CN112684604A - 头戴式显示装置及调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种头戴式显示装置及调整方法，其中该头戴式显示装置包括壳体、一对显示模块、一对摄像头、驱动模块及控制系统。壳体适于罩覆使用者的一对眼球。这对摄像头分别固定至这对显示模块，以分别提取这对眼球的影像。驱动模块耦接至显示模块，以相对于壳体来移动这对显示模块。控制系统电连接至这对摄像头与驱动模块。一种调整方法适用于上述的头戴式显示装置。通过这对摄像头的其中一个来提取对应的眼球的影像。通过控制系统根据影像来计算对应的眼球的瞳孔的中心与对应的影像的中心之间的偏差。通过控制系统根据偏差控制驱动模块相对于壳体移动这对显示模块。因此，头戴式显示装置的显示模块可以自动对准使用者的眼球。

Description

头戴式显示装置及调整方法
技术领域
本发明是涉及一种显示装置，且特别是涉及一种头戴式显示装置及调整方法。
背景技术
头戴式显示装置通常采用眼罩或头盔的形式穿戴在使用者的头部，并在近距离对使用者的眼球投射影像。当应用于虚拟实境(Virtual Reality，简称VR)时，头戴式显示装置可对使用者的双眼分别投射影像，以让使用者有立体的视觉感受。由于人体构造的差异，使用者的瞳距(Inter-Pupillary Distance，简称IPD)不完全相同，所以使用者可通过手动调整头戴式显示装置的一对镜片来调整投射光路，以符合不同使用者的需求。
发明内容
本发明提供一种头戴式显示装置，用于取得使用者的瞳距并对应自动调整成对的显示模块的投射光路。
本发明提供一种调整方法，适用于头戴式显示装置，用于取得使用者的瞳距并对应自动调整成对的显示模块的投射光路。
本发明的头戴式显示装置包括壳体、一对显示模块、一对摄像头、驱动模块及控制系统。壳体适于罩覆使用者的一对眼球。这对显示模块的每一个包括托架、显示面板及镜片。托架可移动地连接至壳体。显示面板固定至托架。镜片固定至托架。这对摄像头分别固定至这对托架，以分别提取这对眼球的影像。驱动模块耦接至托架，以相对于壳体来移动这对托架。控制系统电连接至这对摄像头与驱动模块。
本发明的调整方法适用于上述的头戴式显示装置。调整方法包括下列步骤。通过这对摄像头的其中一个来提取对应的眼球的影像。通过控制系统根据影像来计算对应的眼球的瞳孔的中心与对应的影像的中心之间的偏差。通过控制系统根据偏差控制驱动模块相对于壳体移动这对托架。
基于上述，在本发明中，通过固接至显示模块的摄影头来取得眼球的影像并计算出偏差，并依照所计算出的偏差通过驱动模块来移动显示模块，使得显示模块对准使用者的眼球，因而达到自动调整的效果。
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是图1的头戴式显示装置与使用者眼球的构件分布图；
图3是图1的显示模块与使用者的眼球于另一视角的示意图；
图4是图2的摄像头所提取的影像例的示意图；
图5是图1的显示模块与驱动模块的示意图；
图6A是图1的驱动模块相对移离这对显示模块示意图；
图6B是图6A的驱动模块相对移近这对显示模块示意图；
图7A是本发明的另一实施例的头戴式显示装置的驱动模块相对移离这对显示模块示意图；
图7B是图7A的驱动模块相对移近这对显示模块示意图；
图8A是本发明的另一实施例的头戴式显示装置的驱动模块相对移离这对显示模块示意图；
图8B是图8A的驱动模块相对移近这对显示模块示意图；
图9A是本发明的另一实施例的头戴式显示装置的驱动模块相对移离这对显示模块示意图；
图9B是图9A的驱动模块相对移近这对显示模块示意图；
图10A是本发明的另一实施例的头戴式显示装置的驱动模块相对移离这对显示模块示意图；
图10B是图10A的驱动模块相对移近这对显示模块示意图；
图11A是本发明的另一实施例的头戴式显示装置的驱动模块相对移离这对显示模块示意图；
图11B是图11A的驱动模块相对移近这对显示模块示意图；
图12是本发明的另一实施例的头戴式显示装置与使用者眼球的构件分布图；
图13是应用于图2的头戴式显示装置的一种控制流程图；
图14是应用于图2的头戴式显示装置的另一种控制流程图。
附图标记说明
50：眼球
50a：瞳孔
100：头戴式显示装置
110：壳体
120：显示模块
122：托架
124：显示面板
126：镜片
130：摄像头
140：驱动模块
142：致动器
144：传动机构
144a：齿轮组
144b：齿条
144c：螺杆
144d：螺杆套筒
146a：固定磁铁
146b：棒状磁铁
146c：线圈
150：控制系统
160：位置传感器
172：滑杆
174：滑杆套筒
D：距离
P：距离
具体实施方式
请参考图1，在本实施例中，头戴式显示装置100包括壳体110及一对显示模块120。壳体110适于罩覆使用者的一对眼球50(如图2所示)。这对显示模块120设置在壳体110内，并用于对使用者的双眼分别投射影像，以让使用者有立体的视觉感受。
请参考图2，每个显示模块120包括托架122、显示面板124及镜片126。托架122可移动地连接至壳体110。显示面板124固定至托架122。镜片126固定至托架122。因此，当相对于壳体110移动托架122时，可以相对于壳体110移动对应的显示面板124及镜片126。
请参考图2、图3及图4，头戴式显示装置100还包括一对摄像头130，其分别固定至这对托架122，以分别提取这对眼球50的影像。瞳孔50a的中心与影像的中心之间的距离为P。
