專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)放式頭戴顯示裝置及其顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于頭戴顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置及其顯示方法。
背景技術(shù)：
頭戴顯示裝置(HMD，Head Mount Display)又稱(chēng)眼鏡顯示裝置、視頻眼鏡、隨身影院等，是以類(lèi)似頭盔或眼鏡的形式直接戴在用戶(hù)眼前的顯示設(shè)備。如圖I所示，頭戴顯示裝置包括用于產(chǎn)生顯示圖像的顯示單元I (如液晶顯示器)；顯示單元I優(yōu)選有兩個(gè)，分別為用戶(hù)的左眼8、右眼8提供不同顯示圖像，以便實(shí)現(xiàn)3D顯示；當(dāng)然，如只有一個(gè)顯示單元I為用戶(hù)的一只眼睛8或雙眼提供顯示圖像也是可行的。顯示單元I優(yōu)選位于裝置兩側(cè)(如“眼鏡腿”中)，它們發(fā)出的顯示圖像需經(jīng)反射單元(由一系列反射鏡片21、22組成)反射后才能到達(dá)用戶(hù)眼睛8，這主要是為了節(jié)約裝置空間；當(dāng)然，如果沒(méi)有反射單元，而將顯示單元I 直接設(shè)在用戶(hù)眼睛8前方也是可行的。由于頭戴顯示裝置體積的限制，其顯示圖像只能從距人眼很近的地方發(fā)出，顯示圖像的物距(物體與人眼的距離)很小。而人眼要看清物體應(yīng)滿(mǎn)足l/u+l/v=l/f ;其中，u為物距，f為人眼焦距(可在一定范圍內(nèi)調(diào)整)，V為像距(當(dāng)其等于晶狀體到視網(wǎng)膜的距離時(shí)才能看清物體)。因此，物距很小時(shí)人眼焦距也要很小才能看清物體，但這會(huì)使眼睛疲勞，觀看體驗(yàn)不好且損害視力。為此，頭戴顯示裝置中還應(yīng)具有調(diào)焦透鏡(Focusing Lens)單元，其用于改變由顯示單元I發(fā)出的光(即顯示圖像的光)的發(fā)散程度，從而將顯示圖像“模擬”成從較遠(yuǎn)處發(fā)出的“虛擬顯示圖像(虛像)”(即改變顯示圖像的物距)。調(diào)焦透鏡單元3設(shè)在顯示圖像的光的傳播路徑中，每個(gè)調(diào)焦透鏡單元3包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)焦透鏡，其除調(diào)整顯示圖像物距外，還可有放大顯示圖像、翻轉(zhuǎn)顯示圖像等效果。當(dāng)然，以上的顯示單元I、反射單元、調(diào)焦透鏡單元3等均有多種不同的已知形式，在此不再詳細(xì)描述。頭戴顯示裝置可分為封閉式和開(kāi)放式兩種。封閉式頭戴顯示裝置如圖2所示，其用戶(hù)眼睛8前方的部分封閉，用戶(hù)只能看到顯示圖像而看不到外界物體。開(kāi)放式頭戴顯示裝置如圖3所示，其用戶(hù)眼睛8前方的區(qū)域至少部分透光(若該處有反射鏡片22，則優(yōu)選為半反半透鏡片)，從而用戶(hù)可同時(shí)看到外界物體91和顯示圖像92 (如有關(guān)外界物體信息)，其顯示效果如圖4所示。由于人眼同一時(shí)刻焦距一定，故開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示圖像物距(即“虛擬顯示圖像”到用戶(hù)眼睛8間的距離)和外界物體的物距應(yīng)相同；否則，當(dāng)用戶(hù)眼睛焦距與顯示圖像物距匹配時(shí)，顯示效果不好，如圖5所示，顯示圖像92清晰而與顯示圖像相應(yīng)的外界物體91模糊不清；當(dāng)用戶(hù)眼睛焦距與外界物體的物距匹配時(shí)，則外界物體清晰而顯示圖像模糊。由于外界物體的物距不可改變，故只能使顯示圖像的物距與外界物體的物距相適應(yīng)。顯示圖像物距的調(diào)整通過(guò)調(diào)整調(diào)焦透鏡單元3在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向(圖I中箭頭方向)中的位置實(shí)現(xiàn)，其可為整體調(diào)整調(diào)焦透鏡單元3的位置，也可為調(diào)整其中部分調(diào)焦透鏡的位置。通過(guò)調(diào)整調(diào)焦透鏡的位置改變顯示圖像物距有多種已知的方式，故在此不再詳細(xì)描述。目前，調(diào)焦透鏡位置是由人工方式調(diào)整的，用戶(hù)通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕等方式自行調(diào)整調(diào)焦透鏡單元3的位置。