[發明專利]虛擬現實顯示方法和虛擬現實眼鏡

在審

• 申請號: 201510363402.2
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104932106A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 王潔;黨少軍
• 申請（專利權）人: 深圳市虛擬現實科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及顯示領域，尤其涉及虛擬現實顯示方法和虛擬現實眼鏡。

背景技術

隨著虛擬現實技術的興起，虛擬現實眼鏡被看作是“下一代計算平臺”，在國內外如雨后春筍般涌現。虛擬現實眼鏡顯示方式主要有四種：即半反半透、組合分選、視網膜投射和全內反射。

半反半透的方法就是使用半反射半透射的鏡片。顯示器在眼鏡的側面，通過一枚半反射半透射的鏡片將計算機生成內容顯示在跟前，并與真實場景相疊。缺點是整個裝置的體積較大，若半反射半透射的鏡片45度放置，則顯示的寬度和裝置的厚度一致。若限制眼前裝置的厚度，則顯示面積就比較小。

組合分選需要由眼鏡上的顯示器和人眼佩戴的隱形眼鏡之間相互配合。隱形眼鏡上有線性偏振片，中央有一個高度數的透鏡，其上沒有偏振片或者有與周邊垂直的偏振片。在眼鏡顯示器上，近景顯示器前面有一層偏振片，其方向與隱形眼鏡周邊的偏振片方向垂直。近景顯示器之外是沒有偏振片，或者有偏振片但方向與隱形眼鏡中央的垂直。于是遠處實際景物發出的光線可以順利通過隱形眼鏡的大部分區域，聚焦在眼內。而近處的顯示器上的光線，無法通過隱形眼鏡周邊的部分，只能通過隱形眼鏡中央的高度數凸透鏡，也可以順利聚焦在眼內。近景和實際景物之間互不干擾。缺點是：一、需要再戴一枚隱形眼鏡。二、由于其中有偏振層加入，對隱形眼鏡的透氧性產生一定影響。三、計算機顯示的近景會遮擋遠處實景，無法實現兩者的融合。

視網膜投射則是在隱形眼鏡表面上采用微小的LED作為顯示像素，其下有菲涅爾波帶片，利用菲涅爾波帶片的衍射作用，等價于一個高度數的凸透鏡，將LED所發出的光聚焦在視網膜上。在單像素的實驗中，這個是可以實現的。但是如果擴展到多像素，比如至少是320*240的像素，那么會有一大片范圍被顯示像素所覆蓋。注意每一個菲涅爾波帶片等價于一個高度數凸透鏡，它既可以聚焦LED發出的光，也可以偏折來自遠方實際景物的光，相當于在眼前佩戴了一枚高度數的遠視眼鏡。那么有顯示像素的位置，就是看不清遠景的，要讓顯示器可用，就必須阻擋顯示器后面的來光。否則就是嚴重模糊的成像。這種顯示技術與上面“組合分選”的方式一樣，都不可能實現計算機生成圖像與實際景物的融合。

全內反射方法本質上與半反射半透射的原理是相同的，但是利用楔形玻璃內部的全內反射，使圖像能夠在眼鏡片內部反射多次后再進入眼睛。缺點是顯示部分可能有一定的棱鏡效應，遠處實景進入楔形玻璃時可能有同一個方向的偏轉，造成輕微的斜視，佩戴時間長了以后，眼肌容易疲勞。

因此如何在不增加虛擬現實眼鏡裝置厚度的基礎上，實現將用戶觀察到的遠處目標物體與計算機生成的虛擬場景進行融合，是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種虛擬現實顯示方法和虛擬現實眼鏡，旨在解決目標物體與虛擬場景融合的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種虛擬現實顯示方法所述虛擬現實顯示方法包括步驟：

利用物鏡獲取目標物體倒立縮小的實像；

通過正像透鏡對獲取的所述倒立縮小的實像進行倒轉；

經由目鏡對所述倒轉的縮小的實像進行處理，成像為一正立放大的虛像；

將所述正立放大的虛像和預置的與所述目標物體對應的虛擬場景進行圖像合成，并通過頭戴顯示器對所述合成的圖像進行顯示。

優選地，所述將所述正立放大的虛像和預置的與所述目標物體對應的虛擬場景進行圖像合成，并通過頭戴顯示器對所述合成的圖像進行顯示的步驟之前包括：

在虛擬現實交互環境中構建與所述目標物體相對應的虛擬場景。

優選地，所述正像透鏡包括轉像透鏡或棱鏡，所述通過正像透鏡對獲取的所述倒立縮小的實像進行倒轉的步驟包括：

通過雙直角棱鏡對獲取的所述倒立縮小的實像進行倒轉的同時將光軸兩次折疊或通過轉像透鏡將所述倒立縮小的實像旋轉為正立縮小的實像。

優選地，所述物鏡的直徑比所述目鏡的直徑大且所述物鏡的焦距比所述目鏡的焦距大。

優選地，所述物鏡的放大倍數比所述目鏡的放大倍數小。

此外，為實現上述目的，本發明還提出一種虛擬現實眼鏡，所述虛擬現實眼鏡包括：

獲取模塊，用于利用物鏡獲取目標物體倒立縮小的實像；

倒轉模塊，用于通過正像透鏡對獲取的所述倒立縮小的實像進行倒轉；

成像模塊，用于經由目鏡對所述倒轉的縮小的實像進行處理，成像為一正立放大的虛像；