或平移，还可以用于改变HMD 101的焦距。因此，变焦致动块106可以包括致动器或电机，该致动器或电机使电子显示器102和/或光学块104移动，以改变它们之间的距离。在各种实施例中，变焦致动块106可以与光学块104分离或集成到光学块104中。

光学块104的每个状态对应于HMD 101的焦距，或对应于焦距和相对于光学块104的眼睛位置的组合(如下文所进一步讨论的)。在操作中，对于大约1000个焦距(对应于光学块104的1000个状态)的粒度，光学块104可以在～5-10mm的范围内，以～5-10μm的位置准确度移动。可以提供任何数目的状态；然而，有限数目的状态适应人眼的灵敏度，从而允许一些实施例包括较少个焦距。例如，第一状态与理论上无穷米的焦距(0屈光度)对应，第二状态与2.0米的焦距(0.5屈光度)对应，第三状态与1.0米的焦距(1屈光度)对应，第四状态与0.5米的焦距(1屈光度)对应，第五状态与0.333米的焦距(3屈光度)对应，并且第六状态与0.250米的焦距(4屈光度)对应。因此，变焦致动块106设置并改变光学块104的状态以获得期望焦距。

聚焦预测模块108是编码器，其包括逻辑，该逻辑追踪光学块104的位置或状态，以预测光学块104的一个或多个未来状态或位置。例如，聚焦预测模块108累积与光学块104的先前状态对应的历史信息，并且基于先前状态来预测光学块104的未来状态。因为基于光学块104的状态来调整HMD 101对虚拟场景的渲染，所以如下文所进一步描述的，预测状态允许场景渲染模块120确定调整，以应用于针对特定帧的虚拟场景。相应地，聚焦预测模块108将描述针对帧的光学块104的预测状态的信息传达到场景渲染模块120。下文进一步描述由场景渲染模块120执行的对光学块104的不同状态的调整。

眼睛追踪模块110追踪HMD 101的用户的眼睛位置和眼睛移动。HMD 101内部的相机或其他光学传感器捕获用户的眼睛的图像信息，并且眼睛追踪模块110使用捕获的信息来确定瞳孔间距离、眼间距离、每只眼睛相对于HMD 101的三维(3D)位置(例如，出于失真调整目的)，包括扭转和旋转的幅度(即，滚转、俯仰和偏航)、以及每只眼睛的凝视方向。在一个示例中，红外光在HMD 101内发射并且从每只眼睛反射。反射光由相机接收或检测，并且被分析以从由每只眼睛所反射的红外光的改变中提取眼睛旋转。眼睛追踪模块110可以使用用于追踪用户的眼睛的许多方法。相应地，眼睛追踪模块110可以追踪每只眼睛的高达六个自由度(即，3D位置、滚转、俯仰和偏航)，并且可以组合来自用户的两只眼睛的追踪量的至少子集，以估计凝视点(即，用户正在观看的、虚拟场景中的3D定位或位置)。例如，眼睛追踪模块110对来自过去测量的信息、标识用户的头部的位置的测量、以及描述由电子显示器元件102所呈现的场景的3D信息进行整合。因此，针对用户的眼睛的位置和定向的信息被用于确定用户正在观看的、由HMD 101所呈现的虚拟场景中的凝视点。

进一步地，随着眼睛移动以在不同方向上观看，瞳孔与光学块104之间的距离发生改变。随着查看方向的改变，瞳孔与光学块104之间的距离变化被称为“瞳孔游动”，并且贡献于失真，由于光在不同位置中聚焦，该失真被用户感知为瞳孔与光学块104之间的距离。相应地，测量在不同眼睛位置和相对于光学块104的瞳孔距离处的失真、并且生成用于不同位置和距离的失真校正，允许通过追踪用户的眼睛的3D位置、并且在给定时间点应用与用户的眼睛中的每只眼睛的3D位置对应的失真校正，来减轻由“瞳孔游动”所造成的失真。因此，获知用户的眼睛中的每只眼睛的3D位置允许通过应用针对每个3D眼睛位置的失真校正，来减轻由在眼睛的瞳孔与光学块104之间的距离改变所造成的失真。