请参考图2，头戴式显示装置100还包括驱动模块140及控制系统150。驱动模块140耦接至托架122，以相对于壳体110来移动这对托架122。控制系统150电连接至这对摄像头130与驱动模块140。在本实施例中，控制系统150根据这对摄像头130的其中一个所提取的对应的眼球50的影像来计算眼球50的瞳孔50a的中心与影像的中心之间的偏差，并根据偏差通过驱动模块140相对于壳体110来移动这对托架122。移动路径不限于直线，也可以是曲线。在移动这对托架122的过程中，可以循环上述影像提取、偏差计算及移动的步骤。通过多次的循环，可从较低的对位精准度逐渐达到较高的对位精准度，使得这对显示模块120分别更对准使用者的这对眼球50的瞳孔50a。
请参考图5、图6A，各显示模块120可滑设于图2的壳体110内。驱动模块140包括致动器142及传动机构144。致动器142设置于壳体110并电连接至控制系统150。传动机构144设置于壳体110，并耦接至致动器142与这对托架122。因此，致动器142能通过传动机构144来同时移动这对显示模块120，使得这对显示模块120彼此靠近或彼此远离。在本实施例中，致动器142包括马达，例如步进马达、伺服马达等。传动机构144包括齿轮组144a及一对齿条144b。齿轮组144a包括多个齿轮，其枢设至壳体110内且彼此固接及彼此耦接。这对齿条144b分别固设于这对托架122。齿轮组144a耦接于马达与这对齿条144b之间。致动器142所输出的旋转可通过齿轮组144a及这对齿条144b被转换成线性的平移，以同时移动这对显示模块120，即同动模式。这对显示模块120彼此靠近或彼此远离的状态分别如图6A及图6B所示。
请参考图7A，在另一实施例中，各显示模块120可滑设于图2的壳体110内。驱动模块140包括一对致动器142及一对传动机构144。这对致动器142设置于壳体110并电连接至控制系统150。这对传动机构144设置于壳体110，并分别耦接至这对致动器142与这对托架122。因此，各致动器142能通过对应的传动机构144来移动对应的显示模块120。在本实施例中，致动器142包括马达，例如步进马达、伺服马达等。传动机构144包括齿轮组144a及一对齿条144b。各齿轮组144a包括多个齿轮，其枢设至壳体110内且彼此固接及彼此耦接。各齿条144b固设于对应的托架122。各齿轮组144a耦接于对应的马达与对应的齿条144b之间。各致动器142所输出的旋转可通过对应的齿轮组144a及对应的齿条144b被转换成线性的平移，以移动对应的显示模块120，即非同动模式。这对显示模块120彼此靠近或彼此远离的状态分别如图7A及图7B所示。
请参考图8A，在另一实施例中，各显示模块120可滑设于图2的壳体110内。在本实施例中，通过滑杆172及滑杆套筒174将各显示模块120滑设于图2的壳体110内。驱动模块140包括致动器142及传动机构144。致动器142设置于壳体110并电连接至控制系统150。传动机构144设置于壳体110，并耦接至致动器142与这对托架122。因此，致动器142能通过传动机构144来同时移动这对显示模块120，使得这对显示模块120彼此靠近或彼此远离。各显示模块120可滑设于图2的壳体110内。在本实施例中，致动器142包括马达，例如步进马达、伺服马达等。传动机构144包括齿轮组144a、螺杆144c及螺杆套筒144d。齿轮组144a包括多个齿轮，其枢设至壳体110内且彼此耦接。螺杆套筒144d分别固设于这对托架122并耦接螺杆144c。齿轮组144a耦接于马达与螺杆144c之间。致动器142所输出的旋转可通过齿轮组144a、螺杆144c及螺杆套筒144d被转换成线性的平移，以同时移动这对显示模块120，即同动模式。这对显示模块120彼此靠近或彼此远离的状态分别如图8A及图8B所示。
请参考图9A，在另一实施例中，各显示模块120可滑设于图2的壳体110内。在本实施例中，通过滑杆172及滑杆套筒174将各显示模块120滑设于图2的壳体110内。驱动模块140包括一对致动器142及一对传动机构144。这对致动器142设置于壳体110并电连接至控制系统150。这对传动机构144设置于壳体110，并分别耦接至这对致动器142与这对托架122。因此，各致动器142能通过对应的传动机构144来移动对应的显示模块120。在本实施例中，致动器142包括马达，例如步进马达、伺服马达等。各传动机构144包括齿轮组144a、螺杆144c及螺杆套筒144d。齿轮组144a包括多个齿轮，其枢设至壳体110内且彼此耦接。螺杆套筒144d固设于对应的托架122并耦接对应的螺杆144c。齿轮组144a耦接于马达与螺杆144c之间。各致动器142所输出的旋转可通过对应的齿轮组144a、对应的螺杆144c及对应的螺杆套筒144d被转换成线性的平移，以移动对应的显示模块120，即非同动模式。这对显示模块120彼此靠近或彼此远离的状态分别如图9A及图9B所示。
请参考图10A，在另一实施例中，各显示模块120可滑设于图2的壳体110内。在本实施例中，通过滑杆172及滑杆套筒174将各显示模块120滑设于图2的壳体110内。在本实施例中，驱动模块140包括固定磁铁146a、棒状磁铁146b及线圈146c。固定磁铁146a固定至这对托架122的其中一个。棒状磁铁146b的一端固定至这对托架122的其中另一个，而棒状磁铁146b的另一端朝向固定磁铁146a。线圈146c电连接至图2的控制系统150并包围棒状磁铁146b，以产生电磁场来驱动棒状磁铁146b相对于固定磁铁146a移动。因此，可以通过固定磁铁146a与棒状磁铁146b之间的磁吸力或磁斥力以及线圈146c通电时所产生的电磁场，以同时移动这对显示模块120，即同动模式。这对显示模块120彼此靠近或彼此远离的状态分别如图10A及图10B所示。
