一種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供提供一種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置，所述近眼顯示裝置包括光學(xué)系統(tǒng)、攝像單元、處理單元和運(yùn)動(dòng)單元，所述攝像單元和所述運(yùn)動(dòng)單元分別于所述處理單元電性連接，所述光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡單元和顯示單元，所述攝像單元包括固定焦距和朝向的攝像裝置，所述攝像裝置包括左攝像裝置和右攝像裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用單獨(dú)測(cè)量和調(diào)整單側(cè)瞳孔坐標(biāo)位置的方法不僅可以測(cè)量使用者的瞳距，還可以測(cè)量使用者單側(cè)瞳孔偏離中心位置的位移并根據(jù)測(cè)量結(jié)果單獨(dú)調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，使測(cè)量和調(diào)整更加精確，保證了更好的顯示效果，也避免了僅僅測(cè)量瞳距來(lái)調(diào)整可能產(chǎn)生的偏差。
【專利說(shuō)明】
-種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及近眼顯示裝置領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，設(shè)及一種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼 顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近眼顯示裝置包括可將圖像直接投射到觀察者眼中的頭戴顯示器化MD),運(yùn)種近 眼顯示裝置是目前虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)領(lǐng)域常用的裝置。一般情況下，近眼顯示 裝置的顯示屏距離使用者的眼球不到十厘米，通過(guò)特殊的光學(xué)處理，近眼顯示裝置可W將 圖像清晰地投射在人的視網(wǎng)膜上，在用戶眼前呈現(xiàn)出虛擬大幅面圖像，由此用于虛擬現(xiàn)實(shí) 或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。
[0003] 近眼顯示裝置在使用前必須經(jīng)過(guò)瞳距測(cè)量和光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整。當(dāng)使用者的眼球位置 或屈光系統(tǒng)與近眼顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)不能很好配合時(shí)，需要調(diào)整近眼顯示裝置的光學(xué)系 統(tǒng)，使用戶可W在眼中看到清晰的圖像?，F(xiàn)有技術(shù)的近眼顯示裝置多沒(méi)有瞳距檢測(cè)功能和 自動(dòng)調(diào)整功能，使用者在使用過(guò)程中僅憑感覺(jué)手動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)，不僅誤差很大，而且使用 很不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決當(dāng)前近眼顯示裝置沒(méi)有瞳距檢測(cè)功能和自動(dòng)調(diào)整功能的缺陷，本發(fā)明提 供一種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼 顯示裝置，所述近眼顯示裝置包括光學(xué)系統(tǒng)、攝像單元、處理單元和運(yùn)動(dòng)單元，所述攝像單 元和所述運(yùn)動(dòng)單元分別于所述處理單元電性連接，所述光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡單元和顯示單 元，所述攝像單元包括固定焦距和朝向的攝像裝置，所述攝像裝置包括左攝像裝置和右攝 像裝置，所述左攝像裝置可W拍攝使用者左側(cè)眼球圖像，所述右攝像裝置可W拍攝使用者 右側(cè)眼球圖像，所述攝像單元可W將拍攝到的圖像信息傳輸至所述處理單元，所述處理單 元根據(jù)接收到的信息判斷使用者單側(cè)眼球瞳孔的橫坐標(biāo)，所述運(yùn)動(dòng)單元根據(jù)使用者單側(cè)眼 球橫坐標(biāo)調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)光學(xué)系統(tǒng)的位置。
