双眼头戴式显示器的激光对准的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双眼头戴式显示器，其包含框架、右显示器及左显示器、对准传感器及控制系统。所述右显示器及所述左显示器向用户显示右图像及左图像且安装到所述框架。所述对准传感器包含安装成接近所述右显示器或所述左显示器中的一者的第一激光源及安装成与所述第一激光源相对且接近所述右显示器或所述左显示器中的相对者的第一光检测器阵列。所述第一对准传感器经安装以测量归因于所述框架围绕一个或一个以上旋转轴的变形的所述右显示器与所述左显示器之间的不对准且产生指示所述不对准的信号。所述控制系统耦合到所述对准传感器以接收所述信号且至少部分地基于所述信号而计算所述不对准。
【专利说明】 双眼头戴式显示器的激光对准
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及头戴式显示器，且更特定来说但不排他地，涉及双眼头戴式显示器。
【背景技术】
[0002]头戴式显示器(“HMD”)为在头部上或围绕头部佩戴的显示装置。HMD通常并入某种类别的近眼式光学系统以在人眼的若干厘米之内显示图像。单眼显示器称为单眼式HMD而双眼显示器称为双眼式HMD。一些HMD仅显示计算机产生图像(“CGI”)，而其它类型的HMD能够在现实世界景物上叠加CGI。这后一种类型的HMD通常称为增强现实，这是因为观看者的世界图像以重叠CGI增强(也称为抬头显示(“HUD”))。
[0003]HMD具有许多实际应用及休闲应用。航空应用允许飞行员在不使其眼睛离开飞行路径的情况下看见极其重要的飞行控制信息。公共安全应用包含地图及热成像的战术显示。其它应用领域包含视频游戏、交通运输及长途通信。因为此技术尚处于初期阶段，所以随着技术发展必定存在新发现的实际应用及休闲应用；然而，这些应用中的许多归因于用于实施现有HMD的常规光学系统的成本、尺寸、视场及效率以及在HMD在市场中得到广泛采纳之前必须被满意地解决的其它技术障碍而当前受到限制。
【发明内容】
【专利附图】
【附图说明】
[0004]参考附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施例，其中相同参考数字在所有各种视图中指代相同部件，除非另有指定。
[0005]图1为根据本发明的实施例的具有激光对准传感器的头戴式显示器的前视图。
[0006]图2为根据本发明的实施例的具有激光对准传感器的头戴式显示器的透视图。
[0007]图3为根据本发明的实施例的具有激光对准传感器的头戴式显示器的侧视图，其说明所述头戴式显示器的框架的扭转变形。
[0008]图4为根据本发明的实施例的具有激光对准传感器的头戴式显示器的前视图，所述激光对准传感器经定向以对角地穿过所述头戴式显示器的框架的中央鼻区域而测量不对准。
[0009]图5A到5C为说明根据本发明的实施例的用于测量头戴式显示器的右显示器与左显示器之间的不对准的象限光检测器的框图。
[0010]图6为说明根据本发明的实施例的用于测量头戴式显示器的右显示器与左显示器之间的不对准的NXM像素阵列光检测器的框图。
[0011]图7为说明根据本发明的实施例的操作用于监视头戴式显示器的右显示器与左显示器之间的不对准的控制系统的方法的流程图。
[0012]图8A及8B为根据本发明的实施例包含用于校正框架变形的一个或一个以上机械致动器的头戴式显示器的前视图。
【具体实施方式】
[0013]本文描述用于感测双眼头戴式显示器(“HMD”)的目镜之间的对准的系统及方法的实施例。在以下描述中，陈述许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在没有所述具体细节中的一者或一者以上的情况下实施或以其它方法、组件、材料等等实践本文中描述的技术。在其它实例中，未展示或详细描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。
[0014]贯穿本说明书的对“一个实施例”或“一实施例”的参考意味着结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各种地方出现短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可在一个或一个以上实施例中以任何合适方式组合。
