头戴式显示系统的制作方法

摄影电影;光学设备的制造及其处理,应用技术1.本发明涉及头戴式显示系统。这样的系统经常用于医疗应用中，其中操作者需要图像的显示，例如，需要视觉放大或视觉上无法充分访问的操作场的显示。背景技术：2.通常头戴式显示系统的显示部分被配置成覆盖操作者的整个视场以避免任何干扰。然而，可能需要查看周围场景以收集未由显示部分等显示的其他信息。在这样的情况下，操作者必须将显示部分从视场中移除，例如，通过手动将头戴式显示器或至少显示部分重新定位到视线之外。这不仅需要将一只手从操作场并且最终从手术器械中释放出来，而且还可能会经受无菌问题。3.尽管一些头戴式显示器提供半透明显示部分以便将周围场景中的直观景象与预定信息叠加，但这样的头戴式显示器不适合以足够明确的图像质量显示操作场的图像来执行手术。技术实现要素：4.鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种改进的头戴式显示器，其使操作者能够以符合人体工学的方式接收所显示的信息，同时仍然能够观察周边的周围场景。该问题由根据权利要求1所述的头戴式显示系统解决。本发明的其他方面是从属权利要求的主题。5.根据本发明，一种头戴式显示系统包括：提供显示部分的至少一个头戴式显示器、由操作者佩戴以支承头戴式显示器的载体构件，其中，所述头戴式显示系统被配置成在位于操作者的直视视场中的显示部分上向该操作者显示信息，并且其中，所述显示部分被配置成使其提供周围场景中的周边景象。6.操作者的直视视场对应于操作者在没有明显眼运动的情况下观察到的区域。换言之，直视视场对应于人体工学的主视图。通过将眼移动到周边场后仍然可以看到周围场。由于操作者在手术过程中主要关注所显示的图像，因此以不符合人体工学的视角收集周围场景中的简短景象是可接受的。7.一般而言，头戴式显示器可以为一只眼或两只眼提供一个显示部分或者为每只眼提供一个显示部分。然而，本发明的原理适用于所述配置中的每一种配置。8.在一些实施方式中，显示部分被定尺寸成小于由操作者的操作者眼的所有扫视角度限定的视场。9.该视场大于直视视场，因为该视场包括所有视角。由于显示部分小于该视场，因此操作者可以观察该视场的一些周边的周围场。10.显示部分的尺寸就显示部分的宽度和高度而言与显示区域有关。尺寸可以由固定的高度和宽度来限定，或者可以基于操作者的各个视场进行调整。因此，头戴式显示器的显示部分的大小可以是可适配的。11.优选地，显示部分被定尺寸成小于操作者的直视视场。12.因此，操作者不仅可以以极端视角观察周围场景，还可以与直视平行来观察周围场景。13.替代地或额外地，显示部分被配置成提供可以在以显示模式显示信息到以透明模式透视之间切换的表面单元。14.因此，在特定过程期间不需要显示信息的显示部分的表面单元可以切换到透明模式。因此，周围场景的景象可以被暂时增强或适应当前需要。15.在一些实施方式中，显示部分被配置成可相对于载体构件移动。16.显示部分可以根据操作者对于周围场景视角的偏好移动到各个位置。此外，显示部分的位置可以由于其他偏好而在过程中改变。在一些情况下，显示部分还可以移动到覆盖操作者的整个视场的位置，同时能够重新定位以允许平行观察周围场景。17.有利地，显示部分的移动被限制成将显示部分至少部分地保持在操作者的直视视场中。18.因此，显示部分并且因此例如操作场的图像不会被无意地搁置一边。换言之，该限制确保了显示部分在头戴式显示器处于操作位置的任何时候的可视度。19.优选地，头戴式显示系统还包括用于操作者的头部和/或眼的移动和/或用于手势的跟踪系统，以控制显示部分的模式和/或移动。20.因此，可以在没有任何手动影响的情况下控制显示单元的模式和或显示部分的移动。因此，显示部分的控制不经受无菌问题。跟踪头部和/或眼运动还提供了使操作者能够将手保持在手术器械等上同时仍然能够执行控制任务的优点。21.在一些实施方式中，头戴式显示系统包括两个显示部分，每个显示部分被分配至操作者的一只眼，其中，显示部分中的每一个被配置成是独立受控的。22.由于显示部分中的每一个是独立受控的，因此提高了显示部分适配个人需要的自由度。例如，操作者可能更喜欢只用一只眼观察周围场景，或者希望用一只眼而不是另一只眼观察更多的周围场景。23.在一些实施方式中，头戴式显示器被配置成覆盖操作者的面部。24.因此，头戴式显示器不仅被配置成向操作者显示信息，还被配置成保护操作者的面部免受任何可能通过从操作场传播而导致任何健康风险的物质的伤害，反之亦然。附图说明25.图1示出了直视视场和相对于操作者的眼的视场；26.