头戴式显示装置及其控制方法制造方法及图纸

一种头戴式显示装置及其控制方法。控制方法包括如下步骤：应用处理器控制微型投影单元投影虚像，虚像包括虚拟物件，且虚拟物件位于虚像坐标系上的虚像坐标。眼部图像感测单元提取眼部图像数据。感测装置感测触控物件以输出感测数据。特殊应用集成电路根据感测数据取得触控物件在实像坐标系上的实体坐标。特殊应用集成电路根据眼部图像数据取得瞳孔位置，并根据瞳孔位置控制调整单元调整虚像的成像位置。特殊应用集成电路根据瞳孔位置、实体坐标及虚拟坐标判断触控物件是否触碰虚拟物件。

【技术实现步骤摘要】
头戴式显示装置及其控制方法
本专利技术涉及一种电子装置，且特别涉及一种头戴式显示装置及其控制方法。
技术介绍
随着科技日新月异，人们对于信息的吸收也日渐增加。一般常见的多媒体播放装置、网络通信装置及计算机装置等都搭配CRT或LCD显示器来显示图像。但是其所能显示的图像像素及大小，受限于显示器的尺寸大小及其效能。目前传统的CRT或LCD显示器，皆无法兼顾尺寸及携带轻便的需求。为解决上述问题，市场上推出一种头戴式显示装置(Head-MountedDisplay，HMD)。头戴式显示装置在左右眼睛前方各放置有一小型显像管或是液晶显示器。头戴式显示装置例如是利用两眼视差的立体效果，将各别显像管或是液晶显示器所输出的图像经过分光镜投射至使用者的视网膜。然而，在传统头戴式显示装置(如googleglasses)中，分光镜的位置固定且无法调整。使用者需自行调整观看方向，才能看到微型投影机所投射出来的图像。如此一来，不仅造成使用上的不便且容易造成使用者的眼球疲劳。
技术实现思路
本专利技术涉及一种头戴式显示装置及其控制方法。根据本专利技术，提出一种头戴式显示装置。头戴式显示装置包括微型投影单元、应用处理器、眼部图像感测单元、调整单元、感测装置、特殊应用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)及眼镜架。应用处理器控制微型投影单元投影虚像。虚像包括虚拟物件，且虚拟物件位于虚像坐标系上的虚像坐标。眼部图像感测单元提取眼部图像数据。感测装置感测触控物件以输出感测数据。特殊应用集成电路根据感测数据取得触控物件在实像坐标系上的实体坐标。特殊应用集成电路根据眼部图像数据取得瞳孔位置，并根据瞳孔位置控制调整单元调整虚像的成像位置。特殊应用集成电路根据瞳孔位置、实体坐标及虚拟坐标判断触控物件是否触碰虚拟物件。眼镜架承载调整单元、微型投影单元、应用处理器、眼部图像感测单元、实体坐标提取装置及特殊应用集成电路。根据本专利技术，提出一种头戴式显示装置的控制方法。头戴式显示装置的控制方法包括：控制微型投影单元投影虚像，虚像包括虚拟物件，虚拟物件位于虚像坐标系上的虚像坐标；经由眼部图像感测单元提取眼部图像数据；经由感测装置感测触控物件以输出感测数据；根据感测数据取得触控物件在实像坐标系上的实体坐标；根据眼部图像数据取得瞳孔位置，并根据瞳孔位置控制调整单元调整虚像的成像位置；以及根据瞳孔位置、实体坐标及虚拟坐标判断触控物件是否触碰虚拟物件。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：附图说明图1绘示为依照第一实施例的一种头戴式显示装置的方块图。图2绘示为当瞳孔位置位于眼睛正中央时的虚像与触控物件的示意图。图3绘示为当瞳孔位置不位于眼睛正中央时的虚像与触控物件的示意图。图4绘示为感测装置为第一图像感测器及第二图像感测器的头戴式显示装置的方块图。图5绘示第三红外线发光二极管、第一图像感测器及第二图像感测器配置在眼镜架上的示意图。图6绘示为依照第二实施例的头戴式显示装置的方块图。图7绘示为依照第二实施例的一种头戴式显示装置的外观示意图。图8绘示为依照第三实施例的头戴式显示装置的方块图。图9绘示为依照第三实施例的一种头戴式显示装置的外观示意图。图10绘示为将头戴式显示装置进行初始立体校正的流程图。图11绘示为第一眼部图像感测器、第二眼部图像感测器、第一红外线发光二极管及第二红外线发光二极管配置在眼镜架上的第一种示意图。图12绘示为第一眼部图像感测器、第二眼部图像感测器、第一红外线发光二极管及第二红外线发光二极管配置在眼镜架上的第二种示意图。图13绘示为使用者的眼睛的示意图。图14绘示为广角图像上的最大感兴趣区域的示意图。图15绘示为瞳孔位于正中央时的感兴趣区域的示意图。图16绘示为瞳孔自正中央向右移动后的感兴趣区域的示意图。图17绘示为依照第五实施例的一种头戴式显示装置的方块图。图18绘示为调整单元调整分光镜单元的示意图。图19绘示为调整单元调整微型投影单元的示意图。图20绘示为一种计算机游戏的示意图。