CN110221439A - 增强现实设备及增强现实调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了增强现实设备及增强现实调节方法。其中，增强现实设备包括：图像源，用于将虚拟图像投射至显示模块；显示模块，用于将所述虚拟图像的光线以及外部实际物体反射的光线导向至人眼；偏振模块，设置于所述图像源与所述显示模块之间，用于对投射至所述显示模块的光线强度进行调节。本申请实施例通过采用上述技术方案，通过控制偏振模块中偏振元件的偏振方向，以调节进入显示模块的虚拟图像的光线强度，调节后进入虚拟图像的光线强度与外部实际物体反射的光线强度相匹配，使得在人眼中形成的增强现实图像清晰，避免虚拟图像的光线与外部实际物体反射的光线的强度不匹配时，光线较弱的物体被遮挡掩盖的情况。

Description

增强现实设备及增强现实调节方法

技术领域

本申请实施例涉及移动终端技术领域，尤其涉及一种增强现实设备及增强现实调节方法。

背景技术

随着增强现实技术的不断发展，诸如增强现实设备等的头戴增强现实设备被用户广泛接受和应用。

增强现实设备包括虚拟图像显示器和透光的镜片，虚拟图像显示器生成虚拟图像，虚拟图像的光线和透过镜片的环境光线同时进入目标瞳孔，使得佩戴增强现实设备的用户不仅能够看到现实的事物，还能够看到虚拟的图像。

在增强现实设备形成增强现实图像的过程中，现实光线和虚拟光线同时进行目标瞳孔，如果现实光线和虚拟光线强度不匹配时，光线较弱的图像易存在不清楚，无法清晰观看的情况。

发明内容

本申请实施例提供一种增强现实设备及增强现实调节方法，提高增强现实图像的清晰度。

第一方面，本申请实施例提供了一种增强现实设备，包括：

图像源，用于将虚拟图像投射至显示模块；

显示模块，用于将所述虚拟图像的光线以及外部实际物体反射的光线导向至人眼；

偏振模块，设置于所述图像源与所述显示模块之间，用于对投射至所述显示模块的光线强度进行调节。

第二方面，本申请实施例提供了一种增强现实调节方法，包括：

获取环境光强度；

根据所述环境光强度和虚拟现实图像的当前亮度确定偏振模块的调节角度；

根据所述调节角度控制所述偏振模块的转动。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例所述的增强现实调节方法。

本申请实施例中提供的技术方案，通过控制偏振模块中偏振元件的偏振方向，以调节进入显示模块的虚拟图像的光线强度，调节后进入虚拟图像的光线强度与外部实际物体反射的光线强度相匹配，使得在人眼中形成的增强现实图像清晰，避免虚拟图像的光线与外部实际物体反射的光线的强度不匹配时，光线较弱的物体被遮挡掩盖的情况。

附图说明

图1为申请实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的偏振元件对光线进行偏振处理的示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种增强现实设备的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的增强现实眼镜的侧视剖面结构示意图；

图5是本申请实施例提供的增强现实眼镜的侧视图及光线追踪示意图；

图6为本申请实施例提供的一种增强现实调节方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

图1为申请实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图，该增强现实设备包括图像源101、偏振模块102、显示模块103。

其中，图像源101，用于将虚拟图像投射至显示模块103，即图像源101用于产生虚拟图像的光线，并将虚拟图像的光线投射至显示模块103，示例性的，图像源101可以是但不限于微显示器。示例性的，图像源101发射的虚线箭头表征虚拟图像的光线，射入显示模块103的实线表征外部实际物体反射的光线。

显示模块103，用于将虚拟图像的光线以及外部实际物体反射的光线导向至人眼，其中，显示模块103可以是光学模组，或者也可以是其他组件，可以将虚拟图像的光线导向人眼，也可以将外部实际物体反射的光线导向人眼，以使人眼观看到外部实际物体的图像，也可以看到虚拟图像，以实现看到增强现实图像。可选的，显示模块103可以是透明或者半透明。显示模块103，可以将外部实际物体反射的光线透射，从而使外部实际物体反射的光线进入到人眼。或者显示模块103还可以是其他方式将外部实际物体反射的光线导向到人眼，方式并不作限定。

