跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备及显示方法技术

本发明专利技术提供了一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备及显示方法，其中，所述头戴式虚拟现实显示设备包括：晶状体焦距检测器，用于检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化；透镜，与所述晶状体焦距检测器连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述透镜的透镜焦距或者改变透镜到显示屏的距离，以使眼睛始终看到清晰的图像；显示屏，用于向用户显示图像；图像处理器，与所述晶状体焦距检测器连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述显示屏上显示的图像。本发明专利技术的头戴式虚拟现实显示设备结构简单、成本低廉、易于小型化生产，用户虚拟现实体验效果好、降低了用户的视觉疲劳，增强观看者观看时的真实感，用户观看时不会感到头部眩晕。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及虚拟现实(VirtualReality，VR)
，尤其涉及一种头戴式虚拟现实显示装置，具体来说就是一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备及显示方法。
技术介绍
目前，头戴式虚拟现实显示设备(主要是虚拟现实VR眼镜)普遍采用双目立体显示，大脑的本能反应，双目看到远处的物体，人眼晶状体会聚焦到远处，看到近处的物体，人眼晶状体会聚焦到近处。但是目前设备成像是在一个平面上，人眼晶状体需要聚焦到这个平面上才能看得清楚，也即无论物体远近，为了看清楚，眼球晶状体的焦距都不能改变，这与大脑的本能反应产生冲突，会导致观看者头部眩晕，因此，双目立体视觉体验很难利用目前的虚拟现实显示设备模拟。为此，斯坦福大学和英伟达联合专利技术的虚拟现实显示技术使用多片透明的液晶显示器(LCD)进行堆叠，近处的LCD显示近处的景物，远处的LCD显示远处的景物，经过透镜折射，可以模拟真实的场景，即当人眼晶状体聚焦到近处，近处物体清晰，远处物体模糊，当人眼晶状体聚焦到远处，近处物体模糊，远处物体清晰。但是，这样虚拟现实显示技术需要很多片LCD才能逼真模拟，设备复杂、成本高。另外，MagicLeap使用快速扫描的光纤来模拟自然光场，感觉和真实场景一样，但是，这种虚拟现实显示设备成本高，小型化困难。因此，本领域技术人员亟需研发一种成本低廉、构造简单的虚拟现实显示设备，为观看者轻松进行虚拟现实视觉体验提供技术保证。专利技术内容有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备及显示方法，解决现有技术中虚拟现实显示设备结构复杂、体积庞大、成本高、用户体验差的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的一个具体实施方式提供一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，包括：晶状体焦距检测器，用于检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化；透镜，与所述晶状体焦距检测器连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述透镜的透镜焦距，以使眼睛始终看到清晰的图像；显示屏，用于向用户显示图像；图像处理器，与所述晶状体焦距检测器连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述显示屏上显示的图像。本专利技术的另一个具体实施方式提供一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，包括：晶状体焦距检测器，用于检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化；透镜，与所述晶状体焦距检测器连接，用于对所述晶状体焦距的变化进行补偿；透镜调整机构，与所述晶状体焦距检测器连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述透镜的透镜焦距或者调整所述透镜到显示屏的距离，以使眼睛始终看到清晰的图像；显示屏，用于向用户显示图像；图像处理器，与所述晶状体焦距检测器连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述显示屏上显示的图像。本专利技术一个具体实施方式提供一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示方法，包括：检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化；根据所述晶状体焦距的变化调整透镜的透镜焦距或者调整透镜到显示屏的距离，以使眼睛始终看到清晰的图像；根据所述晶状体焦距的变化调整显示屏上显示的图像。根据本专利技术的上述具体实施方式，可以得知跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备及显示方法的有益效果或特点至少包括：根据眼球晶状体的焦距的变化调整透镜的焦距或调整透镜到显示屏的距离，对眼球晶状体焦距的变化进行补偿，并根据眼球晶状体的焦距变化调整显示屏上显示的图像，眼球晶状体聚焦到近处，焦距较短时，显示屏上近处的物体应清晰，显示屏上远处的物体应虚化；眼球晶状体聚焦到远处，焦距较长时，显示屏上远处的物体应清晰，显示屏上近处的物体应虚化，设备简单、成本低廉，易于小型化设计，保证用户的最终观察点始终落在显示屏上，用户眼睛不用为了观看图像而反复调整眼球晶状体的焦距，用户虚拟现实体验效果好、降低了用户的视觉疲劳，基于用户的生理反应显示图像，增强观看者观看时的真实感，用户观看时不会感到头部眩晕。