CN111751988B - 一种景深调节方法、装置及双目近眼显示设备 - Google Patents

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CN111751988B CN202010549185.7A CN202010549185A CN111751988B CN 111751988 B CN111751988 B CN 111751988B CN 202010549185 A CN202010549185 A CN 202010549185A CN 111751988 B CN111751988 B CN 111751988B
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Abstract

本发明实施例涉及光学技术领域，公开了一种能够实现多景深的景深调节方法、装置及双目近眼显示设备，该方法该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，显示图像以光线的形式耦入波导片，虚拟图像以光线的形式从光波导耦出，该方法包括首先获取虚拟图像的景深的预设调节值，然后根据预设调节值计算双目近眼显示设备的双目中心视线夹角，接着根据双目中心视线夹角，确定耦出光线与波导片的夹角，以确定耦入光线与波导片的夹角，最后调整耦入光线与波导片的夹角，以使虚拟图像的景深调整至预设调节值。

Description

一种景深调节方法、装置及双目近眼显示设备
技术领域
本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种景深调节方法、装置及双目近眼显示设备。
背景技术
增强现实是将虚拟信息和真实世界相融合的技术，其中近眼显示设备是增强现实技术中的关键环节，近眼显示设备可以让用户看到真实世界的同时看到计算机构建的虚拟图像。双目视差是指人眼双目看同一个物体时左右眼的成像存在差异，是人眼判断物体远近的重要生理因素之一，观察的物体越远视差越小，物体越近视差越大。
在实现本发明实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前的双目近眼显示设备通常只有一个景深，且景深固定不能调节，当人眼观看虚拟物体时双目视线总是聚焦在一个平面上，人眼注视远处或近处时视线需要不停地在真实场景和虚拟画面之间来回切换，使虚拟物体难以很好的与真实环境相融合，从而导致用户产生眩晕感降低用户体验，难以满足多场景使用需求。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例的目的是提供一种能够实现多景深的景深调节方法、装置及双目近眼显示设备。
本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种景深调节方法，应用于双目近眼显示设备，该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，所述显示图像以光线的形式耦入所述波导片，所述虚拟图像以光线的形式从所述波导片耦出，所述方法包括：
获取所述虚拟图像的景深的预设调节值；
根据所述景深的预设调节值计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角；
根据所述双目中心视线夹角，确定耦出光线与所述波导片的夹角，以确定耦入光线与所述波导片的夹角；
调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值。
在一些实施例中，所述调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值的步骤，进一步包括：
通过调整所述显示器件的扫描角度范围，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。
在一些实施例中，所述调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值的步骤，进一步包括：
通过调整所述显示图像的显示区域，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。
在一些实施例中，所述调整所述显示图像的显示区域的步骤，进一步包括：
根据虚拟图像的当前景深和所述景深的预设调节值，计算所述双目近眼显示设备的当前双目中心视线夹角和双目中心视线夹角的预设调节值；
根据所述当前双目中心视线夹角所述双目中心视线夹角的预设调节值，获取中心视场光线的偏移角度；
根据所述中心视场光线的偏移角度，计算所述显示图像的显示区域的偏移距离。
在一些实施例中，所述计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角的计算公式具体如下：
Figure GDA0003999909880000031
其中，θ表示双目中心视线夹角，L表示人眼的瞳距，D表示虚拟图像与人眼的距离(景深)。
在一些实施例中，所述计算所述显示图像的显示区域的偏移距离的计算公式具体如下：
Figure GDA0003999909880000032
其中，x表示所述显示图像的显示区域的偏移距离，α表示所述中心视场光线的偏移角度，L表示所述显示区域的横向长度，FOV表示显示图像的横向视场角。
在一些实施例中，所述方法还包括：
通过调整所述显示器件的刷新率、所述显示器件的数量、和/或所述波导片的数量，以调节所述虚拟图像可实现的景深的数量。
在一些实施例中，所述方法还包括：
