CN115407513A - 一种双目视差测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双目视差测量装置及方法，该装置用于测量头戴式显示设备的双目视差，包括：第一望远镜系统，第二望远镜系统，会聚透镜和成像传感器。头戴式显示设备包括左眼镜片和右眼镜片，左眼镜片的光轴与第一望远镜系统的光轴重合，左眼镜片位于第一望远镜系统之前，右眼镜片的光轴与第二望远镜系统的光轴重合，右眼镜片位于第二望远镜系统之前，会聚透镜位于第一望远镜系统和第二望远镜系统之后，会聚透镜位于成像传感器之前，会聚透镜的中心与成像传感器的中心位于会聚透镜的光轴。通过该装置，可以解决目前头戴式显示设备的双目视差测试装置技术复杂且精度不高的问题。

Description

一种双目视差测量装置及方法

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及一种双目视差测量装置及方法。

背景技术

近眼显示(Near Eye Display，NED)头戴是元宇宙最典型也最具潜力的介质，以虚拟现实(Virtual Reality，VR)头戴式显示设备为例。为了适配不同人群，目前的VR头戴式显示设备大多支持瞳孔间距(interpupillary distance，IPD)机械调节的方式，但是无法解决VR头戴式显示设备存在双目视差的问题，而双目视差决定了双目模组成像的融合度，头戴式显示设备双目视差过大会使双目模组成像融合度差，用户使用VR头戴式显示设备发生双目重影现象，影响用户体验。

目前对于头戴式显示设备双目视差的测试需要先分别测试左模组与右模组的偏心值，然后利用左模组与右模组的偏心值计算得到双目视差。该方式测试过程较复杂，对左模组偏心测试后，需要移动测试设备再对右模组进行偏心测试，测试设备在移动过程中会产生一定精度误差，基于此计算得到的双目视差也会存在一定精度误差。

发明内容

本发明提供一种双目视差测量装置及方法，用以解决目前头戴式显示设备的双目视差测试装置技术复杂且精度不高的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种双目视差测量装置，所述装置用于测量头戴式显示设备的双目视差，包括第一望远镜系统，第二望远镜系统，会聚透镜、成像传感器；

头戴式显示设备包括左眼镜片和右眼镜片，其中，所述左眼镜片的光轴与所述第一望远镜系统的光轴重合，所述左眼镜片位于所述第一望远镜系统之前，所述右眼镜片的光轴与所述第二望远镜系统的光轴重合，所述右眼镜片位于所述第二望远镜系统之前，所述左眼镜片的光轴与所述右眼镜片的光轴平行；

所述会聚透镜位于所述第一望远镜系统和所述第二望远镜系统之后，所述会聚透镜位于所述成像传感器之前，所述会聚透镜的中心与所述成像传感器的中心位于所述会聚透镜的光轴，所述会聚透镜的光轴与所述左眼镜片的光轴平行，其中，所述会聚透镜的口径大于所述左眼镜片的光轴与所述右眼镜片的光轴之间的距离。

上述装置包含了第一望远镜系统与第二望远镜系统，从而能够同时对基于左眼镜片构成的左模组以及基于右眼镜片构成的右模组进行偏心值的测量，并通过会聚透镜将左模组和右模组偏心值的测量结果进行会聚，会聚结果显示到成像传感器上。从而能够避免移动测量装置产生精度误差的问题，解决了目前头戴式显示设备的双目视差测试装置技术复杂且精度不高的问题。

可选地，所述左眼镜片的中心与所述第一望远镜系统的中心之间的距离，与所述右眼镜片的中心与所述第二望远镜系统的中心之间的距离相等。

可选地，所述头戴式显示设备还包括第一屏幕和第二屏幕，所述第一屏幕位于所述左眼镜片之前，所述第二屏幕位于所述右眼镜片之前，所述左眼镜片与所述右眼镜片为相同镜片。

可选地，所述第一屏幕与所述左眼镜片之间的距离与所述第二屏幕与所述右眼镜片之间的距离相等。

可选地，所述第一望远镜系统与所述第二望远镜系统为相同的望远镜系统，所述第一望远镜系统为开普勒望远镜系统，折返式望远镜系统，反射式望远镜系统以及伽利略式望远镜系统中的任意一种。

