CN117111302A - 头戴设备瞳距调节方法及头戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴设备瞳距调节方法及头戴设备，其中的头戴设备瞳距调节方法包括：将待调节的头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值；控制左镜筒和右镜筒向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由眼白突变为瞳孔时，记录当前第一距离；控制左镜筒和右镜筒继续向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由瞳孔突变为眼白时，记录当前第二距离；基于第一距离和第二距离确定头戴设备的目标瞳距；基于目标瞳距及左镜筒和右镜筒的初始位置，对左镜筒和右镜筒的位置进行调节。利用上述发明能够低成本的实现对瞳距的自动化调节。

Description

头戴设备瞳距调节方法及头戴设备

技术领域

本发明涉及电子产品技术领域，更为具体地，涉及一种头戴设备瞳距调节方法及头戴设备。

背景技术

随着VR技术的快速发展，VR设备已进入到广大消费者的生活之中，目前针对VR设备的IPD(inter pupillary distance，瞳距)调节是此类产品普遍面临的一个强需求，但现有上市产品基本都是需要用户进行手动调节，而部分带有IPD自动调节功能的产品都还不够成熟，且必须依赖eye tracking技术，导致产品整体成本较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种头戴设备瞳距调节方法及头戴设备，以解决现有VR设备IPD调节存在的需要用户手动操作，或者必须依赖特定技术的问题。

本发明提供的头戴设备瞳距调节方法，包括：将待调节的头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值；控制左镜筒和右镜筒向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由眼白突变为瞳孔时，记录当前第一距离；其中，红外传感器固定设置于左镜筒或右镜筒上，红外传感器接收的反射信号为对应侧的眼睛的反射信号；控制左镜筒和右镜筒继续向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由瞳孔突变为眼白时，记录当前第二距离；基于第一距离和第二距离确定头戴设备的目标瞳距；基于目标瞳距及左镜筒和右镜筒的初始位置，对左镜筒和右镜筒的位置进行调节。

此外，可选的技术方案是，在将左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值的过程中，在头戴设备的显示屏幕上投射提示图片，用于引导佩戴者的眼睛注视提示图片。

此外，可选的技术方案是，当反射信号由眼白突变为瞳孔时，记录当前第一距离的过程包括：通过红外传感器发射红外信号，并接收来自眼睛的反射信号；当眼睛的反射点由眼白变为瞳孔时，红外传感器接收到的反射信号的值出现突变，记录此时红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离作为第一距离。

此外，可选的技术方案是，反射信号由瞳孔突变为眼白时，记录当前第二距离的过程包括：通过红外传感器发射红外信号，并接收来自眼睛的反射信号；当眼睛的反射点由瞳孔变为眼白时，红外传感器接收到的反射信号的值出现突变，记录此时红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离作为第二距离。

此外，可选的技术方案是，目标瞳距的表达式为：

其中，S表示与佩戴者的眼睛相对应的目标瞳距，D₁表示第一距离，D₂表示第二距离，L表示所述瞳距处于最小值时，左镜筒和右镜筒之间的中轴线与红外传感器之间的距离。

此外，可选的技术方案是，在将待调节的头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值之前，还包括：通过接近传感器判断头戴设备的佩戴状态，并当检测到头戴设备当前处于佩戴状态时，将头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值。

此外，可选的技术方案是，红外传感器为红外发射接收二合一传感器。

另一方面，本发明还提供一种头戴设备，用于利用上述头戴设备瞳距调节方法进行瞳距调节；头戴设备包括控制单元、红外传感器，左镜筒、右镜筒，以及连接左镜筒和右镜筒的驱动模组；其中，红外传感器用于检测佩戴者的两瞳孔的位置信息；控制单元用于根据位置信息，控制驱动模块动作，以驱动左镜筒和右镜筒进行移动，对头戴设备的瞳距进行调节。

此外，可选的技术方案是，驱动模块包括分别与左镜筒和右镜筒连接的传动机构以及控制传动机构动作的驱动马达。

此外，可选的技术方案是，还包括接近传感器；接近传感器用于检测头戴设备的佩戴状态，并当检测到头戴设备处于佩戴状态时，启动头戴设备瞳距检测程序；其中，头戴设备瞳距检测程序用于执行上述头戴设备瞳距调节方法中的步骤。

