CN206906702U - 一种头戴显示器 - Google Patents

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董坤
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Abstract

本实用新型公开了一种头戴显示器,包括处理器、瞳距调节机构、瞳孔检测模块、两个显示屏和两个透镜,瞳距调节机构与处理器连接,瞳距调节机构被设置为带动两个显示屏沿左右方向滑动,两个透镜与对应的显示屏同步滑动;瞳孔检测模块被设置为检测佩戴头戴显示器的用户的当前瞳孔直径,瞳孔检测模块与处理器连接。通过本实用新型的头戴显示器,可以根据用户的当前瞳孔直径来自动调节头戴显示器的瞳距,以使得用户获得清晰的影像。而且,还可以减少用户操作,提升用户体验。

Description

一种头戴显示器
技术领域
[0001]本实用新型涉及瞳距调节技术领域,更具体地,本实用新型涉及一种头戴显示器。
背景技术
[0002] 头戴显示器(Head Mount Display)是用于显示图像及色彩的设备,通常是以眼罩 或头盔的形式,使显示屏贴近用户的眼睛,并在近距离中对眼睛投射画面。
[0003]现有头戴显示器的镜头模组通常包括左、右两个显示屏和左、右两个透镜,只有在 每侧的显示屏的中心点、透镜的中心点、及人的瞳孔均在一条直线上时,人眼观察的画面才 是最佳的,如果不在一条直线上,人眼视野中的画面就会感到模糊,使头戴显示器的沉浸式 体验就会变差。
[0004]目如市场上的头戴显不设备基本都是通过一个机械旋钮来调节瞳距,从而使得视 觉画面从模糊变成清晰,这是由于每个用户的瞳孔距离不一样,通过旋钮把透镜和显示屏 调节到适合瞳孔的位置,才能够获得一个比较清晰的影像。但是这样不仅给用户带来了一 些额外的操作,而且调节时间可能较长,影响用户体验。 实用新型内容
[0005]本实用新型的一个目的是提供能够自动调节瞳距的头戴显示器。
[0006]根据本实用新型的一个方面,提供了一种头戴显示器,包括处理器、瞳距调节机 构、瞳孔检测模块、两个显示屏和两个透镜,所述瞳距调节机构与所述处理器连接,所述瞳 距调节机构被设置为带动所述两个显示屏沿左右方向滑动,所述两个透镜与对应的显示屏 同步滑动;所述瞳孔检测模块被设置为检测佩戴所述头戴显示器的用户的当前瞳孔直径, 所述瞳孔检测模块与所述处理器连接。
[0007]可选的是,所述瞳孔检测模块包括红外LED阵列和红外摄像头,所述红外LED阵列 中每个红外LED发出的红外光均沿着入射方向照射在所述用户的瞳孔上,所述红外摄像头 接收所述瞳孔反射的红外光;所述红外摄像头与所述处理器连接。
[0008]可选的是,所述红外Lm)阵列和所述红外摄像头均设置在所述头戴显示器的镜筒 内壁上。
[0009]可选的是,所述红外LED阵列的所有红外LED均位于同一平面上,所述平面与所述 透镜平行。
[0010]可选的是,所述红外LED阵列中任意两个相邻红外LED与所述透镜的中心点之间连 线的夹角均相等。
[0011]可选的是,所述头戴显示器还包括滑动变阻器,所述滑动变阻器的两个固定端分 别与电源端和接地端连接,所述滑动变阻器的滑动端与所述处理器连接,所述滑动端还与 所述瞳距调节机构连接。
[0012]可选的是,第一个显示屏和第一个透镜固定在第一个支架上,第二个显示屏和第 二个透镜固定在第二个支架上,所述瞳距调节机构被设置为带动所述第一个支架和所述第 二个支架沿左右方向滑动。
[0013]可选的是,所述头戴显示器还包括存储器,所述存储器与所述处理器连接。
[0014]可选的是,所述头戴显示器还包括接近传感器,所述接近传感器与处理器连接。 [0015]可选的是,所述头戴显示器还包括电池,所述电池为所述显示屏、所述处理器、所 述瞳距调节机构和所述瞳孔检测模块供电。
[0016]本实用新型的一个技术效果在于,通过本实用新型的头戴显示器,可以根据用户 的当前瞳孔直径来自动调节头戴显示器的瞳距,以使得用户获得清晰的影像。而且,还可以 减少用户操作,提升用户体验。