可选地，所述会聚透镜的口径大于所述左眼镜片的光轴与所述右眼镜片的光轴之间的距离、所述第一望远镜系统口径的一半和所述第二望远镜系统口径的一半之和。

可选地，所述成像传感器位于所述会聚透镜的一倍焦距处。

第二方面，本发明实施例提供一种双目视差测量方法，所述方法用于测量头戴式显示设备的双目视差，该方法包括：

第一望远镜系统用于获得第一虚像；头戴式显示设备包括第一屏幕，所述第一虚像为所述第一屏幕对应的虚像；

第二望远镜系统用于获得第二虚像；所述头戴式显示设备还包括第二屏幕，所述第二虚像为所述第二屏幕对应的虚像；

所述会聚透镜用于会聚所述第一虚像和所述第二虚像，获得会聚虚像；

所述成像传感器用于显示所述会聚虚像；

根据所述成像传感器的显示结果计算所述头戴式显示设备的双目视差。

上述技术方案中，通过第一望远镜系统获得第一虚像，第二望远镜系统获得第二虚像，会聚透镜会聚第一虚像与第二虚像得到会聚虚像，成像传感器可以接收并显示会聚虚像，从而基于成像传感器的会聚虚像可以计算得到头戴式显示设备的双目视差，解决了目前头戴式显示设备的双目视差测试装置技术复杂且精度不高的问题。

可选地，所述第一虚像为所述第一屏幕发出的光线经过左眼镜片的第一折射光线反向延长汇聚形成的虚像；所述第二虚像为所述第二屏幕发出的光线经过右眼镜片的第二折射光线反向延长汇聚形成的虚像。

可选地，所述成像传感器的显示结果包括与所述第一虚像关联的标记和与所述第二虚像关联的标记；

根据所述成像传感器的显示结果计算双目视差，包括：

根据与所述第一虚像关联的标记和与所述第二虚像关联的标记计算所述头戴式显示设备的双目视差。

可选地，与所述第一虚像关联的标记为十字标记，与所述第二虚像关联的标记为十字标记。

附图说明

图1为本发明中现有的望远镜系统中光从无限远处平行传输至物镜的光路示意图；

图2为本发明中现有的望远镜系统中光从有限远处倾斜传输至物镜的光路示意图；

图3为本发明中现有的望远镜系统中光从无限远处平行传输至物镜的调焦镜调焦光路示意图；

图4为本发明中现有的望远镜系统中光从有限远处倾斜传输至物镜的调焦镜调焦光路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种双目视差测量装置结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种模组中心十字标记示意图；

图7为本发明实施例提供的一种不存在模组偏差时的头戴式显示设备虚像接收光路示意图；

图8为本发明实施例提供的一种存在模组偏差时的头戴式显示设备虚像接收光路示意图；

图9为本发明实施例提供的一种不存在双目视差时的双目视差测试光路示意图；

图10为本发明实施例提供的一种存在双目视差时的双目视差测试光路示意图；

图11为本发明实施例提供的一种CCD连接电脑实时捕获图像示意图；

图12为本发明实施例提供的一种比例因子标定示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

对本申请中的技术概念进行解释：

1、头戴式显示设备成像原理

头戴式显示设备的成像原理实际上是放大镜成像的过程，显示器件放在镜片的一倍焦距之内的位置，显示器发出的光线经过透镜折射出，折射出的光线是发散的，反向延长折射出的光线汇聚形成虚像，人眼在镜片另一侧出瞳距处可以看到显示器件放大的虚像。