[0006] 優(yōu)選地，所述處理單元根據(jù)接收到的圖片信息分別標(biāo)定使用者瞳孔左側(cè)橫坐標(biāo)和 瞳孔右側(cè)橫坐標(biāo)，并根據(jù)使用者瞳孔左側(cè)橫坐標(biāo)和瞳孔右側(cè)橫坐標(biāo)確定使用者瞳孔的橫坐 標(biāo)。
[0007] 優(yōu)選地，所述處理單元定義一個(gè)坐標(biāo)軸，W使用者右眼到左眼的方向?yàn)檎较?，?使用者兩眼之間定義一個(gè)虛擬的中屯、點(diǎn)作為原點(diǎn)，所述瞳孔上任一點(diǎn)的橫坐標(biāo)為瞳孔上該 點(diǎn)到坐標(biāo)軸的垂線所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)。
[000引優(yōu)選地，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括虛擬攝像機(jī)，所述運(yùn)動(dòng)單元根據(jù)使用者單側(cè)眼 球橫坐標(biāo)分別調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)的透鏡單元、顯示單元的位置，所述處理單元根據(jù)使用者單側(cè)眼 球橫坐標(biāo)調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)虛擬攝像機(jī)位置。
[0009] 優(yōu)選地，所述顯示單元調(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)度，所述攝像單元分別拍攝不同光照強(qiáng)度下眼 部圖片信息并傳輸至所述處理單元，所述處理單元分別測(cè)定不同光照強(qiáng)度下瞳孔左側(cè)橫坐 標(biāo)和瞳孔右側(cè)橫坐標(biāo)，并根據(jù)瞳孔左側(cè)橫坐標(biāo)和瞳孔右側(cè)橫坐標(biāo)確定瞳孔的橫坐標(biāo)的集 合，根據(jù)瞳孔橫坐標(biāo)的集合計(jì)算瞳孔的位置信息和瞳距信息。
[0010] 優(yōu)選地，所述顯示單元包括顯示屏，所述攝像單元設(shè)置在所述顯示屏的邊緣。
[0011] 優(yōu)選地，所述攝像單元進(jìn)一步包括紅外補(bǔ)光裝置，所述紅外補(bǔ)光裝置設(shè)置在所述 顯示屏的邊緣，所述紅外補(bǔ)光裝置在所述攝像裝置拍攝使用者眼球成像信息時(shí)可W對(duì)使用 者眼球位置進(jìn)行補(bǔ)光。
[0012] 優(yōu)選地，在所述透鏡單元與所述顯示單元之間設(shè)置有一密閉空間，所述攝像單元 置于該密閉空間中。
[0013] 優(yōu)選地，所述攝像單元拍攝使用者眼球圖像前，所述顯示單元播放虛擬的遠(yuǎn)景圖 像，調(diào)動(dòng)使用者視線朝向正前方。
[0014] 優(yōu)選地，所述近眼顯示裝置為虛擬現(xiàn)實(shí)頭盎。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用單獨(dú)測(cè)量和調(diào)整單側(cè)瞳孔坐標(biāo)位置的方法不僅可W 測(cè)量使用者的瞳距，還可W測(cè)量使用者單側(cè)瞳孔偏離中屯、位置的位移并根據(jù)測(cè)量結(jié)果單獨(dú) 調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，使測(cè)量和調(diào)整更加精確，保證了更好的顯示效果，也避免了僅僅測(cè)量 瞳距來(lái)調(diào)整可能產(chǎn)生的偏差。顯示屏播放虛擬的遠(yuǎn)景可W調(diào)動(dòng)使用者視線朝向正前方，有 利于精準(zhǔn)測(cè)量瞳距。通過(guò)測(cè)量瞳孔左右兩側(cè)的位置來(lái)測(cè)算瞳孔的位置，使測(cè)量更加精確。調(diào) 整虛擬攝像頭的位置使之與光學(xué)系統(tǒng)相配合達(dá)到理想光學(xué)狀態(tài)有助于使用者觀看到更加 清晰的圖像。通過(guò)測(cè)量不同光強(qiáng)下瞳孔的坐標(biāo)得出不同光強(qiáng)下使用者瞳孔的變化。將攝像 裝置設(shè)置在顯示屏的邊緣，較好地利用了反向崎變帶來(lái)的顯示盲區(qū)，使攝像裝置有更大的 角度和焦距空間來(lái)拍攝使用者的眼球圖像。