请参考图11A，在另一实施例中，各显示模块120可滑设于图2的壳体110内。在本实施例中，通过滑杆172及滑杆套筒174将各显示模块120滑设于图2的壳体110内。在本实施例中，驱动模块140包括一对固定磁铁146a、棒状磁铁146b及一对线圈146c。这对固定磁铁146a分别固定至这对托架122。棒状磁铁146b的两端分别朝向这对固定磁铁146a。这对线圈146c电连接至控制系统150并包围棒状磁铁146b，以产生电磁场来驱动棒状磁铁146b的两端分别相对于对固定磁铁146a移动。因此，可以通过这对固定磁铁146a与棒状磁铁146b的两端之间的磁吸力或磁斥力以及这对线圈146c通电时所产生的电磁场，以分别移动这对显示模块120，即非同动模式。这对显示模块120彼此靠近或彼此远离的状态分别如图11A及图11B所示。
在同动模式的实施例(例如图6A、8A、10A的实施例)，图2的控制系统150可根据这对摄像头130所提取的两眼球50的瞳孔中心的位置与两显示模块120的绝对中心的位置来计算两组偏差，判断并选取这两组偏差的其中一个(例如选取最小值或最大值)，或经由演算法计算适当的权衡值，来下达指令给驱动模块140，以使驱动模块140调整这对显示模块120的绝对中心至控制系统150运算后其与眼球50的瞳孔50a的相对位置。
在非同动模式的实施例(例如图7A、9A、11A的实施例)，图2的控制系统150可根据这对摄像头130所提取的两眼球50的瞳孔中心的位置与两显示模块120的绝对中心的位置，来分别下达指令给这对驱动模块140，以使这对驱动模块140分别调整这对显示模块120的绝对中心至对准两眼球50的瞳孔50a的位置。非同动模式的实施例可以符合非对称瞳距离(IPD)的使用者。
请参考图2及图4，头戴式显示装置100还可包括位置传感器160。位置传感器160电连接至控制系统150，并能感测这对显示模块120的其中一个相对于壳体110的位置。位置传感器160感测这对显示模块120的其中一个相对于壳体110的位置，而控制系统150根据位置传感器160的感测数值计算这对显示模块120的绝对中心之间的距离D(见图2)。因此，可利用根据位置传感器160的感测数值所计算这对显示模块120的绝对中心之间的距离D(见图2)与眼球50的瞳孔50a的中心与影像的中心之间的偏差P(见图4)，其中左眼的偏差为PL，而右眼的偏差为PR，运算得知使用者的真实的瞳距IPD，其等于D与PL及PR的总和。在本实施例中，位置传感器160可固设于壳体110内，并耦接至驱动模块140(例如图5及图6A所示的传动机构144的齿条144b)，以感测齿条144b的移动。
请参考图12，头戴式显示装置100还可包括一对位置传感器160。这对位置传感器160电连接至控制系统150，并能分别感测这对显示模块120相对于壳体110的位置。这对位置传感器160分别感测这对显示模块120相对于壳体110的位置，而控制系统150根据这对位置传感器160的感测数值计算这对显示模块120之间的距离D。因此，可利用根据位置传感器160的感测数值所计算这对显示模块120的绝对中心之间的距离D(见图12)与眼球50的瞳孔50a的中心与影像的中心之间的偏差P(见图4)，其中左眼的偏差为PL，而右眼的偏差为PR，运算得知使用者之真实的瞳距IPD，其等于D与PL及PR的总和。在本实施例中，这对位置传感器160可固设于壳体110内，且各位置传感器160耦接至对应的驱动模块140(例如图7A所示的传动机构144的齿条144b)，以感测齿条144b的移动。
请参考图2，本发明提出一种适用于图2的实施例的调整方法。首先，通过这对摄像头130的其中一个来提取对应的眼球50的影像。接着，通过控制系统150根据影像来计算对应的眼球50的瞳孔50a的中心与对应的影像的中心之间的偏差。接着，通过控制系统150根据偏差控制驱动模块140相对于壳体110移动这对托架122。
当上述调整方法应用于图6A及图8A的实施例(单致动器142及单传动机构144)时，移动这对托架122的步骤包括通过控制系统150根据偏差控制致动器142来产生动力，以及通过传动机构144转换致动器142所产生的动力来移动这对托架122。
当上述调整方法应用于图7A及图9A的实施例(双致动器142及双传动机构144)时，移动这对托架122的步骤包括通过控制系统150根据偏差控制这对致动器142来产生动力，以及通过这对传动机构144分别转换这对致动器142所产生的动力来分别移动这对托架122。
当上述调整方法应用于图10A的实施例(同动模式的磁动总成)时，移动这对托架122的步骤包括通过线圈146c来产生电磁场，以驱动棒状磁铁146b相对于固定磁铁146a移动。
当上述调整方法应用于图11A的实施例(非同动模式的磁动总成)时，移动这对托架122的步骤包括通过这对线圈146c来产生电磁场，以驱动棒状磁铁146b的两端分别相对于这对固定磁铁146a移动。
