专利名称：具有数字内容显示的焦距可调整的头戴式显示系统及用于实现该系统的装置的制作方法
技术领域：
本发明的有关于头戴式显示器，尤指具数字内容显示的焦距可调整的头戴式显示系统及用于实现该系统的装置，本发明可以对于在头戴式显示器上显示的影像调整其焦距以适应头戴者的视力。
背景技术：
在美国专利USP NO.6,369,952中提出一种头戴式显示装置，以传送一产生的影像予使用者观视，最好该产生的影像结合外界的影像。该头戴式显示装置中包含一外壳部以将光学组件固定在该外壳部内，由至少两个罩幕遮避一影像产生器以提供高品质的影像；该装置尚包含一可拿掉的安装遮避单元或可动作的装置，且将显示屏从一穿透式的透镜转换成显像器，而且可以进行反向的转换。该装置可以安装在使用者的头部，而仍允许使用者使用传统式的眼镜，而且可以轻易地与该HMD分开，而使得HMD可单独使用(例如用于看电影)。
在美国专利USP No.6,611,385提出一可穿戴式的显示系统，该系统包含一显示面板以显示依据预定的方式处理的信号，该可穿戴的显示系统包含一光栅，以从该显示面板上输出信号，一光波导以经由该光栅导引信号，一放大透镜以放大该经由光波导放大的信号，且将该信号显示予使用者的眼睛，结合一或多个基体而形成光波导。依据可穿戴的显示系统，可以调整地安装该光波导以符合规格，且更进一步个别制造且安装该光波导；因此，应用最少的时间及努力制造该头戴式显示系统。
在美国专利USP No.5,991,084中提出一精致型虚像显示系统，其包含一微显示器，一包含三个面的第一放大光装置，一显示输入面，一反射/穿透面，及一反射式第一放大组件面，及一第二放大光装置。显示标的的光进入在该显示输入面的第一放大光装置，该光在该第一放大光装置内传播，使得该光投射到背反射式穿透面的一区域，该面至少有一部分在该第二放大光装置所提供的视域内，以对应该反射/穿透面的第一角度的反射/穿透面，使得光由反射/穿透面上反射，且导向该反射式第一放大组件面；该第一放大组件面反射对应到来源标的光，如一放大的虚像，然后该放大的虚像在该第一放大光装置内以一对应该反射/穿透面的第二入射角传送回该反射/穿透面，经由该反射/穿透面而离开该第一放大光装置。多个该第二放大光装置接收来自该第一放大光装置的放大的虚像，且将该一来源标的的放大虚像的合成的放大虚像显示予观视者。
又，美国专利USP No.6,683,584中提出一相机显示系统，该系统经由一安装在一外壳部上的矩阵式显示组件而显示信息，定位该外壳部以对应使用者至少一眼；该显示器连接到一视讯或影像传感器，使得使用者可以看到在该显示器上显示的信息或影像；该显示器可以安装到该外壳部，使得使用者可以移动该显示器，以使得该显示器在该使用者的视域之内或之外。
另在美国专利USP No.6,680,802中提出一单眼型的头戴式显示装置，该装置相当精致而且适于使用者穿戴，包含观视器及一弹性组件；该观视器包含一LCD，一主棱镜，一穿透镜，一镜架，及一麦克风。该主透镜导入一影像，再将影像显示在LCD上，以使得使用者至少一眼可以看到该影像，该穿透镜固定到一主透镜上，该麦克风安装在镜架上，该弹性组件包含一鼻架以将该弹性组件支撑住，因此该观视器可以定位在使用者双眼前的预定位置。
但是，所有上述说明的习知技术仅提出光系统或机械结构，以将影像显示予头戴式显示系统，但是没有任何的习知技术提出任何与人眼的观看品质相关的结构或机构。由于许多人有眼部的疾病，例如远视，近视，弱视或斜视等，因此无法清楚地观看清楚的影像，所以当正常清楚的影像显示在该头戴式显示装置的显示屏时，对于有眼疾的观看者而言，反而是模糊的影像。例如近视者通常戴上眼镜，以调整影像的焦距，使得影像的焦距可以落在使用者的视网膜上，但是一般穿戴头戴式显示装置，往往没有或不方便再戴上一付眼镜。所以传统的头戴式显示装置反而不适于有眼疾的穿戴，因此有必要有一种可以调整焦距的头戴式显示装置，以使得使用者可以观看到清楚的影像。
