CN115244920A - 头戴式显示器及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本实施方式涉及的头戴式显示器(100)包括：主体部(110)，生成显示图像；带(120)，被设置为用于将主体部(110)固定到用户(U)的头部；第一传感器，被设置为用于检测带(120)的系紧强度；存储部(50)，存储与带(120)的系紧强度有关的设定；以及驱动部(40)，用于根据设定和第一传感器中的检测结果来系紧带(120)。

Description

头戴式显示器及其调整方法

技术领域

本公开涉及头戴式显示器及其调整方法。

背景技术

近年来，随着VR(虚拟现实)内容的发展和廉价装置的普及，头戴式显示器(HMD：Head Mounted Display，头戴式显示器)逐渐成为贴近人们的东西。用户将头戴式显示器佩戴在头部，播放内容。这样一来，用户可以轻松地进行自己处于另外一个空间的体验。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-218236号公报。

发明内容

但是，用户在佩戴头戴式显示器时，需要调整带以与自己的头部吻合，有时会感到麻烦。在从头部取下头戴式显示器时需要松开带。因此，在同一个用户重复使用同一个头戴式显示器的情况下，每次佩戴时都需要进行调整。另外，也有通过橡胶制的带等将头戴式显示器固定在头部那样的产品，有时也要求某种程度的力来安装、卸下。

本公开是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够简便且适当地佩戴的头戴式显示器及其调整方法。

用于解决问题的手段

本实施方式涉及的头戴式显示器包括：主体部，生成显示图像；带，被设置为用于将所述主体部固定到用户的头部；第一传感器，被设置为用于检测所述带的系紧强度；存储部，存储与所述带的系紧强度相关的设定；以及驱动部，根据所述设定和所述第一传感器中的检测结果来系紧所述带。

本实施方式涉及的方法是一种头戴式显示器的调整方法，所述头戴式显示器包括：主体部，生成显示图像；带，被设置为用于将所述主体部固定到用户的头部；以及驱动部，系紧所述带，所述方法包括以下步骤：检测所述带的系紧强度；以及所述驱动部根据所述系紧强度和预先存储的设定来系紧所述带。

发明效果

根据本公开，目的在于提供一种能够简便且适当地佩戴的头戴式显示器及其调整方法。

附图说明

图1是示出用户佩戴了头戴式显示器的状态的示意图。

图2是示出头戴式显示器的构成的控制框图。

图3是示出佩戴头戴式显示器时的调整方法的流程图。

图4是示出佩戴头戴式显示器时的调整方法的流程图。

图5是示出头戴式显示器的菜单画面的一例的图。

图6是示出检测到冲击时的控制的流程图。

图7是示出卸下头戴式显示器时的控制的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的具体实施方式进行详细说明。然而，本公开不限于以下实施方式。另外，为了明确说明，适当简化以下的记载和附图。

参照附图对本实施方式涉及的头戴式显示器及其调整方法进行说明。图1是示意性示出用户U佩戴了头戴式显示器100的状态的俯视图。

头戴式显示器100能够应用于游戏用、娱乐用、产业用、医疗用、飞行模拟用等各种用途。头戴式显示器100例如是VR(Virtual Reality，虚拟现实)头戴式显示器、AR(Augmented Reality，增强现实)头戴式显示器或MR(Mixed Reality，混合现实)头戴式显示器。另外，在本实施方式中，头戴式显示器100是用于AR或MR的光学透视型的头戴式显示器，但也可以是非透射型的头戴式显示器。

以下，为了明确说明，使用XYZ三维正交坐标系进行说明。以用户为基准，将前后方向(深度方向)设为Z方向，将左右方向(水平方向)设为X方向，将上下方向(铅垂方向)设为Y方向。将前方向设为+Z方向，将后方向设为-Z方向，将右方向设为+X方向，将左方向设为-X方向，将上方向设为+Y方向，将下方向设为-Y方向。

头戴式显示器100包括主体部110和带120。以主体部110与用户U的脸部(头部的前表面)接触的方式佩戴头戴式显示器100。主体部110配置在用户U的头部前侧，生成用户U视觉识别的显示图像。