当上述调整方法应用于图2的实施例(单一位置传感器160)时，调整方法还包括通过控制系统150控制位置传感器160来感测这对显示模块120的其中一个相对于壳体110的位置，以及通过控制系统150根据位置传感器160的感测数值来计算这对显示模块120之间的距离D。
当上述调整方法应用于图12的实施例(成对位置传感器160)时，调整方法还包括通过控制系统150控制这对位置传感器160来分别感测这对显示模块120相对于壳体110的位置，以及通过控制系统150根据这对位置传感器160的感测数值来计算这对显示模块120之间的距离D。
基于同动模式的头戴式显示装置100的实施例(例如图6A、图8A、图10A的头戴式显示装置100的实施例)，可依照图13所示的控制流程来操作。
请参考图13，如步骤S100，开始事件。接着，执行步骤S102，取得瞳孔中心位置，即初始化头戴式显示装置100的姿态及瞳孔中心位置。
接着，执行步骤S104，判断是否水平(Horizontal level)小于裕度(tolerance)、倾角(Tilt angle)小于裕度(tolerance)且偏移(Shift)小于裕度(tolerance)，即判断头戴式显示装置100与使用者头部之间的水平(Horizontal level)、倾角(Tilt angle)与偏移(Shift)是否小于公差容许范围。所述的水平是通过判读眼睛的影像所获得。所述的倾角是通过控制系统150的惯性量测单元(Inertial measurement unit,IMU)所获得。所述的偏移可通过眼动追踪(Eye-tracking)判读眼睛的影像所获得，或经由磁场、超音波等相对位置传感器来得知人眼与头盔的相对偏移。
若判断为否，即头戴式显示装置100与使用者头部之间的水平(Horizontallevel)、倾角(Tilt angle)或偏移(Shift)大于公差容许范围，则执行步骤S106，要求使用者调整头戴式显示装置100的配戴位置，再回到步骤S104。若判断为是，即头戴式显示装置100与使用者头部之间的水平(Horizontal level)、倾角(Tilt angle)与偏移(Shift)小于公差容许范围，则执行步骤S108，以眼动追踪(Eye-tracking)功能来计算单眼瞳孔中心与镜片中心之间的距离A。
接着，执行步骤S110，驱动步进马达(即驱动模块140的致动器142)来达到距离A。
接着，执行步骤S112，判断是否触发边界开关(boundary switch)，其中边界开关用于感测显示模块120是否移动超出预设的移动范围。若判断为否，即边界开关未被触发，则执行步骤S114。若判断为是，即边界开关被触发，则跳过步骤S114，而执行步骤S116。在步骤S114中，判断是否达到距离A。若判断为是，即已达到距离A，则执行步骤S116。若判断为否，即尚未达到距离A，则回到步骤S112。
在步骤S116中，取得瞳孔中心位置，即取得另一眼球的瞳孔中心位置，或取得双眼的瞳孔中心位置。
接着，执行步骤S118，回报瞳距数值至系统(例如计算机系统)，以作为后续3D效果的校准用途。
基于非同动模式的头戴式显示装置100的实施例(例如图7A、图9A、图11A的头戴式显示装置100的实施例)，可依照图14所示的控制流程来操作。
请参考图14，如步骤S200，开始事件。接着，执行步骤S202，取得瞳孔中心位置，即初始化头戴式显示装置100的姿态及瞳孔中心位置。接着，执行步骤S204，判断是否水平(Horizontal level)小于裕度(tolerance)、倾角(Tilt angle)小于裕度(tolerance)且偏移(Shift)小于裕度(tolerance)，即判断头戴式显示装置100与使用者头部之间的水平(Horizontal level)、倾角(Tilt angle)与偏移(Shift)是否小于公差容许范围。所述的偏移可通过眼动追踪(Eye-tracking)判读眼睛的影像所获得，或经由磁场、超音波等相对位置传感器来得知人眼与头盔的相对偏移。
若判断为否，即头戴式显示装置100与使用者头部之间的水平(Horizontallevel)、倾角(Tilt angle)或偏移(Shift)大于公差容许范围，则执行步骤S206，要求使用者调整头戴式显示装置100的配戴位置，再回到步骤S204。若判断为是，即头戴式显示装置100与使用者头部之间的水平(Horizontal level)、倾角(Tilt angle)与偏移(Shift)小于公差容许范围，则执行步骤S208，以眼动追踪(Eye-tracking)功能来计算右眼瞳孔中心与镜片中心之间的距离B。
接着，执行步骤S210，驱动步进马达(即驱动模块140的致动器142)来达到距离B。
接着，执行步骤S212，判断是否触发边界开关(boundary switch)，其中边界开关用于感测显示模块120是否移动超出预设的移动范围。若判断为否，即边界开关未被触发，则执行步骤S214。若判断为是，即边界开关被触发，则跳过步骤S214，而执行步骤S216。在步骤S214中，判断是否达到距离B。若判断为是，即已达到距离B，则执行步骤S216。若判断为否，即尚未达到距离B，则回到步骤S212。
在步骤S216中，以眼动追踪(Eye-tracking)功能来计算左眼瞳孔中心与镜片中心之间的距离C。
接着，执行步骤S218，驱动步进马达(即驱动模块140的致动器142)来达到距离C。