偏振模块102，设置于图像源101与显示模块103之间，用于对投射至显示模块103的光线强度进行调节。在本实施例中，图像源101透射至显示模块103的光线经过偏振模块102。偏振模块102中可以是包括两个偏振元件，通过控制至少一个偏振元件旋转，以调节两个偏振元件的偏振方向的夹角，达到对经过偏振模块102的光线强度进行调节的效果。

示例性的，参见图2，图2是本申请实施例提供的偏振元件对光线进行偏振处理的示意图。偏振模块包括第一偏振元件和第二偏振元件，如图2所示，光线进入第一偏振元件时，第一偏振元件根据其偏振方向对光线进行第一偏振处理，得到与第一偏振元件的偏振方向相同的第一偏振光线，该第一偏振光线进入第二偏振元件时，第二偏振元件根据其偏振方向对第一偏振光线进行第二偏振处理，得到第二偏振光线，第二偏振光线进入显示模块103。其中，当第二偏振元件和第一偏振元件的偏振方向相同(偏振方向平行)时，第二偏振光线与第一偏振光线相同(光线可以正常透过两个偏振元件)，摄像头模组的进光量最大；当第二偏振元件和第一偏振元件的偏振方向垂直时，第二偏振光线为空，即摄像头模组的进光量为零；当第二偏振元件和第一偏振元件的偏振方向之间的夹角大于0度小于90度时，第二偏振光线为第二偏振处理得到的部分光线，即存在部分光线进入摄像头模组，其中，显示模块103的进光量与两个偏振元件的偏振方向的相对角度相关，两个偏振元件的偏振方向的相对角度的范围为0度至90度，偏振方向的相对角度越大，显示模块103的进光量越小，相应的，偏振方向的相对角度越小，显示模块103的进光量越大。控制两个偏振元件的偏振方向从平行状态逐渐变为垂直状态(即偏振方向的相对角度有0度逐渐变为90度)，光线会从可以正常透过两个偏振元件到完全无法透过两个偏振元件逐渐变化，从而实现全透光到不透光的变化(即进光量由最大值到零的变化)。

本实施例中，通过调节偏振模块102包括至少一个具有旋转功能的偏振元件，通过控制该具有旋转功能的偏振元件进行旋转，使得两个偏振元件的偏振方向的相对角度变化，实现调节投射至显示模块103的光线强度，可使得投射至显示模块103的光线强度与外部实际物体反射的光线强度相匹配，避免投射至显示模块103的光线强度过大或者外部实际物体反射的光线强度过大，导致在人眼中形成的增强现实图像不清晰的问题。

可选的，偏振模块102中包括第一偏振元件和第二偏振元件，其中，第一偏振元件具有旋转功能，第二偏振元件固定，通过控制第一偏振元件沿中轴线进行旋转，达到调节投射至显示模块103的光线强度。示例性的，第一偏振元件和第二偏振元件可以是均为偏振片。示例性的，第一偏振元件为偏振片，第二偏振元件为偏振膜，该偏振膜可以是贴合在显示模块103上，减少了第二偏振元件所占用的空间，进一步降低了摄像装置的长度和工艺难度。

可选的，增强现实设备还包括马达105和控制器104；其中：马达通过连接杆106与偏振模块中的任一偏振元件连接；控制器104与马达105电连接，用于通过马达105控制与所述马达105连接的偏振元件的偏振方向。示例性的，图3是本申请实施例提供的另一种增强现实设备的结构示意图，如同3所示，偏振模块102包括第一偏振模块1021和第二偏振模块1022，马达105通过连接杆106与第一偏振模块1021连接，其中，第一偏振模块1021具有旋转功能。可选的，第一偏振元件130的形状为圆形，该第一偏振元件130的边缘可以是具有一个凸起，用于与连接杆的一端连接。

本实施例提供的增强现实设备，通过控制偏振模块中偏振元件的偏振方向，以调节进入显示模块的虚拟图像的光线强度，调节后进入虚拟图像的光线强度与外部实际物体反射的光线强度相匹配，使得在人眼中形成的增强现实图像清晰，避免虚拟图像的光线与外部实际物体反射的光线的强度不匹配时，光线较弱的物体被遮挡掩盖的情况。