具体而言，主体部110具有后述的显示部和容纳该显示部的框架等。例如，主体部110包括液晶监视器或有机EL(Electro-Luminescence，电致发光)监视器等平板显示器作为显示部。此外，主体部110可以具有光学元件，该光学元件用于将显示部生成的显示图像作为虚像生成在用户U的前方。例如，主体部110将半透半反镜或凹面镜等容纳在框架内。

主体部110具有护目镜形状或眼镜形状，通过带120佩戴在用户U的头部。头戴式显示器100可以是双目型头戴式显示器100、具有眼镜形状的头戴式显示器或者单目型头戴式显示器。当头戴式显示器100是半透射型等透视型时，佩戴了头戴式显示器100的用户U可以看到前方的物体130。

带120在主体部110的左右两侧安装在主体部110上。带120从头部的左侧经过头部后侧卷绕到头部的右侧。因此，头部配置在由带120和主体部110围绕的空间中。另外，带120既可以从头部的右侧经过头部后侧卷绕到头部的左侧，也可以从头部的左侧卷绕到头部后侧并从头部的右侧卷绕到头部后侧。

带120由橡胶或树脂等具有伸缩性的弹性材料形成。通过系紧带120，用户U能够可靠地佩戴头戴式显示器100。用户U可以在主体部110与用户U的头部紧密接触的状态下观看再现内容。带120的长度和安装位置也可以根据用户的头部的大小和喜好进行调整。

在本实施方式中，能够调整带120的系紧力。也就是说，带120的系紧强度是可变的。以下，使用图2说明用于使带120的系紧强度可变的头戴式显示器100的控制系统。图2是头戴式显示器100的控制框图。

头戴式显示器100包括检测部10、控制部20、显示部30、驱动部40、存储部50和操作部60。各部分例如容纳在主体部110中。

检测部10具有光学传感器11、压力传感器12、运动传感器13等各种传感器。光学传感器11例如是相机等，对佩戴头戴式显示器100时的用户U的眼睛进行拍摄。具体而言，能够根据由相机拍摄的拍摄图像中的眼睛的位置来检测头戴式显示器100是否被适当地佩戴。检测部10可以基于拍摄图像内的左眼和右眼的位置来检测是否左右对称地佩戴。

压力传感器12是为了检测佩戴头戴式显示器100时施加在带120上的系紧强度而设置的。例如，压力传感器12设置在头戴式显示器100的与用户U的头部的接触面上。当佩戴头戴式显示器100时，压力传感器12检测从用户U的头部施加的压力。当然，用于检测系紧强度的传感器不限于压力传感器12。能够使用检测带120的拉伸力(系紧力)的力传感器、检测在带120上产生的变形的变形传感器等检测系紧力。

运动传感器13检测头戴式显示器100的运动。例如，作为运动传感器13，能够使用加速度传感器、磁传感器、陀螺仪等。通过用户U改变头部朝向，头戴式显示器100的朝向发生变化。运动传感器13检测基于用户U的动作的、头戴式显示器100的动作。具体而言，检测头戴式显示器100的朝向(方向)的变化、位置的变化。也可以根据由运动传感器13检测出的运动使显示图像变化。

冲击检测部14检测是否施加有头戴式显示器100的冲击。例如，当设置在头戴式显示器100上的加速度传感器检测到比阈值大的加速度时，冲击检测部14检测到施加了冲击。另外，用于检测冲击的加速度传感器也可以作为运动传感器13使用。

驱动部40具有系紧带120的马达等。例如，通过驱动部40向拉伸带120的方向驱动，能够增强带120的系紧强度。或者，通过驱动部40向松开带120的方向驱动，能够减弱带120的系紧强度。或者，驱动部40也可以通过改变作为弹性体的带120的长度或安装位置来调整系紧强度。通过驱动部40驱动带120，能够改变带120的系紧强度。另外，驱动部40也可以位于头部后侧的中央附近。

存储部50存储与系紧强度相关的设定。存储部50是闪存等非易失性存储器。例如，存储部50将带120的安装位置及压力传感器12的检测值作为设定值进行存储。另外，存储部50也可以保存带120的长度等作为设定。在使用头戴式显示器100的用户U为多个的情况下，存储部50也可以对每个用户U存储设定。存储部50也可以存储用户可选择的多个设定。存储部50可以存储控制程序、再现内容等。

