一种头戴式显示装置及其调节参数确定方法与流程

本发明涉及显示器技术领域，具体而言，涉及一种头戴式显示装置及其调节参数确定方法。

背景技术：

头戴式显示装置是现代显示技术中的一种全新技术，高分辨率图像重构技术的发展，二元光学理论和设计的完善以及全息技术的成熟，为头戴式显示装置的设计开辟了新的途径，也让越来越多的头戴式显示装置走入大众视野。

为了满足各类人群的使用，现有的头戴式显示装置可以调节透镜和显示屏之间的距离，从而使得屈光不正的人能够使用头戴式显示装置，但是现有技术中的头戴式显示装置无法进行准确调整以适应屈光不正的用户正常使用，屈光不正的用户使用时，要想从显示屏中获取清晰的图像，只能通过主观判断进行调节显示屏与透镜之间的距离，因此调节结果不精确。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的头戴式显示装置无法进行准确调整以适应屈光不正的用户正常使用的问题，本发明的目的在于提供一种头戴式显示装置及其调节参数确定方法，以提高头戴式显示装置调整的精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种头戴式显示装置，包括显示屏，所述头戴式显示装置还包括调焦模组、验光模组和控制模组，所述调焦模组设置于所述显示屏的正前方，所述控制模组与所述验光模组电连接；所述调焦模组，用于使入射光在出射时聚焦；所述验光模组，用于检验用户眼球的屈光度；所述控制模组，用于根据所述屈光度确定所述调焦模组的目标焦距和/或所述显示屏与所述调焦模组的目标距离。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述屈光度包括屈光不正值或者屈光不正程度。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述头戴式显示装置还包括提示模组，所述提示模组与所述控制模组连接；所述提示模组，用于根据所述目标焦距和/或所述目标距离提示用户。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述头戴式显示装置还包括执行模组，所述执行模组分别与所述控制模组、所述显示屏和所述调焦模组连接；所述调焦模组包括具有对应不同屈光度的多个透镜；所述控制模组，还用于根据所述目标距离控制所述执行模组带动所述显示屏和/或所述调焦模组移动，或者，还用于根据所述目标焦距控制所述执行模组更换所述透镜；所述执行模组，用于根据所述控制模组的控制或者用户的手动控制带动所述显示屏和/或所述调焦模组移动，或者，根据所述控制模组的控制或者用户的手动控制更换所述透镜。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述执行模组包括驱动机构和传动机构，所述驱动机构分别与所述控制模组和所述传动机构连接，所述传动机构分别与所述显示屏和所述调焦模组连接；所述驱动机构，用于根据所述控制模组的控制或者用户的手动控制驱动所述传动机构移动；所述传动机构，根据所述驱动机构的驱动或者用户的手动控制带动所述显示屏和/或所述调焦模组移动，或者，根据所述驱动机构的驱动或者用户的手动控制更换所述透镜。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述驱动机构包括步进电机或者伺服电机。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，所述传动机构包括丝杆传动机构、齿条传动机构或者齿轮传动机构。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述调焦模组包括液晶透镜；所述控制模组，还用于根据所述目标焦距控制所述调焦模组的所述液晶透镜变焦。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，所述提示模组包括语音模组和/或显示模组。

第二方面，本发明实施例提供了头戴式显示装置的调节参数确定方法，所述头戴式显示装置如第一方面至第一方面的第八种可能的实施方式中任一项所述的头戴式显示装置，所述方法包括：使所述调焦模组相对所述显示屏静止；

通过所述验光模组检验用户眼球的屈光度；

通过所述控制模组根据所述屈光度确定所述调节参数，所述调节参数包括所述调焦模组的目标焦距和/或所述显示屏与所述调焦模组的目标距离。

本发明实施例提供的一种头戴式显示装置及其调节参数确定方法，本发明实施例通过获取用户屈光度，再根据屈光度确定所述调焦模组的目标焦距和/或所述显示屏与所述调焦模组的目标距离，为调节显示屏与调焦模组之间的距离和/或调焦模组的焦距提供了依据，进而提高了头戴式显示装置的调节精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的第一种头戴式显示装置；

图2示出了本发明实施例所提供的第二种头戴式显示装置；

图3示出了本发明实施例所提供的第三种头戴式显示装置；

图4示出了本发明实施例所提供的自动控制调焦模组的移动结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的手动控制调焦模组的移动结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的自动控制显示屏的移动结构示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的手动控制显示屏的移动结构示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的自动控制调焦模组更换透镜的结构示意图；

