头戴式显示装置的制作方法

本发明涉及一种头戴式显示装置，且特别是涉及一种通过间接照明的方式以在眼球产生均匀光面的头戴式显示装置。

背景技术：

在现有技术领域中，头戴式显示装置所应用的眼球追踪技术，常通过瞳孔中心/角膜亮点法(pupilcenter/cornealreflection,pccr)来执行。这种方法利用红外光在角膜上产生多个亮点，并通过这些亮点来作为定位的参考点。这些亮点的位置不会随着角膜的转动而改变，于是可利用亮点与瞳孔中心间的向量以及面板影像内容坐标做映对，计算出眼球所凝视的绝对位置。基于上述原理的硬件架构中，需通过红外线相机以提取角膜上亮点的所在处，但因红外线相机的摆放位置，容易拍摄到二次光点，或杂散光所形成的亮点，造成追瞳的精准度下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种头戴式显示装置，可提供均匀分布于目标区域的检测光，降低在目标区域产生亮点的可能。

本发明的头戴式显示装置包括壳体以及第一光发射器。壳体具有内表面。第一光发射器配置在壳体上。第一光发射器朝壳体的内表面发送第一投射光束，并使第一投射光束依据内表面发生至少一次的反射动作以及散射动作来产生第一检测光。其中第一检测光被投射至第一目标区域，第一检测光的第一投射面覆盖第一目标区域的第一预设面积。

基于上述，本发明的光发射器通过使投射光束在壳体的内表面上产生至少一次的反射动作以及散射动作来产生检测光。检测光被投射至目标区域并覆盖目标区域的一预设面积。如此一来，用以进行眼球检测的检测光可均匀覆盖在眼睛表面上，降低产生杂散光点的可能性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的头戴式显示装置的示意图；

图2为本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图；

图3为本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图；

图4为本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图；

图5为本发明实施例的头戴式显示装置的实体结构示意图。

符号说明

100、200、300、400、500：头戴式显示装置

110、210、310、410、510：壳体

120、220、320、421、422：透镜装置

130、230、330、431、432、511～516：光发射器

140、240、340、441、442：显示器

is1、is2：内表面

plb、plb1、plb2：投射光束

dlb、dlb1、dlb2：检测光

ga1、ga41、ga42：目标区域

ax1、ax2、ex1～ex4：轴线

451、452：影像提取装置

fov：视野

s1、s2：侧边

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本发明一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置100包括壳体110、透镜装置120、光发射器130以及显示器140。壳体110具有内表面is1。光发射器130配置在壳体110上，例如配置在壳体110的内表面is1上。光发射器130用以朝壳体110的内表面is1的其他部分发送投射光束plb，并使投射光束plb依据内表面is1以发生一次的反射动作以及散射动作来产生检测光dlb。

通过上述的反射动作以及散射动作，检测光dlb被投射至目标区域ga1。基于上述的散射动作，检测光dlb的投射面的区域面积随着传送距离而增大，并在目标区域ga1上覆盖一预设面积。

在本实施例中，通过机构的设计方式，目标区域ga1的位置可依据使用者的眼睛的位置进行设计。在当头戴式显示装置100例如进行眼球追踪动作时，通过投射散射的检测光dlb至使用者的眼睛，可在眼睛上形成均匀分布的光，减少杂散亮点产生的可能，并提升眼球追踪的准确度。其中，上述的预设面积可依据使用者所可能具有的眼睛尺寸进行设计，预设面积可略大于使用者所可能具有的眼睛尺寸的最大值。

附带一提的，在本实施例中，透镜装置120、显示器140以及目标区域ga1可以沿着一轴线ax1进行配置。其中目标区域ga1与透镜装置120的第一侧边s1相邻近，而显示器140则与透镜装置120的第二侧边s2相邻近；透镜装置120的长轴可沿轴线ex1进行延伸，而目标区域ga1则沿轴线ex2进行延伸。此外，目标区域ga1与显示器140间可形成一视野fov。请特别注意，为避免干扰使用者观赏显示器140所提供的显示画面，光发射器130的配置位置，可以避免与目标区域ga1与透镜装置120间形成的视野fov相重叠，也就是说，光发射器130可配置在上述的视野fov之外。

此外，在本实施例中，光发射器130配置在透镜装置120与目标区域ga1间的壳体110上。其中，光发射器130所发送的投射光束plb以及对应产生的检测光dlb可以为不可见的光束，例如为红外线光束。光发射器130则可以为红外线发射器。

在另一方面，壳体110的内表面is1可以通过设置可使投射光束plb产生反射以及散射的材质。而凡本领域具通常知识者所熟知，可使投射光束plb产生反射以及散射的材质均可应用于本发明，没有特别的限制。

