专利名称：头戴式显示器的制作方法
头戴式显示器技术领域
本技术涉及一种头戴式(head-mounted)显示器，其以要在用户的头部上安装 (mount)的方式使用。具体地，本技术涉及一种头戴式显示器，其包括用于精确设置头戴式显示器的瞳间距离调整机构，以对应于佩戴该头戴式显示器的用户的瞳间距离。
背景技术：
可以通过显示对观察者的右眼和左眼具有视差的图像，向该观察者提供可以三维地观看的3D图像。已经预期到，将3D图像技术应用于诸如电视广播、电影、电信和远程医疗的各种领域。例如，由显示装置和3D眼镜的组合组成的时分立体图像显示系统已经广泛普及(例如，参考日本未审查专利申请公布第2010-21731号)。显示装置在特别短的周期中，在屏幕上交替地显示具有视差的左眼图像和右眼图像。3D眼镜具有作为液晶镜片的快门机构，并且例如被分别提供到左眼部分和右眼部分。
用户将其放在其头部上以观看视频图像的显示装置(即，头戴式显示器(HMD))已经广泛普及。头戴式显示器包括用于左眼和右眼的每个的显示单元，并且与耳机一起使用。 因此，头戴式显示器具有能够控制视觉和听觉的感觉的配置。如果配置头戴式显示器，使得当将该头戴式显示器安装在头部上时，其完全地遮挡了外部环境，则增加了在观看中的虚拟真实感。此外，如果将诸如有机电致发光(EL)的高分辨率元件用作显示单元，此外通过光学系统设置充足的场角，并且在耳机上实现多声道，则该头戴式显示器可以提供与在电影院中的最佳座位相同的观看环境。头戴式显示器可以将不同的视频图像分别投射到左眼和右眼。如果对左眼和右眼显示具有视差的图像，则可以以与上面类似的方式提供3D图像。
因此，头戴式显示器包括用于左和右的独立光学系统。然而，视高度(eye level) 和瞳间距离在不同的用户之中变化，使得必须对准光学系统的位置和佩戴该头戴式显示器的用户的眼睛的位置。在眼睛的前面提供大屏幕，使得当用户长时间观看例如蓝光盘 (Blu-ray disk)的再现视频图像时，为了用户眼睛的健康，将从头戴式显示器投射的图像精确地调整到瞳间距离是有利的。此外，当在头戴式显示器上显示3D图像时，出现眼球的会聚角与焦点距离之间的差异，容易导致眼睛疲劳。因此，应该特别精确地执行瞳间距离调整。
例如，已经提出了这样的头戴式显示器，其包括采用齿条与齿轮系统的瞳间距离调整机构(例如，参考日本未审查专利申请公布第6-276459号)。该头戴式显示器包括在其镜框上的指标(index)构件，并且在用户佩戴该头戴式显示器的状态中通过该指标构件来观察用户的眼睛，从而调整瞳间距离。
此外，已经提出了这样的头戴式显示器，其包括左眼显示单元与右眼显示单元之间的旋转轴；旋转构件，通过臂连接到各自的显示单元；以及瞳间距离调整机构，用于通过该旋转构件的旋转对称地调整左眼显示单元与右眼显示单元之间的距离(例如，参考日本专利第4609256号)。例如，佩戴该头戴式显示器的用户旋转中心旋转构件，以便调整左镜片单元和右镜片单元的位置，使得左镜片单元和右镜片单元的位置分别对应于左眼和右眼。
然而，在其中外部观察者调整瞳间距离的方法中，当仅存在一个用户时，用户难以调整瞳间距离。另一方面，在用户佩戴头戴式显示器并且其自己执行调整的情况下，该用户在观察在左显示单元和右显示单元上显示的图像的同时执行调整。此时，如果在显示单元上显示2D (或3D)自然图像，则用户难以找到指标，并且执行瞳间距离的调整。发明内容
期望提供一种高级的头戴式显示器，其包括用于精确地调整到佩戴该头戴式显示器的用户的瞳间距离的瞳间距离调整机构。
此外，期望提供一种高级的头戴式显示器，佩戴该头戴式显示器的用户可以自己操作该瞳间距离调整机构，并且精确地调整该瞳间距离。
根据本技术的实施例，提供了一种头戴式显示器，包括左眼显示单元，配置为显示左眼图像；右眼显示单元，配置为显示右眼图像；显示控制单元，配置为控制该左眼显示单元和该右眼显示单元的屏幕显示；以及瞳间距离调整机构，配置为调整该左眼显示单元与该右眼显示单元之间的瞳间距离。在该头戴式显示器中，当通过该瞳间距离调整机构来调整瞳间距离时，该显示控制单元允许该左眼显示单元和该右眼显示单元显示用于瞳间距离调整的信号图案。
