双眼式头戴显示装置及其图像间距调整方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种双眼式头戴显示装置及其图像间距调整方法，属于头戴显示技术领域，其可解决现有的双眼式头戴显示装置的图像间距调整操作麻烦，显示效果和观看体验不好的问题。本发明专利技术的双眼式头戴显示装置包括：两个显示单元，分别用于产生供用户左眼和右眼观看的测试图像和显示图像，两测试图像中各有一测试标记，且两测试标记的间距逐渐增大或逐渐减小；图像采集单元，用于采集用户双眼的图像；瞳距分析单元，用于在用户观看测试图像时根据用户双眼的图像得到用户双眼瞳孔间距变化的临界时刻，并根据临界时刻两测试标记的间距确定图像间距；其中，临界时刻为双眼瞳孔间距由逐渐增大变为稳定的时刻，或由稳定开始逐渐减小的时刻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于头戴显示
，具体涉及一种。
技术介绍
头戴显示装置(HMD，Head Mount Display)又称眼镜显示装置、视频眼镜、随身影院等，是以类似头盔或眼镜的形式直接戴在用户眼前的显示设备。头戴显示装置分可为双眼式和单眼式两种，单眼式头戴显示装置只为用户的一只眼睛提供图像，而双眼式头戴显示装置分别为用户的双眼提供不同图像。如图I所示，双眼式头戴显示装置包括两个用于产生显示图像的显示单元I (如液 晶显示器)，它们分别为用户的左眼8和右眼8提供图像，从而可方便的实现3D显示。其中，显示单元I优选位于装置两侧部(如“眼镜腿”中)，它们发出的光需经反射单元(由一系列反射镜片21、22组成)反射后才能到达用户眼睛8，这主要是为了节约装置空间；当然，如果没有反射单元，而将显示单元I直接设在用户眼睛8前方也是可行的。另外，在图像传播的光路中还可设有调焦透镜单元3，每个调焦透镜单元3包括一个或多个调焦透镜，其用于调整图像相对人眼的物距(即将“图像”虚拟成从较远处发出的图像，以改善观看体验)、放大图像等。当然，以上的显示单元I、反射单元、调焦透镜单元3等均有多种不同的已知形式，故在此不再详细描述。如图2所示，当人双眼看物体时，左眼和右眼会各自分别看到一幅图像，即人实际看到了两幅图像，但人脑会对双眼看到的图像进行合成处理，最终使人感觉只看到了一幅图像。上述合成处理的具体过程与双眼的位置有关，在一些情况下(例如故意“对眼”看很近的物体)，如图3所示，人脑不能将双眼图像正确合成为一幅图像，则人会感到看到的物体出现“重影”等。显然，在使用双眼式头戴显示装置时，应当使用户感觉自己看到的是一幅图像，而非双眼看到不同图像。为实现这一目的，应保证在用户直视前方时，两显示单元产生的图像进入用户双眼时保持特定间距，从而使用户的大脑可将二者正确合成处理为一幅图像；也就是说，双眼式头戴显示装置产生的图像的间距应与用户的瞳距(指人直视前方时两眼瞳孔间的距离)匹配。如果图像间距与用户瞳距不匹配，则用户就会感觉图像出现“重影”，显示效果不好，或者用户必须刻意调整双眼的视线(例如故意“对眼”)才能看清图像，用户体验不好。显然，不同人的瞳距是不同的(通常在58飞4mm之间)，故适应不同用户的图像间距也不同。因此，在每个用户使用双眼式头戴显示装置前，需要根据自己的需求调整图像间距，使其与自己的瞳距相适应。目前，双眼式头戴显示装置的图像间距调整有多种不同的方法，例如对具有反射单元的双眼式头戴显示装置，可沿图I中箭头所示的方向旋转反射镜片21，从而改变射入用户双眼的两图像间的距离；或者，也可调整两个显示单元所产生的图像的位置(相当于调整电脑显示屏上图像的位置)，从而使射入人眼的图像的间距发生变化。当然，调整图像间距还有许多其他的方法，例如直接调整显示单元的位置等，由于这些方法是已知的，故在此不再详细描述。专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题现有的双眼式头戴显示装置的图像间距调整是由用户自行人工进行的，因此其操作麻烦，同时多数用户没有相应的专业技术知识，故不一定能将图像间距调整为与瞳距最匹配的值，可能造成显示效果和观看体验不好。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题包括，针对现有技术中双眼式头戴显示装置的图像间距调整操作麻烦，显示效果和观看体验不好的问题，提供一种操作简单，显示效果和观看体验好的双眼式头戴显示装置。