ES2962619T3 - Mejoras en o relacionadas con dispositivos ópticos ponibles - Google Patents

Abstract

Un dispositivo óptico portátil modular que incluye: al menos un elemento de soporte portátil; uno o más elementos ópticos activos adaptados en uso para mostrar una imagen a un usuario; uno de una pluralidad de elementos puente seleccionados para posicionar u orientar uno o más elementos ópticos activos en una ubicación predeterminada en función de una o más características antropométricas del usuario. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Mejoras en o relacionadas con dispositivos ópticos ponibles

La presente invención se refiere a mejoras en o relacionadas con dispositivos ópticos ponibles, en particular, pero no exclusivamente, a dispositivos ponibles ajustables.

Los dispositivos ópticos ponibles son comunes en muchos ámbitos de la vida. Estos incluyen aplicaciones de automoción, aviación, aplicaciones militares, ingeniería, medicina, juegos y cualquier aplicación general para visualizar medios y similares. Los dispositivos ópticos ponibles se denominan frecuentemente visualizadores montados en la cabeza (HMD) o visualizadores llevados en la cabeza (HWD); la expresión “ HMD” se usa en la presente memoria para representar los HMD, los HWD y cualquier otro dispositivo óptico ponible tal como, por ejemplo, gafas oclusivas, gafas y dispositivos de mano con capacidades de visualización. La mayoría de los HMD incluyen dos oculares, uno para cada ojo.

Los HMD se usan para muchas aplicaciones como se ha indicado anteriormente, sin embargo hay un problema persistente que se da en su uso. Esto se debe a que tienden a padecer problemas de alineación con respecto a alinear la salida visible con el ojo humano. Esto hace que la visualización sea menos cómoda o más difícil de lo que se desearía. Cuando se diseña un HMD, se tienen en cuenta datos antropométricos (relacionados con las dimensiones del cráneo y las proporciones del cuerpo). Esto ayuda con la comodidad de visualización, pero solo en una medida limitada. Un problema principal es que cada uno de los usuarios tiene una distancia interpupilar (IPD) diferente. Como resultado, las posiciones ideales de los oculares serían diferentes de un usuario a otro. Ha resultado difícil lograr unos medios estables para ajustar la IPD para usuarios individuales.

El documento US2013/0250503 muestra un dispositivo de óptica ponible modular con oculares activos y un elemento de unión extraíble.

En consecuencia, un objetivo de la presente invención es superar los problemas de los HMD existentes.

Un objetivo adicional es proporcionar un HMD o similar en el que los problemas de alineación al menos se mejoren, si no se superan.

Resumen

Según un aspecto de presente la invención, se proporciona un dispositivo de óptica ponible modular como se define en la reivindicación 1.

Preferiblemente, el dispositivo puede comprender un sistema óptico que se habilita para ajustarse a uno o más parámetros de convergencia de los oculares.

Preferiblemente, los oculares se adaptan para ser desplazables angularmente para crear un campo de visión más amplio para la visualización

Preferiblemente, las características antropométricas basándose en la distancia interpupilar del usuario.

Preferiblemente, el elemento de unión se selecciona basándose en la distancia interpupilar del usuario.

Preferiblemente, el o cada elemento óptico incluye un área óptica activa predeterminada.

Preferiblemente, el área activa está rodeada por un área inactiva.

Preferiblemente, el elemento de soporte ponible comprende al menos uno de monturas; patillas y soportes para gafas oclusivas o gafas; un casco o una visera; una cinta para la cabeza; un soporte para llevar en el cuello o los hombros; y un conjunto de auriculares con micrófono.

Preferiblemente, cada elemento de unión es una banda que tiene una combinación de una curvatura diferente y una longitud diferente.

Preferiblemente, el elemento de unión es un elemento conformado adaptado para soportar los oculares en una posición u orientación predeterminada.

Descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama que muestra un visualizador montado en la cabeza, según una realización de la presente invención.

La figura 2 es un diagrama que muestra representaciones de dos oculares en el dispositivo de la figura 1, según una realización de la presente invención.

La figura 3 es un diagrama que muestra un segundo tipo de elemento de unión, según una realización de la presente invención.

La figura 4 es un diagrama que muestra un diagrama de flujo para seleccionar el elemento de unión correcto, según una realización de la presente invención.

