头戴式显示装置以及头戴式显示装置的显示方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种头戴式显示装置，包括：显示单元，被配置为显示图像；投影单元，包括透镜，所述透镜被配置为投影所述图像的虚拟图像，以与用户的部分视场重叠；成像单元，被配置为对所述用户的眼睛进行成像；投影距离调整单元，被配置为调整所述虚拟图像的投影距离，所述虚拟图像的投影距离为所述眼睛到所述用户看到的所述虚拟图像的距离；以及控制单元，被配置为获取所述成像单元成像的所述眼睛的瞳孔与下眼睑之间的第一距离，并被配置为控制所述投影距离调整单元，使得所述虚拟图像的所述投影距离对应所述第一距离。投影距离对应所述第一距离。投影距离对应所述第一距离。

【技术实现步骤摘要】
头戴式显示装置以及头戴式显示装置的显示方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2022年5月23日提出的申请号为No.2022
‑
83570的日本专利申请的优先权。在此将日本专利申请No.2022
‑
83570的全部公开内容作为参考并援引到本申请中。


[0003]本专利技术涉及一种头戴式显示装置。更具体地，本专利技术涉及一种头戴式显示装置，该装置在移动体的移动期间被佩戴在用户的头部上，并且包括壳体、显示单元和控制单元，本专利技术还涉及一种用于头戴式显示装置的显示方法。

