CN105892063B - 外挂屏装置、外挂屏式vr眼镜及屏幕的显示方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外挂屏装置、外挂屏式VR眼镜及其屏幕的显示方法和装置，外挂屏式VR眼镜的屏幕为外挂屏装置的显示屏，外挂屏式VR眼镜上同时设置有使外挂屏装置在VR眼镜中定位的横向定位结构和纵向定位结构，该显示方法包括根据外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数、外挂屏装置的显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数确定两个显示画面横向中心的位置，根据两个光学镜片的光学中心之间的距离确定两个显示画面的中心点之间的距离，使用该方法两个显示画面位于光学镜片的正前方，可以提高VR眼镜的显示效果。

Description

外挂屏装置、外挂屏式VR眼镜及屏幕的显示方法和装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实设备领域，用于改善外挂屏式VR眼镜的显示效果，进一步涉及外挂屏装置、外挂屏式VR眼镜及其屏幕的显示方法和装置。

背景技术

VR眼镜即“虚拟现实眼镜”(Virtual Real ity Glasses)。通过光学装置将小显示屏上的内容放成大场景，并通过相关硬件和软件实现虚拟现实的功能。

根据显示屏是否内置一体化来区分，目前VR眼镜主要有两个类型：一体化显示屏VR眼镜和外挂屏式VR眼镜，前者集成处理系统和显示屏，后者需要外挂屏装置来实现处理和显示功能，例如，将手机作为外挂屏装置，通过将手机放入VR眼镜内实现处理和显示功能。

虽然一体化显示屏VR眼镜的显示效果较好，但其价格较高，且一般需要连接电脑端，另外，如果显示屏技术升级后观看者想更换更高级的显示屏，就需要更换整体VR眼镜，所以其使用成本和升级成本都较高。而外挂屏式VR眼镜由于自身不带显示屏，其结构简单、价格便宜，随着显示屏技术的进步，直接将更高级的外挂屏装置放入VR眼镜内即可实现VR眼镜显示屏的升级，所以其使用成本和升级成本都较低，且无需连接电脑端，使用方便、便于普及，有着广泛的应用前景。

但目前的外挂屏式VR眼镜技术不能保证画面位置与眼镜位置一致，也不能保证显示画面的大小和眼镜的视域匹配，所以导致观看效果不佳，甚至佩戴起来容易引起头晕。

发明人研究发现，主要原因有以下3点(以手机为外挂屏装置为例)：

1、外挂屏装置的显示屏通常大小不一，如手机显示屏的尺寸可能小到4寸，大到7寸；

2、显示屏在VR眼镜中的位置也不相同，如有的手机边框宽，有的手机边框窄，即使显示屏尺寸相同的手机，其显示区域与手机边框的位置也不固定；

3、不同观看者的瞳距可能不一样，当前的VR眼镜可以调节两组镜片的瞳距，但还不能根据瞳距方便的调节两个画面之间的距离。

因此，现有外挂屏式VR眼镜技术还有待于改进。

发明内容

为了解决外挂屏式VR眼镜的显示效果差的问题，本发明的技术方案如下：

一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，其中，外挂屏式VR眼镜的屏幕为外挂屏装置的显示屏，在外挂屏式VR眼镜上同时设置有横向定位结构和纵向定位结构，使得外挂屏装置在VR眼镜中的位置确定下来，然后基于横向定位结构和纵向定位结构，该显示方法包括：根据外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的光学中心与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数、外挂屏装置的显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数确定两个显示画面横向中心的位置；根据两个光学镜片的光学中心之间的距离确定两个显示画面的中心点之间的距离。

所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的光学中心与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数包括两个光学镜片的光学中心连线的中点到横向定位结构的横向距离Kw，该中心到纵向定位结构的纵向距离Kh；外挂屏装置的显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数包括外挂屏装置靠近横向定位结构的外边框的宽度Ew，靠近纵向定位结构的外边框的宽度Eh。

基于以上参数，确定两个显示画面横向中心的位置的步骤包括：计算Kw与Ew的差以确定两个显示画面的横向中心到显示屏最左侧距离Pw，计算Kh与Eh的差以确定显示画面的纵向中心到显示屏最下侧的距离Ph。

所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，外挂屏式VR眼镜上设置有瞳距调节器。

所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，在瞳距调节器上有标示瞳距的刻度值，确定所述两个显示画面的中心点之间的距离的步骤具体为：确定两个显示画面的中心点之间的距离为瞳距调节器上的刻度值。