Descripción de la invención

En general, la presente invención se refiere a mejoras en o relativas a dispositivos de óptica ponibles tales como los HMD en donde se abordan los problemas asociados con la IPD variable de diferentes usuarios.

La presente invención se refiere a una técnica novedosa para proporcionar un HMD ajustable y modular o un kit de partes asociado en el que las posiciones de los oculares en un HMD pueden variarse para adecuarse a la IPD y a otras características antropométricas de cada usuario.

La figura 1 muestra una representación muy simple de un HMD mostrado generalmente en 100. El HMD es ponible por medio de un soporte 102 apropiado. El soporte incluye uno o más elementos ópticos 104 que pueden ser vistos por uno de ambos ojos del usuario. El HMD incluye además un sistema de control (no mostrado).

El HMD puede ser de cualquier tipo apropiado, incluyendo gafas oclusivas, gafas, un casco o una visera de casco, o estar en forma de dispositivo de mano que puede ponerse delante de los ojos. Lo ideal es que el dispositivo sea portátil o que esté adaptado para ser portátil por medio del soporte. Aunque no se muestra con detalle, el soporte puede incluir un soporte adaptado para soportar los elementos ópticos delante del ojo. El soporte puede incluir: monturas; patillas y soportes para gafas oclusivas y gafas; un casco o una visera; una cinta para la cabeza; un soporte para llevar en el cuello o los hombros; un conjunto de auriculares con micrófono para juegos; o cualquier otro soporte que pudiera llevarse para sujetar los elementos ópticos en la posición deseada.

El sistema de control es variable dependiendo del uso del HMD. La unidad de control puede estar en el sitio o ser remota con respecto al HMD. El dispositivo de control puede incluir un módulo de comunicaciones para comunicarse con los elementos ópticos y con otros módulos o bien en el HMD o bien de forma remota con respecto al mismo. Las comunicaciones pueden ser inalámbricas y/o cableadas. El módulo de control puede incluir diferentes módulos para llevar a cabo diferentes funciones. Estas funciones no están limitadas en modo alguno, sino que pueden incluir imágenes, seguimiento, generación de escenas, procesamiento, almacenamiento, suministro de energía, audio, etc.

Los elementos ópticos 104 pueden ser de cualquier tipo apropiado. Haciendo referencia a la figura 2. El elemento óptico 200 incluye dos oculares 202, 204 sujetos entre sí por un elemento 206 de unión. Cada uno de los oculares incluye un medio 208 de visualización que, durante su uso, retransmite una imagen al ojo del usuario. El medio de visualización incluye, por ejemplo, una guía de ondas, un sistema de lentes, un prisma u otros componentes ópticos. En la figura 2, el dispositivo se muestra como binocular, pero es posible que el dispositivo pudiera ser monocular, reemplazándose uno de los medios de visualización por un elemento en blanco. Los elementos ópticos pueden adaptarse para su uso en el dominio no óptico. Por lo tanto, se apreciará que, en la presente memoria, óptico no se limita a significar frecuencias ópticas visibles y puede incluir frecuencias no visibles.

Los dos oculares se separan mediante un elemento 206 de unión. El elemento de unión puede ser una banda que tiene una combinación de una curvatura diferente y una longitud diferente. El elemento de unión puede tener una forma específica para situar u orientar los oculares en una ubicación predeterminada. A continuación se describen más detalles del elemento de unión con mayor detalle.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, a continuación se describirá la naturaleza ajustable del HMD. Cada arreglo 200, 200', 200” incluye un par de oculares 202, 202', 202” y 204, 204', 204” y un elemento 206, 206', 206” de unión. Para reducir el área activa de cada ocular, el ocular puede incluir un área 208 óptica activa y un área 210 en blanco. La pupila del ojo de un usuario debería ubicarse sustancialmente de forma centrada en el área activa para un rendimiento de visualización óptimo. En cada arreglo 200, 200' y 200” , la posición de la pupila del usuario para el ocular 202, 202', 202” se muestra como 212, 212' y 212” , respectivamente. La pupila del otro ocular no se etiqueta pero se muestra.