操作部60具有接受用户U的操作的输入设备。操作部60例如具有主体按钮或外部控制器。显示部30例如进行用于操作的菜单画面、内容等的再现。显示部30例如也可以具有生成左眼用图像的液晶显示器和生成右眼用图像的液晶显示器。

控制部20具有进行各部分的控制的处理器等。控制部20例如是MCU(MicroControl Unit，微控制单元)等。控制部20通过执行保存在存储部50中的控制程序，进行后述的各种控制。另外，向控制部20提供来自外部的影像信号、控制信号、电源。例如，通过HDMI(注册商标)等有线连接、或者WiFi(注册商标)或蓝牙(注册商标)等无线连接，将影像信号等输入到控制部20。头戴式显示器100也可以具备生成影像信号的影像生成部(未图示)，也可以向控制部20输入影像生成部生成的影像信号等。然后，显示部30根据影像信号进行显示。

使用图3及图4对佩戴头戴式显示器100时的流程进行说明。图3、图4是示出调整头戴式显示器100的佩戴状态的调整方法的流程图。

首先，头戴式显示器100被放置在用户U的头部上(S101)。接着，进行头戴式显示器100的佩戴操作(S102)。控制部20判定是否进行了来自菜单的佩戴操作(S103)。

图5示出显示在显示部30上的菜单画面200的示例。在菜单画面200中显示有佩戴按钮201、卸下按钮202、登记调用按钮203、以及当前值的登记按钮204。例如，在用户U将光标对准佩戴按钮201并点击的情况下，控制部20检测到进行了佩戴操作。

在从菜单进行了佩戴操作的情况下(S103的是)，控制部20判定设定是否存储在存储部50中(S104)。在设定被存储在存储部50中的情况下(S104的是)，控制部20判定是否选择了所存储的设定(S105)。

例如，在进行带120的自动调整的情况下，用户U点击菜单画面200的登记调用按钮203。由此，调用预先登记在存储部50中的设定。在登记了多个设定的情况下，显示部30显示所登记的设定的一览。具体地，显示部30显示与设定相对应的用户名的列表。用户U对操作部60进行操作，选择自己的设定。由此，控制部20检测到所存储的设定被选择的情况。或者，也可以从扬声器或耳机输出声音消息，使用户U选择设定。

在选择了存储在存储部50中的设定的情况下(S105的是)，驱动部40基于所存储的设定进行带120的调整(S106)。通过驱动部40系紧带120，带120的系紧强度成为设定值。即，当用户U选择适合自己的设定时，控制部20根据该设定使驱动部40进行驱动。控制部20控制驱动部40，以使压力传感器12的检测值成为设定值。

在没有从菜单进行佩戴操作的情况下(S103的否)，驱动部40根据传感器的信息进行带120的调整(S107)。在设定未被存储在存储部50中的情况下(S104的否)，驱动部40根据传感器的信息进行带120的调整(S107)。当没有选择存储在存储部50中的设定的情况下(S105的否)，驱动部40根据传感器的信息进行带120的调整(S107)。在步骤S107中，基于压力传感器12等各种传感器的检测结果来调整带120。例如，驱动部40以使带120的系紧强度成为初始设定的方式系紧带120。或者，驱动部40可以使用要佩戴的用户U之外的其他人的设定来调整系紧强度。

接着，当系紧强度成为设定时，光学传感器11检测用户U的眼睛(S108)。控制部20根据眼睛的位置来判定头戴式显示器100的佩戴状态是否为左右对称(S109)。例如，假设光学传感器11是配置在左右方向的中央的相机。控制部20判定在相机拍摄的拍摄图像中左右眼的位置是否左右对称。具体地，当从图像左右端到左右眼的距离相等时，成为左右对称。即，在从图像的左端到左眼的距离与从图像的右端到右眼的距离一致的情况下，控制部20判定为佩戴状态是左右对称。另外，控制部20也可以根据在拍摄图像中左眼和右眼是否水平配置来判定左右的对称性。