图9示出了本发明实施例所提供的手动控制调焦模组更换透镜的结构示意图；

图10示出了本发明实施例所提供的第四种头戴式显示装置的结构示意图；

图11示出了本发明实施例所提供头戴式显示装置的调节参数确定方法流程图。

图1主要附图标记说明：

100，头戴式显示装置；101，显示屏；102，调焦模组；103，验光模组；104，控制模组；

图2主要附图标记说明：

105，提示模组；

图3主要附图标记说明：

106，执行模组；

图4主要附图标记说明：

201，原透镜；601，电机；602,主动齿轮；603，从动齿轮；

图5主要附图标记说明：

605，旋钮；

图6主要附图标记说明：

604，连杆；

图8主要附图标记说明：

202，对应焦距的透镜；

图10主要附图标记说明：

401，红外光发出装置，402，光线整形透镜，403，分光镜；404，分色镜；405传动机构；406，驱动机构；407，光阑，408，眼底成像透镜；409，图像传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有头戴式显示装置中，用户直接根据主观感觉通过手动调节转柄或旋钮来调节透镜和显示屏之间的距离，调节结果并不精确，基于此，本发明实施例提供了一种头戴式显示装置及其调节方法，下面通过实施例进行描述。

实施例1

本发明实施例1提出了一种头戴式显示装置100，如图1所示，包括显示屏101、调焦模组102、验光模组103和控制模组104，其中调焦模组102设置于显示屏101的正前方，控制模组104与验光模组103电连接；

调焦模组102，用于使入射光在出射时聚焦；验光模组103，用于检验用户眼球的屈光度；控制模组104，用于根据屈光度确定调焦模组102的目标焦距和/或显示屏101与调焦模组102的目标距离。

其中屈光度包括屈光不正值或者屈光不正程度，用户眼球的屈光不正包括近视、远视或者散光，屈光不正值为用户眼球的确定度数，比如用户眼球近视200度，屈光不正程度包括对应的近视程度、远视程度或者散光程度，比如检测出用户的近视程度为200度至300度之间。

其中显示屏101包括液晶显示屏、发光二极管显示屏和有机发光二极管显示屏，显示屏101的具体类型在此不做限定。

调焦模组102可以包括以下几种情况：

第一种情况：调焦模组102中只含有一个焦距固定的透镜；

当调焦模组102中只含有一个焦距固定的透镜时，当检验出用户眼睛的屈光不正时，通过改变调焦模组102和/或显示屏101的位置使得调焦模组102和显示屏101之间的距离达到目标距离。

第二种情况：调焦模组102中包括对应不同屈光度的多个透镜，适合近视或者远视眼球的球镜以及适合散光眼球的柱镜。

第三种情况：调焦模组102中只含有一个可以改变焦距的透镜。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1中提出，验光仪检测的是用户眼球的确定屈光不正值，在检测用户屈光度之前，选定一个已知焦距的透镜，记为第一透镜，使得显示屏101的发光面垂直于第一透镜光轴，并与第一透镜的焦平面重合。

在用户使用头戴式显示装置100时，若经过验光模组103的检测以及控制模组104的确定，获取用户眼球的屈光不正值为D，当用户眼球屈光不正值D、调焦模组102的焦距F'及调焦模组102与显示屏101之间的距离L'若满足以下公式(1)时，屈光不正值为D的用户可以通过调焦模组102看清楚显示屏101上的视标。

其中屈光不正值D、调焦模组102的焦距F'及调焦模组102与显示屏101之间的距离L'由下述方程(1)表示：

1/L'+D/100＝1/F' (1)

其中，D即为待测用户眼球的屈光不正值，L'为焦距模组102与显示屏101之间的目标距离，F'为焦距模组102的目标焦距。在具体使用时，当头戴式显示装置100的验光模组103根据获取的屈光不正值D，可以有以下几种调整方案，下面将进行详细描述：

第一种：已知屈光不正值D，调焦模组102中选定的已知焦距的透镜和显示屏101的位置不做改变，只需要调节透镜的位置，使得透镜与显示屏101之间的距离达到目标距离L'。

第二种：已知屈光不正值D，调焦模组102中选定的已知焦距的透镜和透镜的位置不做改变，只需要调节显示屏101的位置，使得显示屏101与透镜之间的距离达到目标距离L'。

第三种：已知屈光不正值D，显示屏101和调焦模组102的位置不做改变，只需更换调焦模组102中与原透镜焦距不同的透镜，使得调焦模组102的焦距达到目标焦距F'。

第四种：已知屈光不正值D，同时改变调焦模组102与显示屏101的位置关系，且同时更换调焦模组102中的原透镜，使得调焦模组102与显示屏101之间的距离以及调焦模组102的焦距同时达到目标距离L'和目标焦距F'。