[0017]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述,本实用新型的其它 特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0018]构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例,并且连同说明书一起用 于解释本实用新型的原理。
[0019]图1为根据本实用新型头戴显示器的一种实施结构的方框原理图;
[0020]图2为根据本实用新型头戴显示器的一种实施结构的电路原理图;
[0021]图3为根据本实用新型头戴显示器的一种实施结构的主视示意图;
[0022]图4为根据本实用新型头戴显示器的另一种实施结构的方框原理图。
[0023]附图标记说明:
[0024] 110-处理器; 120-瞳距调节机构;
[0025] 130-瞳孔检测模块; 141、142-显示屏;
[0026] 151、152-透镜; 131-红外 LED;
[0027] 132-红外摄像头; R1-滑动变阻器;
[0028] VCC-电源端; GND-接地端;
[0029] 160-存储器; 170-接近传感器。
具体实施方式
[0030]现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到:除非另 外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限 制本实用新型的范围。
[0031]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用 新型及其应用或使用的任何限制。
[0032]对于相关领域普通技术人员己知的技术和设备可能不作详细讨论,但在适当情况 下,所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
[0033]在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不 是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0034]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一 个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0035]为了解决现有技术中存在的手动调节瞳距不仅给用户带来了一些额外的操作,而 且调节时间可能较长,影响用户体验的问题,提供了一种头戴显示器,如图1所示,包括处理 器110、瞳距调节机构120、瞳孔检测模块130、两个显示屏141、142和两个透镜151、152。瞳距 调节机构120与处理器110连接,瞳距调节机构120被设置为带动两个显示屏141、142沿左右 方向滑动,两个显示屏14U142的滑动方向相反。左右方向是根据头戴显示器在使用状态时 的方位定义。两个透镜151、152与对应的显示屏同步滑动,同步滑动具体为滑动方向、滑动 距离、滑动前的起始位置和滑动后的终点位置均相同。具体的,第一个透镜151与第一个显 示屏141同步滑动,第二个透镜152与第二个显示屏142同步滑动,第一个透镜151和第一个 显示屏141例如可以对应用户的左眼,第二个透镜152和第二个显示屏142可以对应用户的 右眼。瞳孔检测模块130被设置为检测佩戴该头戴显示器的用户的当前瞳孔直径,瞳孔检测 模块130与处理器110连接。
[0036] 在头戴显示器上电工作时,如果对应的显示屏中心、透镜中心和眼球不在一条直 线上时,用户眼睛看到的可视范围就会有模糊或者拖影,这时眼球瞳孔就会放大。因此,处 理器110可以根据当前瞳孔直径与预存的该用户的参考瞳孔直径进行比较,如果当前瞳孔 直径大于参考瞳孔直径,则驱动瞳距调节机构120带动两个显示屏141、142沿左右方向滑 动。