而且，另一种应用为使得头戴式显示装置以完全取代眼镜的功能，尤其是对于弱视者更有此一需要。即经由一相机摄入影像，再将影像事先处理以显示在显示屏上令使用者可清楚地看见影像。但是在所有的习知技术中均没有提出具有上述功能的头戴式显示装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供具数字内容显示的焦距可调整的头戴式显示系统及用于实现该系统的装置，以对于显示在头戴式显示装置的显示屏上的影像调整其焦距。
本发明提供一种使用在一头戴式显示装置中的头戴式显示系统，包含一数字内容储存器储存数字信息，其中该数字信息包含影像信号与声音讯号，一连接到该数字内容储存器的信号处理单元，用于接收来自该数字内容储存器的影像信号，且处理该接收到的影像信号；一焦距调整单元包含在该信号处理单元内，此焦距调整单元依据一焦距调整信号而调整一来自该数字内容储存器的输入影像，因此产生一调整的显示影像，该调整的显示影像依据该焦距调整信号对该输入影像进行调整的影像；一连接到该信号处理单元的影像显示单元，该影像显示单元安装在一头戴式显示装置中，以显示该调整的显示影像，使得穿戴该头戴式显示装置的使用者至少一眼可以目视该调整的显示影像；以及一连接到该焦距调整单元的焦距输入单元，该焦距输入单元为一手动操作的装置，以产生该焦距调整信号到该信号处理单元中；该焦距输入单元提供一焦距值予该焦距调整单元。
本发明更提供一种具有一焦聚可调整的头戴式显示系统的头戴式显示装置，该装置包含一外壳部，此外壳部用于容纳该头戴式显示装置的某些组件；至少一架体；用于摄入外界影像的数字内容储存器；一连接到该数字内容储存器的信号处理单元，用于接收来自该数字内容储存器的影像信号，且处理该接收到的影像信号；该信号处理单元包含一焦距输入单元；连接到该信号处理单元的影像显示单元；该影像显示单元包含至少一对应到穿戴在此使用者的至少一眼的显示屏；以及一连接到该焦距调整单元的焦距输入单元，用于产生一焦距调整信号以输入该信号处理单元；且该焦距输入单元提供一焦距值予一焦距调整软件。
图1A、1B、1C分别为本发明的头戴式显示装置的左侧，右侧及背面视图。
图2为本发明的头戴式显示系统的方块图。
图3为本发明的信号处理单元的组件方块图。
图4为本发明的输入单元的实施例的方块图。
图5为本发明的输入单元另一实施例的方块图。
图6为本发明的信号处理单元的另一组件方块图。
图7为本发明的信号处理单元的另一组件方块图。
图8为示本发明的头戴式显示装置的另一实施例，其中只有使用单一显示屏。
具体实施例方式
为了使得熟习本技术者可以更进一步了解本发明，下文中将说明本发明的细节。但是文中说明的内容及附图在于使得熟习本技术者可据以了解本发明的目的、特征及特性，而非用于限制本发明，本发明的观点及精神由申请专利范围所定义。
现在请参考图1，图中显示本发明的头戴式显示装置1，该头戴式显示装置1可为一眼镜，该眼镜包含一外壳部11及两个镜架12、13；本发明焦距的头戴式显示装置主要系隐藏在外壳部11内，该外壳部11有两个显示屏14、15，分别对应对配戴该外壳部者的双眼。
但是，在本发明中该头戴式显示装置，参见图1A、图1B、图1C，其显示一双眼形态的头戴式显示装置，本发明中该头戴式显示装置也可以为单眼的形态，即只有单一的显示屏的镜架，如图8中所示即是。
现在请参考图2、图3，其显示本发明的焦距可调整的头戴式显示装置的系统方块图，其中，该系统安装在该头戴式显示装置1，或者是部分安装在该头戴式显示装置1；该系统包含一数字内容储存器100、一信号处理单元101、一焦距调整单元102、及一影像显示单元103。
该数字内容储存器100为一内存，例如DRAM、SRAM、闪存等用以储存数字数据者，如电影、歌曲、书籍、信函、网页、简讯、手札、程序及所有其它的记录性数据等。该信号处理单元101连接到该数字内容储存器100以接收来自该数字内容储存器100的信号，然后将所接收到的信号呈现在显示屏14、15上，其中，该数据包含影像信号及非影像信号。
焦距调整单元102安装在该信号处理单元101内，用于依据一输入的一焦距调整信号20而调整来自该数字内容储存器100的输入影像，使得依据该焦距调整信号20调整该显示的影像。
