用于双目显示器的扭转支架的制作方法
【专利说明】用于双目显示器的扭转支架
[0001]背景
[0002]计算机动画允许用户查看显示器上的计算机模拟的对象和环境，所述显示器诸如电视机或计算机监视器。为了增加用户对计算机生成的环境的沉浸感，用户可以通过虚拟现实显示器来查看计算机生成的环境。这种虚拟现实显示器可以有效地阻挡用户对真实世界的察觉，以使用户感觉上完全沉浸在计算机生成的环境中。为了提供完全沉浸的感觉，尽管保持连接至真实世界，但是增强的现实显示器可以将增强的现实图像结合至用户对真实世界的实际观察中。
[0003]概述
[0004]提供该概述以便以简化形式介绍概念的选集，所述概念在以下详细描述中被进一步描述。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决该公开的任一部分中所注的任何或全部缺点的实现方式。
[0005]双目头戴式显示器包括第一双目目镜和第二双目目镜，所述第一双目目镜包括第一扭转支撑，所述第二双目目镜包括第二扭转支撑，所述第二扭转支撑被配置成啮合所述第一扭转支撑。双目头戴式显示器还包括框架组件，所述框架组件以可调整的瞳孔间距保持所述第一双目目镜和所述第二双目目镜。框架组件包括扭转支架，所述扭转支架用于直接或间接地啮合所述第一扭转支撑和所述第二扭转支撑。这种啮合抵制所述第一双目目镜相对于所述第二双目目镜的旋转移动。
[0006]附图简述
[0007]图1示出示例的双目头戴式显示器。
[0008]图2示出用户头部上的双目头戴式显示器的取向。
[0009]图3示出图1的双目头戴式显示器的框架组件的单独视图。
[0010]图4A示出图1的双目头戴式显示器的右目镜的单独视图。
[0011]图4B示出图1的双目头戴式显示器的左目镜的单独视图。
[0012]图5示出目镜滑块的单独横截面视图，所述目镜滑块啮合图3的框架组件的杆。
[0013]图6示出重叠的目镜滑块的单独横截面视图，所述重叠的目镜滑块啮合图3的框架组件的杆。
[0014]图7示出用于双目头戴式显示器的示例计算系统。
[0015]详细描述
[0016]增强的现实头戴式显示器可用于呈现源自于分开的光源的互补的双目图像。双目图像应当在显示器上准确对齐(即，准确的水平、垂直和旋转对齐)以便于用户的左眼和右眼观察单个统一图像。如果图像未准确对齐，用户将观察到双重图像，该双重图像会是错误定向的。本公开案针对双目头戴式显示器，所述双目头戴式显示器维持图像的正确对齐而同时允许调整双目头戴式显示器的瞳孔间距。
[0017]图1示出用于向用户显示增强的现实图像的示例性的双目头戴式显示器100。双目头戴式显示器100包括框架组件102、第一(S卩，右)双目目镜104以及第二( S卩，左)双目目镜106。框架组件将双目头戴式显示器100定位于用户脸上，并且以可调整的瞳孔间距保持第一双目目镜104和第二双目目镜106。
[0018]第一双目目镜和第二双目目镜向用户呈现互补的增强现实图像。第一双目目镜104包括第一波导108和第一光引擎110。第一光引擎110被配置成将已调制的光投射至第一波导108以便作为第一增强现实图像112而被观察。第二双目目镜106包括第二波导114和第二光引擎116。第二光引擎116被配置成将已调制的光投射至第二波导114以便作为第二增强现实图像118而被观察。
[0019]第一增强现实图像H2和第二增强现实图像118可以增强通过波导对用户可见的场景。例如，用户可以正通过波导查看空房间，但是可以观察到在其中独角兽出现于该房间中的增强的现实。可观察的图像可以看上去至少部分透明或是完全不透明。例如，不透明图像可用于有效地阻止用户对场景中的真实世界对象的观察。
[0020]双目头戴式显示器的不同潜在佩戴者可以具有不同的瞳孔间距。如此，双目头戴式显示器被配置，以使第一双目目镜可相对于第二双目目镜移动以便改变双目头戴式显示器的瞳孔间距。第一双目目镜104和第二双目目镜106的移动可以参照佩戴双目头戴式显示器的头的已定义方向来描述。如图2所示，佩戴双目头戴式显示器100的头部200可由冠状面202、矢状面204和横切面206来描述，所述冠状面202将头部前部与头部后部分开，所述矢状面204将头部左部与头部右部分开，所述横切面206将头部顶部与头部底部分开。瞳孔轴208可垂直于矢状面204，视觉轴210可垂直于冠状面202，横切轴212可垂直于横切面206。