根据本技术的另一实施例，在首先描述的实施例的该头戴式显示器中，该用于瞳间距离调整的信号图案具有黑色和白色的几何形状，该几何形状在视野的中心和外围具有图案。
根据本技术的又一实施例，在首先描述的实施例的该头戴式显示器中，该用于瞳间距离调整的信号图案是具有几何形状的左眼图案和右眼图案，该几何形状的黑色和白色在该左眼图案与该右眼图案之间相反。
根据本技术的又一实施例，首先描述的实施例的该头戴式显示器还包括外部开关。该显示控制单元响应于关于该外部开关的用户操作，开始用于显示该用于瞳间距离调整的信号图案的处理。
根据本技术的又一实施例，在首先描述的实施例的该头戴式显示器中，该显示控制单元响应于通过该瞳间距离调整机构的瞳间距离调整操作的开始，开始用于显示该用于瞳间距离调整的信号图案的处理。
根据本技术的实施例，可以提供这样高级的头戴式显示器，佩戴该头戴式显示器的用户可以自己操作该瞳间距离调整机构，以便精确地调整该瞳间距离。
根据本技术实施例的该头戴式显示器，佩戴该头戴式显示器的用户可以在观察左和右显示单元上显示的信号图案的同时，自己操作该瞳间距离调整机构，能够进一步精确地调整该瞳间距离。因此，可以进一步精确地执行该瞳间距离调整。作为结果，即使用户长时间连续观看广视角的3D图像，也难以出现用户的眼睛疲劳。
通过基于附图的稍后描述的本技术实施例、以及进一步的详细描述，本技术的其他目的、特征和优点将会清楚。
图I示意性地图示包括头戴式显示器的图像显示系统的配置；
图2示意性地图示头戴式显示器的内部配置；
图3是包括瞳间距离调整机构的头戴式显示器的主体的俯视平面图4A是包括通过齿条与齿轮系统配置的瞳间距离调整机构的头戴式显示器的主体部分的俯视平面图4B是包括通过齿条与齿轮系统配置的瞳间距离调整机构的头戴式显示器的主体部分的俯视平面图5A
图5B
图5C
图5D
图5E
图5F及具体实施方式
将参考附图详细地描述本技术的实施例。
图I示意性地图示包括头戴式显示器的图像显示系统的配置。图I所示的系统由头戴式显示器10的主体和蓝光盘再现设备20组成，该蓝光盘再现设备20是观看内容的源。
蓝光盘再现设备20和头戴式显示器10 (即，前端盒40和高清晰度显示器30)通过高清晰度多媒体接口(HDMI)电缆连接。蓝光盘再现设备20执行加载的蓝光盘(未示出)中记录的视频/音频数据的再现处理，并且对该视频/音频数据进行HDMI输出。这里， HDMI是接口标准，其基于数字可视接口(DVI)形成，包括最小化跳变的差分信令(TMDS)的物理层，并且用于主要用于传送声音和图像的数字家用电器。例如，该系统符合HDMI 1.4。 这里，蓝光盘再现设备20可以向HDMI兼容电视接收机(未示出)输出再现信号，但是这不涉及本技术的实质，省略其描述。
头戴式显示器10包括独立的左眼显示单元和右眼显示单元。例如，显示单元的每个是有机EL元件。此外，显示单元的每个提供有低失真和高分辨率的广视角光学系统。头戴式显示器10还经由HDMI电缆获得驱动功率。
图2示意性地图示了头戴式显示器10的内部配置。图2所示的头戴式显示器包括HDMI信号接收单元11、信号处理处理器12、视频随机存取存储器(VRAM) 13、面板控制器 14、只读存储器(ROM) 15、中央处理单元(CPU) 16、随机存取存储器(RAM) 17、以及左显示面板18L和右显示面板18R。这里，头戴式显示器10可以包括音频信号的处理系统、和音频输出单元(诸如，耳机)，但是它们未在图2中示出。
HDMI信号接收单元11经由与前端盒40连接的HDMI电缆，接收AV信号(例如，3D AV信号)。信号处理处理器12执行接收的AV信号的信号处理，以便生成屏幕信息。生成的屏幕信息临时地存储在VRAM(帧存储器)13中。