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題在使用開(kāi)放式頭戴顯示裝置時(shí)，用戶(hù)所看的外界物體隨時(shí)變化，其物距也隨時(shí)變 化，這就要求用戶(hù)不斷對(duì)顯示圖像物距進(jìn)行調(diào)整，故操作麻煩；且人工調(diào)整很難及時(shí)進(jìn)行，因此仍會(huì)出現(xiàn)圖像模糊不清的現(xiàn)象，顯示效果不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題包括，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中開(kāi)放式頭戴顯示裝置操作麻煩、顯示效果不好的問(wèn)題，提供一種操作簡(jiǎn)單、顯示效果好的開(kāi)放式頭戴顯示裝置。解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置，包括用于產(chǎn)生顯示圖像的顯示單元；調(diào)焦透鏡單元，用于調(diào)整所述顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距；圖像采集單元，用于采集用戶(hù)雙眼的圖像；焦距分析單元，用于根據(jù)所述用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距；透鏡調(diào)整單元，用于調(diào)整調(diào)焦透鏡單元在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使所述顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。其中，“開(kāi)放式頭戴顯示裝置”中用戶(hù)眼睛前方的區(qū)域至少部分透明(如半反半透)，從而用戶(hù)既可看到由頭戴顯示裝置產(chǎn)生的圖像，又可看到真實(shí)的外界物體?！帮@示圖像”是指由頭戴顯示裝置產(chǎn)生并提供給用戶(hù)的圖像?！罢{(diào)整顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距”是指改變顯示圖像的光線(xiàn)的發(fā)散程度，從而將其“模擬”成從較遠(yuǎn)處發(fā)出的“虛擬顯示圖像”，“顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距”是指該“虛擬顯示圖像”到用戶(hù)眼睛間的距離?！坝脩?hù)眼睛的焦距”是指當(dāng)前用戶(hù)眼睛的焦點(diǎn)到用戶(hù)眼睛間的距離，也就是用戶(hù)正在看的位置與用戶(hù)眼睛間的距離。“根據(jù)用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距”是已知的技術(shù)，其通過(guò)分析用戶(hù)眼睛的位置、形態(tài)等計(jì)算眼睛的焦距；例如，現(xiàn)有的視線(xiàn)控制系統(tǒng)(又稱(chēng)眼控系統(tǒng)、無(wú)影手等)中就是通過(guò)攝像頭采集用戶(hù)雙眼的圖像，并根據(jù)該圖像分析出用戶(hù)眼睛焦距和焦點(diǎn)的變化，再根據(jù)該焦距和焦點(diǎn)控制鼠標(biāo)等；由于根據(jù)雙眼圖像計(jì)算眼睛焦距的技術(shù)是已知的，故在此不再詳細(xì)描述。本發(fā)明的開(kāi)放式頭戴顯示裝置中，可通過(guò)圖像采集單元采集用戶(hù)雙眼的圖像，并由焦距分析單元對(duì)圖像進(jìn)行分析得到用戶(hù)眼睛的焦距，之后通過(guò)透鏡調(diào)整單元調(diào)整顯示圖像的物距，使其與用戶(hù)眼睛的焦距匹配，從而保證用戶(hù)看到的顯示圖像和外界物體都是清晰的；由于上述調(diào)整是自動(dòng)進(jìn)行的，因此其不需用戶(hù)操作，使用簡(jiǎn)單，同時(shí)可及時(shí)的對(duì)用戶(hù)眼睛焦距的變化做出反應(yīng)，時(shí)刻保持圖像清晰，顯示效果好。優(yōu)選的是，所述開(kāi)放式頭戴顯示裝置還包括反射單元，用于將顯示單元產(chǎn)生的顯示圖像反射到用戶(hù)眼睛。進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述反射單元還包括圖像采集鏡片，所述圖像采集鏡片為半反半透鏡片；其中所述圖像采集單元采集由所述圖像采集鏡片反射的用戶(hù)眼睛的圖像，而所述顯示圖像透過(guò)所述圖像采集鏡片后傳到用戶(hù)眼睛；或所述圖像采集單元采集透過(guò)所述圖像采集鏡片的用戶(hù)眼睛的圖像，而所述顯示圖像經(jīng)所述圖像采集鏡片反射后傳到用戶(hù)眼睛。