CN104204902A - 医疗用的具有倾斜传感器的头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

提供了一种头戴式显示器1，该头戴式显示器包括：检测器61，用于检测该头戴式显示器的主体4相对于水平面xy的倾斜角度；以及输出单元，包括用于输出倾斜角度的指示的LED 711、712、713。

Description

医疗用的具有倾斜传感器的头戴式显示器

技术领域

本技术涉及可用于医疗目的的头戴式显示器。

背景技术

用户戴在头上用于(例如)观看图像的头戴式显示器(HMD)众所周知。例如，作为HMD之一，包括图像显示面及右眼和左眼用的显示元件的HMD众所周知(参见PTL 1)。具有这种构造的HMD可通过左和右显示面显示对于用户左眼和右眼具有视差的图像，因此可呈现无串扰的三维(3D)图像。

与此同时，同样在用于医疗目的的内窥镜装置等中，考虑可呈现3D图像的3D内窥镜装置的实用化。内窥镜手术比一般外科手术对患者侵入更少，因此近年来开始流行。然而，在手术期间仅通过图像来检查患部，因此利用传统二维(2D)图像有时很难感知深度。因此，期望连接能够提供3D图像的HMD至三维内窥镜装置并使用HMD可实现更精确且快速的内窥镜手术，同时观看患部的真实感图像。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请特开号2011-145488。

发明内容

为了穿戴具有上述构造的HMD，用户通常必须将HMD安装位置调整为这样一种位置，使得不会产生模糊图像和失焦图像，即，在观看显示于显示面上的图像时显示面与左眼和右眼彼此相对的位置。

然而，在穿戴HMD之后，从卫生角度来说，在手术期间，不允许医生(用户)触摸HMD，因此，用户自己无法调整安装位置。因此，需要用户之外的人帮助用户穿戴HMD。然而，在这种情况下，这样的人很难检查用户眼睛与显示面之间的位置关系，这使HMD至用户的相对位置调整很难。

鉴于上述情况，需要提供允许调整其至用户的相对位置，而无需检查所显示图像的HMD。

如上所述，根据本技术的实施方式，可以提供一种允许调整其至用户的相对位置，而无需检查所显示图像的HMD。

根据说明性实施方式，头戴式显示器包括：检测器，用于检测头戴式显示器的倾斜角度；及输出单元，用于输出倾斜角度的指示。

附图说明

图1为示意性示出根据本技术的第一实施方式的内窥镜***的构造实施例的示图。

图2为示出根据本技术的第一实施方式的头戴式显示器的示意性侧面图。

图3为示出根据本技术的第一实施方式的头戴式显示器的示意性正面图。

图4为示出用户穿戴根据本技术的第一实施方式的头戴式显示器的状态的示意性侧面图。

图5为示出用户穿戴根据本技术的第一实施方式的头戴式显示器的状态的正面图。

图6为示出根据本技术的第一实施方式的头戴式显示器的装置构造的框图。

图7为示出根据本技术的第一实施方式的头戴式显示器的安装方法的实施例的流程图。

图8为示出用户穿戴根据本技术的第一实施方式的头戴式显示器的状态的示意性正面图，具体地，用户穿戴主体绕第二轴相对于水平面倾斜的头戴式显示器的状态。

图9为示出根据本技术的第二实施方式的头戴式显示器的装置构造的框图。

图10为示出根据本技术的第三实施方式的头戴式显示器的装置构造的框图。

具体实施方式

下文中，将参照附图说明根据本技术的实施方式。

<第一实施方式>

(内窥镜***)

图1为示意性示出根据本技术的实施方式的内窥镜***的构造实施例的框图。根据本实施方式的内窥镜***100包括：头戴式显示器(HMD)1、内窥镜装置2和处理器单元3。根据本实施方式的内窥镜***100以以下方式进行使用。具体地，在内窥镜手术期间，穿戴HMD 1的医生(用户)将内窥镜装置2***患者体内并进行处理(诸如切除患部)，同时通过HMD 1检查通过内窥镜装置2成像的患部的状态。

例如，内窥镜装置2包括***部21和操作部22。***部21具有可***体内的管状形状。***部21包括在其中的图像传感器(诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器)及光学***(诸如对患部成像的透镜(lens，镜头))，图中未示出。此外，在本实施方式中，设置两个图像传感器、两个光学***等，用于捕捉具有视差的右眼和左眼图像。由此，可获取用于立体显示患部的3D图像数据。

此外，例如，用于切除或保留患部的刀或钳子******部21。操作部22被配置为对***部21等执行操作，同时由手术助理等把握。此外，操作部22经由电缆23连接至处理器单元3。

例如，处理器单元3包括图像处理单元31、光源32和转换器33。例如，图像处理单元31用于处理由内窥镜装置2获取的图像。光源32用于在由内窥镜装置2成像时利用光照射患部。转换器33用于对与待输出至HMD 1的图像有关的信号进行转换处理。从光源32发射的光经由(例如)设置于***部21内的光导纤维引导至***部21的末端。

此外，在图像处理单元31中，所捕捉的右眼和左眼图像可以进行重叠并处理为3D图像数据。例如，3D图像数据经由电缆36输出至监视器装置M，这允许除穿戴HMD 1的用户外的助手等在手术期间也检查患部。