所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，所述横向定位结构和/或所述纵向定位结构的定位位置可调。

所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，根据外挂屏式VR眼镜的视域参数确定显示画面的大小。

所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，确定显示画面的大小的步骤具体为：根据调节后的物距、标准物距和视域参数确定显示画面的大小。

所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，确定显示画面的大小的步骤具体为采用以下公式计算显示画面的高度Ht和宽度Wt：

Ht＝H×Jt/Jb；

Wt＝W×Jt/Jb；

其中，Jb为标准物距，Jt为调节后的物距，H和W分别为标准物距下的视域参数。

一种外挂屏式VR眼镜，采用本申请提供的任意一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法进行显示。

一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示装置，执行本申请提供的任意一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法。

一种外挂屏装置，该外挂屏装置的显示屏为外挂屏式VR眼镜的屏幕，该外挂屏装置按照本申请提供的任意一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法进行显示。

本发明外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，外挂屏装置基于VR眼镜上同时设置的横向定位结构和纵向定位结构在VR眼镜中定位，可以方便的确定外挂屏幕显示的两幅画面的位置，具体地，根据外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的光学中心与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数、外挂屏装置的显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数确定显示屏上的两个显示画面横向中心的位置，根据两个光学镜片的光学中心之间的距离确定两个显示画面的中心点之间的距离，从而能够将两个显示画面的位置确定，使得两个显示画面横向中心与两个光学镜片的光学中心连线的中点一致，两个显示画面的中心点之间的距离与两个光学镜片的瞳距一致，进而屏幕显示的两幅显示画面位于两个镜片的正前方，从而获得更好的观看效果。

附图说明

图1为本发明的外挂屏式VR眼镜的结构示意图。

图2为外挂屏装置显示屏中显示画面的大小和位置示意图。

图3为带有刻度值的瞳距调节器示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

本发明为了解决外挂屏式VR眼镜显示效果差的问题，通过在挂屏式VR眼镜上同时设置横向定位结构和纵向定位结构，实现外挂屏装置在外挂屏式VR眼镜中的定位，基于该定位，根据外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的光学中心与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数、外挂屏装置的显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数确定两个显示画面横向中心的位置，使得两个显示画面横向中心与两个光学镜片的光学中心连线的中点一致；根据两个光学镜片的光学中心之间的距离确定两个显示画面的中心点之间的距离，两个显示画面的中心点之间的距离与两个光学镜片的瞳距一致，以使显示画面的位置和眼镜位置一致，提高VR眼镜的显示效果。

其中，横向定位结构和纵向定位结构可以同时设置于壳体上，也可以同时设置于外挂屏固定结构上，或者其中之一设置于壳体上，另一设置于外挂屏固定结构上。

为了使外挂屏式VR眼镜不局限于一种固定大小的外挂屏装置，本申请中的外挂屏式VR眼镜的横向定位结构和/或纵向定位结构上设置定位位置调节器，使得设置有该定位位置调节器横向定位结构和/或纵向定位结构的位置能够变化，从而适应不同尺寸的外挂屏装置。

为了进一步提高外挂屏式VR眼镜的显示效果，一方面，本申请中的外挂屏式VR眼镜还包括瞳距调节器，使得外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的瞳距可调，使得本申请中的外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片之间的距离能够与观看者的瞳距相匹配，基于此，本申请中的显示方法还包括确定两个显示画面的中心点之间的距离为调节后的瞳距，使得两个显示画面之间的距离能够与瞳距大小一致，提升显示效果。更进一步地，在瞳距调节器上有瞳距的刻度值，直接确定两个显示画面的中心点之间的距离为瞳距调节器上的刻度值。

另一方面，本申请的显示方法还包括根据外挂屏式VR眼镜的视域参数确定显示画面的大小的步骤，进一步地，本申请中的外挂屏式VR眼镜还包括物距调节器，使得外挂屏式VR眼镜的物距可调，使得本申请中的外挂屏式VR眼镜的光学镜片至显示屏之间的距离能够与观看者的视力情况相匹配，基于此，在确定两个显示画面的大小时，根据调节后的物距、标准物距和视域参数确定显示画面的大小，进一步提升显示效果。

需要说明的是，外挂屏式VR眼镜的外挂屏装置包括但不限于手机，但为了便于说明，以下均以手机为例进行说明。

实施实例1

如图1所示为外挂屏式VR眼镜的结构示意图，本实例的外挂屏式VR眼镜包括壳体1、两组光学镜片4、两组镜框5、外挂屏纵向定位结构8、铰链9、固定挡板10(也即外挂屏固定结构)和外挂屏横向定位结构11。