優(yōu)選的是，所述圖像采集單元設(shè)在用戶(hù)眼睛的前方，或所述圖像采集單元設(shè)在用戶(hù)眼睛的兩側(cè)。優(yōu)選的是，所述焦距分析單元根據(jù)用戶(hù)雙眼瞳孔間的距離計(jì)算用戶(hù)眼睛的焦距。優(yōu)選的是，所述圖像采集單元包括兩個(gè)圖像采集器，分別用于采集用戶(hù)左眼和右眼的圖像；或一個(gè)圖像采集器，用于采集用戶(hù)雙眼的圖像。 進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述圖像采集器為CXD照相頭或CXD攝像頭。優(yōu)選的是，所述顯示單元有兩個(gè)，分別用于產(chǎn)生射入用戶(hù)左眼和右眼的顯示圖像。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還包括，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中開(kāi)放式頭戴顯示裝置操作麻煩、顯示效果不好的問(wèn)題，提供一種操作簡(jiǎn)單、顯示效果好的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法。解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法，所述開(kāi)放式頭戴顯示裝置中，顯示單元產(chǎn)生顯示圖像，顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距由調(diào)焦透鏡單元調(diào)整；所述開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法包括圖像采集單元采集用戶(hù)雙眼的圖像；焦距分析單元根據(jù)所述用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距；透鏡調(diào)整單元根據(jù)所述用戶(hù)眼睛的焦距調(diào)整調(diào)焦透鏡單元在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使所述顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。本發(fā)明的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法實(shí)際上是上述開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法，因此其操作簡(jiǎn)單、顯示效果好。優(yōu)選的，所述焦距分析單元根據(jù)所述用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距包括所述焦距分析單元根據(jù)用戶(hù)雙眼瞳孔間的距離計(jì)算用戶(hù)眼睛的焦距。


圖I為現(xiàn)有的頭戴顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為封閉式頭戴顯示裝置的外觀示意圖；圖3為開(kāi)放式頭戴顯示裝置的外觀示意圖；圖4為開(kāi)放式頭戴顯示裝置中顯示圖像和外界物體物距相同時(shí)的顯示效果示意圖；圖5為開(kāi)放式頭戴顯示裝置中顯示圖像和外界物體物距不同時(shí)的顯示效果示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例I的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的組成框圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的另一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例2的另一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為通過(guò)雙眼瞳孔間的距離確定眼睛焦距的原理示意圖。其中附圖標(biāo)記為1、顯示單元；21、反射鏡片；22、用戶(hù)眼睛前方的鏡片；23、圖像采集鏡片；3、調(diào)焦透鏡單元；4、圖像采集單元；8、用戶(hù)眼睛；91、外界物體；92、顯示圖像。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例I :如圖6所示，本實(shí)施例提供一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其包括用于產(chǎn)生顯示圖像的顯示單元。調(diào)焦透鏡單元，用于調(diào)整顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距。圖像采集單元，用于采集用戶(hù)雙眼的圖像。