左和右显示面板18L和18R是有机EL元件。显示面板18L和18R的每个提供有广视角光学系统(上述的)。一个显示单元由显示面板和广视角光学系统的组合组成。然而，图2没有示出广视角光学系统。
面板控制器14在每个预定的显示周期中从VRAM 13读出屏幕信息，以便驱动显示面板18L和18R来显示屏幕信息。此外，当必要时，面板控制器14按照需要读出在ROM 15 中存储的屏幕信息，并且在显示面板18L和18R上输出和显示屏幕信息。例如，ROM 15存储头戴式显示器10中的瞳间距离的调整中输出和显示的信号图案，并且这将在稍后详细地描述。
CPU 16执行RAM 17的加载程序，并因此全景式地控制头戴式显示器10的整体的操作。此外，例如CPU 16响应于外部开关19的操作生成中断，并因此临时地停止运行处理。 中断处理的示例是用于显示在ROM 15中存储的信号图案的处理。此外，外部开关19与用于指令瞳间距离的调整的用户操作、或瞳间距离调整机构的用户操作结合地进行操作。
尽管在附图中未示出，但是头戴式显示器10的外观与用于视力矫正的眼镜的外观相似，并且头戴式显示器10由主体部分以及左和右镜腿(temple)部分(耳钩部分)组成。当用户佩戴头戴式显示器10时，将主体部分放置在用户的脸部表面的前面。通过将左耳镜腿部分和右耳镜腿部分分别钩挂在用户的耳朵上，将主体部分安装在用户的头部上。
主体部分支撑各自的左和右显示单元，并且包括图2所示的电子电路系统，所述左和右显示单元由显示面板18L和18R以及广视角光学系统组成。此外，可以将耳机连接到左和右镜腿部分。
此外，将鼻部衬垫部分(鼻部衬垫)连接到主体部分的、用户的鼻子接触的部分的侧表面。当用户佩戴头戴式显示器10时，鼻部衬垫部分接触用户的鼻子，防止主体部分滑落，并且能够将各个显示单元关于用户的左眼和右眼保持在喜欢的高度(level)。
头戴式显示器10包括独立的右和左光学系统。然而，视高度和瞳间距离在不同的用户之中变化，使得应该对准光学系统的位置、和佩戴该头戴式显示器10的用户的眼睛的位置。当用户例如长时间观看蓝光盘再现设备20的再现视频图像时，为了用户眼睛的健康，将从头戴式显示器10投射的图像精确地调整到瞳间距离是有利的。因此，在该实施例中，头戴式显示器10的主体部分提供有右眼显示单元与左眼显示单元之间的、用于调整瞳间距离的瞳间距离调整机构。图3是包括瞳间距离调整机构的头戴式显示器10的主体的俯视图。
可以通过任何机构部分任意地安装瞳间距离调整机构。然而，不利的是使用这样的机构，其通过绕单轴瞳间距离调整轴移动右和左镜筒来调整瞳间距离，并且使用在双目镜、显微镜等中(例如，参考日本专利第3791218号)，因为鼻部衬垫部分(即，用户鼻子的位置)与显示部分之间的高度响应于瞳间距离调整轴的旋转而变动。相反地，例如，如果通过齿条与齿轮系统配置瞳间距离调整机构，则可以在瞳间距离的调整中，将鼻部衬垫部分与显示部分之间的高度有利地保持恒定。
通过组合被称为齿轮的小口径圆柱齿轮、与通过将切齿应用于平板状的棒(通过对平板状的棒形成齿)所形成的齿条，来配置齿条与齿轮。当向齿轮施加旋转力时，齿条在水平方向移动到设置的齿线(tooth trace)的末端。因此，可以将作用于齿轮的旋转力转换为线性移动(已经公开)。然而，本技术的实质不仅限于齿条与齿轮系统，并且可以采用其他系统的瞳间距离调整机构(例如，参考日本专利第4609256号)，只要没有出现诸如瞳间距离调整操作中显示单元高度的变动的任何故障。
图4A和4B是包括通过齿条齿轮系统配置的瞳间距离调整机构的头戴式显示器10 的主体部分的俯视平面图。如果佩戴头戴式显示器10的用户将旋转施加到齿轮，则右和左显示部分接近或者远离齿轮的旋转轴。因此，用户可以调整瞳间距离。这里，在调整期间， 将用户鼻子与右和左显示部分之间的高度保持恒定。
当用户例如长时间观看蓝光盘再现设备20的再现视频图像时，为了用户眼睛的健康，将从头戴式显示器投射的图像精确地调整到瞳间距离是有利的。此外，当在头戴式显示器上显示3D图像时，眼球的会聚角与焦点距离之间的差异出现，容易导致眼睛疲劳。因此，应该特别精确地执行瞳间距离调整。