HMD 1电气连接至处理器单元3，并由对操作内窥镜装置2的手术助理等作出指示的用户穿戴，同时该用户观察内窥镜图像。HMD 1和处理器单元3的连接方法没有特别限制，可使用有线连接或无线连接。在本实施方式中，例如，使用有线连接。具体地，HMD 1和处理器单元3经由从HDMI(高清晰度多媒体接口)端子输出并输入至HDMI(高清晰度多媒体接口)端子的电缆35彼此连接。

与由内窥镜装置2捕捉的右眼和左眼图像有关的信号通过图像处理单元31处理为图像信号。在此之后，图像信号各自通过转换器33处理为适合于HMD 1的图像数据，并经由电缆35输出至HMD 1。请注意，处理器单元3可被配置为经由电缆35给HMD 1供应驱动电力。

请注意，处理至HMD 1的输出信号的转换器33并不限于图中所示实施例，其中转换器33与图像处理单元31等一起容纳在单个壳体中。除图像处理单元31等的壳体外，转换器33可容纳在单独壳体中。

接着，将说明根据本实施方式的HMD 1的详细构造。

(HMD)

图2至图6为各示出根据本实施方式的HMD 1的构造的示图。图2为示意性侧面图。图3为示意性正面图。图4为示出用户穿戴HMD 1的状态的示意性侧面图。图5为示出用户穿戴HMD 1的状态的示意性正面图。图6为示出装置构造的框图。HMD 1包括：主体4、安装部5、检测器6和输出单元7。

请注意，图中x轴方向和y轴方向各表示HMD 1所属的xyz坐标系的水平方向。x轴方向(第一轴方向)对应于主体4的左右方向。y轴方向(第二轴方向)对应于主体4的前后方向，所述前后方向正交于x轴方向。z轴方向表示正交于x轴方向和y轴方向的方向且对应于主体4的上下方向。

此外，图中X轴方向和Y轴方向各表示用户所属的XYZ坐标系的水平方向，XY平面表示“水平面”。即，从用户角度看，X轴方向表示左右方向，从用户角度看(用户的前后方向)，Y轴方向正交于X轴方向且表示前后方向。Z轴方向正交于X轴方向和Y轴方向且表示垂直方向。

例如，根据本实施方式的HMD 1由护目镜形非透视HMD形成。此外，主体4设置有安装部5，下文将进行说明。当安装部5安装于用户头上时，主体4位于用户左眼和右眼的前面。

下文中，将说明相应组件的构造(configuration，配置)。

(主体)

主体4包括：壳体41、用于左眼的第一显示面(显示面)421、用于右眼的第二显示面(显示面)422、左眼显示元件431、右眼显示元件432和图像生成器44。

主体4被配置为将由内窥镜装置2捕捉的预定图像呈现给用户的图像显示装置。具体地，图像生成器44首先基于经由处理器单元3获取的图像数据来产生将要分别输出至左和右显示元件431和432的图像信号。然后，显示元件431和432分别发射与这些图像信号对应的图像光束至显示面421和422，使得图像被呈现给用户。

壳体41作为整体被配置为适配面部，覆盖用户的左眼和右眼。壳体41包括在x轴方向上彼此相对的左侧表面(第一侧表面)411和右侧表面(第二侧表面)412、在y轴方向上彼此相对的前表面413和眼侧表面414及在z轴方向上彼此相对的上表面415和下表面416。

眼侧表面414被配置为在左眼和右眼前面且接近于左眼和右眼，与用户左眼和右眼相对。例如，在眼侧表面414的中心，可形成与用户鼻子形状对应的切口。同时，前表面413设置于穿戴HMD 1的用户前面，且形成为具有例如矩形形状。在安装之后，左侧表面411和右侧表面412可分别位于用户面部的左手侧和右手侧。例如，左侧表面411和右侧表面412可被配置为覆盖用户的左右太阳穴(在其附近)。在安装之后，如此构成的壳体41可几乎完全覆盖用户眼睛。因此，来自外部的光不会入射于用户眼睛上，这使用户观看图像更加容易。

壳体41容纳显示元件431和432、图像生成器44等。请注意，壳体41并不限于上述构造。例如，可使用左和右侧表面411和412、前表面413、上表面415和下表面416(除了眼侧表面414)彼此平滑地耦接以形成单个外表面的构造。

在眼侧表面414中，沿x轴方向布置显示面421和422。显示面421和422被布置成正交于y轴方向，使得所输出图像光束的光轴平行于y轴方向。

显示面421和422被配置为能够将已经由内窥镜装置2捕捉且进行预定处理的右眼和左眼图像分别显示给用户左眼和右眼。显示面421和422的形状和大小没有特别限制。在本实施方式中，显示面421和422各具有在垂直方向上约16mm且在水平方向上约30mm的矩形形状。显示面421和422的材料没有特别限制，只要它具有透视属性。例如，塑料板、玻璃板等用作显示面421和422的材料。

在本实施方式中，图像生成器44包括图像数据转换电路等，所述图像数据转换电路将从处理器单元3发送的右眼和左眼图像数据转换为用于HMD 1的图像信号。图像生成器44从连接至电缆35的HDMI输入端子441获取内窥镜图像数据。

此外，图像生成器44可对图像数据执行预定偏移处理等，以产生适合HMD 1的左眼和右眼图像信号。由此，可以呈现期望3D图像给用户。在偏移处理中的偏移量基于例如眼睛与HMD 1的显示元件431和432之间距离、两眼之间距离或虚像位置来计算，下文将进行说明。