根据所述双目中心视线夹角，调整所述显示图像的面积，以使不同景深下所述虚拟图像的显示大小一致。
为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种景深调节装置，应用于双目近眼显示设备，该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，所述显示图像以光线的形式耦入所述波导片，所述虚拟图像以光线的形式从所述波导片耦出，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述虚拟图像的景深的预设调节值；
计算模块，用于根据所述景深的预设调节值计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角；
确定模块，用于根据所述双目中心视线夹角，确定耦出光线与所述波导片的夹角，以确定耦入光线与所述波导片的夹角；
调整模块，用于调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值。
为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例提供了一种双目近眼显示设备，包括：用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，
所述显示器件包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上第一方面所述的方法。
为解决上述技术问题，第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上第一方面所述的方法。
为解决上述技术问题，第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中提供了一种能够实现多景深的景深调节方法、装置及双目近眼显示设备，该方法该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，显示图像以光线的形式耦入波导片，虚拟图像以光线的形式从波导片耦出，该方法包括首先获取虚拟图像的景深的预设调节值，然后根据预设调节值计算双目近眼显示设备的双目中心视线夹角，接着根据双目中心视线夹角，确定耦出光线与波导片的夹角，以确定耦入光线与波导片的夹角，最后调整耦入光线与波导片的夹角，以使虚拟图像的景深调整至预设调节值。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例提供的景深调节方法的其中一种应用环境的示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种景深调节方法的流程图；
图3是本发明实施例一提供的一种多景深显示的原理图；
图4是本发明实施例一提供的一种双目中心视线夹角的计算原理示意图；
图5是本发明实施例一提供的一种调节虚拟图像的景深的原理图；
图6是本发明实施例一提供的另一种调节虚拟图像的景深的原理图；
图7是本发明实施例一提供的一种显示图像的显示区域的偏移距离的计算原理示意图；
图8是本发明实施例二提供的一种景深调节装置的结构示意图；
图9是本发明实施例三提供的一种双目近眼显示设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
中心视线是指双目注视单个物体时物体中心与瞳孔中心的连线，当仰望星空时双目中心视线几乎平行，人眼感受到星空在无穷远，当双目注视面前的物体时双目中心视线存在一定夹角，使得人眼感受到物体近在眼前，因此可以通过调节双目虚拟图像融合时中心视线的夹角来调节虚拟图像的远近，从而实现虚拟图像的景深调节。
基于此，本发明实施例中提供了一种能够实现多景深的景深调节方法、装置及双目近眼显示设备，该方法该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，显示图像以光线的形式耦入波导片，虚拟图像以光线的形式从波导片耦出，该方法包括首先获取虚拟图像的景深的预设调节值，然后根据预设调节值计算双目近眼显示设备的双目中心视线夹角，接着根据双目中心视线夹角，确定耦出光线与波导片的夹角，以确定耦入光线与波导片的夹角，最后调整耦入光线与波导片的夹角，以使虚拟图像的景深调整至预设调节值。
图1为本发明实施例提供的景深调节方法的其中一种应用环境的示意图，其中，该应用环境为一种双目近眼显示设备，该双目近眼显示设备包括：用于输出显示图像的显示器件4和用于输出虚拟图像的波导片1，其中，波导片1还包括耦入光学元件2和耦出光学元件7，所述显示图像作为耦入光源3以光线的形式通过所述耦入光学元件2耦入到所述波导片1中，所述虚拟图像作为耦出光源6以光线的形式通过耦出光学元件7从所述波导片1耦出，耦出的光线进入人眼5，以使用户能够看到虚拟图像。
其中，左右眼对应的显示设备左右镜像对称分布，显示器件4可以由MEMS(微机电系统激光扫描投影)，或LCD(液晶显示)、LED(发光二极管显示)、OLED(有机发光二极管显示)、DLP(数字光处理)和LCOS(硅基液晶)等多种微显示器件加准直透镜组产生，耦入光学元件2及耦出光学元件7可以是棱镜、浮雕光栅、全息光栅等几何或衍射光学元件，光学元件可以与波导片1以多种方式结合，如覆盖在波导片1上下表面或嵌入波导片中，从而将耦入光源3引导至人眼5实现虚拟显示。