聚散处理模块112基于由眼睛追踪模块110所确定的凝视点或凝视线的估计交点，来确定用户凝视的聚散深度。聚散是两只眼睛在相反方向上的同时移动或旋转，以维持单个双目视觉，该同时移动或旋转由人眼自然且自动地执行的。因此，用户的眼睛被聚散的位置就是用户正在观看的地方，通常也是用户的眼睛被聚焦的位置。例如，聚散处理模块112对凝视线进行三角测量，以估计与凝视线的交点相关联的与用户相距的距离或深度。然后，与凝视线的交点相关联的深度可以用作调节距离的近似，调节距离标识用户的眼睛指向的与用户相距的距离。因此，聚散距离允许确定用户的眼睛应当被聚焦的位置以及眼睛被聚焦处的与用户的眼睛相距的深度，从而提供诸如聚焦的对象或平面之类的信息，用于对虚拟场景的渲染调整。

在一些实施例中，不是在确定的聚散深度处提供针对眼睛的调节，而是可以通过波前传感器(诸如夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)波前传感器)直接确定调节；因此，光学块104的状态可以是聚散或调节深度和每只眼睛的3D位置的函数，所以光学块104使电子显示器元件102所呈现的场景中的对象聚焦，以供用户查看该场景。进一步地，可以组合聚散和调节信息，以使光学块104聚焦并且渲染合成景深模糊。

定位器114是相对于彼此且相对于HMD 101上的特定参考点，而位于HMD 101上的特定位置的对象。定位器114可以是发光二极管(LED)、角立方反射器、反射标记、与HMD 101在其中操作的环境形成对比的光源类型、或它们的某个组合。主动定位器114(即，LED或其他类型的发光设备)可以发射在可见波段(～380nm至750nm)、红外(IR)波段(～750nm至1mm)、紫外波段(10nm至380nm)、电磁谱的某个其他部分、或它们的某个组合中的光。

定位器114可以位于HMD 101的外表面下面，该外表面对于由定位器114所发射或反射的光的波长是透明的，或足够薄以至于不会大量衰减由定位器114所发射或反射的光的波长。进一步地，在光的可见波长波段中，HMD 101的外表面或其他部分可以是不透明的。因此，定位器114可以在位于HMD 101的外表面下方的同时，在IR波段中发射光，该HMD 101的外表面在IR波段中是透明的，但是在可见波段中是不透明的。

IMU 116是电子设备，其基于从头部追踪传感器118中的一个或多个头部追踪传感器118接收的测量信号，来生成快速校准数据，头部追踪传感器118响应于HMD 101的运动而生成一个或多个测量信号。头部追踪传感器118的示例包括加速度计、陀螺仪、磁力计、适合于检测运动、校正与IMU 116相关联的误差的其他传感器、或它们的某个组合。头部追踪传感器118可以位于IMU 116外部、IMU 116内部、或它们的某个组合。

基于来自头部追踪传感器118的测量信号，IMU 116生成快速校准数据，该快速校准数据指示相对于HMD 101的初始位置的HMD101的估计位置。例如，头部追踪传感器118包括：多个加速度计，以测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)；以及多个陀螺仪，以测量旋转运动(例如，俯仰、偏航和滚转)。例如，IMU 116可以迅速采样测量信号，并且根据采样的数据来计算HMD 101的估计位置。例如，IMU 116对随着时间从加速度计接收的测量信号进行积分以估计速度矢量，并且对随着时间的速度矢量进行积分以确定HMD 101上参考点的估计位置。参考点是可以用于描述HMD 101的位置的点。虽然参考点可以一般地被限定为空间中的点，但是在各种实施例中，参考点被限定为HMD 101内的点(例如，IMU 130的中心)。可替代地，IMU 116将采样的测量信号提供给控制台150，控制台150确定快速校准数据。

附加地，IMU 116可以从控制台150接收一个或多个校准参数。如下文所进一步讨论的，该一个或多个校准参数用于维持对HMD 101的追踪。基于接收的校准参数，IMU 116可以调整一个或多个IMU参数(例如，采样速率)。在一些实施例中，某些校准参数使得IMU116更新参考点的初始位置，以与参考点的下一校准位置对应。将参考点的初始位置更新为参考点的下一校准位置帮助减低与确定估计位置相关联的累积误差。累积误差(也称为漂移误差)使得参考点的估计位置随着时间“漂移”远离参考点的实际位置。

场景渲染模块120从引擎156接收用于虚拟场景的内容，并且提供该内容以供在电子显示器102上显示。附加地，场景渲染模块120可以基于来自聚焦预测模块108、聚散处理模块112、IMU 116和头部追踪传感器118的信息，来调整内容。例如，在从引擎156接收到内容时，通过向虚拟场景的渲染中添加校正或预失真来补偿或校正由光学块104的预测状态所造成的失真，场景渲染模块120基于从聚焦预测模块108接收的光学块104的预测状态(即，眼睛位置和焦距)来调整内容。场景渲染模块120还可以基于用户的凝视、从聚散处理模块112接收的聚散深度(或调节深度)、或用户的眼睛的测量特性(例如，眼睛的3D位置等)，来添加景深模糊。附加地，如下文所进一步描述的，场景渲染模块120基于追踪模块154、头部追踪传感器118或IMU 116中的一个或多个，来确定要在电子显示器102上显示的内容的部分。