[0015]进一步鼓励市场采纳HMD技术所需克服的一个技术障碍为识别及补偿双眼HMD变形。双眼HMD的变形可导致双眼HMD的左图像显示器与右图像显示器之间的有害不对准。这些不对准可导致如由用户感知的模糊的或以其它方式折中的图像，这最终导致较差的用户体验(迷失方向、晕眩等等)。变形可归因于各种原因而发生，包含使用不当、较差的用户匹配、非对称脸部特征、恶劣的环境因数(例如，热翘曲)或其它原因。
[0016]举例来说，如果双眼HMD对于给定用户的头部来说过窄，那么所述用户的头部将对双眼HMD的耳臂中的每一者施加向外的力，从而引起耳臂扩张，借此围绕鼻梁使前显示区段折曲。在较小程度上，如果用户的头部过窄，那么相反的作用(通过耳朵向耳臂施加向内压缩力)可发生。此外，如果用户的耳朵是不对称的(即，一只耳朵比另一只耳朵高)，那么扭转力可被施加到耳臂，从而引起双眼HMD的左侧及右侧围绕鼻梁扭转。这些旋转变形可导致双眼HMD的右显示器与左显示器之间的不对准。
[0017]图1到3说明根据本发明的实施例的实例双眼HMD100的各种视图。图1为双眼HMD100的前视图、图2为双眼HMD100的透视图且图3为双眼HMD100的侧视图。所说明的双眼HMD100的实施例包含右显示器105A及左显示器105B (共同称为显示器105)、激光对准传感器系统115、对准控制器125(图2或3)及框架。所说明的激光对准传感器系统115的实施例包含两个激光对准传感器，其各自包含激光源120及光检测器阵列122。所说明的框架的实施例包含右耳臂130A及左耳臂130B(共同称为耳臂130)及前显示区段132。所说明的前显示区段132的实施例包含右上显示器支撑件135A及左上显示器支撑件135B (共同称为上显示器支撑件135)、右下显示器支撑件140A及左下显示器支撑件140B(共同称为下显示器支撑件140)及鼻梁145。虽然图1到3说明传统眼镜形框架，但本发明的实施例可适用于各种框架类型及风格。举例来说，可省略下显示器支撑件140、可省略上显示器支撑件135，显示器105可为其自身也用作结构性框架部件的刚性光学目镜，所述框架可呈现护目镜形状或其它形状。
[0018]可使用各种不同双眼显示器技术实施显示器105。举例来说，显示器105可实施为半透明光学元件或不透明光学元件。半透明光学元件实施例允许外部光通过而到达用户的眼睛以提供现实世界视图，但还显示所述现实世界视图上的叠加的计算机产生图像(“CGI”)。这种类型的显示器技术经常称为抬头显示(“HUD”)或增强现实。所述半透明光学元件实施例可进一步定义成发射性实施例(例如，透明有机发光二极管(“OLED”)的薄片)或反射性实施例。图2说明反射性实施例，其中图像源205将CGI投影到显示器105上，显示器105朝向用户的眼睛反射回CGI。其它反射性实施例可使用各种类型的波导将CGI从耳臂130附近的周边位置传送到用户眼睛前方的位置。可使用硅上液晶(“LCoS”)图像面板、微微投影仪、LED阵列或其它装置实施图像源205。包含不透明光学元件的实施例不允许外部光通过显示器105，而是仅将CGI发射到用户眼睛。这些类型的HMD通常称为虚拟现实HMD。在半透明光学元件实施例及不透明光学元件实施例两者中，显示器控制器210可用于驱动显示器105及呈现CGI。当然，可使用其它显示器技术且甚至可使用可在半透明操作模式与不透明操作模式之间来回切换的混合装置。
[0019]如上文论述，双眼HMD100可归因于若干环境因素或使用场景而在使用期间变形或随时间推移而变形。如图1及2中说明，双眼HMD100可围绕通过鼻梁145的旋转折曲轴(或垂直轴)而变形。鼻梁145通常为右显示器与左显示器105之间的前显示区段132的中心部分中的结构性弱点。通过在耳臂130上施加向内的力，前显示区段132将在鼻梁145处折曲且围绕旋转折曲轴向后枢转或旋转。相应地，施加到耳臂130的向外的力将致使前显示区段132围绕鼻梁145折曲且围绕旋转折曲轴向前枢转或旋转。如果双眼HMD100未与用户适当匹配(例如，用户头部过小或过大)，那么这些力可能发生。此外，双眼HMD100可围绕通过鼻梁145的旋转扭转轴(或纵轴)变形。参考图1及3，通过向耳臂130施加相反的向上的力及向下的力，前显示区段132将在鼻梁145处围绕旋转扭转轴扭转。如果双眼HMD100未与具有不匀称耳朵的用户适当匹配，那么这些力可能发生。旋转折曲变形及旋转扭转变形在本文中一般称为围绕旋转轴的旋转变形。