应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本专利技术所欲主张的范围。附图说明下面的所附附图是本专利技术的说明书的一部分，其绘示了本专利技术的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本专利技术的原理。图1为本专利技术具体实施方式提供的一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备的具体实施例一的示意图；图2为本专利技术具体实施方式提供的一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备的具体实施例二的示意图；图3为本专利技术具体实施方式提供的一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备的具体实施例三的示意图；图4为本专利技术具体实施方式提供的一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示方法的具体实施例一的流程图；图5为本专利技术具体实施方式提供的一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示方法的具体实施例二的流程图；图6为本专利技术具体实施方式提供的一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备的显示屏和透镜、与眼球晶状体和眼球视网膜之间的位置关系结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本专利技术所揭示内容的精神，任何所属
技术人员在了解本
技术实现思路
的实施例后，当可由本
技术实现思路
所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本专利技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，其特征在于，所述头戴式虚拟现实显示设备包括：晶状体焦距检测器(10)，用于检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化；透镜(20)，与所述晶状体焦距检测器(10)连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述透镜(20)的透镜焦距，以使眼睛始终看到清晰的图像；显示屏(30)，用于向用户显示图像；以及图像处理器(40)，与所述晶状体焦距检测器(10)连接，用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述显示屏(30)上显示的图像。

【技术特征摘要】
1.一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，其特征在于，所述头戴式虚
拟现实显示设备包括：
晶状体焦距检测器(10)，用于检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化；
透镜(20)，与所述晶状体焦距检测器(10)连接，用于根据所述晶状体焦距的
变化调整所述透镜(20)的透镜焦距，以使眼睛始终看到清晰的图像；
显示屏(30)，用于向用户显示图像；以及
图像处理器(40)，与所述晶状体焦距检测器(10)连接，用于根据所述晶状体
焦距的变化调整所述显示屏(30)上显示的图像。
2.如权利要求1所述的跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，其特征在于，
所述透镜(20)为液体变焦透镜，所述液体变焦透镜用于根据所述晶状体焦距的变化
调整所述液体变焦透镜的透镜焦距，以对所述晶状体焦距的变化进行补偿。
3.如权利要求1所述的跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，其特征在于，
所述晶状体焦距检测器(10)具体包括
不可见光源(11)，用于照射眼球瞳孔，以便不可见光经眼球瞳孔后面的眼球晶
状体折射后在眼球视网膜上形成光斑；
传感单元(12)，用于感测在眼球视网膜上形成的光斑形状；以及
处理单元(13)，与所述传感单元(12)连接，用于根据所述光斑形状获得眼球
晶状体的晶状体焦距。
4.如权利要求3所述的跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，其特征在于，
所述不可见光源(11)为红外光源，所述传感单元(12)为摄像头。
5.如权利要求1所述的跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，其特征在于，
所述透镜焦距f1根据晶状体焦距f2的变化进行调整的具体公式为：
f1=11a+1b-a+cf2f2-c]]>其中，a为显示屏到透镜的距离；b为显示屏到眼球晶状体的距离；c为眼球晶
状体到眼球视网膜的距离；f1为透镜焦距；f2为晶状体焦距。
6.一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备，其特征在于，所述头戴式虚
拟现实显示设备包括：
晶状体焦距检测器(10’)，用于检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化；
透镜(20’)，与所述晶状体焦距检测器(10’)连接，用于对所述晶状体焦距的
变化进...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝大明，
申请(专利权)人：北京全景思维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11