2、双目视差

双目视差(Disparity)，即双目虚像几何差，是指双目模组成像的对位偏差。双目视差的定义与模组偏心相关，模组偏心是指透镜中心与显示器中心的偏差(Decenter)。左眼镜片与其对应显示器组成的模组称为左模组(L模组)，其偏心定义为Decenter_L；右眼镜片与其对应显示器组成的模组称为右模组(R模组)，其偏心定义为Decenter_R。双目视差的计算公式为Disparity＝丨Decenter_L—Decenter_R丨，即左模组与右模组偏心值差值的绝对值。

3、望远镜系统

望远镜系统包括开普勒望远镜系统、折返式望远镜系统，反射式望远镜系统以及伽利略式(凸凹式)望远镜系统。以下开普勒望远镜系统为例对望远镜系统进行说明。开普勒望远镜系统由两个凸透镜构成，其中凸透镜焦距大的为物镜，凸透镜焦距小的为目镜，将望远镜系统中的透镜均视为理想的薄透镜。

示例性地，如图1所示，光从无限远处平行传输至物镜，经过物镜聚焦到物镜焦点后传输至目镜，此时由于物镜与目镜的焦点重合，光线可以平行射出目镜。其中物镜的焦点为像方焦点F₁’，目镜的焦点为物方焦点F₂，物镜的焦距为f₁’，目镜的焦距为-f₂。

示例性地，如图2所示，光从有限远处倾斜传输至物镜，此时目标成像所在平面偏离物镜焦平面(即经过F₁’且与主光轴垂直的平面)，需要调整目镜至物镜的距离使目镜前焦面(即经过F₂且与主光轴垂直的平面)与目标成像所在平面重新重合，这个过程是在对望远镜系统进行调焦。调焦后的物镜像方焦点F₁’与目镜物方焦点F₂会存在光学间隔δ(δ不为0)，当光从不同有限远处传输至物镜时，所对应的光学间隔δ也不相同。

上述图1与图2所对应的结构均是将目镜作为调焦镜进行调焦，望远镜系统调焦方式不限于此，可以进行更换，例如可以采用凹透镜作为调焦镜来进行调焦。

示例性地，图3为光从无限远处平行传输至物镜，d₀为调焦镜距离物镜的距离，f’为物镜与调焦镜的组合像方焦距。图4为光从有限远处倾斜传输至物镜，通过调整调焦镜的位置完成调焦以使得成像清晰，此时调焦镜的位置相对于光从无线远处平行传输至物镜时的位置移动了△d的距离。

当前，现有双目视差测试装置技术复杂，需要对L模组与R模组的模组偏心分开进行两次测试，进而基于公式计算得到双目视差。并且对L模组的偏心测试后，需要移动测试设备对R模组进行偏心测试，测试设备移动过程中会产生一定精度误差，基于此计算得到的双目视差也会存在一定精度误差。

基于此，本申请提供一种双目视差测量装置，用于解决目前头戴式显示设备的双目视差测试装置技术复杂且精度不高的问题。本申请中所有的透镜均视为理想的薄透镜。

本申请提出的一种双目视差测量装置，该装置用于测量头戴式显示设备的双目视差，包括第一望远镜系统，第二望远镜系统，会聚透镜以及成像传感器，其结构示意图如图5所示。

由图5可以看出，头戴式显示设备包括第一屏幕、第二屏幕、左眼镜片和右眼镜片。第一屏幕位于左眼镜片之前，第二屏幕位于右眼镜片之前，第一屏幕与左眼镜片之间的距离与第二屏幕与右眼镜片之间的距离相等。其中，左眼镜片与第一屏幕构成左模组(L模组)，右眼镜片与第二屏幕构成右模组(R模组)。

左眼镜片位于第一望远镜系统之前，左眼镜片的光轴与第一望远镜系统的光轴重合，即左眼镜片的光轴、第一望远镜系统中物镜的光轴与目镜的光轴为重叠的同一光轴。

右眼镜片位于第二望远镜系统之前，右眼镜片的光轴与第二望远镜系统的光轴重合，即右眼镜片的光轴、第二望远镜系统中物镜的光轴与目镜的光轴为重叠的同一光轴，并且左眼镜片的光轴与右眼镜片的光轴为两条平行光轴。

