一种VR头戴显示设备及其显示方法技术

本发明专利技术公开一种VR头戴显示设备及其显示方法，该VR头戴显示设备包括显示屏和固定焦距透镜，还包括控制单元和由多个阵列排布的液晶微透镜构成的液晶微透镜阵列，控制单元向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏对应位置的像素发出的光透过该部分位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜。本发明专利技术可通过使人眼观看的部分图像变模糊来减轻人眼视网膜负担，进而缓解人眼视觉疲劳。

【技术实现步骤摘要】
一种VR头戴显示设备及其显示方法
本专利技术涉及显示
更具体地，涉及一种VR头戴显示设备及其显示方法。
技术介绍
目前，随着VR(虚拟现实)技术的进步，VR头戴显示设备越来越普及，对头戴显示设备的用户体验性能提出了越来越高的要求。目前的头戴显示设备通常包括显示屏、固定焦距透镜和头戴组件，用户在使用时将头戴组件固定在头部，使显示屏保持在人脸前方，显示屏发出的光经过固定焦距透镜后聚焦在人眼视网膜上，使得显示屏显示的图像在人眼视网膜上清晰成像。现有的VR头戴显示设备影响用户体验的问题之一是在长时间的使用VR头戴显示设备后导致的人眼疲劳问题，人眼疲劳进而会引发眼睛酸痛，眩晕等一系列不适症状。目前尚未确定该问题产生的所有原因，但可确定的一个重要原因是人眼对VR头戴显示设备的成像效果与人眼对周围环境的成像效果相差较大，人眼的不适应造成疲劳的结果。人眼对VR头戴显示设备的显示屏显示的图像内容和周围环境的成像效果差别主要体现在成像清晰度方面。VR头戴显示设备的画面在固定的空间距离上(通常将显示屏设定在距人眼25cm处)，其显示的图像在经过固定焦距透镜后总能清晰的成像在人眼视网膜上，而周围环境的画面由于在不同的空间距离上，根据晶状体的凸透镜特性，同一时刻内能清晰成像的只能是特定空间距离，而其他空间距离的图像在人眼中成模糊像，即只对人眼聚焦部分有清晰图像，而其他部分为模糊图像，对比可知VR头戴显示设备的显示屏给予人眼更大的清晰图像，使得VR头戴显示设备的显示屏给人眼的信息量更多，在长时间高信息量的成像环境下，易造成人眼疲劳。现有技术中，解决上述问题采用的方式为通过对图像处理来模拟景深模糊的图像，即使用CPU/GPU对图像进行实时渲染，完成景深模糊，但对于VR头戴显示设备的显示屏高刷新率高图像分辨率的要求，数字图像处理性能遇到极大瓶颈，并不能很好解决该问题。因此，需要提供一种基于光学成像模拟景深模糊效果的VR头戴显示设备及其显示方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于光学成像模拟景深模糊效果的VR头戴显示设备及其显示方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术第一方面提供一种VR头戴显示设备，包括显示屏和固定焦距透镜，还包括控制单元和由多个阵列排布的液晶微透镜构成的液晶微透镜阵列，所述控制单元向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏对应位置的像素发出的光透过所述部分位置的液晶微透镜的焦点偏离人眼视网膜。本专利技术第一方面提供的VR头戴显示设备通过向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压，使得与液晶微透镜对应的显示屏对应位置的像素发出的光发生偏转从而改变其焦点，从而使得将显示屏显示的图像在人眼视网膜上部分清晰、部分模糊成为可能，进而可将显示屏显示的图像的不重要位置(或者说不重要区域)通过向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压的方式在人眼视网膜上模糊成像，由此减轻人眼视网膜负担进而缓解人眼视觉疲劳。优选地，该VR头戴显示设备中，所述显示屏不同位置的像素发出的光经过固定焦距透镜、未被施加控制电压的液晶微透镜阵列和人眼晶状体或经过未被施加控制电压的液晶微透镜阵列、固定焦距透镜、和人眼晶状体经过后的焦点在人眼视网膜上。即如果不向液晶微透镜阵列中的任何液晶微透镜施加控制电压则显示屏显示的图像在人眼视网膜上清晰成像，或者说VR头戴显示设备的初始状态是显示屏显示的图像的所有图像位置(或者说所有图像区域)均在人眼视网膜上清晰成像。优选地，该VR头戴显示设备中，所述控制单元向液晶微透镜阵列中边缘位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏边缘位置的像素发出的光透过边缘位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜，即，将显示屏显示的图像的边缘位置作为显示屏显示的图像的不重要位置，使显示屏显示的图像的边缘位置(或者说边缘区域)通过向液晶微透镜阵列中边缘位置的液晶微透镜施加控制电压的方式在人眼视网膜上模糊成像。或，优选地，该VR头戴显示设备还包括远景区域识别单元，所述控制单元由向显示屏输入的视频图像信号中获取显示屏显示远景图像的位置，并向液晶微透镜阵列中对应显示屏显示显示远景图像的位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏显示远景图像的位置的像素发出的光透过对应显示屏显示远景图像的位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜，即，将显示屏显示的图像中远景图像的位置作为显示屏显示的图像的不重要位置，使显示屏显示的远景图像的位置(或者说远景图像的区域)通过向液晶微透镜阵列中对应显示屏显示远景图像的位置的液晶微透镜施加控制电压的方式在人眼视网膜上模糊成像。或，优选地，该VR头戴显示设备还包括视线追踪单元，所述视线追踪单元追踪视线对应的图像区域并向所述控制单元发送非视线对应图像位置指令，所述控制单元根据非视线对应图像位置指令向液晶微透镜阵列中对应显示屏显示非视线对应图像位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏显示非视线对应图像位置的像素发出的光透过对应显示屏显示非视线对应图像位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜，即，将人眼未关注或者说视线未对准的显示屏显示的图像的区域作为显示屏显示的图像的不重要区域，使显示屏显示的图像的非视线对应图像位置(或者说非视线对应图像区域)通过向液晶微透镜阵列中对应显示屏显示非视线对应图像位置的液晶微透镜施加控制电压的方式在人眼视网膜上模糊成像。本专利技术第二方面提供一种VR头戴显示设备的显示方法，包括：在VR头戴显示设备中设置液晶微透镜阵列；向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏对应位置的像素发出的光透过所述部分位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜。本专利技术第二方面提供的VR头戴显示设备的显示方法，通过向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压，使得与液晶微透镜对应的显示屏对应位置的像素发出的光发生偏转从而改变其焦点，从而使得将显示屏显示的图像在人眼视网膜上部分清晰、部分模糊成为可能，进而可将显示屏显示的图像的不重要位置(或者说不重要区域)通过向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压的方式在人眼视网膜上模糊成像，由此减轻人眼视网膜负担进而缓解人眼视觉疲劳。优选地，该VR头戴显示设备的显示方法还包括调整液晶微透镜阵列以使得显示屏不同位置的像素发出的光经过固定焦距透镜、未被施加控制电压的液晶微透镜阵列和人眼晶状体或经过未被施加控制电压的液晶微透镜阵列、固定焦距透镜和人眼晶状体后的焦点在人眼视网膜上。即调整液晶微透镜阵列以使得如果不向液晶微透镜阵列中的任何液晶微透镜施加控制电压则显示屏显示的图像在人眼视网膜上清晰成像，或者说VR头戴显示设备的初始状态是显示屏显示的图像的所有图像位置(或者说所有图像区域)均在人眼视网膜上清晰成像。优选地，该VR头戴显示设备的显示方法中，所述部分位置为边缘位置，即，将显示屏显示的图像的边缘位置作为显示屏显示的图像的不重要位置，使显示屏显示的图像的边缘位置(或者说边缘区域)通过向液晶微透镜阵列中边缘位置的液晶微透镜施加控制电压的方式在人眼视网膜上模糊成像。或，优选地，该VR头戴显示设备的显示方法还包括该方法还包括由向显示屏输入的视频图像信号中获取显示屏显示远景图像的位置；所述部分位置为对应显示屏显示显示远景图像的位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VR头戴显示设备，包括显示屏和固定焦距透镜，其特征在于，还包括控制单元和由多个阵列排布的液晶微透镜构成的液晶微透镜阵列，所述控制单元向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏对应位置的像素发出的光透过所述部分位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜。