图像生成器44分别向左显示元件431和右显示元件432输出所生成的左眼和右眼图像数据。

左显示元件431和右显示元件432基于从图像生成器44输入的图像数据输出图像光束至左和右显示面421和422。例如，显示元件431和432被布置为在y轴方向上分别与显示面421和422相对。由此，从显示元件431和432及显示面421和422出射的图像光束的光轴变成平行于y轴方向。

在本实施方式中，显示元件431和432由EL(电致发光)元件形成。使用有机EL元件作为显示元件431和432可实现小型化、高对比度、快速响应等。

作为显示元件431和432，例如，多个红色有机EL元件、绿色有机EL元件、蓝色有机EL元件等被布置成矩阵形状。通过由有源矩阵型、简单(无源)矩阵型等驱动电路进行驱动，这些元件在预定定时以预定亮度等自发光。此外，显示元件431和432被配置为通过根据由图像生成器44产生的图像信号控制的驱动电路来显示预定图像。

请注意，显示元件431和432并不限于上述构造。例如，可使用液晶显示器(LCD)等。

在显示元件431和432与显示面421和422之间，例如，多个目镜(未示出)作为光学***设置。通过使这些目镜与用户眼睛以预定间距彼此相对，用户可以观察到虚像，仿佛虚像显示于预定位置处(虚像位置)。虚像位置及虚像大小根据显示元件431和432及光学***等的构造进行设定。例如，虚像大小为适合于电影大小的750英寸，虚像位置设定为位于与用户相距约20m的位置处。

这里，为了使用户观察到虚像，主体4相对于用户进行定位，使得从显示元件431和432输出的图像光束(其中，y轴方向为其光学方向)通过目镜等分别在左右眼的虹膜上形成图像。

因此，为了使用户观察到预定图像，必须定位主体4，使得显示面421和422与用户左右眼在y轴方向上彼此相对。换言之，主体4定位成使得x轴方向(布置显示面421和422)变成平行于水平面(XY平面)。下文中，主体4与用户的这种相对位置称为“适合相对位置”。

当主体4未位于适合相对位置处时，产生失焦图像或模糊3D图像，且用户无法观看期望图像。因此，在HMD 1安装之后，必须将主体4调整为位于适合相对位置处。此外，在安装期间，必须将主体4固定至头部以防止改变所述位置。在本实施方式中，主体4的相对位置通过安装部5进行调整和固定，下文将进行说明。

(安装部)

安装部5包括束带51和52、调整器53、左右附接部件541和542及前额衬垫55。安装部5被设置为主体4以可安装于用户头上，使得HMD1位于对用户的适合相对位置处，即，显示面421和422与用户左右眼在y轴方向上彼此相对。

参照图4和图5，将说明根据本实施方式的安装部5的示意性构造。束带51和52经由主体4和附接部件541和542进行附接。例如，束带51和52各从壳体41的左侧表面通过用户的顶叶区或枕叶区延伸至右侧表面412。此外，调整器53被配置为能够调整束带51和52的长度，因此，在高度方向及前后方向上主体4与用户的相对位置可进行调整。此外，前额衬垫55被配置为能够抵接用户前额。通过调整穿过枕叶区的束带52的长度，可以通过前额衬垫55和束带52在用户前后方向上固定相对位置。

例如，束带51和52都包括将被附接至附接部件541和542的两个短束带。束带51和52被配置为通过这些短束带彼此重叠预定长度且固定而变为单个束带。调整器53用于固定，下文将进行说明。此外，例如，就强度和柔韧性而言，对于束带51和52的材料，可以使用橡胶、塑料、布匹等。

在本实施方式中，调整器53调整主体4与用户的相对位置。例如，调整器53附接至束带51和52的各束带且包括调整部件531和532，所述调整部件531和532能够调整束带51和52从附接部件541到附接部件542的长度。

对于各个调整部件531和532，例如，可以使用用于腰带等的搭扣或碰锁(latch)的构造。利用这种构造，可以任意地固定和改变束带51和52的相应两个短束带的重叠长度，并且可改变束带51和52的长度。调整部件531和532的构造没有特别限制，并且可根据束带51和52的材料、形状等进行适当选择。

在本实施方式中，左和右附接部件541和542分别设置到左和右侧表面411和412。附接部件541和542的构造没有特别限制。例如，可使用模锻构造(swaging configuration)，其中束带51和52在其一端彼此重叠且附接至主体4。此外，附接部件541和542可被配置为使得束带51和52各自在预定角度范围内可相对于主体4旋转。

例如，前额衬垫55被设置为在上表面415上从主体4的眼侧表面414突出。前额衬垫55的构造没有特别限制，就用户穿戴舒适性等而言，垫层构造被用于抵接用户的表面。此外，必要时，相对于主体4的角度及在z轴方向上前额衬垫55的高度位置可被配置为可调整。此外，必要时，前额衬垫55可被配置为可拆卸。

(检测器)

检测器6被设置给主体4。检测器6检测主体4相对于水平面(XY平面)的倾斜，并产生与倾斜角度有关的信号。在本实施方式中，检测器6包括加速度传感器61。例如，加速度传感器61设置于主体4的左侧表面411中。

例如，加速度传感器61为双轴加速度传感器，所述加速度传感器输出与在x轴方向和z轴方向上重力加速度对应的电信号。即，例如，加速度传感器61输出与主体4绕y轴相对于水平面的倾斜角度有关的信号至输出单元7的控制器72，下文将进行说明。