一焦距调整软件104安装在该焦距调整单元102内，此可参见图4，该焦距调整软件104操作该输入影像，以得到对应该输入影像的调整的显示影像，而使得该调整的显示影像具有一指定的焦距，此指定的焦距系由该焦距调整信号20所指示。
该影像显示单元103连接到该信号处理单元101，该影像显示单元103安装在该头戴式显示装置11中，以显示出该经过调整的显示影像，以为戴有该眼镜的至少一眼睛可以看到该影像。
一焦距输入单元105连接到该焦距调整单元102中，该焦距输入单元105为该手操作的装置，使用者可以调整该焦距输入单元105，据此产生该焦距调整信号20，以输入该信号处理单元101中；又该焦距输入单元105提供一焦距予该焦距调整单元102。
本发明中尚包含一声音播放单元106，连接到该信号处理单元101，以播放声音信号，其中该声音播放单元106可以是麦克风或耳机。
在某些应用中，对使用者提供控制的功能有助于本发明的应用，有某些实施例中有可能所提出的控制功能不在该头戴式显示装置中(如使得遥控或主控装置等)。
在所示的实施例中，本发明提供按钮16，以输入该焦距调整信号20，因此将不同的焦距值从按钮16中输入。另外，可以提供按钮17，其为一不显示功能，即该按钮17可以使得该头戴式显示装置的影像不显示出来，最好是配置该不显示功能，使得使用者至少可以关闭该影像而不需要将头戴式显示装置的电力导通，或者是不需要中断数据的输出入动作，当然该按钮17也可以同时导通影像的显示功能及电力。本发明中也可以包含一声音调整按钮18，用于调整声音播放单元106的音量。
而且，本发明也可以提供一按钮19，其导通及关断本发明的头戴式显示装置。
现在请参考图1，其中显示本发明的数字内容储存器100，信号处理单元101安装在一显示屏的上侧，但是在本发明中，信号处理单元101可以安装在一头戴式显示器的任何位置上，如镜架12、13上；甚至该信号处理单元101为一与眼镜分开的构件，此均在本发明的范围之内。
本发明中，该影像显示单元103可以是一投射式的影像显示单元，即先产生显示的影像，然后该将影像投射在显示屏14、15上，因此可以得到一人眼可目视的影像。或者是该影像显示单元103为一直接式的影像显示单元，即将影像直接输入显示屏上以显示予使用者，如该显示屏上附加有液晶显示的功能。而且，本发明中该第一按钮16安装在一显示屏14的上方，而将第二按钮17安装在另一显示屏15的上方，如图中所示。但是，按钮16、17、18、19所安装的位置并不受图1显示的例子所限制按钮16、17、18、19可以配置在头戴式显示装置1的任何位置上，所有这些例子均在本发明的精神及观点内。
在本发明中该信号处理单元101可附加多项功能，请参考图2，其中包含一输入单元，可将数据以有线或无线的方式经由外部输入装置输入109，如经由一键盘41或一鼠标42键入数据，而使得该显示屏14、15作用如一计算机的终端机，而该信号处理单元101则如一计算机的CPU，因此本发明的装置作用如一微形计算机。
在另一实施例，如图5所示，其中该输入单元也可以是一光驱51(如CDR，DVD光驱等)或一软盘机52或一硬盘机53等，以将所储存的数据输入该信号处理单元101进一步输出至显示屏14、15以显示相关的信息或影像，或者是该输入单元109连接到该数字内容储存器100，其将输入单元109中的数据储存到数字内容储存器100中储存，以备往后使用。
如图6所示，本发明中该输入装置109可为一无线接收机54，以接收由空中传送的影音讯习。
如图2所示，在本发明的另一实施例中上包含一影像摄入装置107，以摄入外界影像，该影像经信号处理单元101后，在显示屏14、15中显示予使用者。
如图7所示，本发明的另一实施例中，该信号处理单元101中包含各种影像处理及数据处理软件，使得使用者可依据所需，对输入的数据进行所需要的处理。如包含一动态数据处理软件46，用于计算输入影像中的标的对象的距离、速度、及加速度等动态数据。或者是一辨识软件47，可用以辨识输入影像中所欲寻找的标的。