[0020]激光对准传感器系统115安置成接近显示器105以测量归因于框架围绕旋转变形轴的变形的右显示器与左显示器105之间的不对准。可以单个激光对准传感器(例如，单个成对的激光源120及光检测器阵列122)、一对激光对准传感器(已说明)或两个以上激光对准传感器来实施激光对准传感器系统115。使用多个激光对准传感器提高了激光对准传感器系统115的灵敏度且可增加可通过激光对准传感器系统115监视的变形轴的数目。
[0021]在所说明的实施例中，激光源120安装成接近左显示器105B且光检测器122安装成与激光源120相对而接近右显示器105A。当然，在其它实施例中，可交换、交替或以其它方式更改安装位置/定向。激光源120引导光束穿过鼻梁145而冲击其对应的光检测器122。因为激光源120刚性地耦合到左显示器105B且光检测器122刚性地耦合到右显示器105A，所以围绕鼻梁145的任何折曲或扭转被光检测器阵列122感测为冲击光束中的移动。每一冲击光束从其默认位置或校准位置的移位越大，框架的变形就越大。可共同地分析来自两个光检测器阵列122的输出信号以确定变形的方向及量值以及随之发生的显示器105的相对不对准。
[0022]图4说明根据本发明的实施例的激光源120及光检测器122的替代对角布置400。图1到3说明使显示器105的上部彼此光学对齐且使显示器105的下部彼此光学对齐的实质上平行的光束路径。相比之下，图4中说明的对角布置400通过引导光束对角地穿过鼻梁145而使一个显示器的上部与另一显示器的下部光学对齐。相比于图1到3中揭示的平行路径布置，对角布置400可提高灵敏度且增加可测量变形轴的数目。
[0023]激光源120及光检测器122可安置在前显示区段132接近显示器105的前侧(已说明)或后侧表面上。或者，鼻梁145可由透明材料(例如，透明塑料)制成或包含允许激光源120及光检测器122嵌入在框架结构自身内的内部中空腔。激光源120及光检测器122可直接安装到显示器105或安装到框架接近显示器105的部分。在任一情形中，安置位置应提供与显示器105的充分刚性的机械耦合，使得导致显示器105之间的相对不对准的框架变形被激光对准传感器系统115记录。
[0024]图5A到5C为说明根据本发明的实施例的用于测量头戴式显示器的右显示器与左显示器之间的不对准的象限光检测器500的框图。象限光检测器500为光检测器阵列122的一个可能实施方案。所说明的象限光检测器500的实施例包含四个光敏区域505A、505B、505C及50? (共同称为光敏区域505)。每一光敏区域505可以捕获图像电荷且输出指示冲击在给定光电二极管上的光束510的量的信号或图像数据的光电二极管或电荷耦合装置(“CCD”)来实施。接着，可分析输出信号以确定光束510的中央位置或形心。举例来说，如果所有光敏区域505都获得相同图像电荷量，那么形心分析将确定光束510的位置在象限光检测器500的中间(图5B)。然而，如果区域505A捕获最高的图像电荷、区域50?捕获最低的图像电荷且区域505C及505B捕获实质上相等的图像电荷，那么形心分析将确定光束510的位置已朝向左上象限移动(图5C)。由每一光敏区域505捕获的图像电荷的相对量值可用于确定光束510的中央位置，所述中央位置指示显示器105之间的不对准(或对准)且相应地指示框架的变形(或没有框架变形)。
[0025]图6为说明根据本发明的实施例的用于测量头戴式显示器的右显示器与左显示器之间的不对准的NXM像素阵列600的框图。NXM像素阵列600为光检测器阵列122的一个可能实施方案。所说明的NXM像素阵列600的实施例包含光敏成像像素(例如，光电二极管，CXD等)的NXM阵列。在一个实施例中，在NXM像素阵列600的操作期间，可简单地通过哪一个像素归因于光束605而捕获最大图像电荷且因此输出最大图像数据而确定光束605的位置。