成像设备160根据从控制台150接收的校准参数，来生成慢速校准数据。慢速校准数据包括一个或多个图像，该一个或多个图像示出了可由成像设备160检测的定位器114的观察位置。成像设备160可以包括一个或多个相机、一个或多个摄像机、能够捕获包括一个或多个定位器114的图像的其他设备、或它们的某个组合。附加地，成像设备160可以包括一个或多个滤波器(例如，用于增加信噪比)。成像设备160被配置为在成像设备160的视场中检测从定位器114发射或反射的光。在其中定位器114包括被动元件(例如，回射器)的实施例中，成像设备160可以包括光源，该光源照射一些或全部定位器114，这些定位器114将光朝向成像设备160中的光源回射。慢速校准数据从成像设备160被传达到控制台150，并且成像设备160从控制台150接收一个或多个校准参数，以调整一个或多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧速率、ISO、传感器温度、快门速度、孔径等)。

I/O接口170是允许用户向控制台150发送动作请求的设备。动作请求是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用、或在应用内执行特定动作。I/O接口170可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备包括键盘、鼠标、游戏控制器、或用于接收动作请求并且将接收的动作请求传达到控制台150的任何其他合适设备。由I/O接口170所接收的动作请求被传达到控制台150，控制台150执行与该动作请求对应的动作。在一些实施例中，I/O接口170可以根据从控制台150接收的指令向用户提供触觉反馈。例如，当接收到动作请求时，通过I/O接口170提供触觉反馈，或者当控制台150执行动作时，控制台150向I/O接口170传达指令，使得I/O接口170生成触觉反馈。

控制台150根据从成像设备160、HMD 101或I/O接口170接收的信息，向HMD 101提供内容以呈现给用户。在图1所示的示例中，控制台150包括应用存储装置152、追踪模块154、以及引擎156。控制台150的一些实施例具有与结合图1所描述的那些模块不同的或附加的模块。相似地，下文所进一步描述的功能可以以与这里所描述的方式不同的方式分布在控制台150的部件之中。

应用存储装置152存储一个或多个应用以供控制台150执行。应用是指令组，当由处理器执行时，指令组生成内容以呈现给用户。由应用所生成的内容可以响应于经由HMD101的移动或接口设备170从用户接收的输入。应用的示例包括游戏应用、会议应用、视频回放应用、或其他合适应用。

追踪模块154使用一个或多个校准参数来校准系统100，并且可以调整一个或多个校准参数，以降低在确定HMD 101的位置中的误差。例如，追踪模块154调整成像设备160的聚焦，以获得在HMD 101上的所观察到的定位器114的更准确位置。而且，由追踪模块154所执行的校准还考虑从IMU 116接收的信息。附加地，如果失去了对HMD 101的追踪(例如，成像设备160失去了至少阈值数目的定位器114的视线)，追踪模块154重新校准一些或全部系统部件。

附加地，追踪模块154使用来自成像设备160的慢速校准信息来追踪HMD 101的移动，并且使用来自慢速校准信息的所观察到的定位器和HMD 101的模型，来确定HMD 101上参考点的位置。追踪模块154还使用来自HMD 101上IMU 116的快速校准信息的位置信息，来确定HMD 101上参考点的位置。附加地，追踪模块154可以使用快速校准信息的部分、慢速校准信息的部分或它们的某个组合，来预测提供给引擎156的HMD 101的未来位置。

引擎156执行系统内的应用，并且从追踪模块154接收针对HMD101的位置信息、加速度信息、速度信息、预测未来位置、或它们的某个组合。基于接收的信息，引擎156确定要提供给HMD 101以呈现给用户的内容，诸如虚拟场景。例如，如果接收的信息指示用户已经向左观看，则引擎156生成用于HMD 101的内容，该内容在虚拟环境中镜像或追踪用户的移动。附加地，引擎156响应于从I/O接口170接收的动作请求而在控制台150上执行的应用内执行动作，并且向用户提供该动作被执行的反馈。所提供的反馈可以是经由HMD 101的视觉反馈或听觉反馈、或经由I/O接口170的触觉反馈。