Como puede verse a partir de las diferentes disposiciones, la separación del centro de la pupila es diferente de un arreglo al siguiente. Esto es debido al hecho de que cada uno de los usuarios respectivos tiene, por ejemplo, una distancia interpupilar (IPD) diferente. En general, la IPD varía de aproximadamente 55 mm a aproximadamente 75 mm. La IPD es una característica antropométrica que se mide para determinar en dónde ubicar los oculares para un usuario particular. Esta no es la única restricción o característica antropométrica que podría usarse; otras incluyen: la separación entre los ojos y la altura de los ojos, el tamaño de la pupila, la anchura de la cabeza, la posición de la nariz, el tamaño de la nariz, etc. Además, la posición del ojo de un usuario puede estar hundida o ser protuberante, o ser de naturalezas variables de cualquier otra manera. En ocasiones, los usuarios incluso tienen los ojos a diferentes alturas uno en relación con otro, o son bizcos. Además, la forma y la anchura de la nariz pueden tener una influencia significativa. Cada una de las diferencias mencionadas anteriormente afecta a la ubicación requerida del área óptica activa para cada pupila de cada usuario. Si la pupila no se orienta correctamente en relación con el área activa, pueden no ser visibles algunas porciones de la imagen de visualización o pueden presentarse artefactos visuales. Para superar las diferentes posiciones y orientaciones de las pupilas de los usuarios, la presente invención proporciona un montaje modular que incluye al menos un ocular activo y una pluralidad de elementos de unión diferentes, cada uno de los cuales tiene una forma y una longitud diferentes para dar cabida a las diferencias en las posiciones y orientaciones de las pupilas del usuario.

Las diferentes longitudes de los elementos 206, 206', 206” de unión pueden verse en el diferente arreglo de la figura 2. El elemento de unión se acopla a los dos oculares mediante una conexión apropiada en cada uno (no mostrada). Esto podría incluir un conector a presión, una pinza o cualquier otro tipo de cierre, interfaz, retenedor o conexión mecánica.

Cada elemento de unión incluye un identificador (no mostrado) que se usa para identificar un elemento de unión de entre los otros. El identificador podría ser un dispositivo activo que comunica su identidad al sistema. Por ejemplo, el identificador puede ser un identificador de RFID u otro tipo de etiqueta electrónica legible. El identificador puede ser detectable por los oculares y/o el HMD para habilitar la identificación del elemento de unión por un número de razones diferentes, como se describirá a continuación. El fin principal del identificador es habilitar que el sistema determine la combinación de oculares y elemento de unión usados para un usuario particular. Esto es importante debido a que se requiere la orientación y posición final de los oculares uno en relación con otro para asegurar que cualquier imagen visualizada en el HMD se entregue correctamente.

Puede imaginarse un número de ejemplos de elementos de unión posibles, y no están limitados en modo alguno. Los elementos de unión pueden tener diferentes longitudes y curvaturas para dar cabida a diferentes formas de nariz y posiciones y orientaciones de los ojos en la cara. Los elementos de unión se hacen de un material que puede conservar su forma incluso cuando se conectan y se desconectan múltiples veces. Además, el elemento de unión puede recolocarse tan frecuentemente como sea necesario. Los materiales típicos pueden incluir metales, plásticos, polímeros o cauchos aptos para el consumo, como se conoce en la industria.

En un ejemplo, los elementos de unión pueden conectarse a los oculares mediante una conexión magnética. Es posible que este ejemplo solo sea aplicable a usos en donde las fuerzas magnéticas no interfieran con los componentes ópticos y electrónicos del h Md . De nuevo, como se ha analizado anteriormente, las combinaciones relevantes de oculares y elemento de unión se identifican mediante los identificadores para habilitar la orientación y la posición de los oculares respectivos.

Haciendo referencia a la figura 3, la posición de los elementos 300, 300' de unión puede ser móvil en relación con los oculares 302, 302' a diferentes posiciones angulares. Como se muestra en el lado izquierdo del dibujo, el ángulo en un caso puede estar menos inclinado que el de otra orientación como se muestra en el lado derecho del dibujo. Esto podría lograrse teniendo un pivote alrededor del cual puede rotar el elemento de unión o, como se muestra, podría basarse en una forma particular del elemento de unión. Por ejemplo, el elemento 300 de unión en el lado izquierdo se aproxima a una forma de cuña casi rectangular en la vista desde arriba y los oculares se alinean con el lado 304 en ángulo. Esto produce un cierto desplazamiento angular en la orientación del ocular en relación con el elemento de unión. Por otro lado, el elemento 300' de unión en el lado derecho está conformado en forma de rombo en la vista desde arriba y los oculares se alinean con el lado 304 en ángulo', lo que produce una curvatura más grande en la orientación del ocular en relación con el elemento de unión. Pueden lograrse diferentes alineaciones angulares usando elementos de unión conformados de formas diferentes. Cada forma o inclinación diferente del elemento de unión puede incluir un identificador como se ha analizado anteriormente que da una indicación de la orientación angular del elemento de unión en relación con el ocular. Esta podría ser la misma RFID o una diferente u otro tipo de etiqueta electrónica o legible.