[0026]可经由对框架的适当设计及对材料的适当选择来减少双眼HMD100的旋转变形。通过选择较硬的材料并且围绕鼻梁145增大框架强度，可减少致使右显示器105A变得相对于左显示器105B不对准的旋转变形。举例来说，双眼HMD100可由围绕传感器和控制系统模制的塑料、其中或其上安置有传感器及控制系统的中空金属框架部件或其它材料制成。然而，对较硬材料的选择及/或较粗壮的框架设计可为沉重的、令人不适的或在审美/功能上不令人满意的。因此，本文中揭示的激光对准传感器系统115及控制系统可提供对框架变形及显示器不对准的主动监视/跟踪，其可用于在达到变形阈值程度之后即刻产生故障信号以关闭显示器105以防止用户迷失方向、向用户发布矫正或以其它方式重新校准框架的警告及指令，或甚至向图像控制器210提供主动反馈以进行实时图像补偿以抵消机械变形的影响。
[0027]图7为说明根据本发明的实施例的操作用于监视右显示器与左显示器105之间的不对准的控制系统的过程700的流程图。过程框中的一些或所有过程框在过程700中出现的顺序不应被认为是限制性的。相反，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解可以未说明的各种顺序执行或甚至并行执行过程框中的一些过程框。
[0028]在过程框705中，通过启用激光源120及光检测器阵列122激活激光对准传感器系统115。激光源120的激活致使光束被发射且被引导穿过显示器105之间的中央区域(例如，鼻梁145)(过程框710)。所发射的光束冲击在光检测器阵列122上，其产生指示光束撞击其表面的位置的信号。
[0029]在过程框715中，将从光检测器阵列122输出的信号耦合到对准控制器125中以进行分析以确定光束冲击在光检测器阵列122上的位置。所述信号可为由光检测器阵列122 (例如，象限检测器500)内的光敏区域收集、由成像像素(例如，NXM像素阵列600)收集的图像数据或由各种其它光敏元件收集的图像数据。可通过计算光束在光检测器阵列122上的形心或中央位置或通过识别像素阵列内的哪一个像素正在感测光束来完成位置的确定。在一个实施例中，实时连续监视、周期性监视或响应于校准要求而监视从光检测器阵列122输出的信号。
[0030]在过程框720中，使用从光检测器阵列122输出的信号确定显示器105之间的相对不对准且相应地确定引起所述不对准的框架中的变形。在一个实施例中，可通过比较光束冲击位置与在先前用户校准期间确定的参考位置或以其它方式先前预设的位置来确定不对准/变形。所述比较可由对准控制器125执行，且所述参考位置可为在知晓框架处于对准或非变形状态时来自光检测器122的测得输出。接着，可使用当前测得位置与参考位置之间的位置偏移的大小及方向来确定归因于围绕旋转变形轴的框架变形的不对准的方向及量值。
[0031]如果双眼HMD100经配置以执行实时主动校正(决策框725)，那么过程400继续到过程框730处。在过程框730中，使用所确定的不对准来将主动图像校正应用于由显示器105显示的CGI。以此方式，即使物理变形连续出现也可使用图像校正来克服机械框架变形且使右CGI及左CGI回到对准状态。在一个实施例中，图像控制器210耦合到对准控制器125以接收实时不对准反馈并计算必要的图像调整，其可包含水平或垂直平移、梯形失真及/或各种其它图像预失真校正措施。
[0032]如果框架变形变得对于主动图像校正来说过大或如果双眼HMD100的特定实施例不支持主动图像校正，那么可确定不对准是否超过阈限量。因此，在决策框735中，确定不对准是否超过阈值。如果不超过，那么过程700返回到过程框710以继续进行监视。如果超过，那么过程700继续到过程框740。在过程框740中，发布故障信号从而警告用户。所述故障信号可使显示器105停用或甚至在显示器105上向用户显示警告消息。在一个实施例中，所述警告消息可包含如何校正框架中的变形的指示(例如，说明用于重新对准框架的校正扭转措施的符号)。随着用户通过施加反力校正框架变形来重新对准框架，显示器可显示对准指示符以实时引导用户，且可在变形下降到低于阈值之后最终返回到常规操作。还可发布及/或显示其它类型的警告或错误信号，例如可闻警告。
[0033]图8A及SB为根据本发明的实施例的包含用于校正框架变形的机械致动器的各种实施例的HMD801及802的前视图。图8A说明安置在显示器105之间的鼻梁145中的机械致动器810。机械致动器810可为耦合到对准控制器125以响应于来自控制器125的反馈控制信号的单个致动器装置或多个独立致动器装置。机械致动器810可在鼻梁145处对框架施加反力以机械校正显示器105之间的小不对准。举例来说，小不对准可包含归因于温度变化、小力等等的光学装置中的小蠕变。此机械重新对准可实时连续发生(即，主动对准)或在每次打开HMD801时的启动初始化阶段期间发生。
