一種頭戴式顯示器的自動調節方法、系統和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請屬于虛擬現實頭戴式顯示設備領域。虛擬現實設備是一種頭戴式的3D影像顯示器。用戶將帶有屏幕的設備佩戴在頭上，通過透鏡觀察屏幕獲得沉浸式視覺體驗。具體的，本申請是公開一種頭戴式顯示器的自動調節方法、系統和裝置。
【背景技術】
[0002]虛擬現實設備是一種戴在頭上的顯示設備，利用雙眼的視差原理，用透鏡將左右畫面分別投射到左右眼睛中去，從而形成3D視覺的設備。虛擬現實顯示設備是一種頭戴式的3D影像顯示器，分為自帶屏幕的完整的頭盔和利用手機屏幕的手機3D立體眼鏡。人的兩個眼睛分別通過兩個或者兩組透鏡分別觀看后方屏幕上對應的左右格式的影響形成3D 觀感。可參照專利:CN201420493114、201320327262、CN20142016970U USD701206、USD738374、CN201420512363、USD719953，以及本人已經申請的專利 201420529370.X 等相關專利的記載。以上專利有些有可調節的功能，有的沒有。以上專利存在的問題是，所有的調節均為手動調節。手動調節需要用戶自己動手調節，比較麻煩。事實上，用戶可能并不知道什么樣的參數是最好的，是健康的，是合適某特定用戶的。比如用戶可能存在調節的過近的情況，雖然這樣也能看得清楚，但是這樣會對視力造成傷害。而且手動調節之后，相關的參數也沒有上傳給顯示設備，顯示設備不能夠根據當前的透鏡、眼睛、屏幕的距離和位置關系來及時調整畫面。手動調節比較麻煩，用戶比較懶，可能不愿意調節，將就著看了，效果也不是最好。也就是說，現有技術沒有意識到自動調節的重要性，也沒有自動調節的方法、系統和裝置，也就不能適應用戶的視力、瞳距等參數，不能給用戶帶來最合適的，最優化的體驗。要解決這個問題，需要給頭戴式顯示器設置伺服運動的自動調節裝置。也就是說，用戶只管輸入參數，調節的過程由設備來自動完成。本發明正是公開這樣的方法流程，系統構成，和對應的調節裝置。
【發明內容】
[0003]為了能夠解決這些問題，本發明提出一種方法，使用戶能夠在一個界面輸入自己的參數，系統根據用戶的具體參數驅動頭戴式顯示器(后文簡稱頭顯，頭戴式顯示器=頭顯)，調節頭顯的各部件到相應的位置。本發明所指的用戶參數包括用戶的視力、瞳距、以及眼睛到透鏡的距離，本文稱眼距。眼距調節的必要性是因為每個人的眼窩凹陷不同，所以戴上頭顯后眼睛到透鏡的距離就不同，而我們需要調節這個距離，使不同的用戶的眼距保持一致。本發明所指的用戶界面包括手機上的應用程序界面或者電腦上的應用程序界面。分別對應了手機虛擬現實眼鏡和電腦端的虛擬現實眼鏡。本發明所指的用戶界面還可以是一個特制的遙控器，用來調整各部件位置的遙控器。以上所述的手機、電腦、遙控器統稱為終端設備。既用戶在終端設備的用戶界面上輸入各項參數。以上所述的界面統稱為用戶界面。
[0004]本發明所指的頭戴式顯示器包括手機虛擬現實眼鏡既手機3D立體眼鏡，和電腦虛擬現實眼鏡，如0⑶LUS等產品，還包括含有屏幕、cpu、主板、電池等部件的頭戴式一體化顯示設備。其中，在一體式頭顯中，用戶界面還可以是顯示在頭顯之中的，既用戶需要戴上頭顯才能看到用戶界面，才能進行輸入和調節。此時的用戶界面，指的是虛擬現實3d的界面。
[0005]本發明所指的頭顯的各部件包括用戶的眼睛、頭顯主體、眼距調節裝置、視距調節裝置、瞳距調節裝置，屏幕。所述的頭顯主體既頭戴式顯示器的主體部分。眼距調節裝置調節眼睛到透鏡的距離，包括眼睛、透鏡、各級透鏡架、連接和驅動裝置、位置反饋裝置。視距調節裝置調節透鏡到屏幕的距離，包括透鏡、各級透鏡架、屏幕、連接和驅動裝置、位置反饋裝置。視距和眼距調節裝置有共用的部分也有差異，但各自成為一套系統，部件之間存在共用。后文會具體分開。瞳距調節裝置包括透鏡、各級透鏡架、連接和驅動裝置、位置反饋裝置。