头戴式显示器制造技术

在示例实施方式中，头戴式显示器(HMD)装置包括显示器、接收可更换的镜头的可变的镜头接收部、从镜头取得镜头信息的传感器，以及根据镜头信息获取预失真的图像的控制器，其中，控制器在显示器上显示预失真的图像。控制器在显示器上显示预失真的图像。控制器在显示器上显示预失真的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】头戴式显示器

技术介绍

[0001]头戴式显示器(HMD)装置是佩戴在用户头上的显示系统，其包括电子显示器和光学器件，以使用户能够体验正在流式传输或以其他方式传输到显示器的视频和其他多媒体数据。HMD装置允许用户将自己沉浸在各种各样的扩展现实(XR)环境中，扩展现实(XR)环境可以包括例如从娱乐到现实世界应用范围内的虚拟和增强现实(VR，AR)体验。随着HMD装置的不同应用和使用场景的数量不断增加，HMD技术也在不断发展。
附图说明
[0002]现在将参照附图描述示例，在附图中：
[0003]图1A示出了示例头戴式显示器(HMD)装置的透视图和框图，HMD装置适用于实现自识别的、可更换的镜头和显示器，以实现动态眼罩调整和装置校准；
[0004]图1B示出了不同配置的示例HMD装置，在该配置中图像处理可以发生在远程装置上；
[0005]图2示出了集成到镜头模块中的可更换的镜头的示例；
[0006]图3示出了集成到显示器模块中的电子显示器的示例；
[0007]图4A示出了镜头接收部的示例，其具有插入到接收部中的镜头和镜头模块；
[0008]图4B示出了显示器接收部的示例，其具有插入到接收部中的显示器和显示器模块；
[0009]图5示出了由柔性材料形成的示例眼罩，以适应可以扩展和收缩眼罩尺寸的机械调整；
[0010]图6示出了容纳两个镜头和两个显示面板的双镜头和显示器模块的示例；以及
[0011]图7、图8A和图8B是示出了操作头戴式显示器(HMD)装置的示例方法的流程图。
[0012]在所有附图中，相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。
具体实施方式
[0013]随着头戴式显示器(HMD)装置(也称为“头戴式视图器”)的不同应用和使用场景的数量的不断增加，头戴式显示器(HMD)技术也在不断发展。当正在被使用的HMD装置具有了更适合于给定的应用或场景的特定特性时，可以针对该给定的HMD应用或使用场景来优化用户体验。然而，生产具有适合于特定应用的不同特性的多种HMD装置为厂商带来了降低成本和使HMD装置商品化的持续挑战。
[0014]大多数头戴式显示器(HMD)装置都是采用固定眼罩设计来制造的，该固定眼罩设计可以容纳特定类型的镜头和显示器。虽然不同的HMD装置厂商的镜头类型可能有所不同，但在HMD装置设计中经常使用的镜头类型是那些具有能够在一系列应用中提供良好性能和优质用户体验的焦距的镜头。HMD装置的眼罩几何形状(例如，眼罩开口的尺寸，和/或在镜头、显示器和用户眼睛之间的距离)可以基于被选择使用在装置中的镜头的类型(即焦距)来确定和构造。因此，大多数HMD装置都以“一刀切”的方式装配了固定镜头和显示器。
[0015]此外，每个镜头，无论其类型(即焦距)如何，都包括其自身的“镜头简档”，该镜头简档定义了诸如色差和镜头失真(例如枕形失真)的光学特性。光学特性可以与不同的厂商、品牌、型号、材料等相关联，并且可以在不同的厂商、品牌、型号、材料等之间变化。相应地，对于如上所述的装配有固定镜头的大多数HMD装置，成像系统将固定镜头的镜头简档并入到图像校准过程中，该图像校准过程在将图像渲染到HMD显示器之前对图像应用预失真。然后，在图像通过固定镜头时，所应用的图像预失真被中和，因此在用户眼睛中图像是正确的。
[0016]在一些HMD装置中，镜头可以替换成针对戴眼镜的用户而设计的矫正镜头。矫正镜头的替换会产生诸如上文提到的色差和失真等的图像伪像，这可以通过适当的重新校准来矫正。但是，在这样的HMD装置中，成像系统不会感知到镜头已经被替换，并且它不能应用与替换的矫正镜头相关联的实际的镜头简档。因此，矫正这些图像伪像的重新校准涉及使用与矫正镜头相关联的镜头简档的繁琐的手动重新校准。由于针对用户的眼睛中的每一个都具有不同的矫正镜头，因此手动重新校准通常更加复杂。因此，减轻伪像涉及针对每个镜头的不同的手动校准。
[0017]一般来说，随着HMD装置的应用和用例数量的持续增长，越来越期望能够优化HMD镜头和显示器的光学特性，以更好地适应多种应用和用例。例如，寻求参与完全沉浸式VR模拟的用户可能希望将由镜头所提供的视场最大化，并且接受图像的低细节和清晰度。相反，希望处理文本或对小型物体进行产品设计评估的人可能希望优化镜头，以提高图像的清晰度和细节，同时牺牲一些周边视场。在这些不同的用例中进行优化体验可能需要使用不同的镜头类型(例如，不同焦距的镜头)和调整眼罩几何形状，以及根据特定的镜头简档重新校准HMD装置，以便在显示器上提供具有合适的矫正的预失真的图像。
