CN112869699B - 一种头戴显示装置的屈光度测量设备和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的一种头戴显示装置的屈光度测量设备和方法，所述测量设备包括：双口光阑、图像传感器和控制模块；所述控制模块分别与所述头戴显示装置和所述图像传感器电连接；所述双口光阑位于所述头戴显示装置和所述图像传感器之间；所述控制模块用于控制所述头戴显示装置成像；所述图像传感器用于采集所述头戴显示装置成像的目标图像，并将所述目标图像发送至所述控制模块；所述控制模块还用于根据所述目标图像生成虚像距离，所述控制模块根据屈光度公式对所述虚像距离进行计算得到屈光度。
Description
【技术领域】
本发明实施例涉及头戴显示器领域，特别涉及一种头戴显示装置的屈光度测量设备和测量方法。
【背景技术】
在头戴显示领域，比如虚拟显示领域，急需一种能准确衡量镜片和虚拟现实显示(VR)产品等物品的屈光度的客观方法。在以往的方法中，如用普通视度管配合平行光管来测量镜片的屈光度，这些测量方式往往是通过肉眼的主观评价来得到测量结果，其并不准确也并不适合虚拟显示领域的测量。虚拟显示设备的光学部分主要由多片光学镜片和微型显示器组成，其中的光学镜片会有屈光度数，甚至部分设备还可以调节屈光度数，如果测量不精确可能会导致使用者视力的恶化。
【发明内容】
本发明实施例提供一种头戴显示装置的屈光度测量设备和测量方法，能够简化现有技术中头戴显示装置的屈光度测量步骤，且测量精度高。
为解决上述问题，本发明实施例提供如下方案：
第一方面，提供一种头戴显示装置的屈光度测量设备，其特征在于，包括：双口光阑、图像传感器和控制模块；所述控制模块分别与所述头戴显示装置和所述图像传感器电连接；所述双口光阑位于所述头戴显示装置和所述图像传感器之间；所述控制模块用于控制所述头戴显示装置成像；所述图像传感器用于采集所述头戴显示装置成像的目标图像，并将所述目标图像发送至所述控制模块；所述控制模块还用于根据所述目标图像生成虚像距离，所述控制模块根据屈光度公式对所述虚像距离进行计算得到屈光度。
第二方面，一种头戴显示装置的屈光度测量方法，基于头戴显示装置的屈光度测量设备，所述头戴显示装置的屈光度测量设备包括：双口光阑、图像传感器和控制模块；所述控制模块分别与所述头戴显示装置和所述图像传感器电连接；所述双口光阑位于所述头戴显示装置和所述图像传感器之间；
所述方法包括：所述控制模块控制所述头戴显示装置成像；所述图像传感器采集所述头戴显示装置成像的目标图像，并将所述目标图像发送至所述控制模块；所述控制模块根据所述目标图像生成虚像距离。
本发明实施例能够简化现有技术中虚像距测量的步骤，且测量精度高。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的头戴显示装置的屈光度测量设备的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为双孔成像原理示意图；
图4为图1中控制模块的结构示意图；
图5为头戴显示装置的屈光度调节原理示意图；
图6为本发明实施例提供的头戴显示装置的屈光度测量方法的流程图；
图7为图6中控制模块根据目标图像生成虚像距离的具体流程图。
【具体实施方式】
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明实施例的技术方案做进一步的详细阐述。
图1为本发明实施例提供的一种头戴显示装置的屈光度测量设备的结构示意图，图2为图1的局部放大图，图3为双孔成像原理示意图，图4为图1中控制模块的结构示意图。图5为头戴显示装置的屈光度调节原理示意图。
