一种屈光度自适应头戴式显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种屈光度自适应头戴式显示装置，包括面向人眼的显示屏、位于所述显示屏和人眼间的光学透镜以及眼球跟踪模块：所述显示屏用于朝向人眼呈现画面，与所述光学透镜中心的距离为物距u；所述光学透镜用于将所述显示屏的画面聚焦成为人眼能够看清的图像，所述图像的虚像与人眼分别位于所述显示屏的两侧，所述虚像与所述光学透镜中心的距离为像距v，所述光学透镜还具有焦距f；所述眼球跟踪模块用于实时检测双眼视线方向来定位使用者的观察点位置，根据观察点的位置调节所述显示屏与所述光学透镜的相对位置；所述显示屏与所述光学透镜设置为沿光轴方向能够分别独立或共同相对移动，并且根据所述眼球跟踪模块获取的观察点位置调节所述光学透镜中心与所述显示器间的距离，使得调节的物距u满足条件1/f＝1/u-1/v。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种头戴显示装置，特别涉及一种可适应人眼的屈光度自适应头戴显示装置。
技术介绍
头戴显示装置的显示屏距离眼球十厘米以内，这样近的图像常规而言是人眼无法看清的。而对于头戴显示装置显示的三维图像，由于图像具有三维立体空间性，所以佩戴者对快速的三维空间动态画面就会实时的主动调节眼睛的视线方向和眼睛晶状体焦距，由于长时间的对眼部进行调整就会造成佩戴者眼疲劳，影响装置的视觉体验。本装置通过调节显示屏与光学透镜，专利技术了一种自适应的屈光度头戴显示装置，可避免佩戴者主动性的对眼睛的视线方向和眼睛晶状体焦距进行调节。增强用户体验。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种屈光度自适应头戴式显示装置，包括面向人眼的显示屏、位于所述显示屏和人眼间的光学透镜以及眼球跟踪模块：所述显示屏用于朝向人眼呈现画面，与所述光学透镜中心的距离为物距u；所述光学透镜用于将所述显示屏的画面聚焦成为人眼能够看清的图像，所述图像的虚像与人眼分别位于所述显示屏的两侧，所述虚像与所述光学透镜中心的距离为像距v，所述光学透镜还具有焦距f；所述眼球跟踪模块用于实时检测双眼视线方向来定位使用者的观察点位置，根据观察点的位置调节所述显示屏与所述光学透镜的相对位置；所述显示屏与所述光学透镜设置为沿光轴方向能够分别独立或共同相对移动，并且根据所述眼球跟踪模块获取的观察点位置调节所述光学透镜中心与所述显示器间的距离，使得调节的物距u满足条件1/f＝1/u-1/v。优选地，所述显示屏与光学透镜的相对移动设置为所述光学透镜固定，所述显示屏在光轴方向上移动。优选地，所述显示屏与光学透镜的相对移动还设置为所述显示屏固定，所述光学透镜在光轴方向上移动。优选地，所述显示屏与光学透镜的相对移动还设置为所述显示屏与所述光学透镜在光轴方向上均相互配合移动。优选地，所述光学透镜设置有超声波马达，用于控制所述光学透镜在光轴方向上的移动。优选地，所述光学透镜设置为阵列式光学透镜。优选地，所述显示屏设置有动力驱动器，用于控制所述显示屏在光轴方向上的移动。优选地，所述显示屏设置为LCD显示屏或者LED显示屏。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种屈光度自适应头戴式显示装置的方法，所述装置包括面向人眼的显示屏、位于所述显示屏和人眼间的光学透镜以及眼球跟踪模块，所述方法包括以下步骤：a)通过眼球跟踪模块检测双眼视线位置；b)根据双眼视线的位置计算像点与所述光学透镜中心的距离，即像距v；c)根据像距v调节所述光学透镜中心与所述显示器间的距离，即物距u；d)通过调节物距u使得像距v满足第一条件，即1/f＝1/u-1/v；e)循环步骤a)～d)，实时调整所述显示器与所述光学透镜中心的相对位置，使其满足1/f＝1/u-1/v。根据本专利技术的一种屈光度自适应头戴显示装置，可通过设备自行调节显示屏与光学透镜的相对距离，替代了佩戴者主动性对眼睛的视线方向和眼睛晶状体焦距进行调节，有助于保护眼睛、避免视觉疲劳；装置体积小巧、容易安装、佩带舒适，其通途及其广泛，适用于3D效果的视觉体验。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实
施方式的如下描述得以阐明，其中：图1(a)示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的使用状态图；图1(b)示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的主要结构；图2示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的显示屏与光学透镜的相对移动的关系及光路原理图；图3示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的工作流程图。图4示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的一个实施例；图5示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的一个实施例；图6示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的一个实施例。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。