焦距分析單元，用于根據(jù)用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距。透鏡調(diào)整單元，用于調(diào)整調(diào)焦透鏡單元在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。本實(shí)施例的開(kāi)放式頭戴顯示裝置中，可通過(guò)圖像采集單元采集用戶(hù)雙眼的圖像，并由焦距分析單元對(duì)圖像進(jìn)行分析得到用戶(hù)眼睛的焦距，之后通過(guò)透鏡調(diào)整單元調(diào)整顯示圖像的物距，使其與用戶(hù)眼睛的焦距匹配，從而保證用戶(hù)看到的顯示圖像和外界物體都是清晰的；由于上述調(diào)整是自動(dòng)進(jìn)行的，因此其不需用戶(hù)操作，使用簡(jiǎn)單，同時(shí)可及時(shí)的對(duì)用戶(hù)眼睛焦距的變化做出反應(yīng)，時(shí)刻保持圖像清晰，顯示效果好。實(shí)施例2:本實(shí)施例提供一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置，如圖7至圖10所示，其包括顯示單元I、調(diào)焦透鏡單元3、圖像采集單元4、焦距分析單元、透鏡調(diào)整單元。顯示單元I用于產(chǎn)生顯示圖像，其可為液晶顯示單元I (IXD)、有機(jī)電致發(fā)光顯示單元I(OLED)等常規(guī)的顯示器件。當(dāng)然，為了適應(yīng)頭戴顯示裝置，顯示單元I的體積應(yīng)當(dāng)很小，且應(yīng)當(dāng)具有較高的分辨率。優(yōu)選的，如圖7至圖9所示，顯示單元I有兩個(gè)，分別產(chǎn)生供用戶(hù)左眼8和右眼8觀看的顯示圖像，以便實(shí)現(xiàn)3D顯示效果。當(dāng)然，如只有一個(gè)顯示單元I為用戶(hù)的一只眼睛8提供顯示圖像，或一個(gè)顯示單元I為用戶(hù)的雙眼提供一幅顯示圖像也是可行的。優(yōu)選的，顯示單元I設(shè)在開(kāi)放式頭戴顯示裝置的側(cè)部(如“眼鏡腿”中)，故其顯示面并不朝向用戶(hù)的眼睛8，其發(fā)出的顯示圖像也不能直接到達(dá)用戶(hù)眼睛8中。因此，此時(shí)開(kāi)放式頭戴顯示裝置中還應(yīng)還包括反射單元，反射單元用于將顯示單元I產(chǎn)生的顯示圖像反射到用戶(hù)眼睛8中。反射單元由一系列的反射鏡片21、22、23組成，反射鏡片21、22、23的具體位置、個(gè)數(shù)、類(lèi)型等根據(jù)顯示單元I的情況而定，只要其能將顯示圖像反射到用戶(hù)眼睛8中即可，由于反射單元有多種已知的形式，故在此不再詳細(xì)描述。在開(kāi)放式頭戴顯示裝置中，用戶(hù)需要看到真實(shí)的外界物體，因此如果在用戶(hù)眼睛8前方有反射鏡片22，則其優(yōu)選為半反半透鏡片。半反半透鏡片是一種常規(guī)的光學(xué)元件，其既可將部分光線(xiàn)反射(例如反射30%)，又可允許部分光線(xiàn)透過(guò)(例如透過(guò)70%);從而其既可將顯示圖像反射到用戶(hù)眼睛8中，同時(shí)又允許用戶(hù)通過(guò)其看到外界物體。當(dāng)然，如果用戶(hù)眼睛8前方的反射鏡片22只有反射作用也是可行的，但這樣在用戶(hù)的視野中就有一部分外界物體不能被看到。當(dāng)然，如果沒(méi)有反射單元，而將顯示單元I設(shè)在用戶(hù)眼睛8前方(即類(lèi)似圖9中圖像采集單元4的位置)，使其產(chǎn)生的顯示圖像直接進(jìn)入用戶(hù)眼睛8中也是可行的(此時(shí)要保證顯示單元I不會(huì)阻擋用戶(hù)觀看外界物體的視線(xiàn)，故其可設(shè)在用戶(hù)眼睛8的前上方或前下方等)。調(diào)焦透鏡單元3用于調(diào)整顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛8的物距，也就是說(shuō)，調(diào)焦透鏡單元3可改變顯示圖像的光的發(fā)散程度，從而將其“模擬”成從較遠(yuǎn)處發(fā)出的“虛擬顯示圖像”；同時(shí)，調(diào)焦透鏡單元3還可起到放大顯示圖像、翻轉(zhuǎn)顯示圖像等作用。