需要说明的是，图1中耦入光源3示例性地画出了左中右三个视场的光线，中心视场8的光线与波导片1垂直且波导片1相对于双眼水平放置，此时双目中心视线平行，虚拟图像显示在无穷远，景深也为无穷远。且有，图1中的双目近眼显示设备为光波导近眼显示设备，而本发明实施例提供的景深调节方法不仅仅适用于光波导近眼显示设备，还适用于自由曲面、全息视网膜投影等其他近眼显示设备，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本发明实施例的限定。
具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
实施例一
本发明实施例提供了一种景深调节方法，应用于双目近眼显示设备，该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，所述显示图像以光线的形式耦入所述波导片，所述虚拟图像以光线的形式从所述波导片耦出，该设备可以是如上述应用场景及图1所述的双目近眼显示设备，请参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种景深调节方法的流程，该方法包括但不限于以下步骤：
步骤110：获取所述虚拟图像的景深的预设调节值。
在本发明实施例中，首先，获取虚拟图像中所要呈现的一个或多个景深，作为景深的预设调节值。该景深的数量和所述预设调节值的范围受到显示器件的型号及参数限制。因而，在一些实施例中，可以通过调整所述显示器件的刷新率、所述显示器件的数量、和/或所述波导片的数量，以调节所述虚拟图像可实现的景深的数量。
具体地，在想要实现多景深显示时，需要在利用人眼的视觉暂留效应，在极短的时间内显示不同景深的虚拟图像，具体可通过高帧率显示不同双目中心视线角的虚拟图像来实现，对于一个刷新频率为180Hz的显示器件来说，每1/60s循环显示3幅不同显示图像，使每幅虚拟图像的中心视场夹角不同，则对应的双目中心视线的夹角也不同。
例如，请一并参见图3，其示出了一种多景深显示的原理图，假设这3幅图像合像时双目中心视线夹角分别为θ1、θ2和θ3，则这3幅图会从近到远显示在不同的距离D1、D2和D3，从而实现3个景深的显示效果。
步骤120：根据所述景深的预设调节值计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角。
瞳距是指人眼双目瞳孔之间的间距，成年人瞳距通常在50-70mm之间，对于虚拟图像，中心视线定义为双目重叠部分的图像中心与瞳孔中心的连线。请一并参见图4，其示出了一种计算双目近眼显示设备的双目中心视线夹角的计算原理，所述计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角的计算公式具体如下：
Figure GDA0003999909880000091
其中，θ表示双目中心视线夹角，L表示人眼的瞳距，D表示虚拟图像与人眼的距离(景深)。
若假设人眼的瞳距L为70mm，则计算可得当虚拟图像与人眼的距离(景深)D为0.5m时双目中心视线夹角θ为8°，当虚拟图像与人眼的距离(景深)D趋于无穷远时双目中心视线夹角θ趋于0°，因此对于一个瞳距为70mm的用户来说，双目中心视线夹角θ在0-8°之间进行调节就可以实现虚拟图像的成像位置(景深)从眼前0.5m到无穷远的调节，反之也即是说，可以根据所述景深的预设调节值来计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角。
步骤130：根据所述双目中心视线夹角，确定耦出光线与所述波导片的夹角，以确定耦入光线与所述波导片的夹角。
基于图1和图3及其实施例可知，通过调整中心视场光线与波导片的夹角可以实现对双目中心视线夹角的调节，由于耦入光线与波导片的夹角和耦出光线与波导片的夹角具有一一对应的关系，调整耦入光线与波导片的夹角即可实现双目中心视线夹角的调节。
步骤140：调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值。
具体地，本发明实施例提供了两种调整所述耦入光线与所述波导片的夹角的方法：
第一种方式是，通过调整所述显示器件的扫描角度范围，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。请一并参见图5，其示出了一种调节虚拟图像的景深的原理图，图5所示双目近眼显示设备即为应用场景及图1所示的双目近眼显示设备，不难看出，通过调整显示器件的出光方向，也即是显示器件的扫描角度范围，即可相应调整耦入光线与波导片的夹角，从而能够实现对景深的调节。
需要说明的是，当显示器件是MEMS时，选用如上述第一种方式对所述耦入光线与所述波导片的夹角进行调整。
第二种方式是，通过调整所述显示图像的显示区域，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。
请一并参见图6，其示出了另一种调节虚拟图像的景深的原理图，其中，阴影区域为虚拟图像所在区域，通过调节虚拟图像所在区域的位置就可以实现双目中心视线夹角的调节，而对于虚拟图像所在区域的位置的调节，相应的可通过对显示区域内显示图像的位置的调整来实现，从而实现对虚拟图像的景深调节。
具体地，根据虚拟图像的当前景深和所述景深的预设调节值，计算所述双目近眼显示设备的当前双目中心视线夹角和双目中心视线夹角的预设调节值；根据所述当前双目中心视线夹角所述双目中心视线夹角的预设调节值，获取中心视场光线的偏移角度；根据所述中心视场光线的偏移角度，计算所述显示图像的显示区域的偏移距离。
需要说明的是，需要说明的是，当显示器件是LCD、LED、OLED、DLP和/或LCOS时，选用如上述第二种方式对所述耦入光线与所述波导片的夹角进行调整。且有，对于上述所述双目近眼显示设备的当前双目中心视线夹角和双目中心视线夹角的预设调节值的获取，可根据如上述步骤120所示实施例及图4所示的方式来获取。