采用固定焦距和朝向的攝像裝置，防止了整體 圖像像素最高而眼球成像被虛化的情況，進(jìn)而防止處理單元產(chǎn)生誤判。步進(jìn)電機(jī)和MCU的使 用使控制更加精確。在透鏡單元與顯示單元之間設(shè)置有一密閉空間容納攝像單元，避免灰 塵等進(jìn)入該空間對(duì)攝像裝置的內(nèi)外表面和透鏡單元的內(nèi)表面造成污染，影響對(duì)眼球圖像的 判斷。紅外補(bǔ)光裝置的設(shè)置可W保證攝像裝置拍攝到足夠清晰的眼球圖像，更增加了測(cè)量 瞳距的精準(zhǔn)度。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0017] 圖1是本發(fā)明近眼顯示裝置模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明近眼顯示裝置運(yùn)動(dòng)單元橫向示意圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明近眼顯示裝置運(yùn)動(dòng)單元縱向示意圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明近眼顯示裝置第二實(shí)施例攝像裝置具體位置示意圖；
[0021 ]圖5是近眼顯示裝置具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖6是本發(fā)明近眼顯示裝置攝像裝置拍攝圖像示意圖；
[0023] 圖7是本發(fā)明近眼顯示裝置右攝像裝置拍攝圖像示意圖；
[0024] 圖8是本發(fā)明近眼顯示裝置左眼瞳孔橫坐標(biāo)標(biāo)定示意圖；
[0025] 圖9是本發(fā)明近眼顯示裝置左眼瞳孔橫坐標(biāo)標(biāo)定示意圖；
[0026] 圖10是本發(fā)明近眼顯示裝置不同光強(qiáng)下瞳孔圖像示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了解決當(dāng)前近眼顯示裝置沒(méi)有瞳距檢測(cè)功能和自動(dòng)調(diào)整功能的缺陷，本發(fā)明提 供一種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置。
[0028] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0029] 請(qǐng)參閱圖1-圖3,本發(fā)明近眼顯示裝置包括近眼顯示系統(tǒng)10,近眼顯示系統(tǒng)10可 W是虛擬現(xiàn)實(shí)頭盎。近眼顯示系統(tǒng)10包括光學(xué)系統(tǒng)20、攝像單元14、處理單元15和運(yùn)動(dòng)單元 16,光學(xué)系統(tǒng)20包括顯示單元13、透鏡單元12和虛擬攝像機(jī)（圖未示），顯示單元13包括至少 一顯示屏23。顯示屏23為OL邸(Organic Light-Emitting Diode;有機(jī)電激光顯示）屏或LCD 化iquid Crystal Display;液晶顯示器)屏。在近眼顯示系統(tǒng)10中，攝像單元14、運(yùn)動(dòng)單元 16與處理單元15電性連接，處理單元15包括MClKMicro Conholler Unit,微控制單元）， MCU可W控制攝像單元14和運(yùn)動(dòng)單元16的工作狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)單元16包括步進(jìn)電機(jī)26、顯示屏軌 道36和透鏡軌道46,運(yùn)動(dòng)單元16可W根據(jù)處理單元15的命令驅(qū)動(dòng)顯示單元13和透鏡單元12 分別沿顯示屏軌道36和透鏡軌道46運(yùn)動(dòng)。透鏡單元12與顯示單元13之間的空間為密閉空 間，攝像單元14安裝在該密閉空間中。在透鏡單元12與顯示單元13之間設(shè)置密閉空間可W 防止該空間與外界發(fā)生接觸，避免灰塵等進(jìn)入該空間對(duì)攝像單元14的內(nèi)外表面和透鏡單元 12的內(nèi)表面造成污染，影響對(duì)眼球圖像的判斷。