加速度传感器61可为单轴加速度传感器，所述加速度传感器输出与在x轴方向和z轴方向中任一方向上重力加速度对应的信号。此外，由此，可以输出与倾斜角度有关的信号。另外，可使用三轴加速度传感器。在这种情况下，除其它角度外，也可以检测主体4绕x轴相对于水平面的倾斜角度。此外，根据HMD 1的装置构造，可适当使用压阻式加速度传感器、电容式加速度传感器及其它类型加速度传感器。

(输出单元)

输出单元7被设置给主体4，并根据检测器6的信号来输出与主体4的倾斜有关的角度信息。在本实施方式中，输出单元7包括显示单元71、控制器72和存储单元73。请注意，在本实施方式中，控制器72和存储单元73容纳在壳体41中。

控制器72通常由MPU(微处理器)等形成。控制器72根据存储于存储单元73中的程序来执行预定算术处理，并基于处理结果作出预定的判定。此外，判定结果输出至显示单元71。

控制器72首先根据从加速度传感器61输出的信号来计算主体4绕y轴而相对于水平面的倾斜角度。

这里，当倾斜角度为0时，主体的x轴方向与水平面彼此平行，因此，主体4位于适合相对位置处。此外，当这个角度小于预定角度时，它接受为误差裕度，并认为主体4位于适合相对位置处。同时，当这个角度等于或大于预定角度时，观看图像变得困难，并且认为主体4没有位于适合相对位置处。因此，必须调整相对位置。

因此，基于计算结果，控制器72确定头戴式显示器处于倾斜角度等于或大于预定角度的第一状态或倾斜角度小于预定角度的第二状态。“预定的倾斜角度”设定为相对于水平面的最大倾斜角度，这在用户观察图像中可以接受。即，第一状态表示认为主体4没有位于适合相对位置处的状态，因为主体4相对于水平面倾斜。同时，第二状态表示认为主体4位于适合相对位置处的状态，因为主体4几乎水平。

此外，当确定头戴式显示器处于第一状态时，控制器72进一步确定主体4绕y轴而相对于水平面的倾斜方向为第一方向(左倾斜方向)或与左倾斜方向不同的第二方向(右倾斜方向)。判定结果输出至LED 711至713的驱动电路。这里，“左倾斜方向”是指主体4的左手侧在垂直方向上向下倾斜的方向。同时，“右倾斜方向”是指主体4的右手侧在垂直方向上向下倾斜的方向。

存储单元73包括RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、其他半导体存储器等。存储单元73存储用于通过控制器72进行的各种算术运算的程序等。例如，ROM由非易失性存储器形成，并存储使控制器72执行算术处理(诸如倾斜角度的计算)的程序及设定值。此外，例如，存储单元73通过非易失性半导体存储器使能，以存储用于判定头戴式显示器处于第一状态、第二状态等的程序等。此外，预先存储于半导体存储器等中的这些程序可加载至RAM中并被控制器73执行。

在本实施方式中，显示单元71包括布置于主体4的左侧表面411上的三个LED灯(LED)711、712和713及用于使LED 711至713中任一个基于控制器72的输出发光的驱动电路。显示单元71被配置为根据第一状态和第二状态输出不同的角度信息。

LED 711至713沿着z轴方向以所述顺序从上表面415侧布置到下表面416。驱动电路基于控制器72的判定结果使LED 711至713中任一个点亮。此外，LED 711至713可发射不同颜色光。例如，LED 711和713发射黄光，位于中心的LED 712发射绿光。

例如，当判定头戴式显示器处于第一状态且倾斜方向为右倾斜方向时，LED 711被配置为发射黄光，当判定头戴式显示器处于第一状态且倾斜方向为左倾斜方向时，LED 713被配置为发射黄光。同时，当判定头戴式显示器处于第二状态时(即，水平)，LED 712被配置为发射绿光。

因此，通过检查LED 711至713中点亮的LED，可以检查主体4相对于水平面是否倾斜及进一步的倾斜方向。由此，即使用户无法自己校正HMD 1的倾斜，当检查LED的发光时助手等也可校正倾斜。

此外，至于LED 711至713，例如，从用户左手侧观看，在垂直方向上相对于水平面向上倾斜的右倾斜方向上，在上表面415上的LED 711点亮，在垂直方向上向下倾斜的左倾斜方向上，在下表面416上的LED 713点亮。由此，可以以直观方式使点亮的LED 711至713的配置与倾斜方向相关联。

此外，通过使用根据本实施方式的显示单元71的LED，可适当地选择其光颜色。例如，如在本实施方式中，通过使用建议交通灯的绿色、黄色等，可实现更直观显示。

下文中，将说明根据本实施方式的HMD 1的安装方法的实施例。

(安装方法的实施例)

图7为示出HMD 1的安装方法的实施例的流程图。这里，将说明实例，其中，在试图使用内窥镜装置2进行内窥镜手术的用户已经进行手消毒的情况下，因此，用户无法自己调整HMD 1的相对位置，用户附近的安装助手(下文中，简称为助手)将HMD 1安装于用户上。

首先，在安装时，由助手将束带51和52调整为比预期长度更长来准备HMD 1(步骤ST101)。此时，可预先启用HMD 1。此外，例如，助手站在用户左手侧进行准备，必要时，利用便于将助手置于容易协助HMD 1安装的高度的台阶。