Un efecto de usar los elementos de unión en ángulo es que el HMD puede dar lugar a un campo de visión (CdV) percibido más amplio que si los oculares no se desplazaran angularmente. Debido a que cada ocular se orienta fuera de la trayectoria de visualización axial nominal, el CdV de visualización percibido estará compuesto ahora por una región estereoscópica central en donde el CdV a partir de cada ocular se superpone y una región de CdV fuera de esta región central en donde el CdV de cada ocular no se superpone. Típicamente, esto dará como resultado un CdV binocular más amplio que comprende la región de CdV central y el CdV en los bordes de la región central; esto será percibido por el usuario como un CdV más amplio.

El elemento de unión puede ser ajustable. Pueden considerarse diferentes formas de implementar un elemento de unión de longitud variable.

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un HMD flexible y ajustable que pueda adaptarse para su uso con diferentes usuarios ajustando la posición y la orientación de los oculares a través de una pluralidad de elementos de unión variables. Las piezas nasales pueden tener una o más diferencias en términos de forma, tamaño (incluyendo una longitud variable), orientación angular y posición relativa de los oculares respectivos. La presente invención logra esto a través de un sistema modular. El sistema modular incluye uno o más módulos de alojamiento o de soporte, un módulo de control (que puede ser remoto), uno o más oculares y una pluralidad de elementos de unión. Un HMD puede construirse a partir de cualquier combinación de estos elementos y cualquier número de módulos puede proporcionarse como un único paquete a un usuario. A continuación, el usuario selecciona el soporte, los oculares y el elemento de unión que mejor se adecua a sus necesidades.

Por ejemplo, un usuario puede elegir dos oculares activos y una montura que se ajuste a su cabeza y a uno de los elementos de unión. A continuación, el usuario combina las combinaciones de partes para dar un HMD que se adapta a su visión. Otro usuario puede seleccionar un ocular activo y un ocular “ en blanco” y conectar los dos a unas patillas para gafas y conectar los oculares con uno de los elementos de unión. Las combinaciones son infinitas y cada usuario puede adaptar fácilmente el HMD a sus requisitos operativos y de visión requeridos.

La figura 4 es un diagrama de flujo simple que muestra cómo un usuario podría decidir qué elemento de unión usar. El usuario ensambla una combinación de soporte, oculares y elemento de unión 400. Si sus requisitos visionarios son correctos (sí), se usa esta configuración 402. Si sus requisitos visionarios son incorrectos (no), el proceso avanza al paso 404. En el presente caso, por ejemplo, se evalúa la IPD del usuario para determinar si la IPD de las configuraciones es apropiada para el usuario. Si la configuración es incorrecta, se averigua la naturaleza del problema. Se hace una determinación con respecto a si es necesario desplazar el área de visualización activa hacia dentro o hacia fuera 404. Si lo es hacia fuera, se selecciona un elemento de unión más largo o más grueso 406 y, si lo es hacia dentro, se selecciona un elemento de unión más corto o más delgado 408.

La presente invención proporciona un número de ventajas claras, ejemplos de las cuales se analizan a continuación.

Un HMD es un equipo relativamente caro y, en ese sentido, no es deseable tener más de los que sean necesarios. Al proporcionar un sistema modular según la presente invención, puede proporcionarse un único conjunto de oculares con múltiples elementos de unión, haciendo que el HMD sea adaptable a todos los usuarios sin tener que tener un dispositivo para cada usuario. Además, debido a que la configuración se adapta a la IPD de cada usuario variando la posición relativa del ocular, es posible tener un área activa más pequeña en cada ocular debido a que no tiene que ampliarse para dar cabida a usuarios que tienen diferentes IPD, esto tiene beneficios de rendimiento. En su lugar, se le da cabida mediante un conjunto de elementos de unión relativamente económicos. En algunas situaciones es útil tener solo un ocular activo y, en otras, son preferibles dos. Al tener dos o más oculares, uno de los cuales puede estar inactivo, puede darse cabida a diferentes configuraciones. Además, al tener diferentes soportes o casas, también se proporcionan preferencias individuales y otras cuestiones tales como la seguridad y la robustez del HMD.