[0034]图SB说明跨越显示器105之间的鼻梁145而安置的机械致动器815及817。机械致动器815及817耦合到对准控制器125以响应于来自对准控制器125的反馈控制信号。机械致动器815及817可跨越鼻梁145而对框架施加反力(压缩性或拉伸性的)以机械校正显示器105之间的小不对准。此机械重新对准可实时连续发生或在打开HMD801时的启动初始化阶段期间发生。可使用形状记忆合金、功能聚合物或压电致动器、微机电系统(“MEMS”)致动器或其它机械或机电致动装置来实施机械致动器810、815或817。由机械致动器810、815或817中的任一者提供的机械校正可为除上文论述的图像校正之外的机械校正或可代替上文论述的图像校正。
[0035]可从计算机软件及硬件的角度来描述上文解释的过程。所描述的技术可构成体现在有形机器(例如，计算机)可读存储媒体内的机器可执行指令，当由机器执行时，所述指令将致使所述机器执行所描述的操作。此外，所述过程可体现在硬件内，例如专用集成电路(“ASIC”)或类似物。
[0036]有形机器可读存储媒体包含以机器(例如，计算机、网络装置、个人数字助理、制造工具、具有一组一个或一个以上处理器的任何装置等)可存取的形式提供(即，存储)信息的任何机构。举例来说，机器可读存储媒体包含可记录/不可记录媒体(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储媒体、光学存储媒体、快闪存储器装置等等)。
[0037]对本发明的所说明的实施例的以上描述(包含在说明书摘要中描述的内容)不希望为穷举性的或将本发明限于所揭示的精确形式。如所属领域的技术人员将认识到，虽然出于说明目的描述了本发明的特定实施例及本发明的实例，但各种修改在本发明的范围内是可能的。
[0038]在以上详细描述的背景下可对本发明做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应被解释为将本发明限于说明书中揭示的特定实施例。而是，本发明的范围将完全由根据沿用已久的权利要求解释规则来解释的所附权利要求书确定。
【权利要求】
1.一种双眼头戴式显示器，其包括: 框架，其用于佩戴在用户的头部上； 右显示器及左显示器，其用于向所述用户显示右图像及左图像，其中所述右显示器及所述左显示器安装到所述框架； 第一对准传感器，其包含安装成接近所述右或左显示器中的一者的第一激光源及安装成与所述第一激光源相对且接近所述右或左显示器中的相对者的第一光检测器阵列，所述第一对准传感器经安装以测量归因于所述框架围绕一个或一个以上旋转轴的变形的所述右显示器与所述左显示器之间的不对准且产生指示所述不对准的第一信号；以及 控制系统，其耦合到所述第一对准传感器以接收所述第一信号且包含用于至少部分地基于所述第一信号计算所述不对准的逻辑。
2.根据权利要求1所述的双眼头戴式显示器，其中所述第一激光源经定位以引导光束穿过所述双眼头戴式显示器在所述右显示器与所述左显示器之间的鼻梁区域且冲击在所述第一光检测器阵列上，其中所述光束冲击在所述第一光检测器阵列上的位置指示所述右显示器与所述左显示器之间的所述不对准。
3.根据权利要求2所述的双眼头戴式显示器，其中所述第一光检测器阵列包括具有四个光敏区域的象限检测器且其中所述控制系统的所述逻辑包含用于基于由所述四个光敏区域中的每一者获得的光敏信号的相对强度来确定所述第一光束冲击在所述象限检测器上的中央位置的第一逻辑及用于至少部分地基于所述所确定的中央区域确定所述不对准的第二逻辑。
4.根据权利要求2所述的双眼头戴式显示器，其中所述第一光检测器阵列包含NXM像素阵列且其中所述控制系统的所述逻辑至少部分地基于所述NXM像素阵列中的哪一个像素感测到所述光束而确定所述光束冲击在所述第一光检测器阵列上的所述位置。