接着，助手将HMD 1从用户上面安装于头上，并且束带51和52的长度经由调整部件531和532进行初步调整(步骤ST102)。束带51和52此时设定为具有额外长度，使得HMD 1与用户的相对位置不固定，且相对位置可进行调整。此外，束带51附接至用户顶叶区，束带52附接至用户枕叶区。

此外，调整HMD 1与用户的相对位置(步骤ST103)。具体地，主体4的倾斜调整为使得HMD 1的显示面411和412的高度基本上对应于用户左右眼的高度，并且HMD 1的x轴方向几乎平行于水平面。此时，束带51的长度可通过调整部件531进行调整。这里，束带51和52调整为具有额外长度，主体4的相对位置的调整可容易进行。

这里，助手从用户左手侧安装HMD 1。因此，可以相对容易的把握主体4的y轴方向是否平行于水平面，但是难以把握主体4的x轴方向是否平行于水平面。因此，即使当执行主体4的相对位置的调整时，实际上，主体4的x轴方向可能不平行于水平面，并且主体4可绕y轴而相对于水平面倾斜。即，主体4可能没有位于适合相对位置处。

图8示出HMD 1安装于用户上的状态，其中主体4绕y轴相对于水平面倾斜。在这种情况下，x轴方向不平行于水平面，并且用户左右眼的高度不对应于显示面411和412的高度。在这种状态下，当用户观察图像时，右眼图像和左眼图像不适当地彼此重叠，因此，图像可能模糊或失焦。此外，显示面411和412的图像显示区域偏离眼睛的视场，例如，这导致眼睛疲劳。

同时，启用的HMD 1通过检测器6的加速度传感器61来检测主体4绕y轴相对于水平面的倾斜(步骤ST104)。检测可连续地进行或可以预定间隔间歇地进行。加速度传感器61输出与倾斜角度有关的信息至控制器72，所述信息由与加速度成比例的电压等形成。

接着，控制器72根据加速度传感器61的信号来计算倾斜角度(步骤ST105)。此外，判定头戴式显示器处于第一状态(其中所述角度等于或大于预定角度)或第二状态(其中所述角度小于预定角度)(步骤ST106)。

当控制器72判定头戴式显示器处于第二状态时(步骤ST106中否)，LED 712点亮(步骤ST110)。由此，估计相对位置为适合的，并且束带52的长度调整为使得HMD 1与用户的相对位置为固定(步骤ST111)。通过经由调整部件532调整束带52的长度为更短并通过前额衬垫55和束带52在前后方向上夹持用户头部，限定主体4与用户在前后方向上的相对位置。

同时，当控制器72确定头戴式显示器处于第一状态时(步骤ST106中是)，控制器72进一步确定主体4绕y轴相对于水平面的倾斜方向(步骤ST107)。当倾斜方向为左倾斜方向时(步骤ST107中是)，控制器72使LED 713点亮(步骤ST108)。这里，左倾斜方向表示显示面411侧上高度向下旋转。同时，当倾斜方向为右倾斜方向时(步骤ST107中否)，控制器72使LED 711点亮(步骤ST110)。例如，在图8所示情况下，判定倾斜方向为左倾斜方向，LED 713点亮。

当看见LED 711和713的光时，可以认为，主体4的左右方向相对于水平面倾斜，并且主体4没有位于适合相对位置处。此外，当看见LED713的光时，主体4绕y轴倾斜至右手方向。同时，当看见LED 711的光时，主体4绕y轴倾斜至左手方向。以此方式，重新调整相对位置(步骤ST103)。此外，此时，必要时，重新调整束带51和52的长度。以此方式，HMD 1重复上述操作，直至LED 712点亮(步骤ST103至ST107)。

如上所述，根据本实施方式的HMD 1利用LED 711至713的光来显示主体4绕y轴相对于水平面的倾斜是否属于可接受范围内或者如果主体4倾斜超出该可接受范围则显示主体4向其倾斜的方向。由此，当检查LED711至713的光时，即使难以把握用户眼睛与显示面411和412之间位置关系的助手也可调整HMD 1的相对位置为适合相对位置。

因此，例如，即使在手术期间必须安装HMD 1的情况下，HMD 1也可安装于适合相对位置处，而无需用户自己触摸HMD 1。此外，由此，当观看舒适3D图像时，用户顺利地进行内窥镜手术成为可能。

此外，即使在用户无法使他或她的脸部转向助手的情况下，LED 711至713也布置于主体4的左侧表面411上，因此，当在用户该侧时，助手可容易获取关于HMD 1的倾斜角度的信息，使得可调整相对位置。

此外，通过安装具有上述构造的安装部5，束带51和52的长度可容易改变，因此，助手容易进行安装、相对位置的调整和固定等成为可能。

<第二实施方式>

图9为框图，示出根据本发明第二实施方式的HMD 10的装置构造。本实施方式与第一实施方式不同之处主要在于，输出单元70包括扬声器710而不是显示单元。请注意，图中，与上述第一实施方式的那些部件对应的部件将由相同附图标记表示，且其详细说明将省略。

根据本实施方式的输出单元70包括扬声器710、控制器720和存储单元730。扬声器710设置给HMD 10的主体4。例如，如同在第一实施方式中，控制器720和存储单元730容纳在壳体中。

