CN105072436A - 虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法以及调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及虚拟现实3D领域，其公开了一种<b>虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法以及调节装置，</b>包括如下步骤：使用过程中，获取视觉辐辏参数，调节装置自动调节显示单元距离。本发明的有益效果是：有效解决虚拟立体成像过程中视觉辐辏和双眼晶状体焦点不一致所带来的冲突问题，更好的模拟真实世界中的视觉；适合于所有以目镜和显示屏成像的虚拟现实及增强现实设备。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实3D领域，特别涉及一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法以及调节装置。
背景技术
随着娱乐设备的发展，虚拟现实成像技术快速发展，虚拟现实头盔也随之快速发展。当我们看现实中的实物时，除了视觉辐辏调节，还需要对不同距离的光进行屈光调解，将光线聚焦到视网膜上才能成清晰的像，此过程中晶状体聚焦在物体的过程叫做焦点调节；目前3D显示的常用的方式为：双眼从不同角度观看同一物体得到的影像也会有一些差异，大脑会根据这种差异感觉到立体的影像。目前的虚拟现实设备均是通过左右屏显示同一物体不同角度拍摄的画面，利用双眼看到的图像偏移来呈现立体的感觉。但是屏幕发出的光线并没有深度信息，眼睛的焦点就定在一个固定值上，因而眼睛的焦点调节与这种纵深感是不匹配的，从而产生视觉辐辏调节冲突（VAC现象）；当我们在看某一点时，双眼转动使视点落在视网膜上相对应的位置，看近处的物体时，双眼通常向内看，看远处的物体视轴会发散些，这就产生了视觉辐辏；VAC现象在学术上称之为视觉辐辏调节冲突，英文vergence-accommodationconflict，也就是我们常说的调焦冲突，这一现象造成的眩晕感是目前虚拟现实面临着的难以突破的瓶颈。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法和调节装置，解决现有技术中长时间使用虚拟现实设备时容易产生疲劳、眩晕感的问题。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，包括如下步骤：使用过程中，获取视觉辐辏参数，调节装置自动调节显示单元距离。
作为本发明的进一步改进：通过眼球追踪术实时获取视觉辐辏参数，判断双眼晶状体调节焦点和显示屏实时焦点的距离差异,根据距离差异控制调节装置来对显示单元进行实时位移操作。
作为本发明的进一步改进：调节装置包括显示单元、控制单元和自适应调节单元；所述控制单元调节自适应调节单元和显示单元之间的距离；所述自适应调节单元固定在所述显示屏上；所述显示单元、控制单元和自适应调节单元通过电路连接。
作为本发明的进一步改进：所述自适应调节单元包括电磁组和弹簧组，控制单元调节电磁组上的电磁力大小来推动弹簧组，该弹簧组对显示单元进行位移操作。
作为本发明的进一步改进：所述自适应调节单元为液压、气动或马达机械结构；控制单元调节自适应调节单元来对显示单元进行位移操作。
作为本发明的进一步改进：还包括将使用过程中形成的图像大小自适应调节，具体为：显示屏位移时，当显示屏到晶状体的距离缩短时，自动缩小图像；当显示屏到晶状体的距离变长时，自动放大图像。
本发明同时提供了一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节装置，包括显示单元、控制单元和自适应调节单元；所述控制单元调节自适应调节单元和显示单元之间的距离；所述自适应调节单元固定在所述显示屏上；所述显示单元、控制单元和自适应调节单元通过电路连接。
作为本发明的进一步改进：所述自适应调节单元包括电磁组和弹簧组，控制单元调节电磁组上的电磁力大小来推动弹簧组，该弹簧组对显示单元进行位移操作。
作为本发明的进一步改进：所述自适应调节单元为液压、气动或马达机械结构；控制单元调节自适应调节单元来对显示单元进行位移操作。
作为本发明的进一步改进：所述弹簧组由弹簧和套杆组成，该套杆固定所述显示单元，所述弹簧和所述电磁组分别固定在显示单元上。
本发明的有益效果是：有效解决虚拟立体成像过程中视觉辐辏和双眼晶状体焦点不一致所带来的冲突问题，更好的模拟真实世界中的视觉;适合于所有以目镜和显示屏成像的虚拟现实及增强现实设备。
附图说明
图1是本发明现有虚拟现实成像设备的焦点示意图。
图2是本发明虚拟现实成像设备的焦点调节示意图。
图3是本发明虚拟现实及增强现实成像景深自动调节装置的一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，包括如下步骤：使用过程中，获取视觉辐辏参数，调节装置自动调节显示单元距离。
通过眼球追踪术实时获取视觉辐辏参数，判断双眼晶状体调节焦点和显示屏实时焦点的距离差异,根据距离差异控制调节装置来对显示单元进行实时位移操作，通过算法计算来实现实时位移操作。
调节装置包括显示单元、控制单元和自适应调节单元；所述控制单元调节自适应调节单元和显示单元之间的距离；所述自适应调节单元固定在所述显示屏上；所述显示单元、控制单元和自适应调节单元通过电路连接。
所述自适应调节单元包括电磁组和弹簧组，控制单元调节电磁组上的电磁力大小来推动弹簧组，该弹簧组对显示单元进行位移操作。
所述自适应调节单元为液压、气动或马达机械结构；控制单元调节自适应调节单元来对显示单元进行位移操作。