5.根据权利要求1所述的双眼头戴式显示器，其进一步包括: 第二对准传感器，其包含安装到所述左显示器或右显示器中的一者的第二激光源及相对于所述第二激光源安装到所述左显示器或右显示器中的相对者的第二光检测器阵列，所述第二对准传感器经耦合以测量归因于所述框架围绕所述一个或一个以上旋转轴的所述变形的所述右显示器与所述左显示器之间的不对准且产生指示所述不对准的第二信号， 其中所述第二对准传感器与所述第一对准传感器物理偏移， 其中所述控制系统进一步耦合到所述第二对准传感器以接收所述第二信号且所述逻辑进一步经耦合以至少部分地基于所述第一及第二信号计算所述不对准。
6.根据权利要求5所述的双眼头戴式显示器，其中所述第一及第二对准传感器各自经物理定向以引导实质上水平的光束穿过所述头戴式显示器的鼻梁区域。
7.根据权利要求5所述的双眼头戴式显示器，其中所述第一及第二对准传感器各自经物理定向以引导对角光束穿过所述头戴式显示器的鼻梁区域，使得所述第一对准传感器使所述右显示器的上部与所述左显示器的下部光学对齐且所述第二对准传感器使所述左显示器的上部与所述右显示器的下部光学对齐。
8.根据权利要求5所述的双眼头戴式显示器，其中所述一个或一个以上旋转轴包括通过所述框架的所述鼻梁区域的实质上垂直轴及通过所述鼻梁区域的实质上纵向轴，贯穿所述鼻梁的第一旋转变形可围绕所述实质上垂直轴而发生，贯穿所述鼻梁的扭转变形可围绕所述实质上纵向轴而发生。
9.根据权利要求5所述的双眼头戴式显示器，其中所述控制系统进一步包含用于产生指示所述不对准的反馈信号的逻辑，所述双眼头戴式显示器进一步包括: 右显示器控制器，其耦合到所述控制系统以接收所述反馈信号的至少一部分且调整所述右图像以补偿所述不对准以使所述右图像回到对准状态；及 左显示器控制器，其耦合到所述控制系统以接收所述反馈信号的至少一部分且调整所述左图像以补偿所述不对准以使所述左图像回到对准状态。
10.根据权利要求1所述的双眼头戴式显示器，其进一步包括安置在所述框架的鼻梁区域处的机械致动器，所述机械致动器耦合到所述控制系统以响应于所述经计算的不对准而机械校正所述右显示器与所述左显示器之间的所述不对准。
11.根据权利要求10所述的双眼头戴式显示器，其中所述机械致动器跨越所述鼻梁区域而延伸。
12.根据权利要求11所述的双眼头戴式显示器，其中所述机械致动器包括形状记忆合金、功能聚合物、压电致动器或微机电系统“MEMS”致动器中的至少一者。
13.一种跟踪双眼头戴式显示器“HMD”的右显示器与左显示器之间的对准的方法，所述方法包括: 从安装成接近所述右显示器或所述左显示器中的一者的第一激光源引导第一光束穿过所述双眼HMD在所述右显示器与所述左显示器之间的中央区域以冲击在安装成与所述第一激光源相对且接近所述右显示器或所述左显示器中的相对者的第一光检测器阵列上； 确定所述第一光束冲击在所述第一光检测器阵列上的第一位置；及 至少部分地基于所述第一位置监视所述右显示器与所述左显示器之间的不对准，其中所述不对准至少部分地由支撑所述右显示器及所述左显示器的所述双眼HMD的框架的变形引起。
14.根据权利要求13所述的方法，其中监视所述右显示器与所述左显示器之间的所述不对准包括: 监视归因于所述框架围绕第一旋转轴的第一旋转变形的所述不对准，所述第一旋转轴通过所述双眼HMD的所述右显示器与所述左显示器之间的所述框架的中央鼻区域；及 监视归因于所述框架围绕第二旋转轴的第二旋转变形的所述不对准，所述第二旋转轴通过所述中央鼻区域，其中所述第二旋转轴与所述第一旋转轴不同。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一旋转变形至少由扩张或压缩所述框架的耳臂部件的向内的力或向外的力引起，其中所述第二旋转变形至少部分地由施加到所述耳臂部件的相对的向上的力及向下的力引起。
16.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括: 从安装成接近所述右显示器或左显示器中的一者的第二激光源引导第二光束穿过所述双眼HMD的所述中央区域以冲击在安装成与所述第二激光源相对且接近所述右显示器或所述左显示器中的相对者的第二光检测器阵列上； 确定所述第二光束冲击在所述第二光检测器阵列上的第二位置；及 至少部分地基于所述第一及第二位置监视所述右显示器与所述左显示器之间的所述不对准。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一及第二光束彼此偏移且沿着实质上平行的路径延伸，其中所述第一光检测器阵列及所述第一激光源使所述右显示器的上部与所述左显示器的上部光学对齐，且其中所述第二光检测器阵列及所述第二激光源使所述右显示器的下部与所述左显示器的下部光学对齐。