信号处理单元101中也可以包含一般放映装置中的控制功能48，如快转、回转、慢转、搜寻、语言选择。
如图2所示，本发明的装置中尚可包含一输出装置108，以从信号处理单元101中输出使用者所指定的数据，其中数据的输出可以有线或无线的方式进行。
在本发明中，该两眼的焦聚可分别独立控制，以适应双眼视力不同的情况。在本发明的另一实施例中，影像显示单元103为一付眼镜，即双显示屏同时作为显示器及镜片，在此实施例中，按钮17可以用于切换本发明的头戴式显示装置，该按钮17导通时，该头戴式显示装置将动作，因此启动数字内容储存器100，且处理来自该数字内容储存器100的摄入影像，并将该影像显示在影像显示单元103上；当按钮关断时，本发明的头戴式显示装置关断，而将镜片即为一般的镜片，可作为目视外界之用。
而且，在本发明中，该显示屏14、15可以显示屏取代，即只有显示功能，而没有透镜的功能。如上所述，本发明中，可以只有单一的显示屏或显示透镜。
虽然文中已以较佳的实施例说明本发明，但本发明观点是以申请专利范围为主，非以上述实施例作为界定，唯熟悉本发明技术领域人员可在了解上述本发明后再加以更改及修饰，唯其改变不脱离本发明精神及观点且在均等效果下的一切变换设计、配置及选择等，皆应涵属于本发明的专利范畴内。
权利要求
1.一种使用在一头戴式显示装置中的具数字内容显示的焦聚可调整的头戴式显示系统，包含一数字内容储存器以储存数字信息，其中该数字信息包含影像信号与声音讯号；一连接到该数字内容储存器的信号处理单元，用于接收来自该数字内容储存器的影像信号，且处理该接收到的影像信号；一焦距调整单元包含在该信号处理单元内，此焦距调整单元依据一焦距调整信号而调整一来自该数字内容储存器的输入影像，因此产生一调整的显示影像，该调整的显示影像依据该焦距调整信号对该输入影像整该影像；一连接到该信号处理单元的影像显示单元，该影像显示单元安装在一头戴式显示装置中，以显示该调整的显示影像，使得穿戴该头戴式显示装置的使用者至少一眼可以目视该调整的显示影像；以及一连接到该焦距调整单元的焦距输入单元，该焦距输入单元为一手动操作的装置，以产生该焦距调整信号到该信号处理单元中；该焦距输入单元提供一焦距值予该焦距调整单元。
2.如权利要求1的头戴式显示系统，其中该焦距调整单元包含一焦距调整软件，该焦距调整软件操作该输入影像，因此产生该调整的显示影像，此调整的显示影像对映将输入的影像，而对该输入影像依据来自该焦距调整信号的一指定的焦距，对输入该影像作调整。
3.如权利要求1的头戴式显示系统，其中尚包含一声音播放单元，用以播放由该信号处理单元所传送的声音讯号。
4.如权利要求1的头戴式显示系统，其中声音播放单元为麦克风或耳机。
5.如权利要求1的头戴式显示系统，其中数字内容储存器储存的数据包含电影、歌曲、书籍、信函、网页、简讯、手札、程序及记录性数据。
6.如权利要求1的头戴式显示系统，其中尚包含一影像摄入装置，以摄入外界影像，该影像经信号处理单元后，在显示屏中显示予使用者。
7.如权利要求1的头戴式显示系统，其中尚包含一输入单元，可将数据以有线或无线的方式经由外部输入装置输入。
8.如权利要求7的头戴式显示系统，其中该输入单元为一无线输入装置，用以输入空中传送的影音讯习，而动作如一电视机或收音机。
9.如权利要求7的头戴式显示系统，其中该输入单元为下列各项中的一项，其中包含键盘、鼠标、光驱、软盘机及硬盘机。
10.如权利要求7的头戴式显示系统，其中该输入单元连接到该数字内容储存器以将输入单元中的输入数据储存到数字内容储存器中储存。
11.如权利要求1的头戴式显示系统，其中该信号处理单元中包含数据处理软件。
12.如权利要求1的头戴式显示系统，其中该信号处理单元中包含影像处理软件。
13.如权利要求1的头戴式显示系统，其中该信号处理单元中包含一动态数据处理软件，系用于计算输入影像中的标的对象的距离，速度，及加速度的动态数据中至少一项。
14.如权利要求1的头戴式显示系统，其中该信号处理单元中包含一辨识软件，用以辨识输入影像中所欲寻找的标的。