另外，控制部20也可以判定上下的对称性。例如，光学传感器11检测眼睛在高度方向上的位置。即，光学传感器11检测左眼和右眼相对于头戴式显示器100的相对高度。并且，如果左右眼的高度为规定高度，则控制部20判定为是上下对称。如果左右眼的高度偏离规定高度，则控制部20判定为不是上下对称。控制部20计算表示从拍摄图像的上端到眼睛的中心位置的距离和从拍摄图像的下端到眼睛的中心位置的距离的垂直方向上的像素数。并且，控制部20能够根据这些像素数来检测左右眼的高度。

在头戴式显示器100的佩戴状态不是左右对称的情况下(S109的否)，驱动部40松开带120，催促用户U再次佩戴。因此，返回步骤S103，头戴式显示器100再次进行带120的调整。在头戴式显示器100的佩戴状态为左右对称的情况下(S109的是)，显示部30显示头戴式显示器100的佩戴已经完成(S110)。当然，头戴式显示器100不限于显示部30的显示，也可以通过声音消息通知佩戴已经完成。另外，用户U在头戴式显示器100的佩戴结束后，能够通过手动调节带120的长度等。或者，在头戴式显示器100的佩戴状态是对称的情况下，驱动部40也可以以系紧带的方式进行驱动。由此，能够将头戴式显示器100可靠地保持在适当的佩戴位置。

如上所述，驱动部40调整带120的系紧强度。此外，用户U随后可以手动地调整带120。例如，用户U可以在步骤S110之后手动调整带120的长度等。当用户U手动调整时，带120的系紧强度会偏离设定。因此，控制部20判定当前的系紧强度是否与所存储的设定中的任何一个都不同(S111)。例如，控制部20判定压力传感器12的检测值是否与已经登记的设定值中的某一个一致。

在当前的带120的系紧强度与所存储的设定中的任何一个没有不同的情况下(S111的否)，结束处理。即，由于设定值和检测值一致，所以能够以适合用户U的设定佩戴头戴式显示器100。因此，头戴式显示器100能够在适当的佩戴状态下向用户U再现内容。

在当前的带120的系紧强度与存储的设定中的任何一个都不同(S111的是)的情况下，向用户U问询是否存储当前的系紧强度(S112)。即，询问用户U是否将新的设定值存储在存储部50中。显示部30显示消息或“是/否”的按钮，询问是否存储当前的系紧强度。

控制部20判定是否选择了存储(S113)。例如，通过用户U对操作部60进行操作，能够选择是否存储。在选择了存储的情况下(S113的是)，存储部50存储当前的系紧强度(S114)。即，用户U对操作部60进行操作，在图5的菜单画面200中点击当前值的登记按钮204。由此，当前的压力传感器12的检测值和带120的位置或长度等数据被写入存储部50。如此处理结束。另外，在没有选择存储的情况下(S113的否)，存储部50不存储当前的系紧强度(S115)。如此处理结束。

通过上述的调整方法，能够以适合于每个用户U的设定佩戴头戴式显示器100。由于驱动部40系紧了带120，因此能够避免烦杂的佩戴。用户U能够简便且适当地佩戴头戴式显示器100。即使在用户U反复卸下或佩戴的情况下，也能够以固定的系紧强度进行佩戴。

这样，控制部20基于拍摄图像来检测左右眼相对于头戴式显示器100的左右或上下的位置。控制部20关于用户U的左右眼判定左右或上下的至少一个是否是对称的。在对称的情况下，控制部20对驱动部40进行驱动，以拉紧带120。此外，关于用户U的左右眼，判定左右或上下中的至少一个是否是对称的。在不对称的情况下，控制部20对驱动部40进行驱动，以松开带120。由此，用户U能够以适当的系紧强度进行佩戴。即，用户U能够在保持状态下可靠地佩戴头戴式显示器100。用户U能够视觉识别在适当的佩戴状态下显示的显示图像。另外，在判定了左右和上下双方的对称性的情况下，控制部20也可以在左右对称且上下对称的情况下判定为是对称的。换言之，在判定了左右和上下双方的对称性的情况下，控制部20也可以在左右非对称或上下非对称的情况下判定为非对称。