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一及第二光束沿着实质上对角的路径延伸，其中所述第一光检测器阵列及所述第一激光源使所述右显示器的上部与所述左显示器的下部光学对齐，且其中所述第二光检测器阵列及所述第二激光源使所述左显示器的上部与所述右显示器的下部光学对齐。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一光检测器阵列包括具有四个光敏区域的象限检测器且其中确定所述第一光束冲击在所述第一光检测器阵列上的所述第一位置包括: 基于由所述四个光敏区域中的每一者获得的光敏信号的相对强度确定所述第一光束冲击在所述象限检测器上的中央位置。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一光检测器阵列包括NXM像素阵列且其中确定所述第一光束冲击在所述第一光检测器阵列上的所述第一位置包括: 确定所述NXM像素阵列内的哪一个像素感测到所述第一光束。
21.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括: 在所述不对准超过阈值不对准的情况下发布故障信号。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括: 在所述右显示器或所述左显示器中的一者或两者上显示对准指示符以向所述双眼HMD的用户提供实时视觉对准反馈同时调整所述框架的所述变形。
23.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括: 分别以所述右显示器及所述左显示器产生右图像及左图像；及 基于所述不对准将主动图像校正应用于所述右图像或所述左图像中的至少一者以补偿引起所述右显示器与所述左显示器之间的所述不对准的所述框架的所述变形。
24.—种双眼头戴式显示器“HMD”，其包括: 框架； 安装到所述框架的右显示器及左显示器，所述右显示器及所述左显示器分别用于产生右图像及左图像； 激光对准传感器系统，其耦合到所述右显示器及所述左显示器且经定向以引导光束穿过所述双眼HMD的鼻梁区域且光学记录所述右显示器与所述左显示器之间的对准；及 控制系统，其安置在所述框架中或所述框架上且耦合到所述激光对准传感器系统，所述控制系统包含在被执行时致使所述控制系统执行操作的逻辑，所述操作包括: 从所述激光对准传感器系统接收指示所述右显示器与所述左显示器之间的不对准的对准信号； 基于所述对准信号确定所述不对准；及 基于所述不对准将主动图像校正应用于所述右图像或所述左图像中的至少一者以补偿引起所述右显示器与所述左显示器之间的所述不对准的所述框架的变形。
25.根据权利要求24所述的双眼HMD，其中所述激光对准传感器系统包括: 用于产生第一光束的第一激光源，其安装成接近所述右显示器或所述左显示器中的一者；及 第一光检测器阵列，其安装成与所述第一激光源相对且接近所述右显示器或所述左显示器中的相对者，所述第一光检测器用于产生指示所述第一光束冲击在所述第一光检测器上的第一位置的第一对准信号。
26.根据权利要求25所述的双眼HMD，其中所述激光对准传感器系统进一步包括: 用于产生第二光束的第二激光源，其安装成接近所述右显示器或所述左显示器中的一者；及 第二光检测器阵列，其安装成与所述第二激光源相对且接近所述右显示器或所述左显示器中的相对者，所述第二光检测器用于产生指示所述第二光束冲击在所述第二光检测器上的第二位置的第二对准信号。
27.根据权利要求26所述的双眼HMD，其中所述第一及第二激光源经定向以沿着贯穿所述鼻梁区域的实质上对角路径输出所述第一及第二光束。
28.根据权利要求24所述的双眼HMD，其中所述光检测器包括象限检测器。
【文档编号】G02B27/02GK104185807SQ201280037917
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2011年8月9日
【发明者】谢尔盖·布林, 巴巴克·阿米尔帕尔维兹 申请人:谷歌公司