15.如权利要求1的头戴式显示系统，其中信号处理单元包含一般放映装置中的控制功能。
16.如权利要求15的头戴式显示系统，其中放映装置中的控制功为快转、回转、慢转、搜寻、语言选择中至少一项。
17.如权利要求1的头戴式显示系统，其中尚包含一输出装置，以从信号处理单元中输出使用者所指定的数据，其中数据的输出可以有线或无线的方式进行。
18.一种具有数字内容显示的焦聚可调整显示系统的头戴式显示装置，该装置包含一外壳部，此外壳部用于容纳该头戴式显示装置的某些组件；至少一架体；用于摄入外界影像的数字内容储存器；一连接到该数字内容储存器的信号处理单元，用于接收来自该数字内容储存器的影像信号，且处理该接收到的影像信号；该信号处理单元包含一焦距输入单元；连接到该信号处理单元的影像显示单元；该影像显示单元包含至少一对应到穿戴在此使用者的至少一眼的显示屏；以及一连接到该焦距调整单元的焦距调整单元，用于产生一焦距调整信号以输入该信号处理单元；且该焦距输入单元提供一焦距值予一焦距调整软件。
19.如权利要求18的头戴式显示装置，其中尚包含一用于致动焦距调整信号的按钮，而依据来自该按钮的输入产生不同的焦距值。
20.如权利要求18的头戴式显示系统，其中尚包含一声音播放装置，用以播放由该信号处理单元所传送的声音讯号。
21.如权利要求18的头戴式显示系统，其中尚包含一影像摄入装置，以摄入外界影像。
22.如权利要求18的头戴式显示系统，其中尚包含一输入装置，可将数据以有线或无线的方式经由外部输入装置输入。
23.如权利要求18的头戴式显示系统，其中尚包含一输出装置，以从信号处理单元中输出使用者所指定的数据，其中数据的输出可以有线或无线的方式进行。
24.如权利要求18的头戴式显示系统，其中尚包含至少一按钮其功能可为下列中至少一项，该功能包含将现在正输出的影像停止显示的功能，调整声音播放的功能，调整影像播放的功能，启动及关闭系统及相关组件的功能。
25.如权利要求18的头戴式显示装置，其中该显示器尚包含透镜的功能。
26.如权利要求18的头戴式显示装置，其中影像显示单元为一投射式的影像显示单元，即先产生显示的影像，然后该将影像投射在显示器上，因此可以得到一人眼可目视的影像。
27.如权利要求18的头戴式显示装置，其中影像显示单元为一直接式的影像显示单元，即将影像直接输入显示屏上，以显示予使用者，
28.如权利要求18的头戴式显示装置，其中尚包含一按钮以切换该输入可调整的头戴式显示系统，其中当该按钮开启时，该焦距可调整的头戴式显示系统被启动，而该显示屏具有显示影像的功能；且当该按钮关断时，则该焦距可调整的头戴式显示系统关闭，使得该头戴式显示装置如一眼镜。
29.如权利要求18的头戴式显示装置，其中两显示屏的焦聚可分别独立控制，以适应双眼视力不同的情况。
30.如权利要求18的头戴式显示装置，其中使用一按钮以动作一焦距调整信号，因此依据来自该按钮的输入而产生不同的焦距值。
全文摘要
一种具数字内容显示的焦距可调整的头戴式显示系统及用于实现该系统的装置，该系统包含一数字内容储存器以储存数字信息，其中该数字信息包含影像信号与声音讯号；一连接到该数字内容储存器的信号处理单元，用于处理该接收到的影像信号；一焦距调整单元包含在该信号处理单元内，此焦距调整单元依据一焦距调整信号而调整一来自该数字内容储存器的输入影像，因此产生一调整的显示影像，该调整的显示影像依据该焦距调整信号对该输入影像进行调整的影像；一连接到该信号处理单元的影像显示单元，该影像显示单元安装在一头戴式显示装置中，以显示该调整的显示影像；以及一连接到该焦距调整单元的焦距输入单元，该焦距输入单元为一手动操作的装置，以产生该焦距调整信号到该信号处理单元中。本发明可对于显示在头戴式显示装置的显示屏上的影像调整其焦距。
文档编号G06T1/00GK1877390SQ20051007502
公开日2006年12月13日 申请日期2005年6月8日 优先权日2005年6月8日
发明者欧淑芳 申请人:大学光学科技股份有限公司