挠曲引导

诸如HMD 101之类的HMD(或近眼显示器)使用基于挠曲的引导系统来动态调整图像平面的位置(例如，以解决聚散-调节冲突)。引导系统能够调整光学块104的一个或可移动元件(例如，电子显示器102和/或一个或多个光学元件)的位置，以控制图像平面的位置。如本文中所使用的，可移动元件是其移动与图像平面的位置改变对应的元件。例如，在饼状透镜组件的情况下，引导系统可以被配置为移动饼状透镜的光学元件中的一个或全部光学元件和/或电子显示器102，以改变图像平面的位置。

引导系统包括至少一个致动器(例如，音圈致动器、步进电机、无刷DC电动机等)以及多个挠曲元件，多个挠曲元件能够随着致动器的移动而挠曲和/或弯曲，以调整至少一个可移动元件的轴上位置。例如，挠曲元件可以包括平行梁挠曲系统(图2至图5B)、罗伯茨或双罗伯茨(图7至图8B)、膜挠曲、具有基于挠曲的枢转元件的基于直线连接装置的引导、基于接线的挠曲、梁阵列、或它们的某个组合。

平行梁挠曲引导

图2示出了根据至少一个实施例的用于在HMD 101内使用的平行梁挠曲引导系统200的图。平行梁挠曲引导系统200包括致动器202(例如，音圈致动器、步进电机、无刷DC电机等)、第一挠曲元件204、以及第二挠曲元件206。第一挠曲元件204包括第一挠曲梁204a和第二挠曲梁204b，该第一挠曲梁204a和第二挠曲梁204b被配置为引导电子显示器102沿着光学块(未画出)的光轴208移动，并且防止在第一维度(即，x轴)上翻倒/倾斜，并且第二挠曲元件206包括第三挠曲梁206a和第四挠曲梁206b，该第三挠曲梁206a和第四挠曲梁206b被配置为引导电子显示器102沿着光轴208(或z轴)移动，并且防止在第二维度(即，y轴)上翻倒/倾斜。其中第一挠曲元件204和第二挠曲元件206引导电子显示器102沿着光轴208移动，同时限制和防止电子显示器102在第一维度上翻倒/倾斜和/或旋转(例如，围绕x轴翻倒/倾斜)和第二维度上翻倒/倾斜和/或旋转(例如，围绕y轴翻倒/倾斜)。在该实施例中，变焦致动块106包括致动器202和平行梁挠曲引导系统200的组合。

图3至图4示出了根据各种实施例的、包括光学块104的平行梁挠曲引导系统200的附加视图。如所示出的，在一个实施例中，致动器202相对于光学块104离轴定位，并且第一挠曲元件204和第二挠曲元件206的形状为拱形，以符合HMD 101内光学块104周围的形状，从而使HMD 101的外形规格最小。在一端，致动器202相对于电子显示器102被固定，以便移动电子显示器102。在另一端，致动器202相对于光学块104被固定。相应地，第一挠曲元件204从致动器202水平地屈曲或拱形延伸到位置210a，位置210a相对于光学块104被固定。相似地，第二挠曲元件206从致动器202垂直地屈曲延伸到位置210b，位置210b也相对于光学块104被固定。因此，当操作致动器202时，致动器202的相对于电子显示器102固定的一端被延伸，以使电子显示器相对于光学块104移动，从而调整图像平面的位置。下文关于图5A和图5B对该移动进行更详细的讨论。

图5A和图5B示出了根据各种实施例的在操作中的HMD的平行梁挠曲引导系统200的侧视图。图5A示出了处于第一状态中的平行梁挠曲引导系统200，该第一状态与图像平面的第一位置对应。这里，致动器202和引导系统200处于默认位置(例如，第一挠曲元件204和第二挠曲元件206不经受任何挠曲或弯曲)。致动器202包括第一端502和第二端504，并且在操作中，致动器202使第一端502与第二端504之间的距离改变，从而使图像平面移动到不同位置。

如图5A和图5B所示，致动器202的第二端504是由模制塑料制成的部件，该部件附接到电子显示器102、第一挠曲元件204和第二挠曲元件206。而且，如图5A和图5B所示，第二挠曲元件206的第三挠曲梁206a和第四挠曲梁206b被固定到在致动器202的第二端504处的模制塑料部件，并且第三挠曲梁206a和第四挠曲梁206b的另一端被固定到支架506，支架506相对于光学块104被固定(并且在一个实施例中，支架506被集成在光学块104的模制塑料外壳或荚壳中)。