同时，请一并参见图7，其示出了本发明实施例提供的一种显示图像的显示区域的偏移距离的计算原理示意图，其为人眼可视的虚拟图像的画面，其中，实线黑框代表虚拟图像的最大边界，将显示器件划分为三个不同区域，左右眼对应的显示器件的显示区域镜像对称，所述计算所述显示图像的显示区域的偏移距离的计算公式具体如下：
Figure GDA0003999909880000111
其中，x表示所述显示图像的显示区域的偏移距离，α表示所述中心视场光线的偏移角度，L表示所述显示区域的横向长度，FOV表示显示图像的横向视场角。
进一步地，当不同景深下显示的虚拟图像的视场角相同时，将会出现虚拟图像离人眼越近图像越小，越远图像越大的现象，因此，在一些实施例中，需要根据所述双目中心视线夹角，调整所述显示图像的面积，以使不同景深下所述虚拟图像的显示大小一致，具体地，所述虚拟图像的面积的计算公式为：
Figure GDA0003999909880000121
其中，S表示虚拟图像的面积，L表示双目瞳距，θ表示双目中心视线夹角，FH表示虚拟图像的横向视场角，FV表示虚拟图像的纵向视场角。
因此，进一步地，根据上式可进一步推导得到两个不同景深的虚拟图像的面积大小的比值关系式为：
Figure GDA0003999909880000122
其中，S1表示一个景深的虚拟图像的面积，S2表示另一个景深的虚拟图像的面积，θ1表示一个景深的虚拟图像对应的双目中心视线夹角，θ2表示另一个景深的虚拟图像对应的双目中心视线夹角。因此，假设要想在两个不同景深显示两个大小一样的物体时需要考虑上面的比例关系，虚拟物体离的越近，显示器件上显示对应物体所用的像素数目越多。
实施例二
本发明实施例提供了一种景深调节装置，应用于双目近眼显示设备，该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，所述显示图像以光线的形式耦入所述波导片，所述虚拟图像以光线的形式从所述波导片耦出，所述双目近眼显示设备可以是上述应用场景及图1所示的双目近眼显示设备，请参见图8，其示出了本发明实施例提供的一种景深调节装置，所述景深调节装置200包括：获取模块210、计算模块220、确定模块230和调整模块240。
所述获取模块210用于获取所述虚拟图像的景深的预设调节值；
所述计算模块220用于根据所述景深的预设调节值计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角；
所述确定模块230用于根据所述双目中心视线夹角，确定耦出光线与所述波导片的夹角，以确定耦入光线与所述波导片的夹角；
所述调整模块240用于调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值。
在一些实施例中，所述调整模块240还用于通过调整所述显示器件的扫描角度范围，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。
在一些实施例中，所述调整模块240还用于通过调整所述显示图像的显示区域，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。
在一些实施例中，所述调整模块240还用于根据虚拟图像的当前景深和所述景深的预设调节值，计算所述双目近眼显示设备的当前双目中心视线夹角和双目中心视线夹角的预设调节值；
根据所述当前双目中心视线夹角所述双目中心视线夹角的预设调节值，获取中心视场光线的偏移角度；
根据所述中心视场光线的偏移角度，计算所述显示图像的显示区域的偏移距离。
在一些实施例中，所述计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角的计算公式具体如下：
Figure GDA0003999909880000141
其中，θ表示双目中心视线夹角，L表示人眼的瞳距，D表示虚拟图像与人眼的距离(景深)。
在一些实施例中，所述计算所述显示图像的显示区域的偏移距离的计算公式具体如下：
Figure GDA0003999909880000142
其中，x表示所述显示图像的显示区域的偏移距离，α表示所述中心视场光线的偏移角度，L表示所述显示区域的横向长度，FOV表示显示图像的横向视场角。
在一些实施例中，所述调整模块240还用于通过调整所述显示器件的刷新率、所述显示器件的数量、和/或所述波导片的数量，以调节所述虚拟图像可实现的景深的数量。
在一些实施例中，所述调整模块240还用于根据所述双目中心视线夹角，调整所述显示图像的面积，以使不同景深下所述虚拟图像的显示大小一致。
实施例三
本发明实施例提供了一种双目近眼显示设备，请参见图9，其示出了一种双目近眼显示设备的硬件结构，所述双目近眼显示设备300包括：用于输出显示图像的显示器件310和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片320，其中，所述显示器件310可以是如图1所示的显示器件4，所述波导片320可以是如图1所示的波导片1。
所述显示器件310包括：至少一个处理器311；以及，与所述至少一个处理器311通信连接的存储器312，图9中以其以一个处理器311为例。所述存储器312存储有可被所述至少一个处理器311执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器311执行，以使所述至少一个处理器311能够执行上述图2所述的景深调节方法。所述处理器311和所述存储器312可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。