在本实施例中，纵向定位结构8和横向定位结构11均设置于壳体1的前面板2上；在第二种实施例中，纵向定位结构8和横向定位结构11也可同时设置于固定挡板10上；在第三种实施例中，纵向定位结构8设置于壳体1的前面板2上，横向定位结构11设置于固定挡板10上；在第四种实施例中，横向定位结构11设置于壳体1的前面板2上，纵向定位结构8设置于固定挡板10上。

本实施例中纵向定位结构8和横向定位结构11的设置位置并不构成对本申请保护范围的限定。

优选地，纵向定位结构8同时作为外挂屏托板，对手机100起支撑作用，在使用时，将手机100放在所述外挂屏托板8上，实现手机100在VR眼镜中的纵向定位；然后扣上所述固定挡板10，即可固定手机，再将手机100推向并紧靠外挂屏横向定位结构11，实现手机100在VR眼镜中的横向定位，通过上述纵向定位和横向定位即可确定外挂屏装置的位置。

将手机100固定好之后，手机在一个显示屏上分左右显示两幅画面，这两幅画面分别通过两组光学镜片4被观看者的两只眼睛看到。为了提高显示效果，两个显示画面的位置分别和两组光学镜片的位置一致,显示画面的大小和两组光学镜片的视域相匹配，在本申请中，正是基于纵向定位结构8和横向定位结构11的设置，实现手机100上两个显示画面位置的确定，达到提高显示效果的目的。

如图2所示为手机100显示画面大小和位置的示意图。需要说明的是，在图2中，两个显示画面均为长方形，实际上，由于镜片能够优化的参数极其有限，在满足提高清晰度，增强视野的情况下，很难同时满足消除畸变的目的，因此，手机上的显示画面的形状依镜片的不同而不同，可能显示为枕形(显示画面的四个边内凹)或者桶形(显示画面的四个边外凸)，也可能是图2所示的长方形，本申请对显示画面的形状不做限定。

本实施例的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法的流程包括如下的步骤S102至步骤S108，具体说明如下：

步骤S102：根据外挂屏式VR眼镜的视域参数确定显示屏上两个显示画面的大小。

优选地，如图2所示，显示画面的大小可由显示画面的高度H和宽度W来确定，而显示画面的高度和宽度由外挂屏式VR眼镜的视域参数，例如外挂屏式VR眼镜的视域所对应显示屏的高度和宽度确定，因而，对于一个确定的外挂屏式VR眼镜而言，与其视域匹配的显示画面的大小是确定的，在手机中根据外挂屏式VR眼镜的视域设置或选择显示画面的高度H和宽度W以确定显示画面的大小。

需要说明的是，对于显示画面为上述枕形或桶形的情况，在确定显示画面的高度和宽度时，以上下最大的纵向距离记为高度H，以左右最大的横向距离记为宽度W。

此外，本申请中提到的视域是指对应于显示屏幕观看效果较为理想的显示画面大小，并不是VR眼镜的全部视域。VR眼镜的全部视域形状与光学镜片的形状有关，例如光学镜片的形状为圆形时，其实际视域通常也为圆形，但在显示时，一般显示为长方形或类长方形(例如上文提到的桶形或枕形)。

当外挂屏式VR眼镜工作于全景模式时，在显示屏的显示范围之内，显示画面的大小可以适当增加，以提高沉浸感。因此可以同时设置全景模式和非全景模式两组独立的视域大小参数。

步骤S104：根据外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数、外挂屏装置的显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数确定两个显示画面横向中心的位置。

具体地，根据外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数能够定位显示画面与横向定位结构和纵向定位结构的相对位置关系，再结合显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数，即可定位显示画面与显示屏的位置关系。

在一种优选的实施例中，两个显示画面横向中心的位置由两个显示画面之间的横向中心点到显示屏最左侧的距离Pw、两个显示画面之间的横向中心点到显示屏最下侧的距离Ph来确定。

相应的，外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数包括两个光学镜片的横向中心到横向定位结构的距离Kw和光学镜片的纵向中心到纵向定位结构的距离Kh；外挂屏装置的显示屏与横向定位结构和纵向定位结构的距离参数包括外挂屏装置靠近横向定位结构的外边框的宽度Ew和靠近纵向定位结构的外边框的宽度Eh。