每個(gè)調(diào)焦透鏡單元3可由一個(gè)或多個(gè)調(diào)焦透鏡組成，且各調(diào)焦透鏡可分布在由顯示單元I到用戶(hù)眼睛8的光路的不同位置處，由于調(diào)焦透鏡的具體位置、數(shù)量、種類(lèi)等有多種已知形式，故在此不再詳細(xì)描述。圖像采集單元4則用于采集用戶(hù)雙眼的圖像，并將該圖像的數(shù)據(jù)傳輸給焦距分析單元。優(yōu)選的，如圖7、圖8所示，反射單元中還包括圖像采集鏡片23，該圖像采集鏡片23 為半反半透鏡片。顯然，反射單元一方面可將顯示圖像反射到用戶(hù)眼睛8中(圖中實(shí)線(xiàn)的路徑)，同時(shí)也會(huì)將用戶(hù)眼睛8的圖像以相反的路徑反射回來(lái)(圖中虛線(xiàn)的路徑)，因此如果圖像采集單元4直接設(shè)在顯示圖像的光路中以采集用戶(hù)眼睛8的反射圖像，則其必然會(huì)阻擋顯示圖像的傳播。而在具有圖像采集鏡片23時(shí)，可如圖7所示，使圖像采集單元4采集由圖像采集鏡片23反射的用戶(hù)眼睛8的圖像，而顯示圖像透過(guò)圖像采集鏡片23后傳到用戶(hù)眼睛8 ;或者也可如圖8所示，圖像采集單元4采集從圖像采集鏡片23透過(guò)的用戶(hù)眼睛8的圖像，而顯示圖像則經(jīng)圖像采集鏡片23反射后再傳到用戶(hù)眼睛8 ;總之，通過(guò)設(shè)置圖像采集鏡片23，可使用戶(hù)眼睛8圖像的采集與顯示圖像的傳播互不影響。優(yōu)選的，圖像采集單元4也可如圖9所示，直接設(shè)在用戶(hù)眼睛8前方，不經(jīng)過(guò)反射單元而直接采集用戶(hù)眼睛8的圖像(因此也不必設(shè)置圖像采集鏡片23);當(dāng)然，此時(shí)圖像采集單元4不應(yīng)阻擋用戶(hù)觀看外界物體的視線(xiàn)，故其可設(shè)在用戶(hù)眼睛8的前上方或前下方。當(dāng)然，若根據(jù)產(chǎn)品的整體美觀設(shè)計(jì)的要求，圖像采集單元4還可以設(shè)在用戶(hù)眼睛8的兩側(cè)。優(yōu)選的，圖像采集單元4可如圖7、圖8所示，包括兩個(gè)圖像采集器，分別用于采集用戶(hù)左眼8和右眼8的圖像；或者，其也可如圖9所示，只有一個(gè)圖像采集器，用于采集用戶(hù)雙眼的圖像。優(yōu)選的，上述圖像采集器為CXD (電荷耦合元件)照相頭或C⑶攝像頭。因?yàn)檫@兩種圖像采集器體積小、重量輕、成本低、技術(shù)成熟，特別適用于開(kāi)放式頭戴顯示裝置中?？傊?，圖像采集單元4的具體形式是多樣的，其可設(shè)在不同位置，可直接采集用戶(hù)眼睛8的圖像也可采集經(jīng)反射或透射的用戶(hù)眼睛8的圖像，可只包括一個(gè)圖像采集器也可有兩個(gè)圖像采集器，圖像采集器可為不同類(lèi)型的器件，但只要其能夠起到采集用戶(hù)雙眼圖像的作用即可。焦距分析單元用于對(duì)用戶(hù)雙眼的圖像進(jìn)行分析，從而計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距(也就是得到用戶(hù)眼睛8正在看多遠(yuǎn)之外的物體)，并根據(jù)該焦距向透鏡調(diào)整單元發(fā)出控制命令；該焦距分析單元可為任何具有數(shù)據(jù)處理能力的單元，如CPU、微芯片等。通過(guò)分析用戶(hù)雙眼圖像得到用戶(hù)眼睛焦距的技術(shù)是已知的。例如，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有了為身體殘障用戶(hù)服務(wù)的視線(xiàn)控制系統(tǒng)(又稱(chēng)眼控系統(tǒng)、無(wú)影手等)，其中就是通過(guò)攝像頭采集用戶(hù)雙眼的圖像，之后通過(guò)分析該圖像確定用戶(hù)眼睛的焦距和焦點(diǎn)位置的變化，并根據(jù)該變化對(duì)鼠標(biāo)等進(jìn)行控制(例如將鼠標(biāo)移動(dòng)到焦點(diǎn)的位置)。優(yōu)選的，焦距分析單元可通過(guò)分析用戶(hù)雙眼瞳孔間的距離得到用戶(hù)眼睛的焦距，其基本原理如圖10所示，當(dāng)用戶(hù)看較遠(yuǎn)(即焦距較大)的物體時(shí)，雙眼瞳孔間的距離較遠(yuǎn)，以保證雙眼視線(xiàn)相對(duì)平行，焦點(diǎn)更遠(yuǎn)(如圖中實(shí)線(xiàn)所示)；而當(dāng)用戶(hù)看較近(即焦距較小)的物體時(shí)，雙眼瞳孔間的距離較近，以保證雙眼視線(xiàn)間夾角較大，焦點(diǎn)更近(如圖中實(shí)線(xiàn)所示)O當(dāng)然，通過(guò)分析用戶(hù)雙眼圖像而得到用戶(hù)眼睛焦距還有其他的已知方法，在此就不再詳細(xì)描述了。