相应地，如图5B所示，当增加致动器202的第一端502与第二端504之间的距离以将图像平面移动到新位置时，随着电子显示器102移动远离光学块104，第一挠曲元件204和第二挠曲元件206弯曲。因此，平行梁挠曲引导系统200产生沿着光轴208的线性运动，同时使寄生误差运动最小，寄生误差运动包括电子显示器102相对于光轴208的行进直线度和角度误差。而且，平行梁挠曲引导系统200在外形规格内产生该运动，同时使功率要求最小。

图6示出了根据另一实施例的复合平行梁挠曲引导系统的图。在该实施例中，平行梁挠曲引导系统200包括附加的嵌套平行梁(604a和604b)的第二集合，其位于第一挠曲梁204a与第二挠曲梁204b之间。在该示例中，该附加的嵌套平行梁(604a和604b)的第二集合操作以抵消离轴平移，该离轴平移是由位移期间发生的(第一挠曲梁204a和第二挠曲梁204b的)投影梁长度透视缩短而导致的。例如，如果在上文所描述的单个平行梁示例中，随着梁204a和204b弯曲，电子显示器102沿x和y平移(例如，大约30微米至60微米)，同时维持相对于光学块104的可接受平行度(在行进范围内，翻倒/倾斜.020度)，则如图6所示的复合平行梁挠曲引导系统可以将翻倒/倾斜降低至接近零。虽然图6仅示出了单个复合平行梁，但是应当理解，与关于图2至图5所讨论的实施例一致，复合平行梁引导系统将包括用于帮助防止在第一维度上翻倒/倾斜的第一复合平行梁、以及用于帮助防止在第二维度上翻倒/倾斜的第二复合平行梁。

罗伯茨挠曲引导

图7示出了根据至少一个实施例的用于在HMD 101内使用的罗伯茨挠曲引导系统700的图。罗伯茨机构是一种将旋转运动转换为近似直线运动的连接装置系统，并且挠曲可以并入这种机构中并且用作引导系统，该引导系统沿着光学块104的光轴引导电子显示器102的运动，以使翻倒/倾斜最小。罗伯茨挠曲引导系统700包括：三个挠曲元件(702a、702b、702c)；挠曲元件中的每个挠曲元件被连接到的枢轴点704；相对于光学块104固定的第一锚固件706，其连接到挠曲元件702c；以及一对第二锚固件(708a和708b)，第二锚固件各自连接到挠曲702a和挠曲702b中的一个挠曲，并且经由平台710相对于电子显示器102和致动器202的移动端被固定。为了阐明，平台710被固定到致动器的移动端，并且该对第二锚固件(708a和708b)被固定到平台710。在一些实施例中，平台710是可选的，然而，如下文将进一步讨论的，考虑到特定系统的几何形状，该平台710可能成为必要的。因此，在操作中，罗伯茨挠曲引导系统700提供在第一锚固件706与该对第二锚固件(708a和708b)之间的、基本上线性的和可重复的运动。下文关于图8A和图8B对该移动进行更详细地讨论。

图8A和图8B示出了根据各种实施例的在操作中的HMD的罗伯茨挠曲引导系统700的侧视图。图5A示出了处于第一状态中的罗伯茨挠曲引导系统700，该第一状态与图像平面的第一位置对应。在该实施例中，第一锚固件706固定到光学块104。虽然图8A和图8B将平台710和第二锚固件708b示出为好像这些部件附接到第一端502，但是平台710固定到致动器202的移动端或第二端504，并且在该实施例中，平台710的包括第二锚固件708b的部分仅悬挂在致动器202的第一端502上方和之上。这在图8B中变得更加显而易见，其中致动器202的第二端504已经连同平台710一起移动，同时第一端502保持固定。如图8A所示，致动器202和引导系统200处于默认位置(例如，三个挠曲元件(702a、702b、702c)不经受任何挠曲或弯曲)。

如上文相似地讨论的，致动器202的第二端504是由模制塑料制成的部件，该部件附接到电子显示器102和罗伯茨挠曲引导系统700的平台710。相应地，如图8B所示，当增加致动器202的第一端502与第二端504之间的距离以将图像平面移动到新位置时，随着电子显示器102移动远离光学块104，挠曲元件(702a、702b、702c)中的一个或多个挠曲元件弯曲。如所示出的，在相对于第一锚固件706在z方向上移动平台710的同时，三个挠曲元件(702a、702b、702c)已经围绕枢轴点704挠曲，从而造成挠曲元件702b移动为更靠近挠曲元件702c。因此，罗伯茨挠曲引导系统700以可预测且可重复的方式产生沿着光轴的线性运动。