接着，执行步骤S220，判断是否触发边界开关(boundary switch)，其中边界开关用于感测显示模块120是否移动超出预设的移动范围。若判断为否，即边界开关未被触发，则执行步骤S222。若判断为是，即边界开关被触发，则跳过步骤S222，而执行步骤S224。在步骤S222中，判断是否达到距离C。若判断为是，即已达到距离C，则执行步骤S224。
在步骤S224中，取得瞳孔中心位置，即取得双眼的瞳孔中心位置。
接着，执行步骤226，回报瞳距数值至系统(例如计算机系统)，以作为后续3D效果的校准用途。
综上所述，在本发明中，通过固接至显示模块的摄影头来取得眼球的影像并计算出偏差，并依照所计算出的偏差通过驱动模块来移动显示模块，使得显示模块对准使用者的眼球，因而达到自动调整的效果。

Claims (19)

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，包括：
壳体，适于罩覆使用者的一对眼球；
一对显示模块，所述一对显示模块的每一个包括：
托架，可移动地连接至所述壳体；
显示面板，固定至所述托架；以及
镜片，固定至所述托架；
一对摄像头，分别固定至所述一对托架，以分别提取所述一对眼球的影像；
驱动模块，耦接至所述托架，以相对于所述壳体来移动所述一对托架；以及
控制系统，电连接至所述一对摄像头与所述驱动模块。
2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述控制系统根据所述一对摄像头的其中一个所提取的所述对应的眼球的所述影像来计算所述眼球的瞳孔的中心与所述影像的中心之间的偏差，并根据所述偏差通过所述驱动模块相对于所述壳体来移动所述一对托架。
3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述驱动模块包括：
致动器，设置于所述壳体并电连接至所述控制系统；以及
传动机构，设置于所述壳体，并耦接至所述致动器与所述一对托架。
4.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其中所述致动器包括马达，而所述传动机构包括齿轮组及一对齿条，所述一对齿条分别固设于所述一对托架，且所述齿轮组耦接于所述马达与所述一对齿条之间。
5.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其中所述致动器包括马达，而所述传动机构包括齿轮组、螺杆及螺杆套筒，所述螺杆套筒分别固设于所述一对托架并耦接所述螺杆，且所述齿轮组耦接于所述马达与所述螺杆之间。
6.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述驱动模块包括：
一对致动器，设置于所述壳体并电连接至所述控制系统；以及
一对传动机构，设置于所述壳体，并分别耦接至所述一对致动器与所述一对托架。
7.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其中所述致动器包括马达，而所述传动机构包括齿轮组及齿条，所述齿条固设于所述对应的托架，且所述齿轮组耦接于所述对应的马达与所述对应的齿条之间。
8.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其中所述致动器包括马达，而所述传动机构包括齿轮组、螺杆及螺杆套筒，所述螺杆套筒固设于所述对应的托架并耦接所述对应的螺杆，且所述齿轮组耦接于所述马达与所述螺杆之间。
9.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述驱动模块包括：
固定磁铁，固定至所述一对托架的其中一个；
棒状磁铁，所述棒状磁铁的一端固定至所述一对托架的其中另一个，而所述棒状磁铁的另一端朝向所述固定磁铁；以及
线圈，电连接至所述控制系统并包围所述棒状磁铁，以产生电磁场来驱动所述棒状磁铁相对于所述固定磁铁移动。
10.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中所述驱动模块包括：
一对固定磁铁，分别固定至所述一对托架；
棒状磁铁，所述棒状磁铁的两端分别朝向所述一对固定磁铁；以及
一对线圈，电连接至所述控制系统并包围所述棒状磁铁，以产生电磁场来驱动所述棒状磁铁的所述两端分别相对于所述一对固定磁铁移动。
11.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括：
位置传感器，电连接至所述控制系统，并能感测所述一对显示模块的其中一个相对于所述壳体的位置，其中所述位置传感器感测所述一对显示模块的其中一个相对于所述壳体的位置，而所述控制系统根据所述位置传感器的感测数值计算所述一对显示模块之间的距离。
12.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括：
一对位置传感器，电连接至所述控制系统，并能分别感测所述一对显示模块相对于所述壳体的位置，
其中所述一对位置传感器分别感测所述一对显示模块相对于所述壳体的位置，而所述控制系统根据所述一对位置传感器的感测数值计算所述一对显示模块之间的距离。
13.一种调整方法，适用于头戴式显示装置，所述头戴式显示装置包括：
壳体，适于罩覆使用者的一对眼球；
一对显示模块，所述一对显示模块的每一个包括：
托架，可移动地连接至所述壳体；
显示面板，固定至所述托架；以及
镜片，固定至所述托架；
一对摄像头，分别固定至所述一对托架，以分别提取所述一对眼球的影像；