存储器312作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的景深调节方法对应的程序指令/模块，例如，图8所示的各个模块。处理器311通过运行存储在存储器312中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例景深调节方法。
存储器312可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据景深调节装置的使用所创建的数据等。此外，存储器312可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器312可选包括相对于处理器311远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至景深调节装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器312中，当被所述一个或者多个处理器311执行时，执行上述任意方法实施例中的景深调节方法，例如，执行以上描述的图2的方法步骤，实现图8中的各模块和各单元的功能。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图2的方法步骤，实现图8中的各模块的功能。
本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时时，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的景深调节方法，例如，执行以上描述的图2的方法步骤，实现图8中的各模块的功能。
本发明实施例中提供了一种能够实现多景深的景深调节方法、装置及双目近眼显示设备，该方法该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，显示图像以光线的形式耦入波导片，虚拟图像以光线的形式从波导片耦出，该方法包括首先获取虚拟图像的景深的预设调节值，然后根据预设调节值计算双目近眼显示设备的双目中心视线夹角，接着根据双目中心视线夹角，确定耦出光线与波导片的夹角，以确定耦入光线与波导片的夹角，最后调整耦入光线与波导片的夹角，以使虚拟图像的景深调整至预设调节值。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种景深调节方法，其特征在于，应用于双目近眼显示设备，该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，所述显示图像以光线的形式耦入所述波导片，所述虚拟图像以光线的形式从所述波导片耦出，所述方法包括：
获取所述虚拟图像中所要呈现的一个或多个景深，作为景深的预设调节值；
根据所述景深的预设调节值计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角；
根据所述双目中心视线夹角，确定耦出光线与所述波导片的夹角，以确定耦入光线与所述波导片的夹角；
调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值；
根据所述双目中心视线夹角，调整所述显示图像的面积，以使不同景深下所述虚拟图像的显示大小一致，两个不同景深的虚拟图像的面积大小的比值关系式为：
Figure FDA0003999909870000011
其中，S1表示一个景深的虚拟图像的面积，S2表示另一个景深的虚拟图像的面积，θ1表示一个景深的虚拟图像对应的双目中心视线夹角，θ2表示另一个景深的虚拟图像对应的双目中心视线夹角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值的步骤，进一步包括：
通过调整所述显示器件的扫描角度范围，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值的步骤，进一步包括：
通过调整所述显示图像的显示区域，以调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以调节所述虚拟图像的景深。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述调整所述显示图像的显示区域的步骤，进一步包括：
根据虚拟图像的当前景深和所述景深的预设调节值，计算所述双目近眼显示设备的当前双目中心视线夹角和双目中心视线夹角的预设调节值；
根据所述当前双目中心视线夹角所述双目中心视线夹角的预设调节值，获取中心视场光线的偏移角度；
根据所述中心视场光线的偏移角度，计算所述显示图像的显示区域的偏移距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角的计算公式具体如下：
Figure FDA0003999909870000021
其中，θ表示双目中心视线夹角，L表示人眼的瞳距，D表示景深。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述计算所述显示图像的显示区域的偏移距离的计算公式具体如下：
Figure FDA0003999909870000031
其中，x表示所述显示图像的显示区域的偏移距离，α表示所述中心视场光线的偏移角度，L表示所述显示区域的横向长度，FOV表示显示图像的横向视场角。
7.根据权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过调整所述显示器件的刷新率、所述显示器件的数量、和/或所述波导片的数量，以调节所述虚拟图像可实现的景深的数量。