虽然图7至图8B仅示出了单个罗伯茨挠曲，但是应当理解，与关于图2至图5所讨论的实施例一致，罗伯茨挠曲引导系统700包括用于帮助防止在第一维度上翻倒/倾斜的第一罗伯茨挠曲、以及用于帮助防止在第二维度上翻倒/倾斜的第二罗伯茨挠曲。而且，如关于图6所讨论的，罗伯茨挠曲引导系统700可以附加地包括复合罗伯茨挠曲引导系统，其总共包括四个罗伯茨挠曲(两个用于第一维度，两个用于第二维度)。

附加的挠曲引导考虑

根据各种实施例，挠曲元件可以是单个的、复合的、或它们的某个组合。示例组合可以包括基于直线连接装置的引导系统，其具有基于挠曲的枢转元件，该基于直线连接装置的引导系统诸如为Sarrus连接装置、剪式连接装置、直线连接装置、平行四杆等。在一个实施例中，第一挠曲元件和第二挠曲元件是Sarrus连接装置、剪式连接装置或直线连接装置的枢轴。挠曲元件可以由金属(例如，钛、不锈钢、弹簧钢、铍铜)和/或塑料(例如，DELRIN、聚丙烯等)制成。在一些实施例中，引导系统被设计为具有所谓的“无穷寿命”，或具有借以引导系统的挠曲在低于材料的应变或疲劳阈值的情况下操作的特性，在高于该应变或疲劳阈值的情况下，挠曲材料的性能在使用的情况下随着时间开始退化。

引导系统具有小的外形规格，以便于与HMD和/或近眼显示器一起使用。例如，如下文所进一步示出和描述的，挠曲元件可以是屈曲或拱形的，进一步减小引导系统的外形规格，并且作为结果，减小HMD的外形规格。并且，在一些实施例中，挠曲元件可以是被形成(例如，注入模制)为进一步减小外形规格的塑料。外形规格上的一种改进是减小挠曲的宽度。减小挠曲的宽度可以进一步成比例地减小轴上刚度，但可以导致离轴刚度显着减小(与b3成正比)。为了抵消这种离轴刚度损失，可以添加附加挠曲对(例如，从4个挠曲到6个挠曲)以形成梁阵列。结果是一种更紧凑的挠曲引导系统，其具有更真实的运动和最小的功率要求。

相对于传统系统而言，基于挠曲的引导系统在轴上移动期间引入非常低量的翻倒/倾斜(例如，可以低至0.001度)。而且，引导系统提供了对一个或多个可移动元件的移动的高度控制保真。这对于诸如饼状透镜组件之类的光学系统来说是重要的，在该光学系统中，单个光学元件的少量移动可以对应于图像平面位置的较大改变。相应地，这种引导系统还提供了无摩擦系统，该无摩擦系统提供了平滑连续运动，该平滑连续运动具有可预测(例如，确定性、可重复性等)的运动行为，如果没有被设计为完全抵消离轴平移，则由于该运动的可重复和确定性性质，所以该平滑连续运动仍然可以被校准出来。例如，在它使可移动元件进行轴上(例如，沿着z轴)位移时，引导系统中的一些引导系统在可移动元件(例如，显示器)中引入一些离轴平移位移(例如，在x和/或y上)。引导系统的一个优点是：平移离轴位移是确定性的(即，该平移离轴位移以可重复的、一致的方式发生，使得它可以从系统中被校准出来)。在一些实施例中，电子显示器102被校准为以如下方式发射光：使由可移动元件的离轴平移位移所引入的误差进行偏移。而且，复合配置还可以用于使用附加挠曲元件集合来减轻平移移动。

附加地，由于一些致动器不具有被动位置保持(即，没有功率)，所以基于挠曲的引导系统可以包括断电位置保持或锁定，只要挠曲系统被弹簧偏置向静止位置，在该静止位置处，挠曲处于未弯曲状态。例如，基于挠曲的引导系统可以包括如下机构：该机构诸如为脱离销、摆越桨(swing over paddle)、或其他运动阻止机构，当HMD 101断电时，该机构有效地将电子显示器102锁定在适当位置，并且当HMD101加电时，该机构解锁电子显示器102。可以使用小的步进器和丝杠、双稳态螺线管、镍钛诺接线等，来致动运动阻止机构。

而且，基于挠曲的引导系统可以被设计为减轻附加负载情况，例如，附加负载情况可以由相对于重力的定向改变和用户头部猛然移动(whips)而导致。在一些实施例中，引导系统可以附加地包括阻尼器，用于减轻由可移动元件中的迅速调整和/或突然调整所造成的过冲。