示例性地，左眼镜片与第一望远镜系统中心之间的距离和右眼镜片与第二望远镜系统中心之间的距离相等，左眼镜片与右眼镜片为形状、大小、各参数属性均一致的相同镜片。

示例性地，第一望远镜系统与第二望远镜系统为相同的望远镜系统，例如第一望远镜系统为开普勒望远镜系统时，第二望远镜系统为与第一望远镜系统形状、大小、各参数属性均一致的开普勒望远镜系统。其中，第一望远镜系统与第二望远镜系统的物镜可以是双胶合消色差透镜或者三胶合消色差透镜。

会聚透镜位于第一望远镜系统和第二望远镜系统之后，成像传感器位于会聚透镜之后的一倍焦距处，会聚透镜的中心与成像传感器的中心位于会聚透镜的光轴上，并且会聚透镜的光轴与左眼镜片的光轴平行，即会聚透镜的光轴与右眼镜片的光轴也平行。其中，会聚透镜的口径大于左眼镜片的光轴与右眼镜片的光轴之间的距离。具体地，会聚透镜的口径大于左眼镜片的光轴与右眼镜片的光轴之间的距离、第一望远镜系统口径的一半和第二望远镜系统口径的一半之和。

本申请还提出了一种双目视差测量方法，该方法可以用于测量头戴式显示设备的双目视差。

首先第一屏幕显示能够突出中心的标记，本申请以十字标记为例，如图6所示，其中对于十字坐标的颜色本申请不作限定，可以是白色、红色、绿色、蓝色等任意颜色。第一屏幕发出的光线经过头戴式显示设备的左眼镜片形成第一折射光线，反向延长第一折射光线，从而汇聚形成虚像，将该虚像称为第一虚像，第一虚像可以投射于第一望远镜系统上。同时第二屏幕显示十字标记，第二屏幕发出的光线经过头戴式显示设备的右眼镜片形成第二折射光线，反向延长第二折射光线，从而汇聚形成虚像，将该虚像称为第二虚像，第二虚像可以投射于第二望远镜系统上。

接着，会聚透镜会聚第一望远镜系统上的第一虚像和第二望远镜系统上的第二虚像，从而形成会聚虚像，该会聚虚像为第一虚像对应的十字标记与第二虚像对应的十字标记的融合。最后成像传感器接收并显示会聚透镜上的会聚虚像，根据成像传感器上第一虚像对应的十字标记与第二虚像对应的十字标记计算头戴式显示设备的双目视差。

示例性地，以第一虚像投射于第一望远镜系统上为例进行说明。

当屏幕中心与镜片中心均位于镜片光轴上，即不存在模组偏心时，其光路示意图如图7所示。图7中屏幕与VR镜片组成头戴式显示设备光路(简称头显光路)，望远镜系统组成虚像接收光路。屏幕发出光线，光线经过镜片后折射出来，折射出的光线为发散的光线，将折射的光线反向延长汇聚形成虚像，该虚像投射于虚像接收光路(即望远镜系统)，虚像光线经过物镜折射到达目镜，最后以平行光的方式射出目镜。

具体地，图7中Eye Relief为第一距离，它是使用者眼部距离镜片的距离，该第一距离是根据经验值确定的；虚像距V为头戴式显示设备光路形成的虚像距离使用者眼部的距离；C为物镜顶点距离使用者眼部的距离；光线发散角θ为折射出的边缘光线距离镜片光轴的角度，它是由虚像距所决定的；光学间隔δ由θ和C共同决定。