【符号说明】1、1a、1b、1c、4：头戴式显示装置2：虚像3：广角图像21：虚拟物件22：触控物件101：分光镜单元101a：第一分光镜101b：第二分光镜102：微型投影单元102a：第一微型投影机102b：第二微型投影机103：应用处理器104：眼部图像感测单元104a：第一眼部图像感测器104b：第二眼部图像感测器105：调整单元105a：第一调整装置105b：第二调整装置106：特殊应用集成电路107：红外线发光单元107a：第一红外线发光二极管107b：第二红外线发光二极管108a：第一前端图像感测器108b：第二前端图像感测器109：画面暂存器110：眼镜架111：感测装置301～309：步骤1111：第一图像感测器1112：第二图像感测器1113：飞行时间相机1114：第三红外线发光二极管1115：结构光相机R1：最大感兴趣区域R2：感兴趣区域x1’、x2’、x3’、x4’：水平位置θ1：最大水平视角(x1，y1)、(x2，y1)、(x3，y1)、(x3，y2)、(x3，y3)、(x4，y1)：瞳孔位置具体实施方式第一实施例请参照图1、图2及图3，图1绘示为依照第一实施例的一种头戴式显示装置的方块图，图2绘示为当瞳孔位置位于眼睛正中央时的虚像与触控物件的示意图，图3绘示为当瞳孔位置不位于眼睛正中央时的虚像与触控物件的示意图。头戴式显示装置1包括分光镜(BeamSplitter)单元101、微型投影单元102、应用处理器103、眼部图像感测单元104、调整单元105、特殊应用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)106、红外线发光单元107、第一前端图像感测器108a、第二前端图像感测器108b、画面暂存器109、感测装置111及眼镜架。眼镜架用以承载分光镜单元101、微型投影单元102、应用处理器103、眼部图像感测单元104、调整单元105、特殊应用集成电路106、红外线发光单元107、第一前端图像感测器108a、第二前端图像感测器108b、画面暂存器109及感测装置111。画面暂存器109存储微型投影单元102欲投影的图像数据。红外线发光单元107提供眼部图像感测单元104所需的辅助光源。特殊应用集成电路106经由通用串行总线(UniversalSerialBus，USB)与应用处理器103沟通。第一前端图像感测器108a、第二前端图像感测器108b连接至应用处理器103，且经由移动产业处理器接口(MobileInterfaceProcessorInterface，MIPI)与应用处理器103沟通。眼部图像感测单元104连接至特殊应用集成电路106，且经由并行式接口(ParallelI/F)或移动产业处理器接口与特殊应用集成电路106沟通。红外线发光单元107连接至特殊应用集成电路106，且经由通用输入输出(GeneralPurposeInputOutput，GPIO)与特殊应用集成电路106沟通。红外线发光单元107受控于特殊应用集成电路106以提供眼部图像感测单元104所需的辅助光源。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴式显示装置，包括：一微型投影单元；一应用处理器，用以控制该微型投影单元投影一虚像，该虚像包括一虚拟物件，该虚拟物件位于一虚像坐标系上的一虚像坐标；一眼部图像感测单元，用以提取一眼部图像数据；一调整单元；一感测装置，用以感测一触控物件以输出一感测数据；一特殊应用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC），用以根据该感测数据取得该触控物件于一实像坐标系上的一实体坐标，该特殊应用集成电路根据该眼部图像数据取得一瞳孔位置，并根据该瞳孔位置控制该调整单元调整该虚像的成像位置，该特殊应用集成电路根据该瞳孔位置、该实体坐标及该虚拟坐标判断该触控物件是否触碰该虚拟物件；以及一眼镜架，用以承载该调整单元、该微型投影单元、该应用处理器、该眼部图像感测单元、该实体坐标提取装置及该特殊应用集成电路。

【技术特征摘要】