利用上述头戴设备瞳距调节方法及头戴设备，通过低成本的红外传感器以及驱动模组的运动确定佩戴者的瞳孔中心位置，并据此来调节头戴设备的瞳距参数，可根据不同的佩戴者实现对瞳距的自动调节，整体方案成本低。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的头戴设备瞳距调节方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的头戴设备瞳距调节方法的原理图一；

图3为根据本发明实施例的头戴设备瞳距调节方法的原理图二；

图4为根据本发明实施例的头戴设备瞳距调节方法的原理图三。

附图中的标记：左眼11、右眼12、左镜筒21、右镜筒22、驱动马达3、传动机构4、红外传感器5。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

在本发明的描述中，需要理解的是，以下术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的内容或结构的限制。

为解决现有VR设备IPD调节存在的需要用户手动操作，或者必须依赖特定技术的问题。本发明设置一种头戴设备瞳距调节方法及头戴设备，利用人眼的眼白与瞳孔对红外光的反射率不同的原理来检查佩戴者的瞳孔中心的位置，并据此来调节头戴设备的瞳距参数，可根据不同的佩戴者实现对瞳距的自动调节，整体方案成本低。

为详细描述本发明的头戴设备瞳距调节方法及头戴设备的结构，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的头戴设备瞳距调节方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的头戴设备瞳距调节方法，主要包括：

S100：将待调节的头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值；

S200：控制左镜筒和右镜筒向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由眼白突变为瞳孔时，记录当前第一距离；其中，红外传感器固定设置于左镜筒或右镜筒上，红外传感器接收的反射信号为对应侧的眼睛的反射信号；

S300：控制左镜筒和右镜筒继续向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由瞳孔突变为眼白时，记录当前第二距离；

S400：基于第一距离和第二距离确定头戴设备的目标瞳距；

S500：基于目标瞳距及左镜筒和右镜筒的初始位置，对左镜筒和右镜筒的位置进行调节。

其中，在将左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值的过程中，可同时在头戴设备的显示屏幕上投射提示图片，用于引导佩戴者的眼睛注视前方的提示并引导用户主注视提示图片，以便提高瞳距调节的准确度，进而根据每个用户的瞳距来确定对应头戴设备的瞳距参数，简称目标瞳距。

在上述步骤S200中，当反射信号由眼白突变为瞳孔时，记录当前第一距离的过程包括：通过红外传感器发射红外信号，并接收来自佩戴者眼睛的反射信号；由于左镜筒和右镜筒之间的瞳距是由最小值开始向外逐步增大的，因此在红外信号未达到用户的瞳孔时，红外传感器接收到的反射信号全部都是来自佩戴者眼白的反射，而当眼睛的反射点由眼白变为瞳孔时，红外传感器接收到的反射信号的值出现突变，此时可通过控制单元来记录此时红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离作为第一距离。

其中，红外传感器可以选择性的固定设置于左镜筒或右镜筒上，红外传感器接收的反射信号为对应侧的眼睛的反射信号，由于左镜筒和右镜筒的分布及运动呈对称，所以可通过任意一侧的镜筒实现对瞳距的检测及调节。

同理，在上述步骤S300中，当反射信号由瞳孔突变为眼白时，记录当前第二距离的过程包括：通过红外传感器持续发射红外信号，并接收来自佩戴者的眼睛的反射信号；由于在步骤S200的基础上，红外传感器的信号全部都是来自佩戴者的瞳孔的反射，而当眼睛的反射点由瞳孔变为眼白时，红外传感器接收到的反射信号的值出现突变，此时可通过控制单元来记录此时红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离作为第二距离。

可知，上述第二距离减去第一距离表示的是佩戴者的瞳孔的宽度，而二分之一的第二距离减去第一距离表示佩戴者的半个瞳孔的距离，然后用第一距离加上该半个瞳距的距离以及左镜筒和右镜筒之间的中轴线与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的初始距离即可表示佩戴者的两个瞳孔中心的距离的一半。

具体地，在本发明的一个具体实施方式中，目标瞳距的表达式为：

其中，S表示与佩戴者的眼睛相对应的目标瞳距，D₁表示第一距离，D₂表示第二距离，L表示所述瞳距处于最小值时，左镜筒和述右镜筒之间的中轴线与所述红外传感器之间的距离，进而可通过控制单元控制驱动模块带动左镜筒和右镜筒在初始位置的基础上位置调整至上述目标瞳距的尺寸，以使得头戴设备的IPD满足当前佩戴者的视觉需求，驱动模块包括分别与左镜筒和右镜筒连接的传动机构以及控制传动机构动作的驱动马达。