[0030] 請(qǐng)參閱圖4-圖5,攝像單元14包括固定焦距和朝向的攝像裝置攝像裝置24和紅外 補(bǔ)光裝置28,攝像裝置24包括左攝像裝置241和右攝像裝置242,左攝像裝置241可W拍攝使 用者左側(cè)眼球圖像，右攝像裝置242可W拍攝使用者右側(cè)眼球圖像，并將圖像信息傳輸至處 理單元15。為了防止使用過(guò)程中漏光影響顯示效果，虛擬現(xiàn)實(shí)頭盎多在透鏡單元12的周圍 設(shè)置軟質(zhì)的密封材料，使在使用者佩戴好近眼顯示裝置后眼部?jī)H能接收到顯示屏23發(fā)射的 光線。運(yùn)樣就使得眼部光線很暗，測(cè)量瞳距過(guò)程中攝像裝置24工作時(shí)很難捕捉到眼球的圖 像。我們可W通過(guò)提高顯示屏23亮度的方法來(lái)使使用者眼部被照亮，但運(yùn)需要較高的光強(qiáng)， 而較高的光強(qiáng)對(duì)使用者的視力會(huì)造成很大的損害。因此，我們?cè)跀z像裝置24的旁邊設(shè)置紅 外補(bǔ)光裝置28,在攝像裝置24準(zhǔn)備開(kāi)始工作時(shí)，紅外補(bǔ)光裝置28啟動(dòng)，對(duì)使用者眼部進(jìn)行補(bǔ) 光，運(yùn)樣一方面保護(hù)了使用者的視力，另一方面使攝像裝置24可W拍攝到清晰的圖像。
[0031] 在近眼顯示裝置的成像中，由于透鏡單元12的影響，顯示屏23上的圖像經(jīng)過(guò)透鏡 單元12時(shí)會(huì)出現(xiàn)枕形崎變，消除運(yùn)種崎變是近眼顯示領(lǐng)域必須解決的問(wèn)題?，F(xiàn)在一般會(huì)通 過(guò)更改顯示屏23顯示圖像的方式，對(duì)其進(jìn)行反向崎變。圖2中顯示屏23顯示的圖像即為反向 崎變后的圖像，該圖像通過(guò)透鏡單元12后會(huì)還原成正常的圖像模式。在反向崎變的過(guò)程中， 由于顯示圖像的變化，在顯示屏23的邊緣會(huì)出現(xiàn)一部分不顯示的區(qū)域，運(yùn)部分區(qū)域始終不 顯示圖像，是顯示盲區(qū)。我們將攝像裝置24和紅外補(bǔ)光裝置28設(shè)置在運(yùn)部分顯示盲區(qū)中，運(yùn) 樣既沒(méi)有影響顯示屏23的顯示效果，又充分利用了顯示屏23的空間，更重要的是，運(yùn)樣一個(gè) 較遠(yuǎn)的距離和較大的拍攝角度使拍攝眼球的圖像變得更加容易，更容易拍攝到清晰的眼球 圖像，有助于更準(zhǔn)確地測(cè)量瞳距，對(duì)攝像裝置24本身的參數(shù)要求也降低很多。
[0032] 在測(cè)量使用者瞳距時(shí)，由于使用者在測(cè)量時(shí)瞳孔位置會(huì)隨眼球轉(zhuǎn)動(dòng)而不停變化， 瞳距會(huì)隨之變化。為了讓使用者的視線朝向正前方，我們可W讓顯示屏23播放虛擬的遠(yuǎn)景 圖像，調(diào)動(dòng)使用者視線朝向正前方，處于相對(duì)自然的狀態(tài)，此時(shí)的瞳距測(cè)量會(huì)較為準(zhǔn)確。
[0033] 請(qǐng)參閱圖6,由于攝像裝置24設(shè)置在透鏡單元12與顯示單元13之間的密閉空間中， 其采集眼球的圖像信息必須通過(guò)透鏡單元12的光學(xué)處理，因此需要精確其朝向，使使用者 眼球的圖像光線經(jīng)透鏡單元12處理后可W射入攝像裝置24。我們可W通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式確定 其朝向信息，使攝像裝置24可W拍攝到使用者眼球的圖像，運(yùn)個(gè)朝向?qū)τ诓煌氖褂谜呤?相同的。在透鏡單元12未開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的情況下，根據(jù)光路可逆原理，攝像裝置24拍攝到圖像唯 一確定。
[0034] 請(qǐng)參閱圖7,圖7是近眼顯示裝置測(cè)量瞳距原理示意圖。左攝像裝置241和右攝像裝 置242固定在近眼顯示系統(tǒng)10上，當(dāng)使用者佩戴好近眼顯示系統(tǒng)10后，其兩個(gè)眼睛所在的直 線為m，m到透鏡單元12的距離為dl，左攝像裝置241和右攝像裝置242所在的直線為n，n與透 鏡單元12之間的距離為定值d2。由于在眼部結(jié)構(gòu)方面人類種群之間的差異性很小，所Wdl 對(duì)于不同的使用者差異性很小，不影響最終的瞳距測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，我們?cè)谶\(yùn)里認(rèn)為dl是固 定的常量。在dl為固定常量、d2為定值的情況下，右攝像裝置242所拍攝的圖像20中每?jī)蓚€(gè) 點(diǎn)之間的實(shí)際距離唯一確定，通過(guò)提前標(biāo)定圖像20中兩點(diǎn)之間距離與實(shí)際距離之間的換算 關(guān)系，即可通過(guò)圖像20上的兩點(diǎn)之間的距離計(jì)算出運(yùn)兩點(diǎn)之間的實(shí)際距離。同樣，由于dl為 固定常量、d2為定值，所W我們沒(méi)有使用帶自動(dòng)測(cè)量瞳距功能的攝像機(jī)而選用固定焦距和 朝向的攝像裝置24。