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种双眼式头戴显示装置，包括 两个显示单元，分别用于产生供用户左眼和右眼观看的图像，所述图像包括测试图像和显示图像；其中，供用户左眼和右眼观看的测试图像中各有一测试标记，且两测试标记的间距逐渐增大或逐渐减小；图像采集单元，用于采集用户双眼的图像；瞳距分析单元，用于在用户观看测试图像时根据用户双眼的图像得到用户双眼瞳孔间距变化的临界时刻，并根据所述临界时刻两测试标记的间距确定供用户左眼和右眼观看的图像的间距；其中，当两测试标记间距逐渐增大时，用户双眼瞳孔间距在临界时刻前逐渐增大，并从临界时刻开始保持稳定，当两测试标记间距逐渐减小时，用户双眼瞳孔间距在临界时刻前保持稳定，并从临界时刻开始逐渐减小。其中，“测试图像”是指在每个用户开始使用双眼式头戴显示装置时，用于测定用户瞳距以调整图像间距的专门图像；“显示图像”是指用户在用双眼式头戴显示装置观看所需内容(如电影等)时产生的正常图像。“用户双眼瞳孔间距”是指随着用户眼球位置的变化，两眼瞳孔间的距离，而“瞳距”是指用户在直视前方时双眼瞳孔间的距离，对每个用户而言，其“双眼瞳孔间距”随时变化，而“瞳距”为定值。“临界时刻”是指用户双眼瞳孔间距从不变到开始变化的时刻，或从变化到开始稳定不变的时刻。“图像间距”是指分别由两个显示单元产生的供用户左眼和右眼观看的图像射到用户眼睛时的间距，其应当与用户的瞳距匹配才能达到良好的显示效果。在本专利技术的双眼式头戴显示装置中，显示单元可提供测试图像，两测试图像中各有一个测试标记(用户每只眼睛只能看到一个测试标记)。在两测试标记的间距逐渐增大时，用户开始可在双眼瞳孔间距小于瞳距的情况下分别用双眼跟踪两测试标记，且双眼瞳孔间距随测试标记间距的增大而增大，当双眼瞳孔间距增大到瞳距时(即临界时刻)则会停止增大而保持稳定；这是因为人眼不习惯向外侧看(即人只能“对眼”而不能“分眼”)，故人双眼瞳孔间的距离一般不会大于瞳距。相应的，当两测试标记的间距逐渐减小时，用户也会从双眼瞳孔间距等于瞳距时(即临界时刻)开始分别追踪两测试标记，且双眼瞳孔间距开始逐渐减小。由此可知，在临界时刻，用户双眼瞳孔间距恰好等于瞳距，而通过分析图像采集单元采集的图像，瞳距分析单元可找到该临界时刻(也就是用户双眼由逐渐远离变为停止不动的时刻，或由停止不动变为逐渐靠近的时刻)，并根据临界时刻两测试标记的间距判断出用户的瞳距，再确定适合用户的图像间距。因此，本专利技术的装置可自动、准确的调整图像间距，操作简单，显示效果和观看体验好。优选的是，两测试标记分别位于各自测试图像的水平平分线上；两测试标记到用户双眼连线中点间的距离相等。优选的是，所述双眼式头戴显示装置还包括图像间距调整单元，用于调整供用户左眼和右眼观看的图像的间距。进一步优选的是，所述双眼式头戴显示装置还包括反射单元，用于将显示单元产生的图像反射到用户眼睛，所述反射单元包括反射镜片；且所述图像间距调整单元用于调整反射镜片的角度。进一步优选的是，所述图像间距调整单元用于调整显示单元产生的图像的位置；或所述图像间距调整单元用于调整显示单元的位置。 优选的是，所述双眼式头戴显示装置还包括用于将显示单元产生的图像反射到用户眼睛的反射单元，所述反射单元包括图像采集镜片，所述图像采集镜片为半反半透镜片；其中所述图像采集单元采集由图像采集镜片反射的用户眼睛的图像，而所述显示单元产生的图像透过图像采集镜片后传到用户眼睛；或所述图像采集单元采集透过图像采集镜片的用户眼睛的图像，而所述显示单元产生的图像经图像采集镜片反射后传到用户眼睛。优选的是，所述图像采集单元包括两个图像采集器，分别用于采集用户左眼和右眼的图像；或一个图像采集器，用于采集用户双眼的图像。本专利技术所要解决的技术问题还包括，针对现有技术中双眼式头戴显示装置的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双眼式头戴显示装置，其特征在于，包括：两个显示单元，分别用于产生供用户左眼和右眼观看的图像，所述图像包括测试图像和显示图像；其中，供用户左眼和右眼观看的测试图像中各有一测试标记，且两测试标记的间距逐渐增大或逐渐减小；图像采集单元，用于采集用户双眼的图像；瞳距分析单元，用于在用户观看测试图像时根据用户双眼的图像得到用户双眼瞳孔间距变化的临界时刻，并根据所述临界时刻两测试标记的间距确定供用户左眼和右眼观看的图像的间距；其中，当两测试标记间距逐渐增大时，用户双眼瞳孔间距在临界时刻前逐渐增大，并从临界时刻开始保持稳定，当两测试标记间距逐渐减小时，用户双眼瞳孔间距在临界时刻前保持稳定，并从临界时刻开始逐渐减小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金熙哲，张春芳，魏燕，徐超，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：