此外，上述红外传感器可采用红外发射接收二合一传感器，即可以发射红外信号同时也能够接收反馈回来的红外信号，并通过与控制单元的连接，实现对信号及距离的处理。

在本发明的另一具体实施方式中，在将待调节的头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值之前，还包括：通过接近传感器判断头戴设备的佩戴状态，并当检测到头戴设备当前处于佩戴状态时，才会启动瞳距调节功能，并将头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值；否则，表示头戴设备处于未佩戴状态；可知，除采用接近传感器的方式外，还可增设启动按钮，即待用户成功佩戴头戴设备，且按动瞳距调节的启动按钮时，才会开始上述头戴设备瞳距调节方法。

作为具体示例，首先当佩戴者佩戴上VR设备，即头戴设备后，接近传感器会检测到用户佩戴，此时控制单元控制驱动马达3把头戴设备的IPD调到最小，此时红外传感器5所处位置为其瞳距最小时的初始位置，该位置距离左镜筒21和右镜筒22之间的中轴线的距离表示为L，如图2所示。同时，在VR设备的屏幕上投射需要用户注视前方的提示以及引导用户注视前方的图片；

然后，控制单元控制驱动马达3驱动左镜筒21和右镜筒22向相反方向运动(向两侧运动)，此时头戴设备的IPD开始增大，在此过程中红外传感器5，接收到的红外光全部来自眼白的反射，进而当反射点从眼白变到瞳孔时，红外传感器5接收到红外光的值会有个突变，控制单元记录此时红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离D1为第一距离，此时的突变位置如附图3所示。

然后，控制单元控制驱动马达3驱动此时的突变位置继续向相反的方向运动，IPD继续增大，在此过程中红外传感器5接收到的红外光全部来自瞳孔的反射，当反射点从瞳孔变到眼白时，红外传感器5接收到红外光的值又会有个突变，控制单元记录此时红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离D₂为第二距离，此时的突变位置如附图4所示。

然后，距离D₂减去D₁是瞳孔的宽度，二分之一D₂减D₁就是佩戴者眼睛的半个瞳孔的距离，D₁加上二分之一D₂减D₁就是佩戴者的镜筒在初始位置处需要调节的距离，即在左镜筒和右镜筒的瞳距调节至最小值时的位置的基础上，通过将左镜筒向左调节距离D₁+1/2(D₂-D₁)即可，右镜筒同理。

最后，通过控制单元控制驱动马达3驱动此时的突变位置及左镜筒和右镜筒的初始位置，调整到目标瞳距的位置，使VR的IPD满足佩戴者的要求。

需要说明的是，上述关于镜筒和眼睛的眼白及瞳孔之间的位置关系，是指左眼11和左镜筒21以及右眼12和右镜筒22之间的关系，通过驱动模块中的驱动马达3和传动机构4配合，能够同时连接左镜筒21和右镜筒22，进而实现对两个镜筒的同步调节，因此，上述红外传感器5可仅设置一个，固定在左镜筒21下方或右镜筒22下方均可，进而根据一侧的眼睛和镜筒的位置关系，对称调节另外一个即可。

与上述头戴设备瞳距调节方法相对应地，本发明还提供一种头戴设备，用于上述的头戴设备瞳距调节方法进行瞳距调节；头戴设备包括控制单元、红外传感器，左镜筒、右镜筒，以及连接左镜筒和右镜筒的驱动模组；其中，红外传感器用于检测佩戴者的两瞳孔的位置信息；控制单元用于根据位置信息，控制驱动模块动作，以驱动左镜筒和右镜筒进行移动，对头戴设备的瞳距进行调节。

其中，驱动模块包括分别与左镜筒和右镜筒连接的传动机构以及控制传动机构动作的驱动马达。

此外，还可包括设置在头戴设备上的接近传感器，接近传感器用于检测头戴设备的佩戴状态，并当检测到头戴设备处于佩戴状态时，启动头戴设备瞳距检测程序；其中，头戴设备瞳距检测程序用于执行上述头戴设备瞳距调节方法中的步骤。