由物点发出的光线，经透镜折射，其反射线反向延长线的交点叫做该物点的虚像点，其集合叫作物体的虚像。在头戴显示装置中，从显示面板发出的光线通过光学镜头折射，其反射线反向延长线的交点叫做该物点的虚像点，其集合叫作显示虚像。但是因为人眼有近视存在，需要进行屈光度调节，才能看清楚显示虚像。如图5中的(a)图所示，正常眼看远处的物体是清晰的，如图5中的(b) 图所示，近视眼看远处的物体是模糊的，对于近视眼需要佩戴屈光度镜片才能看清远处，对于头戴显示装置也是同样的。一般头戴显示装置为了满足不同客户的视力要求，都会配有屈光度镜片，但是所配屈光度镜片是否是满足要求的屈光度镜片还需要进行测量。
以虚拟现实显示装置为例，如图5中(c)图所示，虚拟现实显示装置的屈光度镜片为0屈光度的镜片时，正常视力的眼睛看虚拟现实显示装置显示的物体是清晰的；如图5中(d)所示，当近视眼佩戴0屈光度的虚拟现实显示装置时，看虚拟现实显示装置的显示屏显示的物体是模糊的。因此，根据人眼视力的不同，对虚拟现实显示装置的镜片适配成具有一定屈光度的镜片。如图5(e)所示，适配屈光度虚拟现实显示装置的虚像位置相对于0屈光度的虚拟现实显示装置的虚像位置较近，当近视眼佩戴适配屈光度的虚拟现实显示装置时，看虚拟现实显示装置的显示屏显示的物体是清晰的。但是，适配屈光度的头戴显示装置的屈光度往往存在误差，会就造成用户在佩戴该适配屈光度头戴显示装置时，看头戴显示装置的显示屏显示的物体仍旧是模糊的。因此，需要检测适配屈光度头戴显示装置的镜片的屈光度是否准确。
如图1至图4所示，该头戴显示装置11的屈光度测量设备10包括、双口光阑12、图像传感器13和控制模块14；控制模块14分别与头戴显示装置11和图像传感器13电连接；双口光阑12位于头戴显示装置11和图像传感器13之间。
本发明实施例中，双口光阑12位于头戴显示装置11的出瞳处。双口光阑 12与出瞳处之间具有一定的距离，该距离可以根据实际情况进行调节，本发明对此不作限定。需要说明的是，双口光阑12的侧面与出瞳处所在平面平行。另外，在头戴显示装置11的两个镜头都已经配有待测的屈光度镜片，在附图中并未示出。
本发明实施例中，双口光阑12包括第一小孔和第二小孔；第一小孔和第二小孔之间具有双孔距离d。其中，第一小孔和第二小孔的直径远远小于头戴显示装置11的入瞳直径。
本发明实施例中，图像传感器13与双口光阑12之间具有第一距离h，该距离h可以根据实际情况进行调节，本发明对此不作限定。需要说明的是，双口光阑12的侧面与图像传感器13接收图像的表面平行。
本发明实施例中，控制模块14包括存储模块141、连接模块142、指令模块143和虚像距测量模块144。其中，连接模块142用于分别与头戴显示装置 11和图像传感器13建立通信连接。
控制模块14用于控制头戴显示装置11成像。具体地，控制模块14用于控制头戴显示装置11的显示器显示图像点。
其中，控制模块14中的指令模块143与连接模块142连接。指令模块143 用于生成显示图像点的指令并将该指令发送至连接模块142，连接模块142用于向头戴显示装置11发送该指令，以控制头戴显示装置11的显示器显示图像点。
图像传感器13用于采集头戴显示装置11成像的目标图像，并将目标图像发送至控制模块14。
本发明实施例中，由于头戴显示装置11的光线经过双口光阑12后照射到图像传感器13上，因此目标图像包括两个重影点。两个重影点之间具有重影距离d′。
控制模块14还用于根据目标图像生成虚像距离。具体地，控制模块14用于通过图像互相关算法对目标图像进行计算得到目标图像中两个重影点之间的重影距离，通过虚像距离公式对重影距离进行计算得到虚像距离。
其中，控制模块14中的连接模块142还与虚像距测量模块144连接。其中，连接模块142用于接收图像传感器13发送的目标图像，并将目标图像发送至虚像距测量模块144，虚像距测量模块144用于通过图像处理算法对目标图像进行计算得到目标图像中两个重影点之间的重影距离，通过虚像距离公式对重影距离进行计算得到虚像距离。
本发明实施例对图像处理算法不作具体限定，只要能计算出目标图像中两个重影点之间的重影距离即可。例如，图像处理算法包括图像互相关算法。