从图2中可以看出，由于所述手机100的下方紧靠纵向定位结构8，左侧紧靠横向定位结构11，所以Pw和Ph分别为：

Pw＝Kw-Ew；

Ph＝Kh-Eh。

步骤S106：根据两个显示画面横向中心的位置和两个显示画面的中心点之间的距离确定两个显示画面的位置。

如图2所示通过两个显示画面横向中心的位置和两个显示画面的中心点之间的距离D可将两个显示画面在显示屏上的位置确定下来，其中，两个显示画面的中心点之间的距离D可以为预设值，例如针对个人定制化的VR眼镜或其他瞳距固定的VR眼镜，提前预设适配于该类眼镜的预设值，在确定显示画面的位置时，直接根据预设值进行确定。两个显示画面的中心点之间的距离D也可以为变化值，例如，针对瞳距可调的VR眼镜，根据调节后的瞳距来确定两个显示画面的中心点之间的距离。

步骤S108：控制显示屏按照确定的两个显示画面的大小和位置显示两个显示画面。

在确定D、H、W、Pw和Ph后，也即实现显示画面大小和位置的确定后，按照确定的大小和位置显示两个显示画面，从而实现画面位置与眼镜位置一致、显示画面的大小和眼镜的视域匹配的目的。

以上各种距离L的单位均以mm为例说明，手机根据显示屏的显示密度ppi(pixelsper inch，也即像素密度)可以获得上述各距离对应的显示屏中的像素距离Lp：Lp＝L/25.4×ppi。

上述各参数的设置方式有多种，包括但不限于：

1、直接在手机中设置D、H、W和计算得到的Pw、Ph；

2、直接在手机中设置D、H、W、Kw、Kh、Ew和Eh，由手机计算得到Pw、Ph；

3、在手机中预置多种D、H、W、Pw、Ph的参数组合，或者这预置多种D、H、W、Kw、Kh、Ew和Eh的参数组合，直接选择一种参数组合；

4、在手机中预置上述各种参数组合与外挂屏式VR眼镜型号和手机型号的对应关系，在手机中选择一种外挂屏式VR眼镜型号和手机型号，也即实现参数组合的选择。

上述参数的输入方式有多种，包括但不限于：

1、手动输入；2、语音输入；3、外接控制器输入(例如蓝牙遥控器等)。

为了进一步提高显示效果，在一种优选实施例中，外挂屏式VR眼镜上设置有瞳距调节器，用于调节两个光学镜片的之间的距离，使得两个光学镜片的中心之间的距离与观看者的瞳距一致，基于此，在外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法中，在瞳距调节器完成调节后，确定两个显示画面的中心点之间的距离为当前个光学镜片的瞳距，也即外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的中心之间的当前距离。

进一步优选地，在瞳距调节器3上设置有瞳距的刻度值，从而确定两个显示画面的中心点之间的距离为瞳距调节器上的刻度值即可。具体地，如图3所示为带有刻度值的瞳距调节器示意图，根据其最左边的刻度线31即可读取当前两个光学镜片的瞳距。瞳距调节器3可通过螺纹螺杆或齿轮的结构与VR眼镜的两组光学镜片4连接，以调节两组光学镜片的距离。

一种情况下，在调整瞳距时，根据瞳距调节器上的刻度值调节两个显示画面中心之间距离D(D可以在画面中显示出来)，使得距离D与调节好的瞳距刻度值保持一致，调节到最佳观看效果(比如重影、舒适度等)即可。另一种情况下，观看者调节瞳距调节器和两个显示画面中心之间距离D至已知的瞳距值，使得距离D与调节好的瞳距刻度值保持一致。

在调节时，由于手机放在外挂屏式VR眼镜里不方便直接操作，调整显示距离D的较优选方式是通过蓝牙遥控器进行调节。

为了满足不同尺寸的手机，在一种优选实施例中，可在横向定位结构和/或纵向定位结构上设置定位位置调节器，以使横向定位结构和/或所述纵向定位结构的定位位置可调。例如可以利用螺杆螺母等常见的形式来实现定位位置调节器，当手机尺寸发生变化时，调整横向定位结构和/或纵向定位结构的位置进行适应。

进一步优选地，在定位位置调节器上标注调节的尺寸刻度。在此基础上，对于横向定位结构和/或纵向定位结构的定位位置可调的VR眼镜，在设置上述每个参数时可以分基本距离和调节距离两个参数，例如，对应VR眼镜型号预置每个参数的基本距离，然后再根据定位位置调节器上标注的刻度读取调节距离，最终实现显示画面位置的确定。