[0037] 由于人的瞳距均处于一定的范围内,因此可以设置一个瞳距调节范围。例如,在当 前瞳孔直径超过参考瞳孔直径时,处理器110可以驱动瞳距调节机构120可以带动两个显示 屏14U142在左右方向上背向滑动,以使两个显示屏中心点之间的距离增大,如果增大至瞳 距的最大值的过程中,当前瞳孔直径始终超过参考瞳孔直径,处理器可以驱动瞳距调节机 构可以带动两个显示屏141、142在左右方向上相向滑动,以使两个显示屏141、142中心点之 间的距离减小,直至当前瞳孔直径等于参考瞳孔直径时,处理器110将停止驱动瞳距调节机 构120。其中,比较当前瞳孔直径和参考瞳孔直径时,可以允许一定误差存在,例如当前瞳孔 直径处于参考瞳孔直径土误差范围内时,均可以认为当前瞳孔直径等于参考瞳孔直径。 [0038]这样,通过本实用新型的头戴显示器,可以根据用户的当前瞳孔直径来自动调节 头戴显示器的瞳距,以使得用户获得清晰的影像。而且,还可以减少用户操作,提升用户体 验。
[0039] 进一步地,该头戴显示器可以包括一个瞳孔检测模块130,用于检测用户一只眼睛 的瞳孔的直径;也可以包括两个瞳孔检测模块130,分别用于检测用户两只眼睛的瞳孔直 径。如果头戴显示器包括两个瞳孔检测模块130,那么这两个瞳孔检测模块的结构、功能相 同。因此本实用新型以一个瞳孔检测模块为例进行说明。
[0040] 在本实用新型的一个具体实施例中,瞳孔检测模块130包括红外LED阵列和红外摄 像头132,红外LK)阵列中每个红外LED131发出的红外光均沿着入射方向照射至用户的瞳孔 上,红外摄像头132接收瞳孔发射的红外光;红外摄像头132与处理器110连接。由于人眼瞳 孔的反射率与其他部位的反射率不同,因此可以根据红外摄像头132的感光传感器检测到 的反射率得到当前瞳孔直径。
[0041]具体的,红外LED阵列的所有红外LED131和红外摄像头132均设置在头戴显示器的 镜筒内壁上,如图3所示。这样,既能够使得LED阵列发出的红外光发射至瞳孔、使得红外摄 像头132接收瞳孔反射的红外光,还可以避免红外LED阵列和红外摄像头132对人眼视线的 遮挡,进而可以防止影响用户体验。
[0042] 进一步地,红外LH)阵列的所有红外LED131均位于同一平面上,且该平面与透镜平 行。这样,就能够提高检测当前瞳孔直径的精确度。
[0043]在此基础上,为了进一步提高检测到的当前瞳孔直径的精确度,可以设置红外LED 阵列中任意两个相邻的红外LED131与透镜的中心点之间连线的夹角均相等。
[0044] 红外LED阵列中包括的红外LED131的数量越多,检测到当前瞳孔直径的值就越精 确。
[0045]为了保证对应的显示屏和透镜能够同步滑动,在本实用新型的一个具体实施例 中,第一个显示屏141和第一个透镜151固定在第一个支架上,第一个显示屏141的中心与第 一个透镜151的中心位于同一直线上,且该直线垂直于第一个显示屏141和第一个透镜151; 第二个显示屏142和第二个透镜152固定在第二个支架上,第二个显示屏142的中心和第二 个透镜152的中心位于同一直线上,且该直线垂直于第二个显示屏M2和第二个透镜152。此 时,瞳距调节机构120则可以被设置为带动第一个支架和第二个支架沿左右方向滑动。
[0046]瞳距调节机构120例如可以包括马达、由马达驱动的齿轮、及均与该齿轮相啮合的 两个齿条,其中,该马达由处理器驱动。其中一个齿条在齿轮前侧与齿轮啮合,另一个齿条 在齿轮后侧与齿轮啮合,且其中一个齿条固定安装在第一个支架上,另一个齿条固定安装 在第二个支架上。第一个支架和第二个支架均沿左右方向与头戴显示器的外壳滑动配合连 接。这样,就能够保证第一个支架和第二个支架沿左右方向相向或者背向滑动。
[0047]在本实用新型的一个具体实施例中,如图2所示,该头戴显示器还包括滑动变阻器 R1,该滑动变阻器R1的两个固定端分别与电源端VCC和接地端GND连接,滑动变阻器R1的滑 动端与处理器110连接,滑动端还与瞳距调节机构120连接。瞳距调节机构120在带动两个显 示屏14U142移动的同时,还会带动滑动变阻器R1的滑动端移动,使得处理器110检测到的 滑动端的电压与任意一个显示屏的滑动位移等比例变化。例如,可以是在第一个显示屏i41 向左移动时滑动端的电压减小,在第一个显示屏142向右滑动时滑动端的电压增大。具体 的,可以预先存储反映滑动端电压和第一个显示屏位置之间对应关系的对照表,处理器110 可以通过查表的方式确定与检测到的滑动端的电压对应的第一个显示屏141的位置,根据 第一个显示屏141的位置就可以确定两个显示屏中心之间的距离。