图2是根据第一实施方式的头戴式显示系统的示意性立体图；以及27.图3是根据第二实施方式的头戴式显示系统的示意性立体图。具体实施方式28.图1示出了直视视场110和相对于操作者的眼100的视场120。直视视场110被限定为操作者的眼100分别在正常视角或人体工学主视角方向上没有明显眼运动的区域。这样的主视方向可以是基本上垂直于显示部分的方向或者可以相对于个人偏好和/或特定应用是可适配的。直视视场110被视场120包围，视场120被限定为由操作者的眼100在所有扫视角度上的运动可观察到的区域。29.图1还示出了跟踪系统30以跟踪操作者的眼的运动以控制例如头戴式显示系统1、1'的显示部分11、11'、11”的运动，如后所述。30.图2是根据第一实施方式的头戴式显示系统1的示意性立体图。头戴式显示系统1包括固定至载体20的头戴式显示器10。头戴式显示器10提供显示部分11以向操作者显示信息。待显示的信息可以是传送至显示部分11的医学成像设备的医学图像。31.头戴式显示器10被定尺寸成不仅提供在直视视场110中的显示部分11，还覆盖操作者的面部。因此，头戴式显示器10提供屏障以屏蔽环境中可能影响操作者健康的任何物质。类似地，操作者呼出的空气中包含的任何物质都被屏蔽在操作场之外。32.第一实施方式的显示部分11位于操作者的直视视场110中，但被定尺寸成小于直视视场110。因此，操作者可以并行查看所显示的信息以及周围场景。替代地，显示部分至少小于视场，使得操作者仍然可以通过改变视角来观察周围场景。在其余部分头戴式显示器透明的情况下，这样的周边景象可以是至少部分地透过显示部分11周边的其余部分头戴式显示器而来。替代地或另外地，周边景象不穿过头戴式显示器10。33.此外，显示部分11包括两个表面单元12'、12”，这两个表面单元可以在显示信息的模式与透明模式之间独立地切换。因此，显示部分11就有效显示区域而言可以是适配的。替代地或额外地，头戴式显示器10可以被配置成可相对于载体构件20移动以增加或减少周围场景的可视度。这样的移动可以由跟踪系统30控制。例如，如果跟踪系统30检测到眼运动使得不能再观察到显示部分11，则可以将显示部分11移动到仍然部分可见。因此，如操作场的实际状态或生物特征信息之类的重要信息是可连续访问的。作为另一示例，跟踪系统30可以被配置成将显示部分11移出限定的视角下的视线。34.图3是根据第二实施方式的头戴式显示系统1'的示意性立体图。第二实施方式的头戴式显示系统1'与第一实施方式的头戴式显示系统1的不同之处在于头戴式显示系统1'提供两个头戴式显示器10'、10”。每个头戴式显示器10、10”分别分配至一只操作者的眼100，因此分别分配至一个直视视场110和视场120，并且每个头戴式显示器10、10”包括一个显示部分11'、11”。显示部分11'、11”是独立受控的。因此，显示部分11'、11”可以独立于另一个或多个表面单元移动，这是因为根据图2为显示部分11'、11”中的每一个提供的表面单元12'、12”可以在显示模式与透明模式之间切换，与根据相应的其他显示部分的这种切换无关。35.需要注意的是，给出的示例是具体的实施方式，并且并不旨在限制权利要求书中所给出的保护范围。特别地，一个实施方式的单个特征可以与另一个实施方式组合，只要这样的组合没有被合理地排除。36.附图标记列表37.1，1'ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ头戴式显示系统38.10，10'，10”ꢀꢀ头戴式显示器39.11，11'，11”ꢀꢀ显示部分40.12'，12”ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ表面单元41.20ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ载体构件42.30ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ跟踪系统43.100ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ操作者的眼44.110ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ直视视场45.120ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ视场









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