2014.01.24 TW 1031026751.一种头戴式显示装置，包括：一微型投影单元；一应用处理器，用以控制该微型投影单元投影一虚像，该虚像包括一虚拟物件，该虚拟物件位于一虚像坐标系上的一虚像坐标；一眼部图像感测单元，用以提取一眼部图像数据；一调整单元；一感测装置，用以感测一触控物件以输出一感测数据；一特殊应用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)，用以根据该感测数据取得该触控物件于一实像坐标系上的一实体坐标，该特殊应用集成电路根据该眼部图像数据取得一瞳孔位置，并根据该瞳孔位置控制该调整单元调整该虚像的成像位置，该特殊应用集成电路根据该瞳孔位置、该实体坐标及该虚拟坐标判断该触控物件是否触碰该虚拟物件；以及一眼镜架，用以承载该调整单元、该微型投影单元、该应用处理器、该眼部图像感测单元及该特殊应用集成电路。2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，当该瞳孔位置位于眼睛正中央时，该特殊应用集成电路将该实体坐标转换为该虚拟坐标系上的一第一相对坐标，并判断该第一相对坐标与该虚像坐标是否相符，当该第一相对坐标与该虚像坐标相符，该特殊应用集成电路判定该触控物件触碰该虚拟物件。3.如权利要求2所述的头戴式显示装置，其中，当该瞳孔位置不位于眼睛正中央时，该特殊应用集成电路维持该虚拟坐标不变，并对应地将该实体坐标转换为该虚拟坐标系上的一第二相对坐标，该第二相对坐标与该第一相对坐标相差一触控偏移量。4.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其中，该特殊应用集成电路判断该第二相对坐标与该虚像坐标是否相符，当该第二相对坐标与该虚像坐标相符，该特殊应用集成电路判定该触控物件触碰该虚拟物件。5.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括一分光镜单元，该应用处理器控制该微型投影单元投影一立体校正图像，该特殊应用集成电路根据该瞳孔位置控制该调整单元调整该虚像的成像位置，使得该微型投影单元的一光束位置与该瞳孔位置相符，该特殊应用集成电路要求该应用处理器发出一讯问讯息询问是否呈现良好立体图像，若未呈现良好立体图像，该特殊应用集成电路控制该调整单元调整该虚像的成像位置，若呈现良好立体图像，该特殊应用集成电路根据调整后的该分光镜单元决定一校正偏移值，并纪录该校正偏移值。6.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该应用处理器记录该瞳孔位置的一可移动范围。7.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该感测装置包括一第一图像感测器及一第二图像感测器。8.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其中该第一图像感测器及该第二图像感测器包括广角镜(WideAngleLens)。9.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该感测装置包括一第一图像感测器及一飞行时间(TimeOfFlight，TOF)相机。10.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该感测装置包括一第一图像感测器及一结构光(structuredlight)相机。11.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括：一红外线发光单元，用以提供该眼部图像感测单元所需的辅助光源。12.如权利要求11所述的头戴式显示装置，还包括一分光镜单元，该分光镜单元包括一第一分光镜，该微型投影单元包括一第一微型投影机，该眼部图像感测单元包括一第一眼部图像感测器，该调整单元包括一第一调整装置，该红外线发光单元包括一第一红外线发光二极管，该第一微型投影机投影该虚像，该第一眼部图像感测器提取该眼部图像数据，该第一调整装置调整该第一分光镜，该第一红外线发光二极管提供该第一眼部图像感测器所需的辅助光源。13.如权利要求11所述的头戴式显示装置，其中该微型投影单元包括一第一微型投影机，该眼部图像感测单元包括一第一眼部图像感测器，该调整单元包括一第一调整装置，该红外线发光单元包括一第一红外线发光二极管，该第一微型投影机投影该虚像，该第一眼部图像感测器提取该眼部图像数据，该第一调整装置调整该第一微型投影机，该第一红外线发光二极管提供该第一眼部图像感测器所需的辅助光源。14.如权利要求11所述的头戴式显示装置，还包括一分光镜单元，该分光镜单元包括一第一分光镜及一第二分光镜，该微型投影单元包括一第一微型投影机及一第二微型投影机，该眼部图像感测单元包括一第一眼部图像感测器及一第二眼部图像感测器，该调整单元包括一第一调整装置及一第二调整装置，该红外线发光单元包括一第一红外线发光二极管及一第二红外线发光二极管，该第一微型投影机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗德，杨文助，
申请(专利权)人：广达电脑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71