控制器720的基本构造与根据第一实施方式的控制器72的基本构造相同。即，控制器720根据存储于存储单元730中的程序执行预定算术处理并基于处理结果作出预定的判定。此外，判定结果输出至扬声器710。

具体地，控制器720根据从加速度传感器61输出的信号来计算主体4绕y轴相对于水平面的倾斜角度。此外，基于计算结果，判定头戴式显示器是否处于第一状态(其中倾斜角度等于或大于预定角度)或第二状态(其中倾斜角度小于预定角度)。根据本实施方式的控制器720仅输出与第一状态有关的信息至扬声器710，而并作出有关倾斜方向的判定。

扬声器710基于控制器720的判定来输出上述与倾斜有关的角度信息。具体地，电路被配置为使得当控制器720判定头戴式显示器处于第一状态时产生蜂鸣声。同时，电路被配置为使得当控制器720判定头戴式显示器处于第二状态时不产生蜂鸣声。

因此，通过检查蜂鸣声，助手可估计HMD 10的主体4绕y轴倾斜，因此可调整主体4与用户的相对位置。此外，通过持续调整主体4，直至不再产生蜂鸣声，助手可调整主体4为位于适合相对位置处。

此外，助手可从相对于HMD 10的任何方向通过扬声器710接收通知。因此，利用根据本实施方式的HMD 10，助手相对于用户的站立位置的自由度增加，并且助手更容易协助安装。

请注意，根据本实施方式的输出单元70的构造并不限于上述构造。例如，可使用根据第一状态和第二状态产生不同蜂鸣声的构造。此外，例如，如同在第一实施方式中，当判定头戴式显示器处于第一状态时，控制器720可被配置为进一步判定相对于水平面的倾斜方向。在这种情况下，扬声器710可被配置为根据倾斜方向产生不同类型的蜂鸣声。

此外，从扬声器710产生的音频并不限于蜂鸣声，且蜂鸣声可为指示控制器720的判定结果的通知声音等。

<第三实施方式>

图10为示出根据本发明第三实施方式的HMD 1A的装置构造的框图。本实施方式与第一实施方式不同之处主要在于，检测器6A包括角速度传感器61A而不是加速度传感器61。请注意，图中，与上述第一实施方式的那些部件对应的部件将由相同附图标记表示，且其详细说明将省略。

角速度传感器61A通常为陀螺仪传感器且被设置给主体4，如同第一实施方式。角速度传感器61A输出由于主体4绕y轴旋转而涉及的角速度作为电信号，从而输出与倾斜角度有关的信号至输出单元7A的控制器72A。虽然例如振动型陀螺仪传感器等用作角速度传感器61A，但是角速度传感器61A没有特别限制。

即，当HMD 1A安装于用户上，然后主体4相对于水平面逐渐倾斜，且其相对位置改变，根据本实施方式的检测器6A被配置为检测(例如)归因于倾斜角度改变的角速度。

输出单元7A包括显示单元71A、控制器72A和存储单元73A。在本实施方式中，显示单元71A的构造与第一实施方式的显示单元的构造相同，但是通过控制器72A的倾斜角度的算术方法不同。即，根据来自输出单元7A的与角速度有关的信号，控制器72A在预定时间段内积分角速度，以从而计算在这个时间段内的倾斜角度。

此外，基于所计算的倾斜角度，如同第一实施方式，控制器72A判定头戴式显示器处于第一状态或第二状态，并且当头戴式显示器处于第一状态时，判定倾斜方向为右倾斜方向或左倾斜方向。由此，显示单元71A通知助手关于倾斜的信息。接收所述信息的助手可根据显示单元71A的显示来调整主体4与用户的相对位置。

请注意，“预定时间段”的起点可设定为启用角速度传感器61A的时间点。此外，利用在起点处的主体4与用户的相对位置为基准，计算绕y轴的倾斜角度。角速度传感器61A的启用方法没有特别限制。例如，用于启用角速度传感器61A的开关等可设置给主体4,、处理器单元3等。此外，角速度传感器61A可与HMD 1A的启用同步地启用。

如上所述，利用根据本实施方式的HMD 1A，即使在HMD 1A的主体4绕y轴倾斜且在安装之后主体4与用户的相对位置改变的情况下，可以检测倾斜角度并通知助手关于角度的信息。由此，在使用内窥镜装置2中改变HMD 1的相对位置的情况下，可调整位置。

虽然本技术的实施方式如上所述，但是本技术并不限于此，且基于本技术的技术构思，可作出各种变形。

例如，虽然在第一实施方式中检测器6的加速度传感器61输出与绕y轴而相对于水平面的倾斜角度有关的信号，但是也可采用以下变形例。即，加速度传感器61可被配置为能够输出与绕x轴而相对于水平面的倾斜角度有关的信号。由此，在助手将HMD 1安装于用户上的情况下，可以检测主体4在前后方向上的倾斜，否则这将会特别难以把握。

在以上变形例的情况下，例如，加速度传感器61可由双轴加速度传感器形成，所述双轴加速度传感器输出与在y轴方向和z轴方向上重力加速度对应的电信号。此外，可使用单轴角速度传感器，所述单轴角速度传感器输出与在y轴方向和z轴方向中的任一个的重力加速度对应的信号。

