CN105653227A - 跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示设备及显示方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实(VirtualReality，VR)技术领域，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。

背景技术

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发明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。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明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。

本发明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。

本发明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。

根据本发明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，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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

为使本发明实施例的目的、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发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。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，也非用以限定本发明，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外的引导。

图1为本发明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，如图1所示，晶状体焦距检测器获得眼球晶状体的晶状体焦距，根据晶状体焦距调整透镜的焦距，以使眼睛始终看到清晰的图像，无论用户的晶状体焦距怎样变化，都可以看清楚显示屏上的图像，用户不用为了适应眼镜与显示屏的距离反复调整晶状体焦距，降低用户视觉疲劳。另外，晶状体焦距检测器获得眼球晶状体的晶状体焦距，根据晶状体焦距的变化调整显示屏上显示的图像(晶状体焦距变短时，图像中近景清楚，远景模糊，晶状体焦距变长时，图像中远景清楚，近景模糊)，根据晶状体焦距的改变，调整显示屏上的图像显示，符合人类正常观看远景、近景的生理规律，从而可以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。

该附图具体实施方式包括晶状体焦距检测器10、透镜20、显示屏30、图像处理器40，其中，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，透镜20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，透镜20可以为凸透镜、凹透镜、梯形透镜等；显示屏30用于向用户显示图像；图像处理器40与所述晶状体焦距检测器10连接，图像处理器40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。

参见图1，晶状体焦距检测器10检测眼球晶状体的晶状体焦距(即眼球晶状体的焦距)，由于显示屏相对于人眼的距离是不变的，为了保证观看者始终能够清晰看到显示屏上的图像，当眼球晶状体聚焦到近处，即晶状体焦距变短时，透镜的焦距(即透镜焦距)就要相应变长，当眼球晶状体聚焦到远处，即晶状体焦距变长时，透镜的焦距(即透镜焦距)就要相应变短，从而让观看者可以清晰看到显示屏上的图像。

图中透镜可以为液体变焦透镜，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，液体变焦透镜根据晶状体焦距的变化调整液体变焦透镜端电压DC的大小，从而可以变换自身的形状，从而引起液体变焦透镜折射率(曲率半径)的改变，即实现液体变焦透镜焦距的变化，从而实现对晶状体焦距变化的补偿。

再次参见图1，当眼球晶状体聚焦到近处，即晶状体焦距变短时，观看者生理反应是想清楚看到近处物体，此时，图像中近处的物体应清晰，图像中远处的物体应虚化，当眼球晶状体聚焦到远处，即晶状体焦距变长时，观看者生理反应是想清楚看到远处物体，此时，图像中远处的物体应清晰，图像中近处的物体应虚化，从而让头戴式虚拟现实显示设备能够呈现眼球晶状体不同焦距下的真实视觉，给观看者真实的虚拟现实视觉体验，且用户不会感到头部眩晕。

参见图6，图6为本发明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，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：

$f_1=\frac{1}{\frac{1}{a}+\frac{1}{b-a+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c}}}$

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。

图2为本发明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，如图2所示，利用不可见光源发出的不可见光照射眼球瞳孔，不可见光经过眼球晶状体折射后，汇聚在眼球晶状体后面的眼球视网膜上形成光斑，根据形成的光斑形状可以确定眼球晶状体的晶状体焦距。

在该附图具体实施方式中，所述晶状体焦距检测器具体包括不可见光源11、传感单元12、处理单元13，其中，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，不可见光源11可以为红外光源；传感单元12用于感测不可见光经眼球晶状体折射后在眼球视网膜上形成的光斑形状，传感单元12可以为摄像头；处理单元13与所述传感单元12连接，处理单元13用于根据所述光斑形状获得眼球晶状体的晶状体焦距。

参见图2，晶状体焦距不同，不可见光经过眼球晶状体折射后汇聚在眼球视网膜上形成的光斑形状也不同，因此通过光斑形状可以计算出晶状体焦距，为了让传感单元12精确捕捉到眼球晶状体形成的光斑形状，需要用不可见光源11发出的不可见光对观看者眼球瞳孔进行照射，此时，不可见光会经过眼球晶状体折射后，在眼球晶状体后面的眼球视网膜上形成光斑，不可见光不会影响观看者正常观看显示屏，提高了用户体验度。本发明其它具体实施例中，也可以省去不可见光源11，显示屏的可见光照射到观看者眼球瞳孔上，经过眼球瞳孔后面的眼球晶状体折射后，同样在眼球晶状体后面的眼球视网膜上形成的光斑形状，传感单元12采集光斑形状，处理单元13根据光斑形状计算出晶状体焦距。处理单元13可以为CPU(中央处理器)、DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)等处理单元，本发明不以此为限。