[0035] 請(qǐng)參閱圖8-圖9,圖8為使用者右眼瞳孔橫坐標(biāo)標(biāo)定的示意圖。處理單元15定義一 個(gè)坐標(biāo)軸X，定義一個(gè)在使用者兩眼之間中屯、點(diǎn)0為坐標(biāo)軸原點(diǎn)，該中屯、點(diǎn)0可W在近眼顯示 系統(tǒng)10的中軸線上。瞳孔上任一點(diǎn)的橫坐標(biāo)為瞳孔上該點(diǎn)到坐標(biāo)軸的垂線所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。 圖像20是右攝像裝置242所拍攝的圖像，圖像20中瞳孔最左側(cè)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)使用者右眼瞳孔最 右側(cè)位置，該位置坐標(biāo)為A，因此，使用者右眼瞳孔最右側(cè)橫坐標(biāo)為(-IoaI )。為了得到瞳孔 精確的位置坐標(biāo)，我們需要測(cè)量瞳孔最左側(cè)位置坐標(biāo)和瞳孔最右側(cè)的位置坐標(biāo)，取其平均 值為瞳孔的位置坐標(biāo)。在圖像20中，瞳孔最右側(cè)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)使用者右眼瞳孔最左側(cè)位置，該位 置坐標(biāo)為A'，因此，使用者右眼瞳孔最右側(cè)橫坐標(biāo)為(-I0A' I )。綜合運(yùn)兩個(gè)坐標(biāo)，使用者的 右眼瞳孔坐標(biāo)為(一I DA UA I )。圖9示出的是左攝像裝置241拍攝圖像的處理方法， 么 與右攝像裝置242拍攝圖像的處理方法相似，使用者左眼瞳孔坐標(biāo)為C 1 I I )。由 此可W計(jì)算出，使用者的瞳距為-
用運(yùn)種方法不但可W 測(cè)出使用者的瞳距，還可W單獨(dú)標(biāo)定出使用者單側(cè)的眼部瞳孔距離中屯、點(diǎn)的位置，對(duì)于瞳 孔不對(duì)稱的使用者來(lái)說(shuō)可W更精確地測(cè)量其視力信息。在調(diào)整光學(xué)體統(tǒng)時(shí)，可W分左側(cè)和 右側(cè)根據(jù)瞳孔坐標(biāo)分別調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的位置，使調(diào)整更加精確。
[0036] 請(qǐng)參閱圖10,在實(shí)際使用過(guò)程中，由于使用者的瞳孔大小會(huì)隨光線的強(qiáng)弱發(fā)生變 化，瞳距會(huì)發(fā)生輕微的變化，我們可W在測(cè)量使用者瞳距的過(guò)程中，利用顯示屏23發(fā)出不同 光強(qiáng)的光，測(cè)量不同光強(qiáng)下使用者左眼瞳孔坐標(biāo)與右眼瞳孔坐標(biāo)，得到一組瞳孔橫坐標(biāo)的 集合。如圖所示，當(dāng)顯示屏23發(fā)光光強(qiáng)較弱時(shí)，使用者瞳孔放大增加進(jìn)光量，右攝像裝置242 拍攝的圖像20中瞳孔較大，此時(shí)，使用者右眼瞳孔左側(cè)坐標(biāo)和右側(cè)坐標(biāo)分別是(-1OC'I)和(-1 OCl),使用者右眼瞳孔坐標(biāo)為（一I i I );當(dāng)顯示屏23發(fā)光光強(qiáng)較強(qiáng)時(shí)，使用者瞳 孔縮小減少進(jìn)光量，右攝像裝置24細(xì)攝的圖像20中瞳孔較小，此時(shí)，使用者右眼瞳孔左側(cè)坐 標(biāo)和右側(cè)坐標(biāo)分別是(-|〇〇'|)和(-|〇〇|)，使用者右眼瞳孔坐標(biāo)為(一100 1~^;|0〇||)， 使用者右眼瞳孔的坐標(biāo)集合夫
。左眼瞳孔坐 標(biāo)測(cè)量的方式相同，在此不再寶述。運(yùn)里示出了兩種不同光強(qiáng)下瞳孔坐標(biāo)的集合，在實(shí)際使 用中，可W分別測(cè)量多種不同光強(qiáng)下瞳孔坐標(biāo)，得到元素更多的集合，進(jìn)一步提高測(cè)量的精 確度。得到瞳孔坐標(biāo)的集合后，可W用一定規(guī)則對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如算數(shù)平均或幾何平 均，進(jìn)而得到一個(gè)不同光強(qiáng)平均狀態(tài)下的瞳孔坐標(biāo)。