透鏡調(diào)整單元，其用于根據(jù)分析單元的控制命令調(diào)整調(diào)焦透鏡單元3在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛8的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。具體的，透鏡調(diào)整單元可為任何能根據(jù)焦距分析單元的命令驅(qū)動(dòng)調(diào)焦透鏡單元3 在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上運(yùn)動(dòng)的器件，例如微型液壓?jiǎn)卧?、微型電機(jī)等。由于驅(qū)動(dòng)調(diào)焦透鏡單元3進(jìn)行運(yùn)動(dòng)有多種不同的已知方法，故在此不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。同樣，通過(guò)調(diào)整調(diào)焦透鏡單元3的位置而改變顯示圖像的物距也有多種不同的方法，可為使部分調(diào)焦透鏡的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，也可為使調(diào)焦透鏡單元3整體運(yùn)動(dòng)等，由于這些方法是已知的，故在此也不再詳細(xì)描述。顯然，本實(shí)施例的開(kāi)放式頭戴顯示裝置中，可通過(guò)圖像采集單元4實(shí)時(shí)采集用戶(hù)雙眼的圖像(故當(dāng)圖像采集器為CCD照相機(jī)時(shí)應(yīng)連續(xù)照相)，并由焦距分析單元對(duì)圖像進(jìn)行分析得到用戶(hù)眼睛的焦距，之后可通過(guò)透鏡調(diào)整單元調(diào)整顯示圖像的物距，使其與當(dāng)前用戶(hù)眼睛的焦距匹配，從而保證用戶(hù)看到的顯示圖像和外界物體都是清晰的；由于上述調(diào)整是自動(dòng)進(jìn)行的，因此其不需要用戶(hù)操作，使用簡(jiǎn)單，同時(shí)其可及時(shí)對(duì)用戶(hù)眼睛焦距的變化做出反應(yīng)，時(shí)刻保持圖像清晰，顯示效果好。實(shí)施例3 本實(shí)施例提供一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法。該開(kāi)放式頭戴顯示裝置中，顯示單元產(chǎn)生顯示圖像，顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距由調(diào)焦透鏡單元調(diào)整。本實(shí)施例的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法包括圖像采集單元采集用戶(hù)雙眼的圖像。焦距分析單元根據(jù)用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距。透鏡調(diào)整單元根據(jù)用戶(hù)眼睛的焦距調(diào)整調(diào)焦透鏡單元在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。優(yōu)選的，焦距分析單元根據(jù)用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距包括焦距分析單元根據(jù)用戶(hù)雙眼瞳孔間的距離計(jì)算用戶(hù)眼睛的焦距。本實(shí)施例的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法實(shí)際上是上述各實(shí)施例的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法，因此其操作簡(jiǎn)單、顯示效果好?？梢岳斫獾氖牵陨蠈?shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于，包括 用于產(chǎn)生顯示圖像的顯示單元； 調(diào)焦透鏡單元，用于調(diào)整所述顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距； 圖像采集單元，用于采集用戶(hù)雙眼的圖像； 焦距分析單元，用于根據(jù)所述用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距； 透鏡調(diào)整單元，用于調(diào)整調(diào)焦透鏡單元在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使所述顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于，還包括 反射單元，用于將顯示單元產(chǎn)生的顯示圖像反射到用戶(hù)眼睛。