并且，用户U能够将适合自己的设定登记在存储部50中。因此，在多个用户U使用头戴式显示器100的情况下，各个用户U能够简便且适当地佩戴头戴式显示器100。

接着，使用图6对冲击检测部14检测到冲击时的流程进行说明。首先，冲击检测部14检测冲击(S201)。例如，在由加速度传感器检测出的加速度超过阈值的情况下，冲击检测部14检测到冲击。当检测到冲击时，驱动部40松开带120(S202)。由此，头戴式显示器100从用户U的头部脱离。

例如，当用户U跌倒等而施加冲击时，会产生大的加速度。因此，能够根据加速度来检测冲击。在施加了冲击的情况下，头戴式显示器100被迅速地卸下。因此，能够避免危险。

接着，使用图7来说明用户U卸下头戴式显示器100时的流程。图7是表示卸下时的控制的流程图。

首先，由用户U进行卸下操作(S301)。例如，为了进行卸下操作，用户U在图5所示的菜单画面中点击卸下按钮202。于是，控制部20进行卸下确认(S302)。例如，显示部30显示消息或“是/否”的按钮，询问用户U是否卸下头戴式显示器100。

然后，控制部20判定是否决定了卸下(S303)。在用户U决定卸下的情况下(S303的是)，进行卸下(S304)。即，当用户U点击是按钮时，驱动部40松开带120。通过如此，能够卸下头戴式显示器100。在用户U没有决定卸下的情况下(S303的否)，返回到原来的动作(S305)。当用户U点击否按钮时，驱动部40维持设定。在驱动部40维持系紧强度的状态下，进行内容的再现等。通过如此，在用户U决定卸下之前的期间，能够使系紧强度固定。因此，能够维持适当的佩戴状态。

以上，基于实施方式具体说明了本发明人完成的发明，但本发明不限于上述实施方式，当然在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。也可以适当组合上述实施方式的两个以上。

本申请主张以2020年12月11日提出的日本申请特愿2020-205656为基础的优先权，其公开的全部并入于此。

符号说明

100 头戴式显示器

110 主体部

120 带

10 检测部

11 光学传感器

12 压力传感器

13 运动传感器

14 冲击检测部

20 控制部

30 显示部

40 驱动部

50 存储部

60 操作部

Claims (7)

1.一种头戴式显示器，包括：

主体部，生成显示图像；

带，被设置为用于将所述主体部固定到用户的头部；

第一传感器，被设置为用于检测所述带的系紧强度；

存储部，存储与所述带的系紧强度相关的设定；以及

驱动部，根据所述设定和所述第一传感器中的检测结果来系紧所述带。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

在所述存储部中存储有所述用户能够选择的多个设定，

所述驱动部系紧所述带，以使由所述第一传感器检测到的系紧强度达到由所述用户选择的设定。

3.根据权利要求1或2所述的头戴式显示器，其中，

还包括第二传感器，所述第二传感器检测所述用户的眼睛，

还包括控制部，所述控制部根据由所述第二传感器检测出的左右眼的位置来控制所述驱动部。

4.根据权利要求3所述的头戴式显示器，其中，

在所述用户进行与所述系紧强度有关的所述设定、所述驱动部系紧所述带之后，

所述控制部判定所述用户的左右眼的位置是否在左右或上下的至少一者上对称，并在不对称时使所述驱动部驱动以松开所述带。

5.根据权利要求3或4所述的头戴式显示器，其中，

在所述用户进行了与所述系紧强度有关的所述设定之后，

所述控制部判定所述用户的左右眼的位置是否在左右或上下的至少一者上对称，并在对称时使所述驱动部驱动以拉紧所述带。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的头戴式显示器，其中，

还包括冲击检测部，所述冲击检测部检测施加于所述头戴式显示器的冲击，

当施加了所述冲击时，所述驱动部松开所述带。

7.一种头戴式显示器的调整方法，所述头戴式显示器包括：主体部，生成显示图像；带，被设置为用于将所述主体部固定到用户的头部；以及驱动部，系紧所述带，所述方法包括以下步骤：

检测所述带的系紧强度；以及

所述驱动部根据所述系紧强度和预先存储的设定来系紧所述带。

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