如图1-3所示，本发明实施例中的头戴显示装置11的屈光度测量设备10测量头戴显示装置11的虚像距离是基于双孔成像原理测量，通过在头戴显示装置 11的出瞳处和图像传感器13之间放置双口光阑12，利用双口光阑12的两个小孔将头戴显示装置11显示的图像点成像在图像传感器13上。
本发明实施例中，如图2和图3所示，虚像距离公式包括：
式中，x为虚像位置与双口光阑12之间的虚像距离；h为图像传感器13与双口光阑12之间的第一距离；d为双口光阑12的双孔距离；d′为重影距离。
进一步地，控制模块14还用于根据屈光度公式对虚像距离进行计算得到屈光度。其中，控制模块14中的虚像距测量模块144用于根据屈光度公式对虚像距离进行计算得到屈光度。
本发明实施例中，屈光度公式包括：
式中，x为虚像距离，1000mm为常数；D为屈光度。
本发明实施例提供的头戴显示装置的屈光度测量设备，设备包括：双口光阑、图像传感器和控制模块；控制模块分别与头戴显示装置和图像传感器电连接；双口光阑位于头戴显示装置和图像传感器之间；控制模块用于控制头戴显示装置成像；图像传感器用于采集头戴显示装置成像的目标图像，并将目标图像发送至控制模块；控制模块还用于根据目标图像生成虚像距离。本发明实施例能够简化现有技术中头戴显示装置的屈光度的测量步骤，且测量精度高。
基于图1至图3所述头戴显示装置的屈光度测量设备，本发明实施例提供了一种头戴显示装置的屈光度测量方法，应用于屈光度测量设备，头戴显示装置的屈光度测量设备包括：双口光阑、图像传感器和控制模块；控制模块分别与头戴显示装置和图像传感器电连接；双口光阑位于头戴显示装置和图像传感器之间。具体地，双口光阑位于头戴显示装置的出瞳处。双口光阑包括第一小孔和第二小孔；第一小孔和第二小孔之间具有双孔距离。图像传感器与双口光阑之间具有第一距离。如图7所示，所述方法包括：
步骤101、控制模块控制头戴显示装置成像。
本发明实施例中，步骤101具体包括：控制模块控制头戴显示装置的显示器显示图像点。
本发明实施例中，控制模块包括存储模块、连接模块、指令模块和虚像距测量模块。其中，连接模块分别与头戴显示装置和图像传感器建立通信连接。指令模块与连接模块连接。具体地，指令模块生成显示图像点的指令并将该指令发送至连接模块，连接模块向头戴显示装置发送该指令，以控制头戴显示装置的显示器显示图像点。
步骤102、图像传感器采集头戴显示装置成像的目标图像，并将目标图像发送至控制模块。
本发明实施例中，由于头戴显示装置的光线经过双口光阑12后照射到图像传感器13上，因此目标图像包括两个重影点。两个重影点之间具有重影距离d′。
步骤103、控制模块根据目标图像生成虚像距离。
本发明实施例中，控制模块中的连接模块还与虚像距测量模块连接。其中，连接模块接收图像传感器发送的目标图像，并将目标图像发送至虚像距测量模块，虚像距测量模块根据目标图像生成虚像距离。
本发明实施例中，如图7所示，步骤103具体包括：
步骤1031、控制模块通过图像处理算法对目标图像进行计算得到目标图像中两个重影点之间的重影距离。
本发明实施例中，控制模块中虚像距测量模块通过图像处理算法对目标图像进行计算得到目标图像中两个重影点之间的重影距离。
本发明实施例对图像处理算法不作具体限定，只要能计算出目标图像中两个重影点之间的重影距离即可。例如，图像处理算法包括图像互相关算法。
步骤1032、控制模块通过虚像距离公式对重影距离进行计算得到虚像距离。
本发明实施例中，控制模块中虚像距测量模块通过虚像距离公式对重影距离进行计算得到虚像距离。
本发明实施例中，虚像距离公式包括：
式中，x为虚像距离；h为图像传感器13与双口光阑12之间的第一距离； d为双口光阑12的双孔距离；d′为重影距离。
进一步地，步骤103之后，还包括：
步骤104、控制模块根据屈光度公式对虚像距离进行计算得到屈光度。
本发明实施例中，控制模块中虚像距测量模块根据屈光度公式对虚像距离进行计算得到屈光度。