驱动模块，耦接至所述托架，以相对于所述壳体来移动所述一对托架；以及
控制系统，电连接至所述一对摄像头与所述驱动模块，
其特征在于，所述调整方法包括：
通过所述一对摄像头的其中一个来提取所述对应的眼球的影像；
通过所述控制系统根据所述影像来计算所述对应的眼球的瞳孔的中心与所述对应的影像的中心之间的偏差；以及
通过所述控制系统根据所述偏差控制所述驱动模块相对于所述壳体移动所述一对托架。
14.如权利要求13所述的调整方法，其中所述驱动模块包括：
致动器，设置于所述壳体并电连接至所述控制系统；以及
传动机构，设置于所述壳体，并耦接至所述致动器与所述一对托架，
其中在移动所述一对托架的步骤包括：
通过所述控制系统根据所述偏差控制所述致动器来产生动力；以及
通过所述传动机构转换所述致动器所产生的动力来移动所述一对托架。
15.如权利要求13所述的调整方法，其中所述驱动模块包括：
一对致动器，设置于所述壳体并电连接至所述控制系统；以及
一对传动机构，设置于所述壳体，并分别耦接至所述一对致动器与所述一对托架，
其中在移动所述一对托架的步骤包括：
通过所述控制系统根据所述偏差控制所述一对致动器来产生动力；以及
通过所述一对传动机构分别转换所述一对致动器所产生的动力来分别移动所述一对托架。
16.如权利要求13所述的调整方法，其中所述驱动模块包括：
固定磁铁，固定至所述一对托架的其中一个；
棒状磁铁，所述棒状磁铁的一端固定至所述一对托架的其中另一个，而所述棒状磁铁的另一端朝向所述固定磁铁；以及
线圈，电连接至所述控制系统并包围所述棒状磁铁，
其中在移动所述一对托架的步骤包括：
通过所述线圈来产生电磁场，以驱动所述棒状磁铁朝向所述固定磁铁或远离所述固定磁铁来移动。
17.如权利要求13所述的调整方法，其中所述驱动模块包括：
一对固定磁铁，分别固定至所述一对托架；
棒状磁铁，所述棒状磁铁的两端分别朝向所述一对固定磁铁；以及
一对线圈，电连接至所述控制系统并包围所述棒状磁铁。
其中在移动所述一对托架的步骤包括：
通过所述一对线圈来产生电磁场，以驱动所述棒状磁铁的所述两端分别相对于所述一对固定磁铁移动。
18.如权利要求13所述的调整方法，其中所述头戴式显示装置还包括：
位置传感器，电连接至所述控制系统，并能感测所述一对显示模块的其中一个相对于所述壳体的位置，
其中所述调整方法还包括：
通过所述控制系统控制所述位置传感器来感测所述一对显示模块的其中一个相对于所述壳体的位置；以及
通过所述控制系统根据所述位置传感器的感测数值来计算所述一对显示模块之间的距离。
19.如权利要求13所述的调整方法，其中所述头戴式显示装置还包括：
一对位置传感器，电连接至所述控制系统，并能分别感测所述一对显示模块相对于所述壳体的位置，
其中所述调整方法还包括：
通过所述控制系统控制所述一对位置传感器来分别感测所述一对显示模块相对于所述壳体的位置；以及
通过所述控制系统根据所述一对位置传感器的感测数值来计算所述一对显示模块之间的距离。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115524853A (zh) * 2022-11-24 2022-12-27 深圳市艾谛视控科技有限公司 一种能够自动追视的拼接显示屏

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102617019B1 (ko) * 2021-06-09 2023-12-27 주식회사 피앤씨솔루션 랙과 피니언 방식으로 양안 렌즈가 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치
KR102619429B1 (ko) * 2021-06-23 2024-01-02 주식회사 피앤씨솔루션 시선 추적을 통해 동공 간 거리를 자동 조절하는 머리 착용형 디스플레이 장치
KR102606863B1 (ko) * 2021-07-01 2023-11-29 주식회사 피앤씨솔루션 로터리 댐퍼를 사용해 양안 렌즈를 동시에 움직여 동공 간 거리를 조정하는 머리 착용형 디스플레이 장치
WO2023027912A1 (en) * 2021-08-25 2023-03-02 Kokanee Research Llc Display systems with component mounting structures
TWI799999B (zh) * 2021-09-22 2023-04-21 緯創資通股份有限公司 頭戴式裝置
KR102613391B1 (ko) * 2021-12-26 2023-12-13 주식회사 피앤씨솔루션 제스처를 이용해 동공 간 거리를 자동 조절하는 증강현실 글래스 장치 및 증강현실 글래스 장치를 위한 제스처를 이용한 동공 간 거리 자동 조절 방법
TWI816492B (zh) * 2022-03-22 2023-09-21 宏達國際電子股份有限公司 頭戴式顯示裝置與眼球追蹤模組

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104750229A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 可穿戴智能设备的交互方法及穿戴智能设备系统