附加配置信息

出于说明的目的，已经给出了对本公开的实施例的前述描述；它并不旨在是详尽的或将本公开限制于所公开的确切形式。相关领域的技术人员可以领会，根据上述公开，许多修改和变化是可能的。

本描述的一些部分在算法和对信息的操作的符号表示方面，对本公开的实施例进行描述。这些算法描述和表示通常由数据处理领域的技术人员用来将他们工作的实质有效地传达给本领域的其他技术人员。虽然在功能上、计算上或逻辑上进行了描述，但是这些操作被理解为通过计算机程序或等效电路、微代码等来实现。此外，还已经证明，在不失一般性的情况下，将这些操作布置称为模块有时是方便的。所描述的操作及其关联模块可以以软件、固件、硬件或他们的任何组合来体现。

本文中所描述的任何步骤、操作或处理可以独自地或与其他设备组合地，利用一个或多个硬件或软件模块来执行或实现。在一个实施例中，利用计算机程序产品实现软件模块，该计算机程序产品包括计算机可读介质，该计算机可读介质包含计算机程序代码，该计算机程序代码可以由计算机处理器执行，以用于执行所描述的任何或所有步骤、操作或处理。

本公开的实施例还可以涉及一种用于执行本文中的操作的装置。该装置尤其可以被构造为用于所需目的，和/或它可以包括通用计算设备，该通用计算设备由计算机中存储的计算机程序选择性地激活或重新配置。这种计算机程序可以存储在非瞬态有形计算机可读存储介质中，或存储在适合于存储电子指令的任何类型的介质中，该介质可以耦合到计算机系统总线。此外，说明书中所提到的任何计算系统均可以包括单个处理器，或可以是采用用于增加计算能力的多个处理器设计的架构。

本公开的实施例还可以涉及一种通过本文中所描述的计算处理生产的产品。这种产品可以包括由计算处理产生的信息，其中该信息存储在非瞬态有形计算机可读存储介质上，并且可以包括计算机程序产品或本文中所描述的其他数据组合的任何实施例。

最后，在本说明书中使用的语言主要是为了可读性和指导性目的而选择的，并且该语言可能不是被选择为描写或限定本发明的技术方案。因此，所旨在的是，本公开的范围不由该具体实施方式来限制，而是由对基于此的申请所发布的任何权利要求来限制。相应地，实施例的公开内容旨在于说明而非限制本公开的范围，本公开的范围在所附权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种头戴装置，包括：

电子显示器；

光学块；

变焦致动系统，包括：

致动器，相对于所述光学块的光轴被离轴定位，所述致动器被配置为通过使所述电子显示器与所述光学块之间的距离变化，来调整所述头戴装置的图像平面的位置，所述致动器具有相对于所述电子显示器固定的可移动端、以及相对于所述光学块固定的固定端；以及

引导系统，包括：

第一挠曲元件，引导所述电子显示器沿着所述光轴在第一维度上移动；以及

第二挠曲元件，引导所述电子显示器沿着所述光轴在第二维度上移动，所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件中的每一者的第一端被固定到所述致动器的所述可移动端，并且所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件中的每一者的第二端相对于所述光学块被固定。

2.根据权利要求1所述的头戴装置，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件各自包括第一挠曲梁和第二挠曲梁，所述第一挠曲元件的所述第一挠曲梁被定位成平行于所述第一挠曲元件的所述第二挠曲梁，并且所述第二挠曲元件的所述第一挠曲梁被定位成平行于所述第二挠曲元件的所述第二挠曲梁。

3.根据权利要求2所述的头戴装置，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件中的每一者的所述第一挠曲梁和所述第二挠曲梁的形状为拱形，以符合所述头戴装置内的所述光学块周围的形状。

4.根据权利要求2所述的头戴装置，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件是复合平行梁挠曲，所述复合平行梁挠曲各自包括第三挠曲梁和第四挠曲梁，其中所述第一挠曲元件的所述第三挠曲梁和所述第四挠曲梁平行于所述第一挠曲元件的所述第一挠曲梁和所述第二挠曲梁，并且所述第二挠曲元件的所述第三挠曲梁和所述第四挠曲梁平行于所述第二挠曲元件的所述第一挠曲梁和所述第二挠曲梁。

5.根据权利要求1所述的头戴装置，其中所述第一挠曲元件被配置为使所述电子显示器在所述第一维度上的倾斜最小，并且所述第二挠曲元件引导被配置为使在所述第二维度上的倾斜最小。