图1(a)示出了根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的使用状态图；如图1(a)所示，观看者佩戴所述头戴显示装置110观看周围环境图像120。图1(b)示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的主要结构；如图1(b)所示，头戴显示装置110包括面向人眼的显示屏103、位于显示屏103和人眼间的光学透镜102以及眼球跟踪模块101以及光轴104。显示屏103用于朝向人眼呈现画面，与光学透镜中心的距离为物距u；根据本专利技术的一个实施例，显示屏103设置有动力驱动器，用于控制所述显示屏在光轴方向上的移动。根据本专利技术的一个实施例，显示屏103设置为LCD显示屏或者LED显示屏。光学透镜102用于将显示屏103的画面聚焦成为人眼能够看清的图像，图像的虚像与人眼分别位于显示屏103的两侧，虚像与光学透镜中心的距离为像距v，光学透镜102还具有焦距f；根据本专利技术的一个实施例，光学透镜102设置有超声波马达，用于控制所述光学透镜在光轴方向上的移动。根据本专利技术的一个实施例，光学透镜设置为阵列式光学透镜。眼球跟踪模块101用于实时检测双眼视线方向来定位使用者的观察点位置，根据观察点的位置调节显示屏103与光学透镜102的相对位置；显示屏103与光学透镜102设置为沿光轴方向能够分别独立或共同相对移动，并且根据眼球跟踪模块101获取的观察点位置调节光学透镜102中心与显示器间的距离，使得调节的物距u满足条件1/f＝1/u-1/v。图2示意性示出根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置的显示屏与光学透镜的相对移动的关系及光路原理图；如图2所示，光学透镜201具有焦距f，第一图像202a具有物距u1，第二图像202b具有物距u2，所述第一图像202a和第二图像202b分别为显示屏中三维画面中空间位置不同的图像；由图2中光路图可知，第一图像202a和第二图像202b经过光学透镜201汇聚在眼中所呈现的虚像分别为第一虚像203a和第二虚像203b，并且第一虚像203a和第二虚像203b分别具有像距v1和像距v2；明显地，由于物距u实时变化，所以眼中呈现的虚像所具有的像距v也是实时变化的。由于光学透镜201的焦距f是固定的特性，所以只能根据物距u，观看者主动调节眼睛的视线方向和眼睛晶状体焦距，以观看下一时刻的图像，这样使得人眼产生疲劳感。本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置通过调节所述光学透镜与所述显示屏沿光轴204方向的相对距离，使得具有不同物距u的物体在眼中
呈现的虚像所具有的像距v不变或者在一定范围内变化，并且满足第一条件1/f＝1/u-1/v，这样可以消除或减轻人眼疲劳感。根据本专利技术的屈光度自适应头戴显示装置，具有三种方式调节所述光学透镜与所述显示屏沿光轴204方向的相对距离，分别为：a)所述显示屏与光学透镜的相对移动设置为所述光学透镜固定，所述显示屏在光轴方向上移动，如下图4中实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屈光度自适应头戴式显示装置，包括面向人眼的显示屏、位于所述显示屏和人眼间的光学透镜以及眼球跟踪模块：所述显示屏用于朝向人眼呈现画面，与所述光学透镜中心的距离为物距u；所述光学透镜用于将所述显示屏的画面聚焦成为人眼能够看清的图像，所述图像的虚像与人眼分别位于所述显示屏的两侧，所述虚像与所述光学透镜中心的距离为像距v，所述光学透镜还具有焦距f；所述眼球跟踪模块用于实时检测双眼视线方向来定位使用者的观察点位置，根据观察点的位置调节所述显示屏与所述光学透镜的相对位置；所述显示屏与所述光学透镜设置为沿光轴方向能够分别独立或共同相对移动，并且根据所述眼球跟踪模块获取的观察点位置调节所述光学透镜中心与所述显示器间的距离，使得调节的物距u满足条件1/f＝1/u‑1/v。

【技术特征摘要】
1.一种屈光度自适应头戴式显示装置，包括面向人眼的显示屏、位于所述显示屏和人眼间的光学透镜以及眼球跟踪模块：所述显示屏用于朝向人眼呈现画面，与所述光学透镜中心的距离为物距u；所述光学透镜用于将所述显示屏的画面聚焦成为人眼能够看清的图像，所述图像的虚像与人眼分别位于所述显示屏的两侧，所述虚像与所述光学透镜中心的距离为像距v，所述光学透镜还具有焦距f；所述眼球跟踪模块用于实时检测双眼视线方向来定位使用者的观察点位置，根据观察点的位置调节所述显示屏与所述光学透镜的相对位置；所述显示屏与所述光学透镜设置为沿光轴方向能够分别独立或共同相对移动，并且根据所述眼球跟踪模块获取的观察点位置调节所述光学透镜中心与所述显示器间的距离，使得调节的物距u满足条件1/f＝1/u-1/v。2.根据权利要求1所述的屈光度自适应头戴式显示装置，其特征在于：所述显示屏与光学透镜的相对移动设置为所述光学透镜固定，所述显示屏在光轴方向上移动。3.根据权利要求1所述的屈光度自适应头戴式显示装置，其特征在于：所述显示屏与光学透镜的相对移动还设置为所述显示屏固定，所述光学透镜在光轴方向上移动。4.根据权利要求1所述的屈光度自适应头戴式显示装置，其特征在于：所述显示屏与...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃政，
申请(专利权)人：北京蚁视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11