[0021]如此处描述的，右目镜和左目镜之间的距离可沿瞳孔轴调整以适应不同用户的不同人体结构。然而，为了保持双目图像的正确对齐，所公开的双目头戴式显示器防止左目镜相对于右目镜围绕瞳孔轴、视觉轴和横切轴中的任一个而旋转。
[0022]图3示出图1的双目头戴式显示器的框架组件102的单独视图。框架组件102包括眉部件300、鼻部件302和两个镜腿臂(temple arm) 304。鼻部件302位于眉部件300的中心，鼻部件302将双目头戴式显示器定位于用户鼻子上。镜腿臂位于眉部件300的两侧，镜腿臂将双目头戴式显示器定位于用户的耳朵上。
[0023]框架组件102包括平行于瞳孔轴放置的杆306。鼻部件302可具有相对于杆306固定的位置，以使鼻部件302平分杆306。杆306提供作为附图1的第一双目目镜和第二双目目镜的附件的共同参考。更具体而言，杆306可以以可调整的瞳孔间距对齐第一双目目镜和第二双目目镜。杆306可具有圆形或其他合适的横截面形状，并且可由金属、金属合金、塑料和/或另一充分硬的材料构造。杆306可以是如图所示的一体式杆，或者杆可以被分割成由框架组件保持于固定位置中的两个或更多个分开的部件。
[0024]图4A示出图1的双目头戴式显示器的第一双目目镜104的单独视图。第一双目目镜104包括可调整地与图3的杆配对的一个或多个滑块400。第一双目目镜104的一个或多个滑块400可调整地沿杆可移动，以调整第一双目目镜104距离鼻部件的距离。一个或多个滑块400可被成形为互补杆的形状。
[0025]图4B示出图1的双目头戴式显示器的第二双目目镜106的单独视图。第二双目目镜106还包括可调整地与图3的杆配对的一个或多个滑块402。第二双目目镜106的一个或多个滑块402可调整地沿杆可移动，以调整第二双目目镜106距离鼻部件的距离。
[0026]在一起考虑时，第一双目目镜的滑块和第二双目目镜的滑块允许第一双目目镜和第二双目目镜沿杆移动以改变可调整的瞳孔间距。
[0027]第一双目目镜104可调整地耦合至第二双目目镜106，以使第一双目目镜104沿杆306与第二双目目镜106相等且相对地移动。例如，导螺杆可用于保持鼻部件和双目目镜之间的相等距离。
[0028]第一双目目镜104的一个或多个滑块400以及第二双目目镜106的一个或多个滑块402可被成形以允许第一双目目镜104和第二双目目镜106 —起绕杆306旋转。这种旋转可以提供调整机构中的公差。然而，由于双目目镜被限制为一起旋转，如以下讨论的，可以保持增强的现实图像的正确对齐。
[0029]图5示出啮合杆306的左目镜的一个或多个滑块400以及右目镜的一个或多个滑块402的单独的横截面图。根据这一布置，每个目镜的两个滑块彼此分开距离dl。
[0030]图6示出一个不同布置的单独的横截面图，其中左目镜的一个或多个滑块400’以及右目镜的一个或多个滑块402’在啮合杆306的同时彼此重叠。根据这一布置，每个双目目镜的两个滑块彼此分开一个增加的距离d2。增加每个目镜的滑块间的距离可以增加对围绕平行于视觉轴和/或横切轴的轴进行旋转的阻力。
[0031]如图3所示，框架组件102包括扭转支架308，所述扭转支架308自鼻部件302延伸并且具有相对于杆306的固定位置。如图4A所示，第一双目目镜104包括第一扭转支撑404，如图4B所示，第二双目目镜106包括第二扭转支撑406。如图1所示，扭转支架308可以直接啮合第一扭转支撑404并且经由第一扭转支撑404间接地啮合第二扭转支撑406。这种物理啮合机械地抵制第一双目目镜104相对于第二双目目镜106的旋转移动。因此，扭转支架约束并统一第一双目目镜104绕杆306相对于第二双目目镜106的旋转移动。双目目镜间的旋转移动的这一耦合帮助减少由于绕瞳孔轴的无约束旋转引起的增强现实图像中的失准。
[0032]扭转支架308、第一扭转支撑404和第二扭转支撑406可以在任何合适的方向自杆延伸任何合适的距离。通常，较大的延伸可以提供更多的扭转支撑。据信15-20mm的延伸为大多数使用提供足够的扭转支撑。在图示实施例中，扭转支架和扭转支撑在杆上方延伸。这种定位避免了视觉障碍，同时允许充分长的杠杆臂。出于功能和/或美观原因可以使用其他位置。扭转支架和扭转支撑可具有允许瞳孔调整而同时保持扭转支撑的任何合适的形状。在一些示例中，扭转支架和扭转支撑可包括用于彼此交互的平面。
[0033]在一些示例中，第一双目目镜104的第一扭转支撑404可包括图4A所示的承载件408，承载件408保持与第二双目目镜106的第二扭转支撑406的直接点接触。框架组件102的扭转支架308还可以包