[0037] 在近眼顯示領(lǐng)域中，當(dāng)透鏡中屯、、顯示屏中屯、和虛擬攝像頭中屯、位于同一條直線 時(shí)，顯示效果最佳，我們稱之為理想光學(xué)。因此我們?cè)谡{(diào)整透鏡單元12和顯示單元13位置的 同時(shí)，處理單元15要調(diào)整虛擬攝像頭在顯示屏23上的位置，使其與透鏡單元12和顯示單元 13相配合，達(dá)到理想光學(xué)的狀態(tài)。
[0038] 本發(fā)明自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置的過(guò)程是:在使用者佩戴好近眼顯示系 統(tǒng)10后，顯示屏23播放虛擬的遠(yuǎn)景圖像，調(diào)動(dòng)使用者視線方向朝向正前方，處于相對(duì)自然狀 態(tài)，隨后紅外補(bǔ)光裝置28啟動(dòng)，攝像裝置24拍攝使用者眼部圖像并傳輸至處理單元15,處理 單元15分別測(cè)出使用者左眼瞳孔坐標(biāo)與右眼瞳孔坐標(biāo)。顯示屏23調(diào)低亮度，紅外補(bǔ)光裝置 28再次啟動(dòng)，攝像裝置24再次拍攝使用者眼部圖像并傳輸至處理單元15。處理單元15根據(jù) 兩次拍攝到的圖像分別計(jì)算出使用者的左眼瞳孔坐標(biāo)和右眼瞳孔坐標(biāo)，并根據(jù)使用者的左 眼瞳孔坐標(biāo)和右眼瞳孔坐標(biāo)命令運(yùn)動(dòng)單元分別沿顯示屏軌道36和透鏡軌道46調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè) 光學(xué)系統(tǒng)20的橫向位置，同時(shí)，處理單元15調(diào)節(jié)顯示屏23中虛擬攝像頭的位置，使之與光學(xué) 系統(tǒng)20的位置配合，達(dá)到理想光學(xué)狀態(tài)。
[0039] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用單獨(dú)測(cè)量和調(diào)整單側(cè)瞳孔坐標(biāo)位置的方法不僅可W 測(cè)量使用者的瞳距，還可W測(cè)量使用者單側(cè)瞳孔偏離中屯、位置的位移并根據(jù)測(cè)量結(jié)果單獨(dú) 調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)光學(xué)系統(tǒng)20,使測(cè)量和調(diào)整更加精確，保證了更好的顯示效果，也避免了僅僅測(cè) 量瞳距來(lái)調(diào)整可能產(chǎn)生的偏差。顯示屏23播放虛擬的遠(yuǎn)景可W調(diào)動(dòng)使用者視線朝向正前 方，有利于精準(zhǔn)測(cè)量瞳距。通過(guò)測(cè)量瞳孔左右兩側(cè)的位置來(lái)測(cè)算瞳孔的位置，使測(cè)量更加精 確。調(diào)整虛擬攝像頭的位置使之與光學(xué)系統(tǒng)20相配合達(dá)到理想光學(xué)狀態(tài)有助于使用者觀看 到更加清晰的圖像。通過(guò)測(cè)量不同光強(qiáng)下瞳孔的坐標(biāo)得出不同光強(qiáng)下使用者瞳孔的變化。 將攝像裝置24設(shè)置在顯示屏23的邊緣，較好地利用了反向崎變帶來(lái)的顯示盲區(qū)，使攝像裝 置24有更大的角度和焦距空間來(lái)拍攝使用者的眼球圖像。采用固定焦距和朝向的攝像裝置 24,防止了整體圖像像素最高而眼球成像被虛化的情況，進(jìn)而防止處理單元15產(chǎn)生誤判。步 進(jìn)電機(jī)和MCU的使用使控制更加精確。在透鏡單元12與顯示單元13之間設(shè)置有一密閉空間 容納攝像單元14,避免灰塵等進(jìn)入該空間對(duì)攝像裝置24的內(nèi)外表面和透鏡單元12的內(nèi)表面 造成污染，影響對(duì)眼球圖像的判斷。紅外補(bǔ)光裝置28的設(shè)置可W保證攝像裝置24拍攝到足 夠清晰的眼球圖像，更增加了測(cè)量瞳距的精準(zhǔn)度。
[0040]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體 實(shí)施方式，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多 形式，運(yùn)些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置，其特征在于，所述近眼顯示裝置包括光學(xué) 系統(tǒng)、攝像單元、處理單元和運(yùn)動(dòng)單元，所述攝像單元和所述運(yùn)動(dòng)單元分別與所述處理單元 