需要说明的是，上述头戴设备的实施例可参考头戴设备瞳距调节方法实施例中的描述，此处不再一一赘述。

根据上述头戴设备瞳距调节方法及头戴设备，利用人眼的眼白与瞳孔对红外光的反射率不同的原理来检查佩戴者的瞳孔中心的位置，并配合传动机构以及控制传动机构动作的驱动马达来调节头戴设备的两个镜筒之间的瞳距参数，可根据不同的佩戴者实现对瞳距的自动调节。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的头戴设备瞳距调节方法及头戴设备。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的头戴设备瞳距调节方法及头戴设备，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种头戴设备瞳距调节方法，其特征在于，包括：

将待调节的头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值；

控制所述左镜筒和所述右镜筒向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由眼白突变为瞳孔时，记录当前第一距离；其中，所述红外传感器固定设置于所述左镜筒或所述右镜筒上，所述红外传感器接收的反射信号为对应侧的眼睛的反射信号；

控制所述左镜筒和所述右镜筒继续向相反方向运动，并在运动过程中通过红外传感器接收来自佩戴者眼睛的反射信号，当反射信号由瞳孔突变为眼白时，记录当前第二距离；

基于所述第一距离和所述第二距离确定所述头戴设备的目标瞳距；

基于所述目标瞳距及所述左镜筒和所述右镜筒的初始位置，对所述左镜筒和右镜筒的位置进行调节。

2.根据权利要求1所述的头戴设备瞳距调节方法，其特征在于，在将所述左镜筒和所述右镜筒之间的瞳距调节至最小值的过程中，

在所述头戴设备的显示屏幕上投射提示图片，用于引导佩戴者的眼睛注视所述提示图片。

3.根据权利要求1所述的头戴设备瞳距调节方法，其特征在于，所述当反射信号由眼白突变为瞳孔时，记录当前第一距离的过程包括：

通过所述红外传感器发射红外信号，并接收来自所述眼睛的反射信号；

当所述眼睛的反射点由所述眼白变为所述瞳孔时，所述红外传感器接收到的反射信号的值出现突变，记录此时所述红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离作为所述第一距离。

4.根据权利要求1所述的头戴设备瞳距调节方法，其特征在于，所述反射信号由瞳孔突变为眼白时，记录当前第二距离的过程包括：

通过所述红外传感器发射红外信号，并接收来自所述眼睛的反射信号；

当所述眼睛的反射点由所述瞳孔变为所述眼白时，所述红外传感器接收到的反射信号的值出现突变，记录此时所述红外传感器的位置与瞳距处于最小值时的红外传感器之间的距离作为所述第二距离。

5.根据权利要求1所述的头戴设备瞳距调节方法，其特征在于，所述目标瞳距的表达式为：

其中，S表示与所述佩戴者的眼睛相对应的目标瞳距，D₁表示所述第一距离，D₂表示所述第二距离，L表示所述瞳距处于最小值时，所述左镜筒和所述右镜筒之间的中轴线与所述红外传感器之间的距离。

6.根据权利要求1所述的头戴设备瞳距调节方法，其特征在于，在将待调节的头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值之前，还包括：

通过接近传感器判断所述头戴设备的佩戴状态，并当检测到所述头戴设备当前处于佩戴状态时，将所述头戴设备的左镜筒和右镜筒之间的瞳距调节至最小值。

7.根据权利要求1所述的头戴设备瞳距调节方法，其特征在于，所述红外传感器为红外发射接收二合一传感器。

8.一种头戴设备，其特征在于，用于利用权利要求1-7中任一项所述的头戴设备瞳距调节方法进行瞳距调节；所述头戴设备包括控制单元、红外传感器，左镜筒、右镜筒，以及连接所述左镜筒和所述右镜筒的驱动模组；其中，

所述红外传感器用于检测佩戴者的两瞳孔的位置信息；

所述控制单元用于根据所述位置信息，控制所述驱动模块动作，以驱动所述左镜筒和所述右镜筒进行移动，对所述头戴设备的瞳距进行调节。

9.根据权利要求8所述的头戴设备，其特征在于，

所述驱动模块包括分别与所述左镜筒和所述右镜筒连接的传动机构以及控制所述传动机构动作的驱动马达。

10.根据权利要求8所述的头戴设备，其特征在于，还包括接近传感器；所述接近传感器用于检测所述头戴设备的佩戴状态，并当检测到所述头戴设备处于佩戴状态时，启动头戴设备瞳距检测程序；其中，

所述头戴设备瞳距检测程序用于执行如权利要求1至7中任一项所述的头戴设备瞳距调节方法中的步骤。