调焦模组102的具体形式还可以包括液晶透镜，当调焦模组102包括液晶透镜时，控制模组104，还用于根据目标焦距控制该调焦模组102的液晶透镜进行改变焦距。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1中提出，验光模组102通过对用户眼球的检验，确定用户眼球的屈光不正程度，比如验光模组103确定用户眼球为近视，且其屈光不正程度大概在200度到300度之间，则控制模组104可以根据该范围，确定液晶透镜的焦距的对应范围，从而将液晶透镜的焦距调节到合适程度，再通过改变液晶透镜与显示屏101之间的距离，使得用户获得清晰的视标。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1中提出，如图2所示，头戴式显示装置100还包括提示模组105，提示模组105与控制模组104连接；提示模组105，用于根据目标焦距F'和/或目标距离L'提示用户。

其中提示模组105包括语音模组和/或显示模组，一种较佳的实施方式在本发明实施例1中提出，该提示模组105通过语音播报提示用户。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1中提出，如图3所示，头戴式显示装置100还包括执行模组106，执行模组106分别与控制模组104、显示屏101和调焦模组102连接。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1中提出，其中调焦模组102包括具有对应不同屈光不正的多个透镜；即具有不同焦距的多个透镜，控制模组104，还用于根据目标距离控制执行模组106带动显示屏101和/或调焦模组102移动，或者，还用于根据目标焦距控制执行模组106更换透镜。

执行模组106，用于根据控制模组104的控制或者用户的手动控制带动显示屏101和/或调焦模组102移动，或者，根据控制模组104的控制或者用户的手动控制更换透镜。

其中执行模组106包括驱动机构和传动机构，驱动机构分别与控制模组104和传动机构连接，传动机构分别与显示屏101和调焦模组102连接；

驱动机构，用于根据控制模组104的控制或者用户的手动控制驱动传动机构移动；传动机构，根据驱动机构的驱动或者用户的手动控制带动显示屏101和/或调焦模组102移动，或者，根据驱动机构的驱动或者用户的手动控制更换透镜。

其中驱动机构包括电机或者伺服电机；传动机构包括丝杆传动机构、齿条传动机构或者齿轮传动机构，其驱动机构和传动机构的具体结构在此不做具体限定。

针对上述自动调节和手动调节两种情况，下面分别进行详细阐述：

调节透镜的位置包括以下两种情况：

情况1：当执行模组106根据控制模组104的控制带动调焦模组102中的透镜201移动时如图4所示，驱动机构为电机601，传动机构为齿轮传动机构，分为主动齿轮602和从动齿轮603，电机601根据控制模组104的控制驱动主动齿轮602带动从动齿轮603，使得透镜201进行移动。

情况2：当执行模组106根据用户的手动控制带动调焦模组102的透镜201移动时，如图5所示，执行模组106的驱动机构为旋钮605，用户通过旋钮605调节传动机构带动透镜进行移动。

调节显示屏101的位置，包括以下两种情况：

情况1：当执行模组106根据控制模组104的控制带动显示屏101移动时，如图6所示，驱动机构为电机601，传动机构为齿轮传动，分为主动齿轮602、从动齿轮603和连杆604，电机601根据控制模组104的控制驱动主动齿轮602带动从动齿轮603，使得显示屏101进行移动。

情况2：当执行模组106根据用户的手动控制带动显示屏101移动时，如图7所示，执行模组106的驱动机构为旋钮605，用户通过调节旋钮605调节传动机构带动显示屏101进行移动。

调节调焦模组102的焦距，当调焦模组102包括两个以上不同焦距的透镜时，包括以下两种情况：

情况1：当执行模组106根据控制模组104的控制带动调焦模组102中的透镜201移动时，如图8所示，驱动机构为电机601，传动机构为齿轮传动，分为主动齿轮602和从动齿轮603，电机601根据控制模组104的控制驱动主动齿轮602带动从动齿轮603，使得对应焦距的透镜202移动至原透镜201处。

情况2：当执行模组106根据用户的手动控制更换透镜201时，如图9所示，执行模组106的驱动机构为旋钮605，用户通过调节旋钮605使得对应焦距的透镜202移动至原透镜201处。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1中提出，头戴式显示装置100还包括记忆存储设备，该记忆存储设备与控制模组104连接；