在上述实施的基础上，增强现实设备可以是增强现实眼镜，相应的，图像源101、偏振模块102、控制器104、马达105可以是设置在镜框上。

可选的，显示模块103包括光学组件1031和眼镜镜片1032；光学组件1031承载在眼镜镜片上，用于将虚拟图像的光线导向到人眼，其中，光学组件1031透明或者半透明；眼镜镜片1032，用于将外部实际物体反射的光线透射到光学组件；光学组件1031还用于，将眼镜镜片透射的来自于外部实际物体反射的光线导向人眼。示例性的，图4是本申请实施例提供的增强现实眼镜的侧视剖面结构示意图。其中，眼镜镜片1032可以是平面镜、凸透镜或凹透镜，对此不作限定。光学组件1031可以是波导结构，对经过偏振模块102射入的虚拟图像的光线进行定向传输，并输出至人眼。

可选的，所述光学组件1031包括输入衍射元件和输出衍射元件，偏振模块102与输入衍射元件对应位置设置，即虚拟图像的光线经过偏振模块102后，射入输入衍射元件。示例性的，参见图5，图5是本申请实施例提供的增强现实眼镜的侧视图及光线追踪示意图。图5中图像源生成的虚拟图像的光线进入后在光学组件1031中进行定向传输，输出衍射元件射出至人眼。图5中仅示出了光线的传输示意图，虚拟图像的其他光线根据入射角度在光学组件1031中传输，并从，输出衍射元件射出至人眼。

在上述实施例的基础上，由于输入衍射元件的齿形方向对光线具有筛选功能，偏振模块102可以是包括一个偏振元件，通过偏振元件的偏振方向与输入衍射元件的齿形方向的夹角调节射入输入衍射元件的光线强度，当偏振元件的偏振方向与输入衍射元件的齿形方向垂直时，射入输入衍射元件的光线强度为零，当偏振元件的偏振方向与输入衍射元件的齿形方向平行时，射入输入衍射元件的光线强度最大，当偏振元件的偏振方向与输入衍射元件的齿形方向存在大于零且小于90度的夹角时，部分光线射入输入衍射元件。本实施例中，通过基于光学组件1031中输入衍射元件的特定属性，配合偏振元件，实现对射入输入衍射元件的光线强度，提高人眼观看的增强现实图像的清晰度。

需要说明的是，光学组件1031中的输入衍射元件可以是一维线性衍射元件，输出衍射元件可以是二维线性衍射元件，在对虚拟图像进行定向传输的基础上，扩大出瞳，扩大了视场角，便于用户观看增强现实图像。在一些实施例中，光学组件1031还可以是包括输入衍射元件、传输衍射元件和输出衍射元件，可根据需求调节光学组件1031的组成，此处不做限定，相应的，输入衍射元件、传输衍射元件和输出衍射元件均为一维线性衍射元件，输入衍射元件、传输衍射元件和输出衍射元件相配合，扩大出瞳，扩大了视场角，便于用户观看增强现实图像。

在上述实施例的基础上，增强现实设备还包括：感光元件，用于获取环境光强度；控制器104与感光元件电连接，还用于根据环境光强度和虚拟图像的当前亮度确定偏振模块中偏振元件的偏振方向。其中，当增强现实设备为增强现实眼镜时，感光元件可以是设置在左眼镜片和右眼镜片之间的镜框上，感光元件将采集的环境光强度发送至控制器104。

在本实施例中，分别获取环境光强度和虚线光线的亮度，当环境光强度与虚拟图像的当前亮度相匹配时，无需对虚拟图像的当前亮度进行调节，直接将虚拟图像的光线射入显示模块103，从显示模块103射出的虚拟光信号与现实光信号在人眼中共同生成增强现实图像。当环境光亮度对应的现实图像的亮度值小于虚拟图像的当前亮度时，需降低射入显示模块103的光线强度，即增大偏振模块中两个偏振元件的偏振方向夹角。当环境光亮度对应的现实图像的亮度值大于虚拟图像的当前亮度时，需增大射入显示模块103的光线强度，或者降低外部实际物体反射的光线强度。其中，增大射入显示模块103的光线强度可以是减小偏振模块中两个偏振元件的偏振方向夹角(例如两个偏振元件的偏振方向平行)，或者提高虚拟图像中各像素点的亮度值。

可选的，在眼镜镜片1032远离显示模块的一侧设置另一偏振模块，该偏振模块(例如第二偏振模块)的功能与构成与设置在图像源和显示模块之间的偏振模块(例如第一偏振模块)相同，可以是设置有两个偏振元件。通过调节偏振模块中任一偏振元件的偏振方向，控制通过眼镜镜片1032透射至人眼的现实光线强度。当环境光亮度对应的现实图像的亮度值大于虚拟图像的当前亮度时，控制增大第二偏振模块中两个偏振元件的偏振方向角度，降低外部实际物体反射的光线强度，使得进入人眼的外部实际物体反射的光线强度与虚拟图像的光线强度相匹配。