在用户佩戴头戴式显示器10并且自己执行调整的情况下，该用户在观察左和右显示单元上显示的图像的同时执行调整。此时，如果显示单元上显示2D (或3D)自然图像， 则用户难以找到指标并执行瞳间距离的调整。
相应地，在该实施例中，当用户调整瞳间距离时，在左和右显示面板18L和 18R上输出和显示用于瞳间距离调整的信号图案。该信号图案具有简单的几何形状 (configuration),其中例如组合了白色图形和黑色图形。在左和右显示面板18L和18R上同时显示相同的图案(或者同时显示具有相同形状并且白色和黑色在右侧和左侧相反的图案)，能够在瞳间距离调整的用户操作中向他/她给出视觉指标。信号图案有利地具有围绕视野(eyesight)中心的图案。
图5A到5F示出可以在瞳间距离调整中使用的信号图案的示例。不限于其白色和黑色在右侧和左侧相反的图案的组合，可以在左和右显示面板18L和18R上同时输出和显示所述图案任一。
当用户开始瞳间距离调整时，他/她操作外部开关19。然后，在CPU 16中出现中断，并且开始用于在左和右显示面板18L和18R上同时输出和显示上述信号图案的中断处理。可替代地，可以与用户的瞳间距离调整机构的操作结合地在CPU 16中出现中断，并且可以开始用于在左和右显示面板18L和18R上同时输出和显示上述信号图案的中断处理。
本公开包含涉及于2010年12月24日向日本专利局提交的日本优先权专利申请 JP 2010-287835中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。
本领域技术人员应当理解，依赖于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、 子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效的范围内。
权利要求
1.一种头戴式显示器，包括左眼显示单元，配置为显示左眼图像；右眼显示单元，配置为显示右眼图像；显示控制单元，配置为控制该左眼显示单元和该右眼显示单元的屏幕显示；以及瞳间距离调整机构，配置为调整该左眼显示单元与该右眼显示单元之间的瞳间距离； 其中，当通过该瞳间距离调整机构调整该瞳间距离时，该显示控制单元允许该左眼显示单元和该右眼显示单元显示用于瞳间距离调整的信号图案。
2.根据权利要求I的头戴式显示器，其中该用于瞳间距离调整的信号图案具有黑色和白色的几何形状，该几何形状在视野的中心和外围具有图案。
3.根据权利要求I的头戴式显示器，其中该用于瞳间距离调整的信号图案是具有几何形状的左眼图案和右眼图案，该几何形状的黑色和白色在该左眼图案与该右眼图案之间相反。
4.根据权利要求I的头戴式显示器，还包括外部开关；其中，该显示控制单元响应于关于该外部开关的用户操作，开始用于显示该用于瞳间距离调整的信号图案的处理。
5.根据权利要求I的头戴式显示器，其中该显示控制单元响应于通过该瞳间距离调整机构的瞳间距离调整操作的开始，开始用于显示该用于瞳间距离调整的信号图案的处理。
全文摘要
一种头戴式显示器，包括左眼显示单元，配置为显示左眼图像；右眼显示单元，配置为显示右眼图像；显示控制单元，配置为控制该左眼显示单元和该右眼显示单元的屏幕显示；以及瞳间距离调整机构，配置为调整该左眼显示单元与该右眼显示单元之间的瞳间距离。在该头戴式显示器中，当通过该瞳间距离调整机构来调整该瞳间距离时，该显示控制单元允许该左眼显示单元和该右眼显示单元显示用于瞳间距离调整的信号图案。
文档编号G02B27/01GK102540467SQ201110437959
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2010年12月24日
发明者清水将之 申请人:索尼公司