Como se apreciará, la presente invención se refiere a un dispositivo óptico ponible ajustable tal como un HMD. Esta podría aplicarse igualmente a diferentes dispositivos, incluyendo, aunque no de forma limitativa, un HWD y otros dispositivos ópticos.

Aunque la presente invención se ha descrito en relación con algunas realizaciones, no se pretende que esté limitada a la forma específica expuesta en la presente memoria. Más bien, el ámbito de la presente invención está limitado únicamente por las reivindicaciones adjuntas. Además, aunque pueda parecer que una característica se ha descrito en relación con realizaciones particulares, un experto en la técnica reconocerá que diversas características de las realizaciones descritas pueden combinarse según la invención. En las reivindicaciones, la expresión “ que comprende” no excluye la presencia de otros elementos o etapas.

Además, el orden de las características en las reivindicaciones no implica ningún orden específico en el que deben realizarse las características y, en particular, el orden de etapas individuales en una reivindicación de procedimiento no implica que las etapas deban realizarse en este orden. Más bien, las etapas pueden realizarse en cualquier orden adecuado. Además, las referencias en singular no excluyen una pluralidad. Por lo tanto, las referencias a “ uno” , “ una” , “ primero” , “ segundo” , etc. no excluyen una pluralidad. En las reivindicaciones, la expresión “ que comprende” o “ que incluye” no excluye la presencia de otros elementos.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

   i.Un dispositivo (200) de óptica ponible modular que incluye:

   al menos un elemento de soporte ponible;

   uno o más oculares activos (202, 204) adaptados para visualizar, durante su uso, una imagen a un usuario;

   un elemento (206) de unión extraíble, seleccionado de entre una pluralidad de elementos de unión, seleccionado para situar u orientar los uno o más oculares activos (202) en una ubicación predeterminada basándose en una o más características antropométricas del usuario; en donde

   la pluralidad de elementos (206) de unión tiene diferentes formas y tamaños, adaptado cada uno para ubicar los oculares (202) en una posición u orientación diferente;

   caracterizado por queel elemento (206) de unión incluye un identificador que habilita la identificación de la forma y el tamaño del elemento (206) de unión por un sistema de control de los uno o más oculares activos, para ajustar de este modo uno o más parámetros de convergencia del ocular; y

   el identificador es un dispositivo activo.
2. 2. El dispositivo (200) de óptica ponible modular de la reivindicación 1, que comprende además un sistema óptico que se habilita para ajustar uno o más parámetros de convergencia de los oculares (202, 204).
3. 3. El dispositivo (200) de óptica ponible modular de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los oculares (202, 204) se adaptan para ser desplazables angularmente para crear un campo de visión más amplio para la visualización.
4. 4. El dispositivo (200) de óptica ponible modular de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las características antropométricas se basan en la distancia interpupilar del usuario.
5. 5. El dispositivo de óptica (200) ponible modular de la reivindicación 4, en donde el elemento (202, 204) de unión se selecciona basándose en la distancia interpupilar del usuario.
6. 6. El dispositivo de óptica ponible modular de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada elemento óptico incluye un área óptica activa predeterminada.
7. 7. El dispositivo de óptica ponible modular de la reivindicación 6, en donde el área activa está rodeada por un área inactiva.
8. 8. El dispositivo de óptica ponible modular de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento de soporte ponible comprende al menos uno de monturas; patillas y soportes para gafas oclusivas o gafas; un casco o una visera; una cinta para la cabeza; un soporte para llevar en el cuello o los hombros; y un conjunto de auriculares con micrófono.
9. 9. El dispositivo de óptica ponible modular de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada elemento de unión es una banda que tiene una combinación de una curvatura diferente y una longitud diferente.
10. 10. El dispositivo de óptica ponible modular de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el elemento de unión es un elemento conformado adaptado para soportar los oculares en una posición u orientación predeterminada.