[0018]除了优化镜头性能之外，用户可能还希望优化特定显示屏特性，以增强他们对给定HMD应用程序或用例的体验。例如，在特定应用中，用户可能希望显示屏提供更亮的图像，而在另一应用中，用户可能希望显示器具有更高的对比度。在第一种情况下，以更亮的图像来优化用户体验可能涉及使用装配有LCD显示器的HMD装置。在第二种情况下，以更高的对比度来优化用户体验可能涉及使用装配有OLED显示器的HMD装置。
[0019]但是，如上所述，大多数头戴式视图器或HMD装置目前装配有固定的显示面板和一对固定的镜头。目前，第一和第三方制造厂商向HMD装置消费者提供定制镜头和显示器解决方案的能力有限。消费者通常面临有限的选择，这主要包括频繁地利用包括升级的镜头和显示器的新一代装置来更新他们的HMD装置。这一过程的一个不幸后果是，在获取了下一代HMD装置时，上一代HMD装置通常被完全丢弃。
[0020]相应地，本文描述的示例头戴式显示器(HMD)装置和方法实现了自识别的、可更换的镜头和显示器，以实现动态眼罩调整和装置校准。在一些示例中，可更换的镜头和/或显示器可以通过HMD装置提供自我识别，以使该装置的成像系统能够对镜头和/或显示器应用正确的校准。在一些示例中，可更换的镜头和显示器可以被配置为可更换的“模块”，其中这些模块可以存储和提供镜头和显示器的自识别信息。模块可以包括诸如其中容纳或集成镜头和/或显示器的框架的结构。模块可以包括与HMD装置的模块接收器或接收部的形状因子相对应的特定形状因子。存储在模块上的识别信息可以包括与插入的镜头和/或显示器相关联的校准简档和/或使得HMD装置能够访问与插入的镜头和/或显示器相关联的校准简
档，使得当在显示器上显示图像时成像系统可以矫正失真、色差、投影和镜头居中以及其他因素。识别信息还可以指示镜头类型(例如，镜头焦距)，以使控制器能够基于镜头类型对HMD眼罩形状进行机械调整。
[0021]自动校准和机械调整使用户能够实现具有不同特性的不同镜头，同时保持通用的HMD装置平台。示例HMD装置可以包括可变的镜头和显示器接收部，其能够插入包含不同镜头和显示器的镜头和/或显示器模块。模块可以包括存储的关于所集成的镜头或显示器的识别信息，并且HMD装置和/或接收部可以包括传感器，以感测模块或者镜头和显示器上的识别信息。控制器可以使用识别信息来确定镜头类型和校准简档，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种头戴式显示器HMD装置，包括：显示器；可变的镜头接收部，用于接收可更换的镜头；传感器，用于从所述镜头取得镜头信息；以及控制器，用于获取根据所述镜头信息预失真的图像，所述控制器用于在所述显示器上显示所述预失真的图像。2.根据权利要求1所述的HMD装置，其中：所述镜头信息包括镜头校准简档；并且获取所述预失真的图像包括：所述控制器在所述显示器上显示所述预失真的图像之前基于所述镜头校准简档应用图像预失真。3.根据权利要求1所述的HMD装置，进一步包括：眼罩，包括使得能够调整所述眼罩的形状的柔性材料，所述眼罩包括相对的第一端和第二端，所述镜头接收部位于所述第一端，并且所述显示器位于所述第二端；致动器，用于改变所述眼罩的所述形状；其中，所述控制器用于从所述镜头信息确定镜头类型，并基于所述镜头类型控制所述致动器以调整所述眼罩的所述形状。4.根据权利要求1所述的HMD装置，其中，所述传感器选自RFID读取器、QR码读取器、IR收发器和到所述镜头的板载存储器的电连接。5.根据权利要求1所述的HMD装置，其中，所述显示器包括可更换的显示器，所述HMD装置进一步包括：可变的显示器接收部，用于接收可更换的显示器；所述可变的显示器接收部上的传感器，用于从插入到所述可变的显示器接收部中的所述可更换的显示器取得显示器信息；并且其中，所述控制器用于从所述显示器信息确定显示器简档，并在将所述图像发送到所述可更换的显示器之前，基于所述显示器简档对所述图像应用预失真。6.一种操作头戴式显示器HMD装置的方法，包括：在所述HMD装置中接收镜头模块，所述镜头模块包括可更换的镜头；从所述镜头模块取得镜头信息；从所述镜头信息确定镜头类型和镜头简档；基于所述镜头类型调整所述HMD装置的眼罩形状；以及基于所述镜头简档对图像进行预失真校准...

【专利技术属性】
技术研发人员：内森，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：