此外，为了能将摄像头拍摄的光斑形状和晶状体焦距建立关联，可在正式使用前进行一个学习过程：不断调整透镜的透镜焦距或者改变透镜到显示屏的距离，根据透镜焦距、显示屏到透镜的距离、显示屏到眼球晶状体的距离、眼球晶状体到眼球视网膜的距离求取晶状体焦距，同时记录使用者看清屏幕(显示屏)时的光斑形状，从而将晶状体焦距与摄像头拍摄的光斑形状建立关联，以后根据光斑形状就可以获得晶状体焦距。

图3为本发明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，如图3所示，透镜也可以采用传统光学透镜，并利用传统机械结构变换透镜焦距或调整透镜到显示屏的距离。另外，晶状体焦距检测器获得眼球晶状体的晶状体焦距，根据晶状体焦距的变化调整显示屏上显示的图像(晶状体焦距短时，图像中近景清楚，远景模糊，晶状体焦距长时，图像中近景模糊，远景清楚)，根据晶状体焦距的改变，调整显示屏上的图像显示，符合人类正常观看远景、近景的生理规律，从而可以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。

在该附图具体实施方式中，头戴式虚拟现实显示设备包括晶状体焦距检测器10’、透镜20’、显示屏30’、图像处理器40’、焦距调整机构50’，其中，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，透镜20’用于对所述晶状体焦距的变化进行补偿；焦距调整机构50’与所述晶状体焦距检测器10’连接，焦距调整机构50’用于根据所述晶状体焦距的变化调整所述透镜20’的透镜焦距或者调整所述透镜20’到显示屏的距离，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；图像处理器40’与所述晶状体焦距检测器10’连接，图像处理器40’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。

参见图3，晶状体焦距检测器10’检测眼球晶状体的晶状体焦距(即眼球晶状体的焦距)，由于显示屏相对于人眼的距离是不变的，为了保证观看者始终能够清晰看到显示屏上的图像，当眼球晶状体聚焦到近处，即晶状体焦距变短时，透镜焦距就要相应变长，当眼球晶状体聚焦到远处，即晶状体焦距变长时，透镜焦距就要相应变短，从而让观看者可以清晰看到显示屏上的图像；同理，为了保证观看者始终能够清晰看到显示屏上的图像，也可以通过改变透镜20’到显示屏的距离来实现，以补偿晶状体焦距的变化。

当眼球晶状体聚焦到近处，即晶状体焦距变短时，观看者生理反应是想清楚看到近处物体，此时，图像中近处的物体应清晰，图像中远处的物体应虚化，当眼球晶状体聚焦到远处，即晶状体焦距变长时，观看者生理反应是想清楚看到远处物体，此时，图像中远处的物体应清晰，图像中近处的物体应虚化，从而让头戴式虚拟现实显示设备能够呈现眼球晶状体不同焦距下的真实视觉，给观看者真实的虚拟现实视觉体验，且用户不会感到头部眩晕。

本发明的一具体实施例中，根据晶状体焦距f₂的变化调整所述透镜20’到显示屏的距离a的具体公式为：

$a=\frac{b+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c}-\sqrt{{(b+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c})}^2-4f_1(b+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c})}}{2}$

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，透镜焦距保持不变；f₂为晶状体焦距。

图4为本发明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4所示的方法可以应用到图1-图3所示的头戴式虚拟现实显示设备中，如图4所示，晶状体焦距检测器获得眼球晶状体的晶状体焦距，根据晶状体焦距调整透镜焦距或者调整透镜到显示屏的距离，无论用户的晶状体焦距怎样变化，都可以看清楚显示屏上的图像，降低用户视觉疲劳。另外，根据晶状体焦距的变化调整显示屏上显示的图像(晶状体焦距短时，图像中近景清楚，远景模糊，晶状体焦距长时，图像中近景模糊，远景清楚)，根据晶状体焦距的改变，调整显示屏上的图像显示，符合人类正常观看远景、近景时，晶状体焦距变化的生理规律，从而可以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。

该附图具体实施方式包括：

步骤101：利用晶状体焦距检测器检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化。根据眼球视网膜上形成的光斑形状，可以计算出晶状体焦距(即眼球晶状体的焦距)，在具体示例中，利用不可见光源发出的不可见光照射眼球瞳孔，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，根据不可见光在眼球视网膜上形成的光斑形状可以确定眼球晶状体的晶状体焦距。

步骤102：根据所述晶状体焦距的变化调整透镜的透镜焦距或者透镜到显示屏的距离，以使眼睛始终看到清晰的图像。为了保证观看者始终能够清晰看到显示屏上的图像，当晶状体聚焦到近处，即晶状体焦距变短时，透镜的焦距(即透镜焦距)就要相应变长，当晶状体聚焦到远处，即晶状体焦距变长时，透镜的焦距(即透镜焦距)就要相应变短。