还包括将使用过程中形成的图像大小自适应调节，具体为：显示屏位移时，当显示屏到晶状体的距离缩短时，自动缩小图像；当显示屏到晶状体的距离变长时，自动放大图像，以贴近真实感。
本发明同时提供了一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节装置，包括显示单元、控制单元和自适应调节单元；所述控制单元调节自适应调节单元和显示单元之间的距离；所述自适应调节单元固定在所述显示屏上；所述显示单元、控制单元和自适应调节单元通过电路连接。
所述自适应调节单元包括电磁组和弹簧组，控制单元调节电磁组上的电磁力大小来推动弹簧组，该弹簧组对显示单元进行位移操作。
所述自适应调节单元为液压、气动或马达机械结构；控制单元调节自适应调节单元来对显示单元进行位移操作。
所述弹簧组由弹簧和套杆组成，该套杆固定所述显示单元，所述弹簧和所述电磁组分别固定在显示单元上。
图1中，传统头盔在调节好清晰度后，显示屏和目镜之间的距离是固定不变的，导致晶状体聚焦点固定不变，在立体视觉中引发视觉辐辏和焦点调节冲突，虚拟成像点1的位置不变，晶状体聚焦点2的位置不变，显示屏幕3位置不变，目镜4的位置不变，双眼晶状体5的位置也不变。
在本发明中，如图2，在调节好清晰度后，在使用过程中，能够不断的调节晶状体聚焦点2的位置。虚拟成像点1的位置始终保持不变，位移前的晶状体焦点2的位置可以根据具体需要变更到位移后的晶状体焦点21处；原来显示屏3的位置变更到了显示屏31处，这样能够有效的保证虚拟成像点的位置和晶状体焦点的位置在不停的运动中始终保持一致，有效的解决了视觉辐辏的冲突问题。
在一实施例中，如图3所示，调节装置由显示屏44，电磁组43，弹簧41和套杆42和控制单元组成，其中弹簧41和套杆42分别由4根组成，套杆42固定显示屏44以防止显示屏44偏移，弹簧41可以套在套杆42中，也可以单独固定在显示屏44上，显示屏44可以使单一显示屏，也可以使多显示屏。
调节装置也可以通过液压、气动或马达机械等结构来实现对显示屏的位移控制，都是通过控制单元对上述结构的控制来实现对显示屏的位置调节。
控制单元内可以内置眼球追踪术和具体算法模块，实时获取视觉辐辏参数，判断双眼晶状体调节焦点和显示屏实时焦点的距离差异,根据距离差异控制调节装置来对显示单元进行实时位移操作，通过算法计算来实现实时位移操作。通过小范围（约5mm----7mm)前后调节移动显示屏。
虚拟现实设备在使用前会进行初始状态的调节，如调节远视、近视等参数，使用过程中不会进行自适应参数（如晶状体焦点位置的变换）的调节。本发明中采用的算法在虚拟现实设备在使用过程中会根据晶状体焦点位置的变换来自动调节到合适的位置（如晶状体的焦点位置和虚拟成像点的位置匹配）。
该方法和调节装置同样应用于增强现实设备。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，其特征在于：包括如下步骤：使用过程中，获取视觉辐辏参数，调节装置自动调节显示单元距离。
2.根据权利要求1所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，其特征在于：通过眼球追踪术实时获取视觉辐辏参数，判断双眼晶状体调节焦点和显示屏实时焦点的距离差异,根据距离差异控制调节装置来对显示单元进行实时位移操作。
3.根据权利要求1所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，其特征在于：调节装置包括显示单元、控制单元和自适应调节单元；所述控制单元调节自适应调节单元和显示单元之间的距离；所述自适应调节单元固定在所述显示屏上；所述显示单元、控制单元和自适应调节单元通过电路连接。
4.根据权利要求3所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，其特征在于：所述自适应调节单元包括电磁组和弹簧组，控制单元调节电磁组上的电磁力大小来推动弹簧组，该弹簧组对显示单元进行位移操作。
5.根据权利要求3所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，其特征在于：所述自适应调节单元为液压、气动或马达机械结构；控制单元调节自适应调节单元来对显示单元进行位移操作。
6.根据权利要求1所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节方法，其特征在于：还包括将使用过程中形成的图像大小自适应调节，具体为：显示屏位移时，当显示屏到晶状体的距离缩短时，自动缩小图像；当显示屏到晶状体的距离变长时，自动放大图像。
7.一种虚拟现实及增强现实成像景深自动调节装置，其特征在于：包括显示单元、控制单元和自适应调节单元；所述控制单元调节自适应调节单元和显示单元之间的距离；所述自适应调节单元固定在所述显示屏上；所述显示单元、控制单元和自适应调节单元通过电路连接。
8.根据权利要求7所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节装置，其特征在于：所述自适应调节单元包括电磁组和弹簧组，控制单元调节电磁组上的电磁力大小来推动弹簧组，该弹簧组对显示单元进行位移操作。
9.根据权利要求7所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节装置，其特征在于：所述自适应调节单元为液压、气动或马达机械结构；控制单元调节自适应调节单元来对显示单元进行位移操作。
10.根据权利要求8所述虚拟现实及增强现实成像景深自动调节装置，其特征在于：所述弹簧组由弹簧和套杆组成，该套杆固定所述显示单元，所述弹簧和所述电磁组分别固定在显示单元上。
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