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于，所述反射單元還包括圖像采集鏡片，所述圖像采集鏡片為半反半透鏡片；其中 所述圖像采集單元采集由所述圖像采集鏡片反射的用戶(hù)眼睛的圖像，而所述顯示圖像透過(guò)所述圖像采集鏡片后傳到用戶(hù)眼睛； 或 所述圖像采集單元采集透過(guò)所述圖像采集鏡片的用戶(hù)眼睛的圖像，而所述顯示圖像經(jīng)所述圖像采集鏡片反射后傳到用戶(hù)眼睛。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于， 所述圖像采集單元設(shè)在用戶(hù)眼睛的前方； 或 所述圖像采集單元設(shè)在用戶(hù)眼睛的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于， 所述焦距分析單元根據(jù)用戶(hù)雙眼瞳孔間的距離計(jì)算用戶(hù)眼睛的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于，所述圖像采集單元包括 兩個(gè)圖像采集器，分別用于采集用戶(hù)左眼和右眼的圖像； 或 一個(gè)圖像采集器，用于采集用戶(hù)雙眼的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于， 所述圖像采集器為CXD照相頭或CXD攝像頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置，其特征在于， 所述顯示單元有兩個(gè)，分別用于產(chǎn)生射入用戶(hù)左眼和右眼的顯示圖像。
9.一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法，所述開(kāi)放式頭戴顯示裝置中，顯示單元產(chǎn)生顯示圖像，顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距由調(diào)焦透鏡單元調(diào)整；其特征在于，所述開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法包括 圖像采集單元采集用戶(hù)雙眼的圖像； 焦距分析單元根據(jù)所述用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距； 透鏡調(diào)整單元根據(jù)所述用戶(hù)眼睛的焦距調(diào)整調(diào)焦透鏡單元在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使所述顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法，其特征在于，所述焦距分析單元根據(jù)所述用戶(hù)雙眼的圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距包括所述焦距分析單元 根據(jù)用戶(hù)雙眼瞳孔間的距離計(jì)算用戶(hù)眼睛的焦距。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開(kāi)放式頭戴顯示裝置及其顯示方法，屬于頭戴顯示技術(shù)領(lǐng)域，其可解決現(xiàn)有的開(kāi)放式頭戴顯示裝置操作麻煩、顯示效果不好的問(wèn)題。本發(fā)明的開(kāi)放式頭戴顯示裝置包括用于產(chǎn)生顯示圖像的顯示單元；調(diào)焦透鏡單元，用于調(diào)整顯示圖像相對(duì)用戶(hù)眼睛的物距；圖像采集單元，用于采集用戶(hù)雙眼的圖像；焦距分析單元，用于根據(jù)用戶(hù)雙眼的圖像得到用戶(hù)眼睛的焦距；透鏡調(diào)整單元，用于根據(jù)分析單元的控制命令調(diào)整調(diào)焦透鏡單元在顯示圖像的光線(xiàn)傳播方向上的位置，使顯示圖像的物距等于用戶(hù)眼睛的焦距。本發(fā)明的開(kāi)放式頭戴顯示裝置的顯示方法包括采集用戶(hù)雙眼圖像；根據(jù)用戶(hù)雙眼圖像計(jì)算得到用戶(hù)眼睛的焦距；根據(jù)上述焦距調(diào)整調(diào)焦透鏡單元的位置。
文檔編號(hào)G02B27/22GK102937745SQ20121045510
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者金熙哲, 宋泳錫, 劉圣烈, 崔承鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司