CN107506036A (zh) * 2017-08-23 2017-12-22 歌尔股份有限公司 Vr瞳距调节方法和装置
CN107870424A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 纬创资通股份有限公司 可调整显示模块的可调式虚拟现实装置
CN108008535A (zh) * 2017-11-17 2018-05-08 国网山东省电力公司 一种增强现实设备
US20180217380A1 (en) * 2015-01-15 2018-08-02 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display device and image display system
CN109061883A (zh) * 2018-10-25 2018-12-21 杭州瞳创医疗科技有限公司 一种自动测量瞳距的头戴式显示设备和方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0882762A (ja) 1994-07-15 1996-03-26 Sega Enterp Ltd 頭部搭載型映像表示装置およびこれを用いた映像表示システム
JPH0968670A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型映像表示装置
JPH10161058A (ja) * 1996-12-05 1998-06-19 Sony Corp 表示装置
US6529331B2 (en) 2001-04-20 2003-03-04 Johns Hopkins University Head mounted display with full field of view and high resolution
US9696547B2 (en) 2012-06-25 2017-07-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Mixed reality system learned input and functions
US10231614B2 (en) 2014-07-08 2019-03-19 Wesley W. O. Krueger Systems and methods for using virtual reality, augmented reality, and/or a synthetic 3-dimensional information for the measurement of human ocular performance
CN107076992A (zh) * 2014-10-03 2017-08-18 精工爱普生株式会社 适应于环境的头戴式显示装置
WO2016203654A1 (ja) * 2015-06-19 2016-12-22 日立マクセル株式会社 ヘッドマウントディスプレイ装置およびそれを用いた視覚補助方法
US9983709B2 (en) 2015-11-02 2018-05-29 Oculus Vr, Llc Eye tracking using structured light
US10401625B2 (en) 2015-12-28 2019-09-03 Facebook Technologies, Llc Determining interpupillary distance and eye relief of a user wearing a head-mounted display
AU2017328161B2 (en) * 2016-09-13 2022-02-17 Magic Leap, Inc. Sensory eyewear
US11181743B2 (en) * 2017-11-14 2021-11-23 Maxell, Ltd. Head up display apparatus and display control method thereof
TWI646355B (zh) * 2017-12-26 2019-01-01 宏碁股份有限公司 頭戴式顯示器與調整方法
EP3909018A1 (en) * 2019-01-09 2021-11-17 trinamiX GmbH Detector for determining a position of at least one object
JP7385385B2 (ja) * 2019-07-19 2023-11-22 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 画像配信システムおよび画像配信方法
EP3955045A4 (en) * 2019-09-30 2022-06-01 Lg Chem, Ltd. VISUAL HEADSET
GB2588441B (en) * 2019-10-24 2022-10-05 Sony Interactive Entertainment Inc Method and system for estimating the geometry of a scene
EP4067977A4 (en) * 2019-11-29 2023-01-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. INDICATOR
TWI724729B (zh) * 2020-01-02 2021-04-11 廣達電腦股份有限公司 瞳距調整裝置以及頭戴式顯示設備
DE102020102011A1 (de) * 2020-01-28 2021-07-29 Carl Zeiss Meditec Ag Augenchirurgie-Operationssystem mit einer OCT-Einrichtung sowie Computerprogramm und computerimplementiertes Verfahren für das fortlaufende Ermitteln einer Lage eines Chirurgie-Gegenstands
US11435503B2 (en) * 2020-01-31 2022-09-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Head mounted display device with double faceted optics
JP2023520765A (ja) * 2020-03-24 2023-05-19 マジック リープ， インコーポレイテッド 仮想および拡張現実のためのシステムおよび方法
US11263729B2 (en) * 2020-05-26 2022-03-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Reprojection and wobulation at head-mounted display device
WO2022005717A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 Snap Inc. Generating ground truth datasets for virtual reality experiences
CN111638601B (zh) * 2020-06-30 2022-08-09 京东方科技集团股份有限公司 一种智能眼镜
US11681113B2 (en) * 2020-09-25 2023-06-20 Htc Corporation Head mounted display
US11914762B2 (en) * 2020-12-28 2024-02-27 Meta Platforms Technologies, Llc Controller position tracking using inertial measurement units and machine learning
EP4215976A4 (en) * 2021-01-18 2024-05-01 Samsung Electronics Co., Ltd. PORTABLE ELECTRONIC DEVICE WITH MINIATURE CAMERA
JP2022110751A (ja) * 2021-01-19 2022-07-29 キヤノン株式会社 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム
CN114938418A (zh) * 2021-02-04 2022-08-23 佳能株式会社 具有视线检测功能的取景器单元、摄像设备和附接配件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104750229A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 可穿戴智能设备的交互方法及穿戴智能设备系统
US20180217380A1 (en) * 2015-01-15 2018-08-02 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display device and image display system
CN107870424A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 纬创资通股份有限公司 可调整显示模块的可调式虚拟现实装置
CN107506036A (zh) * 2017-08-23 2017-12-22 歌尔股份有限公司 Vr瞳距调节方法和装置
CN108008535A (zh) * 2017-11-17 2018-05-08 国网山东省电力公司 一种增强现实设备
CN109061883A (zh) * 2018-10-25 2018-12-21 杭州瞳创医疗科技有限公司 一种自动测量瞳距的头戴式显示设备和方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115524853A (zh) * 2022-11-24 2022-12-27 深圳市艾谛视控科技有限公司 一种能够自动追视的拼接显示屏

Also Published As

Publication number Publication date
US11487080B2 (en) 2022-11-01
US20210149151A1 (en) 2021-05-20
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