CN106124169A - 一种vr头盔设备视场角测量方法 - Google Patents

一种vr头盔设备视场角测量方法 Download PDF

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    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features

Abstract

本发明公开了一种VR头盔设备视场角测量方法，测量方法采用孔径光阑模拟人眼瞳孔，所述孔径光阑的中间为通光孔；固定VR头盔，将孔径光阑设置与VR头盔的透镜平行，且通光孔中心位于透镜光轴上，孔径光阑与透镜的距离即为出瞳距离；在孔径光阑一定距离处设置固定装置，固定装置上设置第一平行光源和第二平行光源；第一平行光源中心与透镜的主光轴重合，第一平行光源的光束通过孔径光阑投射至VR头盔的屏幕中心；调整第二平行光源的角度，将其光束通过孔径光阑后经过透镜折射到屏幕的边缘；测量第一平行光源与第二平行光源的夹角ω，得到视场角FOV为2ω。本方案利用光路可逆性原理，通过一些仪器组合方便准确地达到测量VR头盔设备视场角FOV的目的。

Description

一种VR头盔设备视场角测量方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，具体是一种VR头盔设备视场角测量方法。
背景技术
视场角，英文Field of View，简称FOV。在显示系统中，视场角就是显示器边缘与观察点(眼睛)连线的夹角。如图1所示，AOB角就是水平视场角，BOC就是垂直视场角，AOC角就是对角线视场角。
在VR头盔设备中，人眼透过透镜观察到的影像是一个虚像。虚像(virtualimage)，是一个物理词汇。如果光束是发散的，那么发散光束的反向延长线的交点的集合叫作物体的虚像。虚像能用眼睛直接观看，但不能用光屏接受，所以直接量测比较困难。
目前现有技术并没有一个很好的方法可以测量视场角。如果没有透镜参数，大都通过计算屏幕对物方主点张角估算，这样结果较粗略，不精准。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提出一种VR头盔设备视场角测量方法，测量方法采用孔径光阑模拟人眼的瞳孔，所述孔径光阑的中间为通光孔；固定VR头盔，将孔径光阑设置与VR头盔的透镜平行，且通光孔中心位于透镜光轴上，孔径光阑与透镜的距离即为出瞳距离；在孔径光阑一定距离处设置固定装置，固定装置上设置第一平行光源和第二平行光源；第一平行光源中心与透镜的主光轴重合，第一平行光源的光束通过孔径光阑投射至VR头盔的屏幕中心；调整第二平行光源的角度，将其光束通过孔径光阑后经过透镜折射到屏幕的边缘；测量第一平行光源与第二平行光源的夹角ω，得到视场角FOV为2ω。
调整第二平行光源的角度，将其光束通过孔径光阑后经过透镜折射到屏幕的边缘：该边缘为上下边缘时，测得的视场角FOV为垂直视场角；该边缘为左右边缘时，测得的视场角FOV为水平视场角。
优选的，控制VR头盔的屏幕与透镜距离最近时候，且设置透镜与孔径光阑的距离最近，测量得到最大视场角FOVmax。
在一个具体实施例中，透镜与孔径光阑的最近距离为6mm。
优选的，控制VR头盔的屏幕与透镜距离最远时候，且设置透镜与孔径光阑的距离最远，测量得到最小视场角FOVmin。
在一个具体实施例中，透镜与孔径光阑的最远距离为20mm。
优选的，通过电子角度仪或角度尺测量第一平行光源与第二平行光源的夹角ω。
优选的，所述透镜为单透镜或组合透镜。
优选的，所述固定装置为三脚架。
优选的，所述通光孔为圆形，其直径在1mm以内。
优选的，所述第一平行光源和第二平行光源的光束宽度在1mm以内。
优选的，采用平面图形替代屏幕。将透镜自VR头盔设备中拆除，通过三脚架或其它设备将透镜和平面图形按照一定距离设置，以模拟VR头盔中屏幕与透镜的位置关系。然后通过孔径光阑、第一平行光源和第二平行光源进行视场角测量。无需昂贵的装置，使得测量更加精确。
本发明的有益效果
本方案利用光路可逆性原理，通过一些仪器组合方便准确地达到测量VR头盔设备视场角FOV的目的。
厂商宣传只会给出一个最大视场角FOVmax，通过本发明方案同时可以测得最小视场角FOVmin。
附图说明
图1为水平视场角与垂直视场角。
图2为VR头盔设备基本成像原理。
图3为测量视场角基本方法示意图。
图4为孔径光阑结构示意图。
图5为替代屏幕测量的平面图形示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
如图2所示，图中孔径光阑(4)的位置就是人眼观察位置。人眼通过透镜(3)观察屏幕(2)时，实际观察到的是屏幕(2)通过透镜(3)和孔径光阑(4)呈现的虚像(1)。屏幕(2)的边缘光线经过透镜(3)后对人眼的张角也就是虚像(1)对人眼的张角即为视场角，即图中的FOV。
实施例1：如图3所示，一种VR头盔设备视场角测量方法，测量方法采用孔径光阑(4)模拟人眼瞳孔，如图4所示，所述孔径光阑(4)的中间为通光孔；固定VR头盔，将孔径光阑(4)设置与VR头盔的透镜(3)平行，且使通光孔中心位于透镜光轴上，孔径光阑(4)与透镜(3)的距离即为出瞳距离(8)；在孔径光阑(4)一定距离处设置固定装置，固定装置上设置第一平行光源(6)和第二平行光源(7)；第一平行光源(6)中心与透镜(3)的主光轴重合，第一平行光源(6)的光束通过孔径光阑(4)投射至VR头盔的屏幕(2)中心；调整第二平行光源(7)的角度，将其光束通过孔径光阑(4)后经过透镜(3)折射到屏幕(2)的边缘；测量第一平行光源(6)与第二平行光源(7)的夹角ω，得到视场角FOV为2ω。