实施实例2：

本实施实例和实施实例1相同，只是本实施实例中VR眼镜的物距可调，基于此，在上述步骤S102中，确定显示屏上两个显示画面的大小时，不仅考虑标准物距下的视域参数，还需考虑调节后的物距和标准物距。其中，外挂屏式VR眼镜的物距是指外挂屏装置的显示屏到光学镜片的距离。

具体地，为了方便近视眼使用者不戴眼镜观看，外挂屏式VR眼镜设置物距调节器，用于物距的调节，可以通过常见的螺杆螺母形式实现物距调节器，在物距可调节的外挂屏式VR眼镜中，显示画面的大小为调节物距后的视域对应的屏幕高度Ht和宽度Wt，需要根据调节后的物距Jt和标准物距Jb进行调整：

Ht＝H×Jt/Jb；

Wt＝W×Jt/Jb；

其中H和W分别为标准物距下视域对应的显示屏高度和宽度。

H、W、Jb都是外挂屏式VR眼镜的固定参数，可以设置或选择。

优选地，在物距调节器上标注调节的尺寸刻度，从而可直接读取到物距的调节量Jt。

实施实例3：

该实施例提供一种外挂屏式VR眼镜，该眼镜采用实施例1或2中任一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法进行显示。

实施实例4：

该实施例提供一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示装置，该显示装置执行实施例1或2中任一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法。

实施实例5：

该实施例提供一种外挂屏装置，例如该外挂屏装置为手机，该外挂屏装置按照实施例1或2中任一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法进行显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，不能因此而理解为对本发明专利保护范围的限制，凡依据本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，其中，所述外挂屏式VR眼镜的屏幕为外挂屏装置的显示屏，其特征在于，所述外挂屏式VR眼镜上同时设置有使所述外挂屏装置在VR眼镜中定位的横向定位结构和纵向定位结构，所述显示方法包括：

根据所述外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的光学中心的连线的中点与所述横向定位结构和所述纵向定位结构的距离参数、所述外挂屏装置的显示屏与所述横向定位结构和所述纵向定位结构的距离参数确定所述显示屏上的两个显示画面横向中心的位置；

根据所述两个光学镜片的光学中心之间的距离确定所述两个显示画面的中心点之间的距离；

所述外挂屏式VR眼镜的两个光学镜片的光学中心与所述横向定位结构和所述纵向定位结构的距离参数包括所述两个光学镜片的光学中心连线的中点到所述横向定位结构的横向距离Kw和所述中点到所述纵向定位结构的纵向距离Kh；

所述外挂屏装置的显示屏与所述横向定位结构和所述纵向定位结构的距离参数包括所述外挂屏装置靠近所述横向定位结构的外边框的宽度Ew和靠近所述纵向定位结构的外边框的宽度Eh；

确定所述两个显示画面横向中心的位置的步骤包括：计算Kw与Ew的差以确定所述两个显示画面的横向中心到所述显示屏最左侧距离Pw，计算Kh与Eh的差以确定两个所述显示画面的纵向中心到所述显示屏最下侧的距离Ph。

2.根据权利要求1所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，其特征在于：所述外挂屏式VR眼镜上设置有瞳距调节器。

3.根据权利要求2所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，其特征在于：在所述瞳距调节器上有标示瞳距的刻度值，确定所述两个显示画面的中心点之间的距离的步骤具体为：

确定所述两个显示画面的中心点之间的距离为所述瞳距调节器上的刻度值。

4.根据权利要求1所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，其特征在于：所述横向定位结构和/或所述纵向定位结构的定位位置可调。

5.根据权利要求1所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，其特征在于：所述显示方法还包括：根据外挂屏式VR眼镜的视域参数确定每个所述显示画面的大小。

6.根据权利要求5所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法，其特征在于：所述外挂屏式VR眼镜的物距可调，确定每个所述显示画面的大小的步骤具体为：

根据调节后的物距、标准物距和所述视域参数确定每个所述显示画面的大小。

7.一种外挂屏式VR眼镜，其特征在于：所述外挂屏式VR眼镜采用权利要求1至6任一所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法进行显示。

8.一种外挂屏式VR眼镜屏幕的显示装置，其特征在于：执行权利要求1至6任一所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法。

9.一种外挂屏装置，所述外挂屏装置的显示屏为外挂屏式VR眼镜的屏幕，其特征在于：所述外挂屏装置执行权利要求1至6任一所述的外挂屏式VR眼镜屏幕的显示方法。