[0048]具体的,该头戴显示器还可以包括存储器160,如图4所示,存储器160与处理器11〇 连接。该存储器16〇可以用于存储参考瞳孔直径或者对照表等。该存储器160例如包括ROM (只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。
[0049]在显示屏显示的画面暗场时,人的瞳孔也会放大,为了避免这种情况下调节瞳距, 在本实用新型的一个具体实施例中,该头戴显示器还可以包括接近传感器170,该接近传感 器170与处理器110连接。该接近传感器170用于检测用户是否佩戴该头戴显示器,如是,则 处理器110控制瞳孔检测模块13〇开启检测,以完成瞳距调节。瞳距调节完成之后,在头戴显 示器的本次使用过程中将不再进行瞳距调节。
[0050] 在此基础上,本实用新型的头戴显示器还包括电池,该电池用于为前述的处理器 110、瞳距调节机构120、瞳孔检测模块130、显示屏141、142、存储器160和接近传感器17〇供 电,以保证该头戴显示器的各模块正常工作。 "
[0051]上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处,但本领域技术人员应当清 楚的是,上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。 ~
[0052] 虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域 的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本实用新型的范围。本 领域的技术人员应该理解,可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下,对以上实施例 进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1. 一种头戴显示器,其特征在于,包括处理器、瞳距调节机构、瞳孔检测模块、两个显示 屏和两个透镜,所述瞳距调节机构与所述处理器连接,所述瞳距调节机构被设置为带动所 述两个显示屏沿左右方向滑动,所述两个透镜与对应的显示屏同步滑动;所述瞳孔检测模 块被设置为检测佩戴所述头戴显示器的用户的当前瞳孔直径,所述瞳孔检测模块与所述处 理器连接。
2. 根据权利要求1所述的头戴显示器,其特征在于,所述瞳孔检测模块包括红外LED阵 列和红外摄像头,所述红外LED阵列中每个红外LED发出的红外光均沿着入射方向照射在所 述用户的瞳孔上,所述红外摄像头接收所述瞳孔反射的红外光;所述红外摄像头与所述处 理器连接。
3. 根据权利要求2所述的头戴显示器,其特征在于,所述红外LED阵列和所述红外摄像 头均设置在所述头戴显示器的镜筒内壁上。
4. 根据权利要求3所述的头戴显示器,其特征在于,所述红外LED阵列的所有红外LED均 位于同一平面上,所述平面与所述透镜平行。
5. 根据权利要求4所述的头戴显示器,其特征在于,所述红外LED阵列中任意两个相邻 红外LED与所述透镜的中心点之间连线的夹角均相等。
6. 根据权利要求1所述的头戴显示器,其特征在于,所述头戴显示器还包括滑动变阻 器,所述滑动变阻器的两个固定端分别与所述头戴显示器的电源端和接地端连接,所述滑 动变阻器的滑动端与所述处理器连接,所述滑动端还与所述瞳距调节机构连接。
7. 根据权利要求1所述的头戴显示器,其特征在于,第一个显示屏和第一个透镜固定在 第一个支架上,第二个显示屏和第二个透镜固定在第二个支架上,所述瞳距调节机构被设 置为带动所述第一个支架和所述第二个支架沿左右方向滑动。
8. 根据权利要求1所述的头戴显示器,其特征在于,所述头戴显示器还包括存储器,所 述存储器与所述处理器连接。
9. 根据权利要求1所述的头戴显示器,其特征在于,所述头戴显示器还包括接近传感 器,所述接近传感器与处理器连接。
10. 根据权利要求1所述的头戴显示器,其特征在于,所述头戴显示器还包括电池,所述 电池为所述显示屏、所述处理器、所述瞳距调节机构和所述瞳孔检测模块供电。
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