当屏幕中心偏离镜片光轴，屏幕中心与镜片中心不在一条直线上，即存在模组偏心时，其光路示意图如图8所示。

在图7的情况下，物距p为p＝V+C，物镜焦距f为f＝f1’，基于成像公式1/p+1/q＝1/f(p为物距，q为像距，f为物镜焦距)，其所对应的像距q＝f1’+δ。由于在图8的情况下，虚像相对于物镜的距离即物距p仍然为p＝V+C，物镜焦距f不变仍然为f＝f1’，因此在图8中虚像光线经过物镜折射后的像距仍然是f1’+δ，即在存在模组偏心的情况下，虚像经过物镜后仍然可以成像在目镜物方焦平面上。

具体地，图8中屏幕中心发出的中心光线与镜片的光轴存在夹角α，两侧边缘光线相对于镜片的光轴不再对称。本申请设定位于镜片光轴上方的符号为正，位于镜片光轴下方的符号为负，此时屏幕中心位于镜片光轴上方，即模组偏心的符号为正，虚像经过物镜成像后的成像点在光轴下方，其所在位置的符号与模组偏心的符号相反。该成像点经过目镜后仍然以平行光的方式出射，但此时的平行光不再与镜片光轴平行，而是与镜片光轴存在一定夹角，本申请设定该夹角为β。

由于左眼镜片与右眼镜片为相同的镜片，第一望远镜系统与第二望远镜系统为相同的望远镜系统，因此第二虚像投射于第二望远镜系统上的情况与第一虚线投射于第一望远镜系统上的情况一致，其光路示意图可以参考图7与图8两种情况。

由图7和图8的头戴式显示设备虚像接收光路可知，望远镜系统虽然可以接收单目模组(即L模组或R模组)的虚像，但是无法将双目模组(即L模组与R模组的组合)虚像合成来评估双目视差的大小，因此在双目虚像投射于望远镜系统后。会聚透镜可以用于会聚双目虚像，其中，会聚透镜可以是双胶合消色差透镜或者三胶合消色差透镜。

具体地，本申请中会聚透镜为采用凸透镜示例。其中，凸透镜的口径需要大于左眼镜片的光轴与右眼镜片的光轴之间的距离、第一望远镜系统口径的一半和第二望远镜系统口径的一半之和，这样才能保证会聚透镜可以将两个望远镜出射的光线全部接收。

最后对于会聚透镜会聚的会聚虚像采用成像传感器进行接收，将成像传感器放在会聚透镜焦平面上，从而对采集到的图像计算双目视差。具体地，本申请中的成像传感器可以采用电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)。

示例性地，如图9所示。当L模组与R模组均不存在模组偏差时，双目虚像光线经过望远镜系统后均以平行光的形式出射，则经过会聚透镜后，双目虚像可以会聚在会聚透镜焦平面上，此时CCD接收到的会聚透镜会聚后的虚像为两个重合的十字图像，即双目视差为0。具体地，图9的示例是以一维模组偏差为例，实际中存在二维模组偏差。

由于CCD的分辨率通常比头戴式显示设备屏幕的分辨率高出数倍，并且屏幕光线经过头戴式显示设备光路放大后经过望远镜系统后可以会聚到CCD上，因此CCD接收到的十字图像并非连续的直线而是连续的像素点虚线。在此基础上，可以通过间隔点亮十字图像的像素点，将十字图像的线段标记为虚线，进一步拉大CCD图像上的像素点间隔，便于肉眼读数。

当双目模组至少存在一个模组具有模组偏差时，双目视差一般不为0。示例性地，如图10所示。图10中L模组的屏幕中心与镜片中心存在偏差，L模组的虚像经过望远镜系统后发出的平行光与望远镜目镜光轴存在夹角，从而经过会聚透镜会聚在偏离CCD中心的位置，L模组的虚像经过会聚透镜会聚的位置与会聚透镜光轴的距离即为此时的L模组偏心值。R模组的屏幕中心与镜片中心不存在偏差，即不存在模组偏心，其虚像经过望远镜系统后发出的平行光与望远镜目镜光轴不存在夹角，则经过会聚透镜会聚在CCD中心的位置。相应地，L模组的十字图像投射在偏离CCD中心的位置，R模组的十字图像投射在CCD中心，图10中CCD显示的两条竖直虚线之间的距离就是该头戴式显示设备的双目视差。