8.一种景深调节装置，其特征在于，应用于双目近眼显示设备，该设备包括用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，所述显示图像以光线的形式耦入所述波导片，所述虚拟图像以光线的形式从所述波导片耦出，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述虚拟图像中所要呈现的一个或多个景深，作为景深的预设调节值；
计算模块，用于根据所述景深的预设调节值计算所述双目近眼显示设备的双目中心视线夹角；
确定模块，用于根据所述双目中心视线夹角，确定耦出光线与所述波导片的夹角，以确定耦入光线与所述波导片的夹角；
调整模块，用于调整所述耦入光线与所述波导片的夹角，以使所述虚拟图像的景深调整至所述预设调节值，
所述调整模块还用于根据所述双目中心视线夹角，调整所述显示图像的面积，以使不同景深下所述虚拟图像的显示大小一致，两个不同景深的虚拟图像的面积大小的比值关系式为：
Figure FDA0003999909870000041
其中，S1表示一个景深的虚拟图像的面积，S2表示另一个景深的虚拟图像的面积，θ1表示一个景深的虚拟图像对应的双目中心视线夹角，θ2表示另一个景深的虚拟图像对应的双目中心视线夹角。
9.一种双目近眼显示设备，其特征在于，包括：用于输出显示图像的显示器件和用于接收所述显示图像并根据所述显示图像输出人眼可视的虚拟图像的波导片，其中，
所述显示器件包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-7任一项所述的景深调节方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112285934B (zh) * 2020-11-09 2022-10-21 Oppo广东移动通信有限公司 图像显示装置及可穿戴设备
CN114280788A (zh) * 2021-12-24 2022-04-05 深圳珑璟光电科技有限公司 一种显示系统和抬头显示器
CN115774335B (zh) * 2022-11-11 2024-07-16 Oppo广东移动通信有限公司 虚拟图像显示设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5499854B2 (ja) * 2010-04-08 2014-05-21 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイにおける光学的位置調整方法
JP5499985B2 (ja) * 2010-08-09 2014-05-21 ソニー株式会社 表示装置組立体
JP2015007722A (ja) * 2013-06-25 2015-01-15 キヤノン株式会社 画像表示装置
US9804395B2 (en) * 2014-01-29 2017-10-31 Ricoh Co., Ltd Range calibration of a binocular optical augmented reality system
CN105866948A (zh) * 2015-01-21 2016-08-17 成都理想境界科技有限公司 在双目头戴设备上调节虚像投影距离及角度的方法
CN105929537A (zh) * 2016-04-08 2016-09-07 北京骁龙科技有限公司 一种头戴式显示器及其目镜系统
KR101894556B1 (ko) * 2016-09-08 2018-10-04 주식회사 레티널 광학 장치
CN106371218B (zh) * 2016-10-28 2019-05-24 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 一种头戴式三维显示装置
KR101946947B1 (ko) * 2016-12-16 2019-02-13 액츠 주식회사 양안식 디스플레이의 간격 및 초점 조절구조
CN107272200A (zh) * 2017-05-02 2017-10-20 北京奇艺世纪科技有限公司 一种焦距控制设备、方法及vr眼镜
JP2019113794A (ja) * 2017-12-26 2019-07-11 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 画像表示装置及び表示装置
TWI691739B (zh) * 2018-02-22 2020-04-21 陳台國 具有多重景深顯像的近眼顯示方法
CN110865480A (zh) * 2018-08-27 2020-03-06 成都理想境界科技有限公司 一种图像深度调制模组及其应用
CN109613790A (zh) * 2018-11-19 2019-04-12 成都理想境界科技有限公司 一种激光投影光学模组及近眼显示设备
CN109212771A (zh) * 2018-11-27 2019-01-15 上海天马微电子有限公司 一种三维显示装置及显示方法
DE102018221438A1 (de) * 2018-12-11 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Projektionsvorrichtung, Mikroscanner sowie Datenbrille

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