此外，在以上变形例中，输出单元7的显示单元71可设置给前表面413。由此，在助手将HMD 1安装于用户上的情况下，助手更容易检查显示单元71。

请注意，以上变形例也可适用于第二和第三实施方式。即，在以上变形例适用于第二实施方式的情况下，可以通过音频(诸如蜂鸣器)输出由加速度传感器61检测的与主体4绕x轴的倾斜有关的角度信息。同时，在以上变形例适用于第三实施方式的情况下，即使HMD 1A的主体4绕x轴倾斜且在安装之后主体4与用户的相对位置改变，也可以检测倾斜角度并通知助手关于角度的信息。

虽然在上述实施方式中，加速度传感器或角速度传感器可用作用于检测器的惯性传感器，但是惯性传感器并不限于此。例如，可使用地磁传感器等。同样，由此，通过检测地磁取向，可以检测主体的倾斜。

此外，加速度传感器和角速度传感器可设置为检测器。由此，在安装时相对位置的调整及在安装之后的调整都成为可能。此外，例如，基于角速度传感器的输出，可校正基于角速度传感器的输出计算的倾斜角度的积分误差。利用这种构造，更高精确检测成为可能。

例如，在第一实施方式中，LED用作显示单元，显示单元并不限于此。例如，仪表可用作显示单元，所述仪表显示主体绕y轴的倾斜角度。例如，仪表包括：具有指示倾斜角度的刻度的指示器面板和在指示器面板上指示预定角度的指针，并且可以模拟方式显示倾斜角度。由此，控制器中判定处理变得没有必要，并且倾斜角度大小可详细显示。因此，更容易调整相对位置。

同样地，显示主体相对于水平面的倾斜角度的数字显示器可用作显示单元。同样，利用这种构造，倾斜角度大小可详细显示。

作为第一实施方式的变形例，显示单元7可包括单个LED或两个LED。在显示单元7包括例如单个LED的情况下，单个LED可被配置为只有当判定头戴式显示器处于第一状态时才发光。在显示单元7包括例如两个LED的情况下，当判定头戴式显示器处于第一状态时，一个LED可点亮，当判定头戴式显示器处于第二状态时，另一个LED可点亮。可替代地，在显示单元7包括两个LED的情况下，当头戴式显示器处于第一状态时，根据倾斜方向，LED可各自点亮。利用这种构造，可以使装置构造更简单，这可实现整个HMD的重量和成本减少。

可替代地，显示单元7可包括四个或四个以上LED。由此，可以更详细地显示关于倾斜角度的信息。

可替代地，通过显示单元7的LED的闪烁，可显示判定结果。否则，例如，通过改变显示单元7的LED点亮时的时间段，也可显示判定结果。

此外，根据用户等的操作指令，主体的图像生成器可被配置为与图像信号的产生同时执行虚像位置、颜色、对比度、亮度等的调整、上述光学***的各种类型失真的校正、颜色漂移校正等。

应当注意，本技术也可被配置如下。

(1)一种头戴式显示器，包括：检测器，用于检测所述头戴式显示器的倾斜角度；及输出单元，用于输出所述倾斜角度的指示。

(2)根据(1)所述的头戴式显示器，其中所述检测器包括加速度传感器。

(3)根据(2)所述的头戴式显示器，其中所述加速度传感器包括双轴传感器。

(4)根据(2)所述的头戴式显示器，其中所述加速度传感器包括三轴传感器。

(5)根据(1)所述的头戴式显示器，其中所述检测器包括角速度传感器。

(6)根据(5)所述的头戴式显示器，其中所述检测器包括陀螺仪。

(7)根据(1)所述的头戴式显示器，其中所述输出单元包括显示单元。

(8)根据(7)所述的头戴式显示器，其中所述显示单元可操作为指示第一方向上的倾斜和第二方向上的倾斜中一个。

(9)根据(7)所述的头戴式显示器，其中所述显示器可操作为指示所述倾斜角度是否小于预定角度。

(10)根据(7)所述的头戴式显示器，其中所述显示单元包括一个或多个发光二极管。

(11)根据(10)所述的头戴式显示器，进一步包括：壳体，所述壳体具有左侧表面和右侧表面，其中，所述发光二极管定位于所述左侧表面和所述右侧表面中一个上。

(12)根据(10)所述的头戴式显示器，进一步包括壳体，所述壳体具有前表面和眼侧表面，其中所述发光二极管定位于所述前表面上。

(13)根据(7)所述的头戴式显示器，其中所述显示单元包括一个或多个发光二极管，所述发光二极管中的至少一个照亮以指示在第一方向上的倾斜角度，所述发光二极管中的至少另一个照亮以指示在第二方向上的倾斜角度。

(14)根据(7)所述的头戴式显示器，其中，所述显示单元包括一个或多个发光二极管，所述发光二极管发射各种颜色的光，第一颜色指示存在第一方向或第二方向的倾斜角度，第二颜色指示所述倾斜角度为零或基本上为零。