【技术特征摘要】
1.一种VR头戴显示设备，包括显示屏和固定焦距透镜，其特征在于，还包括控制单元和由多个阵列排布的液晶微透镜构成的液晶微透镜阵列，所述控制单元向液晶微透镜阵列中部分位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏对应位置的像素发出的光透过所述部分位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜。2.根据权利要求1所述的VR头戴显示设备，其特征在于，所述显示屏不同位置的像素发出的光经过固定焦距透镜、未被施加控制电压的液晶微透镜阵列和人眼晶状体或经过未被施加控制电压的液晶微透镜阵列、固定焦距透镜、和人眼晶状体经过后的焦点在人眼视网膜上。3.根据权利要求2所述的VR头戴显示设备，其特征在于，所述控制单元向液晶微透镜阵列中边缘位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏边缘位置的像素发出的光透过边缘位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜。4.根据权利要求2所述的VR头戴显示设备，其特征在于，所述控制单元由向显示屏输入的视频图像信号中获取显示屏显示远景图像的位置，并向液晶微透镜阵列中对应显示屏显示显示远景图像的位置的液晶微透镜施加控制电压以使得显示屏显示远景图像的位置的像素发出的光透过对应显示屏显示远景图像的位置的液晶微透镜后的焦点偏离人眼视网膜。5.根据权利要求1所述的VR头戴显示设备，其特征在于，该设备还包括视线追踪单元，所述视线追踪单元追踪视线对应的图像区域并向所述控制单元发送非视线对...

【专利技术属性】
技术研发人员：方浩博，白璐，华刚，米磊，王景棚，包智颖，林坚，薛艳娜，张勇，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11