记忆存储设备，用于存储调焦模组102的参数，屈光不正值、目标焦距和目标距离中的任一项或组合。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1提出的技术方案中，其中验光模组103包括红外光发出装置401、光学系统和图像传感器409，其在头戴式显示装置100中的具体结构示意图见图10所示，为便于说明，下面结合详细实施例进行阐述：在本实施例中，包括执行模组106中的驱动机构406和传动机构405，且驱动机构406为电机，传动机构405为齿轮传动，其中验光模组103包括红外光发出装置401、由光阑407、光线整形透镜402、分光镜403、分色镜404及眼底成像透镜408组成的光学系统和图像传感器409。

其中红外发光装置402，用于发射红外光，红外光依次经过光阑407、光线整形透镜402、分光镜403、分色镜404以及调焦模组102在用户眼底形成一个光斑，该光斑经过眼底反射再次经过调焦模组102、分色镜404及分光镜403的反射，通过眼底成像透镜408最终成像与图像传感器409。

其中光阑407的作用在此是为了遮蔽中心轴上的光线，能够避免人眼角膜反射像对于视网膜成像的影响，在此光阑407可以由小孔、环形和孔阵列等方式实现，也可以在此不需要光阑407。

其中控制模组104能够根据光斑的形状确定用户的屈光不正情况，包括近视、远视和散光。

图像传感器409，获取光斑后，将光斑的光信号转换成电信号，再将电信号发送至控制模组104，控制模组104通过接收到的电信号分析图像传感器407接收到的光斑的形状和清晰度，当由光斑形状确定用户眼睛屈光不正情况为近视或者远视，通过并控制眼底成像透镜408沿光轴来回移动，直到判断图像传感器409获取的光斑最清晰时为止,根据电机驱动眼底成像透镜408移动的位移来确定眼底成像透镜408与调焦模组102沿光轴的距离；

当由光斑形状确定用户眼睛的屈光不正情况为散光时，在移动眼底成像透镜408时，首先确定中心光斑的最小值，测得屈光度的平均程度，然后在此位置处，前后移动，通过分辨在向前移动和向后移动时，哪个朝向的线更为清楚，两个清楚的位置相互垂直或者近似垂直，确定散光轴的朝向，并获取这两个最清楚的位置。

其中眼底成像透镜408的移动方式可以自动移动也可以手动移动，还可以对眼底成像透镜408更换其他焦距不同的透镜，具体移动方式和更换透镜方式与调焦模组102的移动方式和调焦方式类似，在此不做赘述。

对用户眼球的屈光度进行检验时，调焦模组102的焦距是已知的，记为F₁',眼底成像透镜408的焦距为F₂',调焦模组102到图像传感器409的沿光轴的距离为c,眼底成像透镜408与调焦模组102沿光轴的距离记为d₁,则用户的屈光不正值可以由公式(2)确定，公式(2)如下所示：

D＝100/F₁'-100*(F₂'-c+d₁)/(d₁²-c*d₁+c*F₂') (2)

当用户眼球的屈光不正情况为近视或者远视时，其屈光不正值可以直接由公式(2)确定，当用户眼球的屈光不正情况为散光时，通过两个最清楚的位置确定两个屈光不正值D1和D2，两个屈光不正值之差则为散光度数。

其中图像传感器409可以使用电荷耦合元件传感器或者金属氧化物半岛体元件传感器,在此不做具体限定。

在整个实施例1中，控制模组104包括单片机、数字信号处理器或者中央处理器，在此不做具体限定。

实施例2

本发明实施例2提出了一种头戴式显示装置的调节参数确定方法，其中头戴式显示装置为实施例1中提出的任一实施方式中的头戴式显示装置100，其调节参数确定方法流程如下，见图5：

步骤20，使调焦模组102相对显示屏101静止；

在检测用户眼球的屈光度之前，使得显示屏101位于已知焦距的调焦模组102的焦点处，使得调焦模组102和显示屏101相对静止。

步骤21，通过验光模组检验用户眼球的屈光度；

步骤23，通过控制模组104根据屈光度确定调节参数，调节参数包括调焦模组102的目标焦距和/或显示屏101与调焦模组102的目标距离。

基于上述分析可知，与相关技术中的头戴式显示装置相比，本发明实施例提供的头戴式显示装置通过获取用户屈光度，再根据屈光度确定调焦模组的目标焦距和/或显示屏与调焦模组的目标距离，为调节显示屏与调焦模组之间的距离和/或调焦模组的焦距提供了依据，提高了头戴式显示装置的调节精度。

本发明实施例所提供的进行头戴式显示装置及其调节参数确定方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的头戴式显示装置的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。