可选的，眼镜镜片1032为透光度可变的镜片，当环境光亮度对应的现实图像的亮度值大于虚拟图像的当前亮度时，还可以是降低眼镜镜片1032的透光度，以降低外部实际物体反射的光线强度，使得进入人眼的外部实际物体反射的光线强度与虚拟图像的光线强度相匹配。

需要说明的是，由于虚拟光线的图像在显示模块103中传输的过程中存在光损耗，射入显示模块103的虚拟图像的光线强度大于射入显示模块103的部实际物体反射的光线强度，其中，射入显示模块103的虚拟图像的光线强度与射入显示模块103的部实际物体反射的光线强度的差值可根据光损耗确定。

在上述实施例的基础上，增强现实设备还包括补光灯，与控制器104电连接，当控制器104确定环境光强度小于预设强度时，控制补光灯对当前环境进行补光，并控制感光元件重新采集补光后的环境光强度，控制器104根据补光后的环境光强度进一步确定第一偏振模块中偏振元件的偏振方向。

在上述实施例的基础上，控制器104确定虚拟图像的当前亮度，可以是将虚拟图像中各个像素点的亮度均值确定为虚拟图像的当前亮度。

在上述实施例的基础上，控制器104确定虚拟图像的当前亮度，还可以是识别虚拟图像中的目标对象，将目标对象所在区域的像素点的亮度均值确定为虚拟图像的当前亮度。示例性的，虚拟图像中的目标对象可以是虚拟图像的前景内容，示例性的，虚拟图像为一个帽子，目标对象为帽子。可选的，对虚拟图像进行边缘识别，根据边缘识别结果确定目标对象的轮廓，将该轮廓对应区域确定为目标对象，将目标对象的轮廓内的各像素点的亮度均值确定为虚拟图像的当前亮度。

图6为本申请实施例提供的一种增强现实调节方法的流程示意图，该方法可以由增强现实设备中的控制器执行，该方法包括：

步骤201、获取环境光强度。

步骤202、根据所述环境光强度和虚拟现实图像的当前亮度确定至少一个偏振元件的调节角度。

步骤203、根据所述调节角度控制所述偏振元件转动。

其中，所述至少一个偏振元件设置在图像源和显示模块之间，所述图像源，用于将虚拟图像投射至所述显示模块，所述显示模块，用于将所述虚拟图像的光线以及外部实际物体反射的光线导向至人眼。

本实施例中，通过增强现实设备的感光元件采集环境光强度，通过控制器计算虚拟图像的当前亮度，当环境光强度与虚拟图像的当前亮度不匹配时，根据环境光强度确定至少一个偏振元件的调节角度，通过至少一个偏振元件对虚拟图像的光线强度进行控制，使得进入显示模块的虚拟图像的光线强度与环境光强度相匹配。

可选的，所述方法还包括确定虚拟图像的当前亮度，例如可以是将所述虚拟图像中各个像素点的亮度均值确定为所述虚拟图像的当前亮度；或者，还可以是识别所述虚拟图像中的目标对象，将所述目标对象所在区域的像素点的亮度均值确定为所述虚拟图像的当前亮度。

可选的，根据所述环境光强度和虚拟现实图像的当前亮度确定偏振模块的调节角度，包括：根据预设的环境光强度与图像亮度的映射关系，确定所述环境光强度对应的标准亮度值；根据所述标准亮度值和所述虚拟图像的当前亮度，确定所述偏振模块中至少一个偏振元件的调节角度。

根据环境光强度与图像亮度的映射关系，以及当前的环境光强度，确定当前环境光进行人眼形成的现实图像的亮度值，进一步确定虚拟图像的标准亮度值，示例性的，虚拟图像的标准亮度值可以是与现实图像的亮度值相同，示例性的，虚拟图像的标准亮度值还可以是现实图像的亮度值与预设光损耗的和，预设光损耗是虚拟图像的光线在显示模块中传输产生的损耗。