对于根据CCD接收到的图像分析得到头戴式显示设备的双目视差，本申请提出了两种分析方式：

(1)对CCD图像进行肉眼读取数据。由于一般情况下CCD的分辨率远高于头戴式显示设备屏幕的像素分辨率，因此在CCD接收到的图像上可以较清晰地识别头戴式显示设备屏幕像素，能够直接肉眼粗略地读取双目视差值；

(2)对CCD图像进行图像处理读取数据。由于肉眼读取数据受到主观以及客观因素的影响会存在误差，因此将CCD与电脑相连接，如图11所示。通过CCD实时捕获图像并利用图像处理软件进行处理，可以既快速又准确地得到双目视差。其中，图像处理软件可以是MATLAB。

基于上述本申请提出的用于测量头戴式显示设备的双目视差的装置和测量头戴式显示设备的双目视差的方法，具体的双目视差测试过程如下所示：

第一步：将头戴式显示设备放置在平稳的平台或者特制工装上固定好，在头戴式显示设备的双目模组的屏幕中心显示十字标记，或其他任意能够突出中心的标记；

第二步：将第一望远镜系统与左眼镜片的中心对准，将第二望远镜系统与右眼镜片的中心对准，对准方式可以采用机械对准或其他任意对准方式，本申请不做限制；

第三步：将会聚透镜放置在望远镜系统的后方，使会聚透镜的光轴与头戴式显示设备中镜片的光轴位于同一高度。具体地，通过两种方式可以实现：(1)先将会聚透镜与任意一个望远镜系统的光轴机械对准，再平移到两个望远镜系统间距的中心处；(2)在第二步之前先将会聚透镜的光轴与头戴式显示设备中镜片的光轴对准，然后在放置好望远镜系统后将会聚透镜放置在两个望远镜系统间距的中心处。相对方式(1)而言，方式(2)能够降低间接对准的误差；

第四步：将CCD放置在会聚透镜的一倍焦距处，CCD的中心对准会聚透镜的光轴，对准方式可以是任意对准方式，本申请不做限制；

第五步：调整两个望远镜系统的光学间隔，直到CCD可以接收到最清晰的像为止。具体地，由于望远镜系统在实际使用过程中被封装，其光学间隔调整是通过调整目镜来完成的；

第六步：保存CCD捕获的清晰图像，进行后期处理后计算双目视差。具体地，图像处理过程为：

CCD捕获的图像进行处理后得到结果的单位是CCD像素，而双目视差是以屏幕像素为单位进行评估的，因此需要在CCD像素与屏幕像素之间设定一个比例因子K来进行计算标定。其中比例因子K的具体标定过程为：在捕获的图像中选取不同的屏幕像素间隔A，以及与之对应的CCD像素间隔B，并计算屏幕像素间隔A与CCD像素间隔B之间的比例因子K，K＝B/A。当K存在多组时，需对其求取平均以降低误差，从而得到最终K值。

示例性地，如图12所示，选取屏幕像素间隔A1、A2、A3与A4，相应的CCD像素间隔为B1、B2、B3与B4，此时A1＝18、A2＝32、A3＝18、A4＝20，B1＝54、B2＝90、B3＝58、B4＝60，分别计算比例因子K1＝B1/A1＝54/18＝3，K2＝B2/A2＝90/32＝2.8，K3＝B3/A3＝58/18＝3.2，K4＝B4/A4＝60/20＝3，然后对这四组比例因子求取平均值得到最终K值为K＝3。

在得到比例因子K后，可以对捕获图像进行处理，图像处理过程包括但不限于二值化、滤波、直线检测以及直线交点位置计算，进而根据比例因子对处理完成的捕获图像计算得到头戴式显示设备双目视差值。

示例性地，如图12所示，图12经过处理后得到的双目视差对应的CCD像素B＝24，基于比例因子K＝3，从而得到头戴式显示设备双目视差值为8(24/3＝8)。

头戴式显示设备的双目模组的屏幕中心显示十字标记，其中第一屏幕发出光线经过左眼镜片形成第一虚线投射于第一望远镜系统上，第二屏幕发出光线经过右眼镜片形成第二虚像投射于第二望远镜系统上，接着会聚透镜会聚双目虚像形成会聚虚像，CCD接收并显示会聚虚像，从而根据CCD上显示的会聚虚像的十字标记结合比例因子K计算得到头戴式显示设备的双目视差。该双目视差测试装置在测试过程中无需移动装置就可以测量双目视差，解决了目前头戴式显示设备的双目视差测试装置技术复杂且精度不高的问题。

本发明实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理器中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种双目视差测量装置，所述装置用于测量头戴式显示设备的双目视差，其特征在于，该装置包括第一望远镜系统，第二望远镜系统，会聚透镜、成像传感器；

头戴式显示设备包括左眼镜片和右眼镜片，其中，所述左眼镜片的光轴与所述第一望远镜系统的光轴重合，所述左眼镜片位于所述第一望远镜系统之前，所述右眼镜片的光轴与所述第二望远镜系统的光轴重合，所述右眼镜片位于所述第二望远镜系统之前，所述左眼镜片的光轴与所述右眼镜片的光轴平行；

所述会聚透镜位于所述第一望远镜系统和所述第二望远镜系统之后，所述会聚透镜位于所述成像传感器之前，所述会聚透镜的中心与所述成像传感器的中心位于所述会聚透镜的光轴，所述会聚透镜的光轴与所述左眼镜片的光轴平行，其中，所述会聚透镜的口径大于所述左眼镜片的光轴与所述右眼镜片的光轴之间的距离。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述左眼镜片的中心与所述第一望远镜系统的中心之间的距离，与所述右眼镜片的中心与所述第二望远镜系统的中心之间的距离相等。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括第一屏幕和第二屏幕，所述第一屏幕位于所述左眼镜片之前，所述第二屏幕位于所述右眼镜片之前，所述左眼镜片与所述右眼镜片为相同镜片。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一屏幕与所述左眼镜片之间的距离与所述第二屏幕与所述右眼镜片之间的距离相等。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一望远镜系统与所述第二望远镜系统为相同的望远镜系统，所述第一望远镜系统为开普勒望远镜系统，折返式望远镜系统，反射式望远镜系统以及伽利略式望远镜系统中的任意一种。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述会聚透镜的口径大于所述左眼镜片的光轴与所述右眼镜片的光轴之间的距离、所述第一望远镜系统口径的一半和所述第二望远镜系统口径的一半之和。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成像传感器位于所述会聚透镜的一倍焦距处。

8.一种双目视差测量方法，所述方法用于测量头戴式显示设备的双目视差，其特征在于，该方法包括：

第一望远镜系统用于获得第一虚像；头戴式显示设备包括第一屏幕，所述第一虚像为所述第一屏幕对应的虚像；

第二望远镜系统用于获得第二虚像；所述头戴式显示设备还包括第二屏幕，所述第二虚像为所述第二屏幕对应的虚像；

所述会聚透镜用于会聚所述第一虚像和所述第二虚像，获得会聚虚像；

所述成像传感器用于显示所述会聚虚像；

根据所述成像传感器的显示结果计算所述头戴式显示设备的双目视差。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一虚像为所述第一屏幕发出的光线经过左眼镜片的第一折射光线反向延长汇聚形成的虚像；所述第二虚像为所述第二屏幕发出的光线经过右眼镜片的第二折射光线反向延长汇聚形成的虚像。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述成像传感器的显示结果包括与所述第一虚像关联的标记和与所述第二虚像关联的标记；

根据所述成像传感器的显示结果计算双目视差，包括：

根据与所述第一虚像关联的标记和与所述第二虚像关联的标记计算所述头戴式显示设备的双目视差。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，与所述第一虚像关联的标记为十字标记，与所述第二虚像关联的标记为十字标记。

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