步骤103：根据所述晶状体焦距的变化调整显示屏上显示的图像。当眼球晶状体聚焦到近处，即晶状体焦距变短时，观看者生理反应是想清楚看到近处物体，此时，显示屏图像中近处的物体应清晰，图像中远处的物体应虚化，当眼球晶状体聚焦到远处，即晶状体焦距变长时，观看者生理反应是想清楚看到远处物体，此时，图像中远处的物体应清晰，图像中近处的物体应虚化，从而让头戴式虚拟现实显示设备能够呈现眼球晶状体不同焦距下的真实视觉，给观看者真实的虚拟现实视觉体验，且用户不会感到头部眩晕。

参见图4，检测眼球晶状体的晶状体焦距(即眼球晶状体的焦距)，由于显示屏相对于人眼的距离是不变的，为了保证观看者始终能够清楚看到显示屏上的图像，当眼球晶状体聚焦到近处，即晶状体焦距变短时，透镜的焦距(即透镜焦距)就要相应变长，或者调整透镜与显示屏之间的距离(透镜焦距保持不变)；当眼球晶状体聚焦到远处，即晶状体焦距变长时，透镜的焦距(即透镜焦距)就要相应变短，或者调整透镜与显示屏之间的距离(透镜焦距保持不变)，从而保证观看者可以清晰看到显示屏上的图像。

图5为本发明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，如图5所示，利用不可见光源发出的不可见光照射眼球瞳孔，不可见经过眼球瞳孔后面的眼球晶状体折射后，在眼球晶状体后面的眼球视网膜上形成光斑，根据在眼球视网膜上形成的光斑形状可以确定眼球晶状体的晶状体焦距。

在该附图具体实施方式中，检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化，具体包括

步骤1011：利用不可见光源照射眼球瞳孔，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。利用不可见光照射眼球瞳孔，不可见光经眼球瞳孔后面的眼球晶状体折射后，会在眼球视网膜上形成光斑。

步骤1012：感测在眼球视网膜上形成的光斑形状。晶状体焦距不同，在眼球视网膜上形成的光斑形状及大小不同。

步骤1013：根据所述光斑形状获得眼球晶状体的晶状体焦距。由于晶状体焦距不同，不可见光经眼球晶状体折射后在眼球视网膜上形成的光斑形状也不同，因此可以根据光斑形状获得眼球晶状体的晶状体焦距。

参见图5，晶状体焦距不同，眼球晶状体在眼球视网膜上形成的光斑形状也不同，因此通过光斑形状可以计算出晶状体焦距，为了精确捕捉到眼球晶状体在眼球视网膜上形成的光斑形状，需要用不可见光源发出的不可见光对观看者眼球瞳孔进行照射，不可见光不会影响观看者正常观看显示屏，提高了用户体验度。

本发明具体应用中，显示屏可以为一块，也可以为两块，即左右眼各设置一块；由于通常情况下左右眼的晶状体焦距相同，因此，可以仅利用一套晶状体焦距检测器测量观看者的晶状体焦距，根据晶状体焦距的变化调整左右眼透镜的透镜焦距或透镜到显示屏的距离，同时调整显示屏显示的图像。当然也可以利用两套晶状体焦距检测器测量观察者的晶状体焦距，左右眼各有一套，并对应调整左右眼前面的透镜焦距或透镜到显示屏的距离，同时左右眼对应的显示屏图像发生相应变化。

本发明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，根据眼球晶状体焦距的变化调整透镜的焦距或者透镜到显示屏的距离，实现对眼球晶状体焦距变化的补偿，从而让观看者能够始终看清楚显示屏处的图像，同时让显示屏幕上显示的图像根据眼球晶状体的焦距进而显示变化，眼球晶状体的焦距变短时，透镜的焦距变长，显示屏上近处的物体应清晰，显示屏上远处的物体应虚化，眼球晶状体的焦距变长时，透镜的焦距变短，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，用户虚拟现实体验效果好。

本发明至少还具有以下有益效果：让头戴式虚拟现实显示设备能够呈现眼球晶状体不同焦距下的真实视觉的同时，保持较低的成本、较小的体积和重量。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)中执行的执行上述程序的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为了不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

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：

$f_1=\frac{1}{\frac{1}{a}+\frac{1}{b-a+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c}}}$

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行补偿；

透镜调整机构(50’)，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’)的透镜焦距或者调整所述透镜(20’)到显示屏的距离，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。

7.如权利要求6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。

8.如权利要求6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’)到显示屏的距离a根据晶状体焦距f₂的变化进行调整的具体公式为：

$a=\frac{b+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c}-\sqrt{{(b+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c})}^2-4f_1(b+\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_2-c})}}{2}$

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，透镜焦距保持不变；f₂为晶状体焦距。

9.一种跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示方法，其特征在于，所述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；以及

根据所述晶状体焦距的变化调整显示屏上显示的图像。

10.如权利要求9所述的跟踪眼球焦距的头戴式虚拟现实显示方法，其特征在于，检测眼球晶状体的晶状体焦距的变化，具体包括

利用不可见光源照射眼球瞳孔，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；

感测在眼球视网膜上形成的光斑形状；以及

根据所述光斑形状获得眼球晶状体的晶状体焦距。