(15)根据(14)所述的头戴式显示器，其中所述第二颜色为绿色。

(16)根据(1)所述的头戴式显示器，其中所述输出单元包括扬声器。

(17)根据(16)所述的头戴式显示器，其中当所述倾斜角度等于或大于预定角度时，产生声音。

(18)一种医疗***，包括：头戴式显示器，其中，所述头戴式显示器包括：检测器，用于检测所述头戴式显示器的倾斜角度；及输出单元，用于输出所述倾斜角度的指示。

(19)根据(18)所述的医疗***，其中所述输出单元包括显示单元。

(20)根据(19)所述的医疗***，其中所述显示单元可操作为指示所述倾斜角度是否小于预定角度。

(21)根据(18)所述的医疗***，所述医疗***还包括内窥镜装置，所述内窥镜装置可操作为捕捉三维图像数据。

(22)根据(18)所述的医疗***，所述医疗***还包括处理单元，所述处理单元通过高清晰度多媒体接口耦接至所述头戴式显示器。

(23)一种用于调整头戴式显示器的方法，包括：检测所述头戴式显示器的倾斜角度；并且输出所述倾斜角度的指示。

(24)一种头戴式显示器，所述头戴式显示器包括：

主体，包括

用于左眼的第一显示面，及

用于右眼的第二显示面，所述第一显示面和所述第二显示面沿第一轴方向而布置；

安装部，设置给所述主体，以可安装于用户头上，使得所述第一和第二显示面于用户左右眼在与第一轴方向正交的第二轴方向上彼此相对；

检测器，设置给所述主体，以检测主体绕第一轴及与第一轴正交的第二轴中至少任一个的倾斜并产生与倾斜的角度有关的信息；及

输出单元，设置给所述主体，以根据所述检测器的信号来输出关于倾斜的角度信息。

(25)根据(24)所述的头戴式显示器，其中

所述检测器被配置为产生与相对于水平面的倾斜角度有关的信号。

(26)根据(25)所述的头戴式显示器，其中

所述输出单元还包括控制器，所述控制器被配置为根据所述检测器的信号来判定所述头戴式显示器处于倾斜角度等于或大于预定角度的第一状态或倾斜角度小于预定角度的第二状态，且所述控制器被配置为根据第一状态和第二状态输出不同角度信息。

(27)根据(26)所述的头戴式显示器，其中

当所述控制器判定所述头戴式显示器处于第一状态时，所述控制器被配置为进一步判定所述主体绕第二轴相对于水平面的倾斜方向是第一方向或者是与第一方向不同的第二方向。

(28)根据(24)至(27)中任一项所述的头戴式显示器，其中

所述输出单元包括显示单元，所述显示单元被配置为显示所述角度信息。

(29)根据(28)所述的头戴式显示器，其中

所述主体还包括在第一轴方向上彼此相对的第一侧表面和第二侧表面，及

所述显示单元设置给所述第一侧和第二侧表面中至少任一个。

(30)根据(26)或(27)所述的头戴式显示器，其中

所述输出单元包括扬声器，所述扬声器被配置为基于所述控制器的判定来输出所述角度信息。

(31)根据(24)至(30)中任一项所述的头戴式显示器，其中

所述检测器包括惯性传感器。

(32)根据(24)至(30)中任一项所述的头戴式显示器，其中

所述安装部包括调整器，所述调整期用于调整所述主体与所述用户的相对位置。

附图标记列表

1、10、1A 头戴式显示器

4 主体

5 安装部

6、6A 检测器

7、70、7A 输出单元

411 第一侧表面(左侧表面)

412 第二侧表面(右侧表面)

421 第一显示面(显示面)

422 第二显示面(显示面)

53 调整器

71、71A 显示单元

710 扬声器

72、720、72A 控制器

Claims (20)

1.一种头戴式显示器，包括：

检测器，用于检测所述头戴式显示器的倾斜角度；以及

输出单元，用于输出所述倾斜角度的指示。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述检测器包括加速度传感器。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示器，其中，所述加速度传感器包括双轴传感器。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示器，其中，所述加速度传感器包括三轴传感器。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述检测器包括角速度传感器。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，所述检测器包括陀螺仪。

7.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述输出单元包括显示单元。

8.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其中，所述显示单元可操作为指示在第一方向上的倾斜和在第二方向上的倾斜中的一个。

9.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其中，所述显示器可操作为指示所述倾斜角度是否小于预定角度。

10.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其中，所述显示单元包括一个或多个发光二极管。

11.根据权利要求10所述的头戴式显示器，进一步包括：具有左侧表面和右侧表面的壳体，并且其中，所述发光二极管位于所述左侧表面和所述右侧表面中的一个上。

12.根据权利要求10所述的头戴式显示器，进一步包括：具有前表面和眼侧表面的壳体，并且其中，所述发光二极管位于所述前表面上。

13.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其中，所述显示单元包括一个或多个发光二极管，所述发光二极管中的至少一个发光二极管照亮以指示第一方向上的倾斜角度，所述发光二极管中的至少另一个发光二极管照亮以指示第二方向上的倾斜角度。

14.根据权利要求7所述的头戴式显示器，其中，所述显示单元包括一个或多个发光二极管，所述发光二极管发射各种颜色的光，第一颜色指示存在第一方向或第二方向上的倾斜角度，并且第二颜色指示所述倾斜角度为零或基本上为零。

15.根据权利要求14所述的头戴式显示器，其中，所述第二颜色为绿色。

16.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述输出单元包括扬声器。

17.根据权利要求16所述的头戴式显示器，其中，当所述倾斜角度等于或大于预定角度时，产生声音。

18.一种医疗***，包括：

头戴式显示器，其中，所述头戴式显示器包括：检测器，用于检测所述头戴式显示器的倾斜角度；以及输出单元，用于输出所述倾斜角度的指示。

19.根据权利要求18所述的医疗***，其中，所述输出单元包括显示单元。

20.一种用于调整头戴式显示器的方法，包括：

检测所述头戴式显示器的倾斜角度；并且

输出所述倾斜角度的指示。