在本实施例中，透镜装置120可以为一个或多个同型式或不同型式的透镜所组成，没有特定的限制。并且，显示器140可以为本领域具通常知识者所熟知的任意显示器，没有特定的限制。

以下请参照图2，图2绘示本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置200包括壳体210、透镜装置220、光发射器230以及显示器240。壳体210具有内表面is1。光发射器230配置在壳体210上，例如配置在壳体210的内表面is1上。光发射器230用以朝壳体210的内表面is1的其他部分发送投射光束plb，并使投射光束plb依据内表面is1以发生多次的反射动作以及散射动作来产生检测光dlb。

在本实施例中，投射光束plb通过两次反射动作以及散射动作来产生检测光dlb。在本发明其他实施例中，投射光束plb可通过两次以上的多次反射动作，以及散射动作来产生检测光dlb。投射光束plb的被反射次数可依据光发射器230的配置位置来决定，没有固定的限制。

接着请参照图3，图3绘示本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置300包括壳体310、透镜装置320、光发射器330以及显示器340。与前述实施例不相同的，在本实施例中，目标区域ga1邻近于透镜装置320的第一侧边s1进行设置，光发射器330则邻近于透镜装置320的第二侧边s2进行配置，其中透镜装置320的第一侧边s1与透镜装置320的第二侧边s2相对。也就是说，光发射器330被配置在透镜装置320的轴线ex1与目标区域ga1的轴线ex2外的壳体310上，并配置在目标区域ga1与显示器340间形成的视野fov外。

光发射器330发射投射光束plb，并使投射光束plb依据壳体310的内表面is1发生至少一次的反射动作以及散射动作来产生检测光dlb。检测光dlb通过透镜装置320与壳体310间所具有的间隙来传送至目标区域ga1上，并覆盖目标区域ga1一个预设面积。

以下请参照图4，图4绘示本发明另一实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置400包括壳体410、透镜装置421、422、光发射器431、432、显示器441、442以及影像提取器451以及452。透镜装置421以及显示器441依据轴线ax1进行配置，并用以提供使用者第一眼显示影像。光发射器431配置在壳体410上，并邻近目标区域ga41进行配置。光发射器431发射投射光束plb1，并使投射光束plb1依据壳体410的内表面is1发生至少一次的反射动作以及散射动作来产生检测光dlb1。检测光dlb1被投射至目标区域ga41，并覆盖目标区域ga41一个预设面积。

在另一方面，透镜装置422以及显示器442依据轴线ax2进行配置，并用以提供使用者第二眼显示影像。光发射器432配置在壳体410上，并邻近目标区域ga42进行配置。光发射器432发射投射光束plb2，并使投射光束plb2依据壳体410的内表面is2发生至少一次的反射动作以及散射动作来产生检测光dlb2。检测光dlb2被投射至目标区域ga42，并覆盖目标区域ga42一个预设面积。

透镜装置421以及透镜装置422分别沿轴线ex1、ex3延伸配置，目标区域ga41以及ga42则分别沿轴线ex2、ex4延伸配置。其中轴线ex1、ex3可以重合、平行、相交或是相互歪斜；轴线ex2、ex4也可以重合、平行、相交或是相互歪斜。光发射器431可配置在轴线ex1与ex2间的壳体410上，或是配置在轴线ex1与ex2外的壳体410上。光发射器432则可配置在轴线ex3与ex4间的壳体410上，或是配置在轴线ex3与ex4外的壳体410上。

值得注意的，在本发明实施例中，头戴式显示装置400分别对应目标区域ga41以及ga42设置影像提取器451以及452。影像提取装置451以及452分别用以提取目标区域ga41以及ga42上的影像。当进行眼球追踪动作时，影像提取装置451以及452可分别提取依据检测光dlb1、dlb2在目标区域ga1、ga2(使用者眼睛)上所产生的影像。如此一来，头戴式显示装置400可依据影像提取装置451以及452所获得的影像。

以下请参照图5，图5绘示本发明实施例的头戴式显示装置的实体结构示意图。头戴式显示装置500具有壳体510。壳体510上可配置一个或多个光发射器511～516。在图5中，光发射器511～516可择一或多个来进行设置，并不必要全部设置。以光发射器511为范例，光发射器511产生投射光束plb，并使投射光束plb在壳体510的内表面进行一次或多次的反射动作以及散射动作，以产生检测光dlb。检测光dlb可被投射至目标区域，并在目标区域上覆盖一预设面积。

通过上述的机制，本发明实施例的检测光dlb可均匀的被投射在使用者的眼睛上，并不产生杂散光点。

综上所述，本发明通过使投射光束经一次或多次反射动作以及散射动作以产生检测光，并使检测光的投射面覆盖目标区域一个预设面积。如此一来，当进行眼球追踪动作时，检测光可均匀覆盖在使用者眼睛上，降低杂散光点所可能造成的影响。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。