在本实施例中，调整第二平行光源(7)的角度，将其光束通过孔径光阑(4)后经过透镜(3)折射到屏幕(2)的边缘：该边缘为上下边缘时，测得的视场角FOV为垂直视场角；该边缘为左右边缘时，测得的视场角FOV为水平视场角。
实施例2：如实施例1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，控制VR头盔的屏幕(2)与透镜(3)距离最近时候，且设置透镜(3)与孔径光阑(4)的距离最近，测量得到最大视场角FOVmax。
在一些具体实施例中，透镜(3)与孔径光阑(4)的最近距离为6mm。
实施例3：如实施例1或2所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，控制VR头盔的屏幕(2)与透镜(3)距离最远时候，且设置透镜(3)与孔径光阑(4)的距离最远，测量得到最小视场角FOVmin。
在一些具体实施例中，透镜(3)与孔径光阑(4)的最远距离为20mm。
实施例4：如实施例1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，通过电子角度仪或角度尺测量第一平行光源(6)与第二平行光源(7)的夹角ω。
实施例5：如实施例1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，所述透镜(3)为单透镜或组合透镜。
实施例6：如实施例1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，所述固定装置为三脚架。
实施例7：如实施例1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，所述通光孔为圆形，其直径在1mm以内。
实施例8：如实施例1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，所述第一平行光源(6)和第二平行光源(7)的光束宽度在1mm以内。
结合图3和图5，在一些实施方式中，采用平面图形替代屏幕(2)。此时，可以将透镜(3)自VR头盔设备中拆除，通过三脚架或其它设备将透镜(3)和平面图形按照一定距离设置，以模拟VR头盔中屏幕(2)与透镜(3)的位置关系。然后按照本发明公开的方案通过调整孔径光阑(4)、第一平行光源(6)和第二平行光源(7)进行视场角测量。无需昂贵的装置，使得测量更加精确。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于测量方法采用孔径光阑(4)模拟瞳孔，所述孔径光阑(4)的中间具有通光孔；固定VR头盔，将孔径光阑(4)设置与VR头盔的透镜(3)平行，且通光孔中心位于透镜(3)光轴上，孔径光阑(4)与透镜(3)的距离即为出瞳距离；在孔径光阑(4)一定距离处设置固定装置，固定装置上设置第一平行光源(6)和第二平行光源(7)；第一平行光源(6)中心与透镜(3)的主光轴重合，第一平行光源(6)的光束通过孔径光阑(4)投射至VR头盔的屏幕(2)中心；调整第二平行光源(7)的角度，将其光束通过孔径光阑(4)后经过透镜(3)折射到屏幕(2)的边缘；测量第一平行光源(6)与第二平行光源(7)的夹角ω，得到视场角FOV为2ω。
2.根据权利要求1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于控制VR头盔的屏幕(2)与透镜(3)距离最近时候，且设置透镜(3)与孔径光阑(4)的距离最近，测量得到最大视场角FOVmax。
3.根据权利要求2所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于透镜(3)与孔径光阑(4)的最近距离为6mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于控制VR头盔的屏幕(2)与透镜(3)距离最远时候，且设置透镜(3)与孔径光阑(4)的距离最远，测量得到最小视场角FOVmin。
5.根据权利要求4所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于透镜(3)与孔径光阑(4)的最远距离为20mm。
6.根据权利要求1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于通过电子角度仪或角度尺测量第一平行光源(6)与第二平行光源(7)的夹角ω。
7.根据权利要求1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于所述透镜(3)为单透镜或组合透镜。
8.根据权利要求1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于所述固定装置为三脚架。
9.根据权利要求1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于所述通光孔为圆形，其直径在1mm以内。
10.根据权利要求1所述的一种VR头盔设备视场角测量方法，其特征在于所述第一平行光源(6)和第二平行光源(7)的光束宽度在1mm以内。
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