6.根据权利要求1所述的头戴装置，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件是罗伯茨挠曲机构，其中每个罗伯茨挠曲机构的所述第一端是所述罗伯茨挠曲机构的与线性移动相关联的点。

7.根据权利要求1所述的头戴装置，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件是Sarrus连接装置、剪式连接装置、或直线连接装置的枢轴。

8.根据权利要求1所述的头戴装置，其中所述变焦致动系统使所述电子显示器与所述光学块之间的距离沿着z轴变化，所述第一维度对应于x轴，并且所述第二维度对应于y轴，其中所述第一挠曲元件引导所述电子显示器沿着所述z轴的移动，同时使围绕所述x轴的倾斜最小，并且所述第二挠曲元件引导所述电子显示器沿着所述z轴的移动，同时使围绕所述y轴的倾斜最小。

9.根据权利要求1所述的头戴装置，其中所述致动器是音圈致动器、步进电机、或无刷DC电动机。

10.根据权利要求1所述的头戴装置，其中所述头戴装置是头戴式显示器(HMD)或近眼显示器(NED)。

11.根据权利要求1所述的头戴装置，还包括：

编码器，与所述变焦致动系统通信，所述编码器被配置为：

接收与焦距对应的输入，所述焦距针对所述电子显示器上正在被呈现的虚拟场景的帧；

确定所述电子显示器相对于所述光学块的位置，以实现所述焦距；以及

向所述致动器提供指令，所述指令使所述电子显示器相对于所述光学块移动，以实现针对所述虚拟场景的所述帧的所述焦距。

12.一种头戴装置的变焦致动系统，包括：

致动器，被配置为通过使所述头戴装置的电子显示器与光学块之间的距离变化，来调整所述头戴装置的出射光瞳处的图像平面，所述致动器具有相对于所述电子显示器固定的可移动端、以及相对于所述光学块固定的固定端；以及

引导系统，包括：

第一挠曲元件，引导所述电子显示器在第一维度上移动；以及

第二挠曲元件，引导所述电子显示器在第二维度上移动，所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件中的每一者的第一端被固定到所述致动器的所述可移动端，并且所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件中的每一者的第二端相对于所述光学块被固定。

13.根据权利要求12所述的变焦致动系统，其中所述致动器相对于所述光学块的光轴被离轴定位。

14.根据权利要求12所述的变焦致动系统，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件各自包括第一挠曲梁和第二挠曲梁，所述第一挠曲元件的所述第一挠曲梁被定位成平行于所述第一挠曲元件的所述第二挠曲梁，并且所述第二挠曲元件的所述第一挠曲梁被定位成平行于所述第二挠曲元件的所述第二挠曲梁。

15.根据权利要求14所述的变焦致动系统，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件中的每一者的所述第一挠曲梁和所述第二挠曲梁的形状为拱形，以符合所述头戴装置内的所述光学块周围的形状。

16.根据权利要求14所述的变焦致动系统，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件是复合平行梁挠曲，所述复合平行梁挠曲各自包括第三挠曲梁和第四挠曲梁，其中所述第一挠曲元件的所述第三挠曲梁和所述第四挠曲梁平行于所述第一挠曲元件的所述第一挠曲梁和所述第二挠曲梁，并且所述第二挠曲元件的所述第三挠曲梁和所述第四挠曲梁平行于所述第二挠曲元件的所述第一挠曲梁和所述第二挠曲梁。

17.根据权利要求12所述的变焦致动系统，其中所述第一挠曲元件被配置为使所述电子显示器在所述第一维度上的倾斜最小，并且所述第二挠曲元件引导被配置为使在所述第二维度上的倾斜最小。

18.根据权利要求12所述的变焦致动系统，其中所述第一挠曲元件和所述第二挠曲元件是罗伯茨挠曲机构，其中每个罗伯茨挠曲机构的所述第一端是所述罗伯茨挠曲机构的与线性移动相关联的点。

19.根据权利要求12所述的变焦致动系统，其中所述致动器是音圈致动器、步进电机、或无刷DC电动机，并且其中所述变焦致动系统是头戴式显示器(HMD)或近眼显示器(NED)的部分。

20.根据权利要求12所述的变焦致动系统，其中所述变焦致动系统使所述电子显示器与所述光学块之间的所述距离沿着z轴变化，所述第一维度对应于x轴，并且所述第二维度对应于y轴，其中所述第一挠曲元件引导所述电子显示器沿着所述z轴的移动，同时使围绕所述x轴的倾斜最小，并且所述第二挠曲元件引导所述电子显示器沿着所述z轴的移动，同时使围绕所述y轴的倾斜最小。

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