本发明实施例中，屈光度公式包括：
式中，x为虚像距离，1000mm为常数；D为屈光度。
本发明实施例提供的头戴显示装置的屈光度测量方法，能够简化现有技术中屈光度测量的步骤，且测量精度高。
以上所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明实施例的保护范围。
Claims (5)
1.一种头戴显示装置的屈光度测量设备，其特征在于，包括：双口光阑、图像传感器和控制模块；所述控制模块分别与所述头戴显示装置和所述图像传感器电连接；所述双口光阑位于所述头戴显示装置和所述图像传感器之间，所述双口光阑位于所述头戴显示装置的出瞳处；
所述控制模块用于控制所述头戴显示装置成像；
所述图像传感器用于采集所述头戴显示装置的光线经过所述双口光阑后在所述图像传感器上成的目标图像，并将所述目标图像发送至所述控制模块；
所述控制模块还用于根据所述目标图像生成虚像距离，所述控制模块根据屈光度公式对所述虚像距离进行计算得到屈光度；
所述目标图像包括两个重影点；
所述控制模块具体用于通过图像处理算法对所述目标图像进行计算得到所述目标图像中所述两个重影点之间的重影距离；通过虚像距离公式对所述重影距离进行计算得到所述虚像距离；
所述虚像距离公式包括：
式中，x为所述虚像距离；h为所述图像传感器与所述双口光阑之间的第一距离；d为所述双口光阑的双孔距离；d′为所述重影距离。
2.一种头戴显示装置的屈光度测量方法，其特征在于，基于头戴显示装置的屈光度测量设备，所述头戴显示装置的屈光度测量设备包括：双口光阑、图像传感器和控制模块；所述控制模块分别与所述头戴显示装置和所述图像传感器电连接；所述双口光阑位于所述头戴显示装置和所述图像传感器之间，所述双口光阑位于所述头戴显示装置的出瞳处；所述方法包括：
所述控制模块控制所述头戴显示装置成像；
所述图像传感器采集所述头戴显示装置的光线经过所述双口光阑后在所述图像传感器上成的目标图像，并将所述目标图像发送至所述控制模块；
所述控制模块根据所述目标图像生成虚像距离；
所述目标图像包括两个重影点；
所述控制模块通过图像处理算法对所述目标图像进行计算得到所述目标图像中所述两个重影点之间的重影距离；
所述控制模块通过虚像距离公式对所述重影距离进行计算得到所述虚像距离；
所述虚像距离公式包括：
式中，x为所述虚像距离；h为所述图像传感器与所述双口光阑之间的第一距离；d为所述双口光阑的双孔距离；d′为所述重影距离。
3.根据权利要求2所述的头戴显示装置的屈光度测量方法，其特征在于，所述控制模块控制所述头戴显示装置成像，具体包括：
所述控制模块控制所述头戴显示装置的显示器显示图像点。
4.根据权利要求2所述的头戴显示装置的屈光度测量方法，其特征在于，所述控制模块根据所述目标图像生成虚像距离之后，还包括：
所述控制模块根据屈光度公式对所述虚像距离进行计算得到屈光度。
5.根据权利要求4所述的头戴显示装置的屈光度测量方法，其特征在于，所述屈光度公式包括：
式中，x为所述虚像距离；D为所述屈光度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room a5-103, No.999, Wenzhong Road, Xinzhan District, Hefei City, Anhui Province, 230012 Applicant after: Vision Technology Co.,Ltd. Address before: Room a5-103, No.999, Wenzhong Road, Xinzhan District, Hefei City, Anhui Province, 230012 Applicant before: Hefei Shiya Technology Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |