专利名称：具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统及用于该系统的装置的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种头戴式显示器，尤其是具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统及用于实现该系统的装置，同时本发明也提供一虚拟键盘，令使用者可透过一手指定位装置进行按键输入动作。
背景技术：
在美国专利6,369,952中曾提出一头戴式显示装置，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，且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；又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6,611,385中亦曾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之方式处理的信号。而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。其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5,991,084中曾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。其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之一区域，该面至少有一部份在该第二放大光装置所提供的视域内，以对应该反射/穿透面之第一角度的反射/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；而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/穿透面之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者；又，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之虚像，且将该一来源标的之放大虚像的合成之放大虚像显示予观视者。
在美国专利6,683,584中曾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。
在美国专利6,680,802中曾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，其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之预定位置。
但是，所有上述说明的习传统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，但是没有任何的传统技术提出与输入键盘相关的讯息，尤其是应用在虚拟键盘方面，即以手指定位或者是以声音的方式达到键盘输入的任何信息均没有再上述的任何发明中被提出。
再者与人眼之观看品质相关的结构或机构也没有被提出。此外，许多人有眼部的疾病，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。所以当正常为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者，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者，故有必要能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。
发明说明本发明的主要目的为提供具虚拟键盘之头戴式显示系统及用于实现该系统的装置，本发明提供一虚拟键盘，以令使用者可以透过一手指定位装置进行按键输入动作。
本发明之次一目的在于提供一种具虚拟键盘之头戴式显示系统，其包含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；以及一虚拟键盘输入单元，其中该虚拟键盘输入单元包含一手指定位单元、一键盘显示单元、一按键输入处理单元、以及一虚拟键盘。
本发明更提供一种具虚拟键盘之头戴式显示装置，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之至少一眼的显示屏；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；以及一手指定位单元系由使用者穿戴在手指上以感测到手指的位置，因此将显示该手指位置的位置点信号传回；一按键输入处理单元接收来自该手指定位单元的位置点信号，以后将该手指的位置点对应到该虚拟键盘上的对应位置，当接收到手指的按压动作之后，即将对应位置上所表示的按键所代表的操作输入该信号处理单元，以进行必要的信号处理。
为了更具体呈现本发明的内容，以下参考图式，针对本发明的实施型态作详细说明。
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是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是由申请专利范围所定义。
图1为本发明的头戴式显示装置的立体图。
图2为本发明头戴式显示系统的方块图。
图3为本发明焦距调整的组件结构。
图4为本发明手指按键输入的信号流程图。
图5为本发明声音按键输入的信号流程图。
图6为本发明具按键音播放单元另一实施例的方块。
图7为本发明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
现在请参考图1，其显示出本发明具虚拟键盘的头戴式显示装置1，该头戴式显示装置1可以眼镜形式实现，该眼镜包含一外壳部11及两个镜架12、13，而本发明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，图1中揭示的本发明头戴式显示装置，是显示出一双眼形态的头戴式显示装置，然而本发明的实施形态中，也可以为单眼的形态，亦即只有单一的显示屏15的镜架，有如图7所示。
现在请参考图2、图3所示，其显示出本发明焦距可调整之头戴式显示装置的系统方块图，其中该系统是安装在该头戴式显示装置1或者是部份安装在该头戴式显示装置1。该系统包含一信号处理单元101、一焦距调整单元102、及一影像显示单元103、及一虚拟键盘输入单元300。
前述信号处理单元101，能进行系统所需要的各种信号处理。
前述焦距调整单元102，是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而调整输入影像，使其依据该焦距调整信号20调整该显示的影像。
另有一焦距调整软件104，是安装在该焦距调整单元102内，此可参见图3。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之显示影像，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是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为以手操作之装置，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，最主要者为包含一虚拟键盘输入单元300，如图4中所示，其中该虚拟键盘输入单元300包含一手指定位单元301、一键盘显示单元302、一按键输入处理单元303、以及一虚拟键盘305。
该手指定位单元301，是由使用者穿戴在手指上以感测到手指的位置，如图4中所示者，因此将显示该手指位置的位置点信号30传回到按键输入处理单元303；本发明中手指定位单元301可以有线或无线的方式连接到该按键输入处理单元303。
该按键输入处理单元303接收来自该手指定位单元301的位置点信号30以后，将该手指的位置点对应到该虚拟键盘305上的对应位置；当接收到手指的按压动作之后，即将对应位置上所表示的按键所代表的操作输入该信号处理单元101，以进行必要的信号处理，如该按键表示“a”，则表示输入“a”。
该键盘显示单元302是在显示屏上显示出该键盘及手指的相对位置以导引使用者可目视手指的位置。
在本发明的另一实施例中，如图5中所示，本发明中尚包含一声音输入单元306，该单元如一麦克风，可接收使用者的语音输入，再转化成语音信号，并将语音信号32传送到该按键输入处理单元303；本发明中声音输入单元306可以有线或无线的方式连接到该按键输入处理单元303。
该按键输入处理单元303接收来自该声音输入单元306的语音信号32以后，将该语音信号所表示的语音对应到该虚拟键盘305上的对应位置。当接收到表示按压的语音信号之后，即将对应位置上所表示的按键所代表的操作输入该信号处理单元101，以进行必要的信号处理，如该按键表示“a”，则表示输入“a”。
本发明中尚包含一声音播放单元106，是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可以是扬声器、或耳机。
请参考图6，本发明中尚包含一按键输入播放单元307，该按键输入播放单元307可将由按键输入处理单元303所输入的按键所代表的信号传送到该声音播放单元106以应用语音方式播放予使用者，使得使用者可以不经由显示屏而直接知晓所输入的按键。
本发明中两显示屏14、15的影像可以不同，如其中一显示屏显示键盘影像，而另一显示屏则显示一般的监视器的影像。
在某些应用中，对使用者提供控制的功能系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系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，是用于调整声音播放单元106的音量。
而且，如图1所示，本发明也可以提供一按钮50，其可导通及关断本发明的按键显示功能。
再且，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。
现在请再参考图1，其中显示本发明的信号处理单元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。
本发明中显示屏的信号输如可来自一数字内容储存器100，是为一内存，如DRAM、SRAM、闪存等用以储存数字数据者，例如电影、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等。该信号处理单元101是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，且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，或者是来自一影像摄入装置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。
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，然后将该影像投射在显示屏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之功能。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，如图中所示者。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。
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，而将镜片成为一般的镜片，并可作为目视外界之用。
而且，在本发明中，该显示屏14、15可以以显示屏取代，即只有显示功能，而没有透镜的功能。故如上所述，本发明中，可以只有单一的显示屏或显示透镜。
虽然文中已应较佳实施说明本发明，但熟悉本发明技术者于了解后可对上述加以更改及变更而不偏离本发明的精神及观点。唯本发明观点仍为申请专利范围所限定而非上述说明的实施例；因此，凡经由配置方式选择是由申请专利范围仍对等的其它方式、型式等的定义，皆涵属在本发明的观点内。
权利要求
1.一种具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于包含一信号处理单元，用于处理接收到的影像信号；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；以及一虚拟键盘输入单元，其中该虚拟键盘输入单元包含一手指定位单元、一键盘显示单元、一按键输入处理单元、以及一虚拟键盘。
2.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于该手指定位单元是由使用者穿戴在手指上以感测到手指的位置，因此将显示该手指位置的位置点信号传回到按键输入处理单元。
3.如权利要求2所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于手指定位单元可以有线或无线的方式连接到该按键输入处理单元。
4.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于该按键输入处理单元接收来自该手指定位单元的位置点信号，以后将该手指的位置点对应到该虚拟键盘上的对应位置，当接收到手指的按压动作之后，即将对应位置上所表示的按键所代表的操作输入该信号处理单元，以进行必要的信号处理。
5.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于该键盘显示单元是在显示屏上显示出该键盘及手指的相对位置以导引使用者可目视手指的位置。
6.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于尚包含一声音输入单元，可接收使用者的语音输入，再转化成语音信号，并将语音信号传送到该按键输入处理单元。
7.如权利要求6所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于该按键输入处理单元接收来自该声音输入单元的语音信号，然后将该手指的位置点对应到该虚拟键盘上的对应位置，当接收到语音表示按压的语音信号之后，即将对应位置上所表示的按键所代表的操作输入该信号处理单元，以进行必要的信号处理。
8.如权利要求6所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于尚包含一声音播放单元，是连接到该信号处理单元，以播放声音信号。
9.如权利要求8所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于该声音播放单元可以是扬声器或耳机。
10.如权利要求6所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于尚包含一按键输入播放单元，该按键输入播放单元可将由按键输入处理单元所输入的按键所代表的信号传送到该声音播放单元以应用语音方式播放予使用者，使得当使用者可以不经由显示屏而直接知晓所输入的按键。
11.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于该声音输入单元为一麦克风。
12.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于声音输入单元可以有线或无线的方式连接到该按键输入处理单元。
13.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于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之影像，而对该输入影像依据来自该焦距调整信号之一指定的焦距，对输入该影像作调整。
14.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于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。
15.如权利要求1所述的具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其特征在于尚包含一数字内容储存器以储存数字信息。
16.一种具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示装置，其特征在于包含一外壳部，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；一信号处理单元，用于处理接收到的影像信号；一影像显示单元；该影像显示单元包含至少一对应到穿戴在此使用者之至少一眼的显示屏；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；以及一手指定位单元是由使用者穿戴在手指上以感测到手指的位置，因此将显示该手指位置的位置点信号传回；一按键输入处理单元接收来自该手指定位单元的位置点信号，以后将该手指的位置点对应到该虚拟键盘上的对应位置，当接收到手指的按压动作之后，即将对应位置上所表示的按键所代表的操作输入该信号处理单元，以进行必要的信号处理。
全文摘要
本发明的主要目的在于提供一具虚拟键盘之焦距可调整的头戴式显示系统，其包含一信号处理单元，用于处理接收到的影像信号；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输入影像，调整的显示影像系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，该影像显示单元系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；该焦距输入单元提供一焦距值予该焦距调整单元；以及一虚拟键盘输入单元，其中该虚拟键盘输入单元包含一手指定位单元，一键盘显示单元，一按键输入处理单元，以及一虚拟键盘。
文档编号G06F3/00GK1996092SQ20051013273
公开日2007年7月11日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者欧淑芳 申请人:大学光学科技股份有限公司