既，本發明總共包含三套獨立調節裝置，三套獨立的連接和驅動裝置、位置反饋裝置，分別為視距、眼距、瞳距的調節服務。以上所述的連接和驅動裝置中的連接裝置主要是連接動力設備并且傳遞動力的裝置，比如齒輪齒條、螺紋螺桿等；驅動裝置是指提供運動的裝置，如電機、舵機、電磁鐵、電動氣液栗等。以上所述的連接和驅動裝置是提供動力并且用傳動機構和連接機構將動力和需要運動的部件連接并且傳遞動力的裝置。以上所訴的位置反饋裝置是連接到連接和驅動裝置上，或者連接到最終需要調節的部件上，用以反饋最終所需要調節的部件之間的相互距離關系的裝置。位置反饋裝置與連接和驅動裝置共同組成一套完整的伺服裝置、伺服系統。(本申請中的伺服裝置與伺服系統兩詞同意)。所述的伺服系統用以實現對頭顯中各部件相對位置的調節，既調節各項參數。以上所述三項調節功能中的伺服裝置，可以由一個控制板控制，也可以設立子控制板分別控制。
[0006]本發明所指的方法，對于每一套調節裝置均適用。實際情況下，若覺得其中一項功能沒有必要，可只調節其他的功能。既本發明所述的方法適用于視距和\或眼距和\或瞳距的調節。我們自己的產品，也可能只有一項或兩項是按照本發明所述的方法進行調節，而其他的調節要么就手動調節，要么就干脆固定住，不允許用戶調節，不存在這個功能。以上所述的連接和驅動裝置、位置反饋裝置，共同組成伺服系統。本發明說所指的用戶界面，上面顯示用戶所需的幾項參數，供用戶輸入。用戶輸入具體的參數之后，由此裝置(手機、電腦、遙控器)將對應的參數傳遞給頭顯上的控制板，控制板的程序接收此參數，并轉換為對應的伺服系統指令發給伺服系統，或者按照參數直接控制伺服系統。其中控制板給伺服系統發送指令的方式是伺服系統也具有單獨的獨立的控制系統，能夠根據控制板傳來的指令驅動自身的連接和驅動裝置(比如電機帶動齒輪驅動齒條)到達目標位置，并且自己完成位置反饋裝置的讀取、比較、定位；控制板直接控制伺服系統則是由控制板直接控制連接和驅動裝置，并按照位置反饋裝置的反饋來糾正自己的控制策略(電機的正轉、反轉、停止)，最終達到目標位置。后文這兩種方式都會設有，且在一個實施例中。但本文對功能和方式的分配并不絕對，具體的哪種調節功能對應那哪種方式，是很靈活的。你可以只用一個控制板，伺服系統不設控制板，也可以控制板只發送指令，驅動和定位都由伺服系統的控制板(以下稱伺服系統內的控制板為二級控制板或者子控制板)來完成。
[0007]所述的連接和驅動裝置主要包括電機、電磁鐵、齒輪組、齒條、鏈輪、鏈條、皮帶輪、皮帶、同步帶、同步輪、連桿、螺母、螺桿、渦輪、蝸桿等，還包括直接輸出直線運動的直線電機、電動推桿、電動缸、液壓缸、氣壓缸、直線舵機等。其中的電機和電磁鐵屬于驅動部件，其余屬于連接部件。驅動部件提供驅動力，通過連接部件來傳動、放大、減速，最終還要連接具體的調節功能的零件，推動這些零件改變其相對位置。后文的具體實施例中，每一個參數所對應的連接和驅動裝置都可以是上面所列舉的其中一種。
[0008]所述的位置反饋裝置主要包括電位器(旋轉電位器、線性電位器)、編碼器、光柵、霍爾傳感器、直線位置傳感器等。位置反饋裝置可以直接反應所需要調節的功能所對應的零件的位置，也可以反應連接和驅動裝置的位置，通過減速比的推算來算出最終的零件所在的位置。比如可以在電機上設置編碼器，由電機旋轉的實際圈數除以減速比來推算其所連接的調節裝置的位置。后文的具體實施例中，每一個參數所對應的位置反饋裝置都是上面所列舉的其中一種。
[0009]以上所述的連接和驅動裝置以及位置反饋裝置相互之間可以任意組合。舉個例子，比如瞳距的調節采用皮帶和電機驅動的組合，采用光柵進行位置反饋；或者視距的調節采用螺母螺桿和電機的組合，采用編碼器進行反饋；或者眼距的調節采用齒輪齒條的傳動方式，通過電機驅動，采用電位器來進行位置反饋；或者瞳距的調節采用直線電磁鐵來驅動和連接，采用線性電位器來進行位置反饋，等等。每一個參數的調節裝置，都可以由傳統的機械結構來實現。
[0010]本文的具體實施例