根据标准亮度值和虚拟图像的当前亮度的比值确定偏振模块中至少一个偏振元件的调节角度。示例性的，偏振模块中两个偏振元件的偏振方向夹角为：

其中，L1为标准亮度值，L2为虚拟图像的当前亮度的比值，L1小于或等于L2。根据计算得到的偏振方向角度和当前偏振模块中两个偏振元件的偏振方向夹角，确定至少一个偏振元件的调节角度，并根据调节角度对至少一个偏振元件进行旋转。

本实施例提供的增强现实调节方法，通过采集环境光强度，当环境光强度低于虚拟现实图像的当前亮度时，通过调节偏振元件的偏振方向，调节射入人眼的虚拟图像的光线强度，与环境光强度相匹配，避免在偏暗环境下亮度较大的虚拟图像对现实光信号的掩盖，无法看清现实物体的问题，提高在人眼中形成的增强现实图像的清晰度。

本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行增强现实调节方法，该方法包括：

获取环境光强度；

根据所述环境光强度和虚拟现实图像的当前亮度确定偏振模块的调节角度，其中，所述至少一个偏振元件设置在图像源和显示模块之间，所述图像源，用于将虚拟图像投射至所述显示模块，所述显示模块，用于将所述虚拟图像的光线以及外部实际物体反射的光线导向至人眼；

根据所述调节角度控制所述偏振模块的转动。

存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDRRAM、SRAM、EDORAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的增强现实调节操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的增强现实调节方法中的相关操作。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种增强现实设备，其特征在于，包括：

图像源，用于将虚拟图像投射至显示模块；

显示模块，用于将所述虚拟图像的光线以及外部实际物体反射的光线导向至人眼；

偏振模块，设置于所述图像源与所述显示模块之间，用于对投射至所述显示模块的光线强度进行调节。

2.根据权利要求1所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备还包括马达和控制器；其中：

所述马达通过连接杆与所述偏振模块中的任一偏振元件连接，其中，所述偏振模块包括至少一个偏振元件；

所述控制器与所述马达电连接，用于通过马达控制与所述马达连接的偏振元件的偏振方向。

3.根据权利要求1所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备还包括：

感光元件，用于获取环境光强度；

所述控制器与所述感光元件电连接，还用于根据所述环境光强度和虚拟图像的当前亮度确定所述偏振模块的偏振方向。

4.根据权利要求3所述的增强现实设备，其特征在于，所述控制器还用于：

将所述虚拟图像中各个像素点的亮度均值确定为所述虚拟图像的当前亮度；或者，

识别所述虚拟图像中的目标对象，将所述目标对象所在区域的像素点的亮度均值确定为所述虚拟图像的当前亮度。

5.根据权利要求1-4任一所述的增强现实设备，其特征在于，所述显示模块包括光学组件和眼镜镜片；

所述光学组件承载在眼镜镜片上，用于将虚拟图像的光线导向到人眼，其中，所述光学组件透明或者半透明；

所述眼镜镜片，用于将外部实际物体反射的光线透射到光学组件；

所述光学组件还用于，将所述眼镜镜片透射的来自于外部实际物体反射的光线导向人眼。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光学组件包括输入衍射元件和输出衍射元件；

所述控制器用于通过调节所述偏振原件的偏振方向与所述输入衍射元件的齿形方向的夹角，对投射至所述显示模块的光线强度进行调节，其中，所述偏振模块中包括一个偏振元件。

7.一种增强现实调节方法，其特征在于，包括：

获取环境光强度；

根据所述环境光强度和虚拟现实图像的当前亮度确定至少一个偏振元件的调节角度，其中，所述至少一个偏振元件设置在图像源和显示模块之间，所述图像源，用于将虚拟图像投射至所述显示模块，所述显示模块，用于将所述虚拟图像的光线以及外部实际物体反射的光线导向至人眼；

根据所述调节角度控制所述偏振元件的转动。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述虚拟图像中各个像素点的亮度均值确定为所述虚拟图像的当前亮度；或者，

识别所述虚拟图像中的目标对象，将所述目标对象所在区域的像素点的亮度均值确定为所述虚拟图像的当前亮度。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述环境光强度和虚拟现实图像的当前亮度确定偏振模块的调节角度，包括：

根据预设的环境光强度与图像亮度的映射关系，确定所述环境光强度对应的标准亮度值；

根据所述标准亮度值和所述虚拟图像的当前亮度，确定所述至少一个偏振元件的调节角度。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求7-9中任一所述的增强现实调节方法。