技术介绍

[0004]存在有在移动体的移动期间被佩戴在用户的头部上的传统的头戴式显示装置，包括壳体、显示单元和控制单元(例如，参见日本特开No.2009
‑
92810号(专利文献1))。
[0005]专利文献1中记载的头戴式显示装置是一种设置在用户眼睛前面的透视型头戴式显示装置，包括光学系统，该光学系统将叠加在用户视场的背景上的显示元件显示的图像引导到用户的眼睛。这种头戴式显示装置应用于骑摩托车等场合。该头戴式显示装置的显示元件显示指示两轮车辆的行驶速度或其他此类信息的图像，或诸如道路的形状和类型或来自导航系统的行驶车辆的当前位置的信息。通过这种头戴式显示装置，从显示元件发射并且入射在棱镜内部的光束被引导到半反射镜，并被半反射镜反射，到达用户的眼睛作为显示图像的虚拟图像。从用户前方入射的外部光穿过半反射镜和棱镜，并与来自显示元件的显示光一起到达用户的眼睛。此外，棱镜和半反射镜能够被设置成使得从驾驶员前方入射的外部光能够被充分透射，并且所显示的图像的虚拟图像将被定位在距离驾驶员的眼睛的特定距离。
[0006]通过专利文献1中记载的头戴式显示装置，其中能够看到由显示元件显示的图像和用户的视场的背景，无论从眼睛到用户看到的目标的距离(以下称为“凝视距离”)如何，显示图像的虚拟图像的位置被设置为远离眼睛的特定距离。当观看具有极为不同的凝视距离的目标时(当将凝视从较近位置改变到较远位置时，或者当将凝视从较远位置改变到较近位置时)，人眼花费一些时间来聚焦在目标上。因此，当凝视目标从视场中的目标改变为显示图像的虚拟图像时，如果凝视距离变化很大，则会存在用户需要花费时间调整焦点的问题。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提供一种当用户的凝视目标从视场内的目标改变为显示图像的虚拟图像时，能够花费较少的时间来调整用户的焦点的头戴式显示装置以及用于头戴式显示装置的显示方法。
[0008](1)鉴于现有技术的状态，本申请第一方案提供的头戴式显示装置，包括：显示单元，所述显示单元被配置为显示图像；投影单元，所述投影单元包括透镜，所述透镜被配置
为投影所述图像的虚拟图像，以与用户的部分视场重叠；成像单元，所述成像单元被配置为对所述用户的眼睛进行成像；投影距离调整单元，所述投影距离调整单元被配置为调整所述虚拟图像的投影距离，所述虚拟图像的投影距离为所述眼睛到所述用户看到的所述虚拟图像的距离；以及控制单元，所述控制单元被配置为获取所述成像单元成像的所述眼睛的瞳孔与下眼睑之间的第一距离，并被配置为控制所述投影距离调整单元，使得所述虚拟图像的所述投影距离对应所述第一距离。
[0009]如上所述，根据本申请第一方案的头戴式显示装置被配置为，提供用于捕获用户眼睛的图像的成像单元，获取由成像单元捕获的眼睛的瞳孔和下眼睑之间的第一距离，并且控制投影距离调整单元，使得投影距离将对应于所获取的第一距离。因此，由于从捕获的眼睛的图像中获取用户瞳孔和下眼睑之间的距离，所以用户的瞳孔在垂直方向上的位置是已知的，因此能够估计用户正在看什么。此外，控制单元将显示图像的虚拟图像的投影距离调整为凝视距离，该凝视距离是到用户所看到的目标的距离。因此，在用户的凝视距离处投影显示图像的虚拟图像。因此，即使用户的凝视目标发生了极大的变化，显示图像的虚拟图像的位置将基于用户的凝视目标的改变而被调整到用户的凝视距离。因此，能够提供一种当用户的凝视目标改变到显示图像的虚拟图像时，调整用户的焦点需要更少的时间的头戴式显示装置。
[0010](2)根据上述头戴式显示装置的优选的实施方式，所述控制单元被配置为控制所述投影距离调整单元，以随着所述第一距离增大而增大所述虚拟图像的所述投影距离。根据该结构，当第一距离(即用户的瞳孔与下眼睑之间的距离)较大时，能够假设用户的凝视距离较远，因此能够增加显示图像的虚拟图像的投影距离，这意味着即使用户的凝视目标改变为显示图像的虚拟图像，也能够缩短用户的焦点调整时间。
[0011](3)根据上述头戴式显示装置中的任一优选的实施方式，所述控制单元被配置为控制所述投影距离调整单元，以将所述虚拟图像的所述投影距离调整为与第二距离基本上一致，所述第二距离为所述眼睛到所述用户看到的目标的距离并基于所述第一距离进行估计。根据该结构，因为获取了用户的瞳孔和下眼睑之间的距离，所以用户的瞳孔的位置是已知的，因此能够假设用户正在看什么。因此，控制单元能够获取或估计用户的凝视距离，该凝视距离是从用户的眼睛到用户看到的目标的距离，调整投影距离调整单元的投影距离，并且执行控制，使得用户的凝视距离基本上与到虚拟图像的投影距离一致。因此，由于用户的凝视距离和显示图像的虚拟图像基本上一致，因此不需要调整用户的焦点，这意味着能够节省调整用户的焦点所花费的时间。
[0012](4)根据上述头戴式显示装置中的任一优选的实施方式，所述控制单元被配置为：控制所述投影距离调整单元，以当所述第一距离小于特定距离时，调整所述虚拟图像的所述投影距离与所述第二距离基本上一致；并且，控制所述投影距离调整单元，以当所述第一距离大于所述特定距离时，将所述虚拟图像的所述投影距离调整为无穷大，或者将所述虚拟图像的所述投影距离固定在特定的上限距离。根据该结构，当用户的凝视距离小于特定距离时，投影距离被改变，使得虚拟图像的位置与用户的凝视距离基本上一致。因此，由于显示图像的虚拟图像的位置与用户的凝视距离对齐到特定距离，即使用户的凝视目标被改变为投影的显示图像的虚拟图像，在调整用户的焦点时也不会浪费时间。此外，当第一距离大于特定距离时，不管凝视距离如何，通过将投影距离调整到无穷大或上限距离，能够缩短
相对于所显示图像的虚拟图像调整用户焦点所花费的时间。
[0013](5)根据上述头戴式显示装置中的任一优选的实施方式，所述显示单元被配置为显示导航信息图像，所述导航信息图像包括伴随移动体移动的所述移动体的移动路径信息。根据该结构，在用户佩戴头戴式显示装置的状态下，当用户正在操作汽车、摩托车等时，将花费较少的时间在用户的凝视距离处投影的导航信息图像上调整用户的焦点。
[0014](6)根据上述头戴式显示装置中的任一优选的实施方式，所述控制单元被配置为基于所述瞳孔的尺寸和所述成像单元成像的所述眼睛的虹膜尺寸，进行控制以调整所述显示单元的显示亮度。根据该结构，能够估计周围亮度，该周围亮度是用户感知的周围区域的亮度。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种头戴式显示装置，其特征在于，包括：显示单元，所述显示单元被配置为显示图像；投影单元，所述投影单元包括透镜，所述透镜被配置为投影所述图像的虚拟图像，以与用户的部分视场重叠；成像单元，所述成像单元被配置为对所述用户的眼睛进行成像；投影距离调整单元，所述投影距离调整单元被配置为调整所述虚拟图像的投影距离，所述虚拟图像的投影距离为所述眼睛到所述用户看到的所述虚拟图像的距离；以及控制单元，所述控制单元被配置为获取所述成像单元成像的所述眼睛的瞳孔与下眼睑之间的第一距离，并被配置为控制所述投影距离调整单元，使得所述虚拟图像的所述投影距离对应所述第一距离。2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述控制单元被配置为控制所述投影距离调整单元，以随着所述第一距离增大而增大所述虚拟图像的所述投影距离。3.根据权利要求1或2所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述控制单元被配置为控制所述投影距离调整单元，以将所述虚拟图像的所述投影距离调整为与第二距离基本上一致，所述第二距离为所述眼睛到所述用户看到的目标的距离并基于所述第一距离进行估计。4.根据权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述控制单元被配置为：控制所述投影距离调整单元，以当所述第一距离小于特定距离时，调整所述虚拟图像的所述投影距离与所述第二距离基本上一致；并且控制所述投影距离调整单元，以当所述第一距离大于所述特定距离时，将所述虚拟图像的所述投影距离调整为无穷大，或者将所述虚拟图像的所述投影距离固定在特定的上限距离。5.根据权利要求1至4中任一项所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述显示单元被配置为显示导航信息图像，所述导航信息图像包括伴随移动体移动的所述移动体的移动路径信息。6.根据权利要求1至5中任一项所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述控制单元被配置为基于所述瞳孔的尺寸和所述成像单元成像的所述眼睛的虹膜尺寸，进行控制以调整所述显示单元的显示亮度...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹本诚二，
申请(专利权)人：船井电机株式会社，
类型：发明
国别省市：