電性連接，所述光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡單元和顯示單元，所述攝像單元包括固定焦距和朝向的 攝像裝置，所述攝像裝置包括左攝像裝置和右攝像裝置，所述左攝像裝置可以拍攝使用者 左側(cè)眼球圖像，所述右攝像裝置可以拍攝使用者右側(cè)眼球圖像，所述攝像單元可以將拍攝 到的圖像信息傳輸至所述處理單元，所述處理單元根據(jù)接收到的信息判斷使用者單側(cè)眼球 瞳孔的橫坐標(biāo)，所述運(yùn)動(dòng)單元根據(jù)使用者單側(cè)眼球瞳孔橫坐標(biāo)調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)光學(xué)系統(tǒng)的位 置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1近眼顯示裝置，其特征在于，所述處理單元根據(jù)接收到的圖片信息分 別標(biāo)定使用者瞳孔左側(cè)橫坐標(biāo)和瞳孔右側(cè)橫坐標(biāo)，并根據(jù)使用者瞳孔左側(cè)橫坐標(biāo)和瞳孔右 側(cè)橫坐標(biāo)確定使用者瞳孔的橫坐標(biāo)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述處理單元定義一個(gè)坐標(biāo)軸， 以使用者右眼到左眼的方向?yàn)檎较?，在使用者兩眼之間定義一個(gè)虛擬的中心點(diǎn)作為原 點(diǎn)，所述瞳孔上任一點(diǎn)的橫坐標(biāo)為瞳孔上該點(diǎn)到坐標(biāo)軸的垂線所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述顯示單元調(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)度，所 述攝像單元分別拍攝不同光照強(qiáng)度下眼部圖片信息并傳輸至所述處理單元，所述處理單元 分別測(cè)定不同光照強(qiáng)度下瞳孔左側(cè)橫坐標(biāo)和瞳孔右側(cè)橫坐標(biāo)，并根據(jù)瞳孔左側(cè)橫坐標(biāo)和瞳 孔右側(cè)橫坐標(biāo)確定瞳孔的橫坐標(biāo)的集合，根據(jù)瞳孔橫坐標(biāo)的集合計(jì)算瞳孔的位置信息和瞳 距信息。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述顯示單元包括顯示屏，所述 攝像單元設(shè)置在所述顯示屏的邊緣。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括虛擬攝 像機(jī)，所述運(yùn)動(dòng)單元根據(jù)使用者單側(cè)眼球橫坐標(biāo)分別調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)的所述透鏡單元和所述顯 示單元的位置，所述處理單元根據(jù)使用者單側(cè)眼球橫坐標(biāo)調(diào)整對(duì)應(yīng)側(cè)所述虛擬攝像機(jī)位 置。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述攝像單元進(jìn)一步包括紅外補(bǔ) 光裝置，所述紅外補(bǔ)光裝置設(shè)置在所述顯示屏的邊緣，所述紅外補(bǔ)光裝置在所述攝像裝置 拍攝使用者眼球成像信息時(shí)可以對(duì)使用者眼球位置進(jìn)行補(bǔ)光。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，在所述透鏡單元與所述顯示單元 之間設(shè)置有一密閉空間，所述攝像單元置于該密閉空間中。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述近眼顯示裝置，其特征在于，所述攝像單元拍攝使用者眼球圖像 前，所述顯示單元播放虛擬的遠(yuǎn)景圖像，調(diào)動(dòng)使用者視線朝向正前方。10. 根據(jù)權(quán)利要求1 一9任一項(xiàng)所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述近眼顯示裝置為 虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK106019589SQ201610474971
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月25日
【發(fā)明人】黨少軍
【申請(qǐng)人】深圳市虛擬現(xiàn)實(shí)科技有限公司