CN116300085A - Vr透视系统及vr设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种VR透视系统及VR设备，涉及VR设备领域，包括摄像头、反光镜、光机镜组和显示器；反光镜具有相对的第一侧和第二侧；光机镜组位于反光镜的第一侧；摄像头位于反光镜的第二侧，用于在透视功能下的采集反光镜的第二侧镜面形成的反射光线；显示器位于反光镜的第一侧，用于显示VR中虚拟的图像和通过摄像头拍摄的外部环境的图像；其中，反射光线a1和b1相对反光镜的第一侧镜面的对称线a2和b2的焦点与人眼的焦点重合；使得摄像头拍摄的视锥和人眼的视锥能够融合；以达到摄像头视锥和人眼视锥尽量接近甚至相同的结果，从而在不消耗系统算力的情况下解决成像视差的问题，并且具有稳定的近景透视显示清晰度。

Description

VR透视系统及VR设备
技术领域
本发明涉及VR设备领域，具体涉及一种VR透视系统及VR设备。
背景技术
人在佩戴上VR头显时，透视模式是通过设备前部的摄像头拍摄外部的场景，再将其显示到屏幕上，但是由于摄像头位置和人眼的位置并不相同，所以看到物体的视锥并不相同，并且的距离越近的物体这个现象约明显。
如图1所示，常规技术方案的VR透视系统中，A、B两点是外界物体的两个标记点，其在摄像头位置形成的视锥和人眼观察位置的视锥不相同。视锥差异会造成人感觉眩晕不适，同时在进行虚实混合时，会造成虚拟物体和摄像头拍摄的现实图像无法正确融合。目前的解决方案大多是通过获取深度信息后进行重投影的方式矫正图像，这种方法对系统的算力消耗较大，同时在物体距离摄像头很近的情况下会无法正确还原，图像形成扭曲和波纹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种VR透视系统及VR设备，用以解决现有技术中摄像头位置形成的视锥和人眼观察位置的视锥不相同，导致虚拟物体和摄像头拍摄的现实图像融合困难的问题。
基于上述目的，第一方面，本申请提供的一种VR透视系统，包括：
反光镜，所述反光镜倾斜布置，具有相对的第一侧和第二侧；
光机镜组，所述光机镜组位于所述反光镜的第一侧，在透视功能下起到透光作用；
摄像头，位于所述反光镜的第二侧，用于在透视功能下的采集所述反光镜的第二侧镜面形成的反射光线；
显示器，位于所述反光镜的第一侧，用于显示VR中虚拟的图像和通过所述摄像头拍摄的外部环境的图像；
其中，外界入射光线a和b经过所述反光镜的第二侧镜面后形成反射光线a1和b1,所述摄像头用于采集所述反射光线a1和b1，并且，所述反射光线a1和b1与摄像头拍摄的视锥线重合，所述反射光线a1和b1相对所述反光镜的第一侧镜面的对称线a2和b2的焦点与人眼的焦点重合；使得所述摄像头拍摄的视锥和人眼的视锥能够融合。
进一步地，所述反光镜为双目反光镜，所述显示器水平布置在所述反光镜的第一侧镜面的一侧，所述显示器的出射光线经过所述反光镜的第一侧镜面反射后通过所述光机镜组进入人眼。
进一步地，所述反光镜为单面反光镜，即所述反光镜的第二侧镜面为反光面，所述显示器竖向布置在所述反光镜的第一侧并贴合于所述光机镜组的入光侧。
进一步地，所述反光镜组的镜面为平面或者曲面。
进一步地，所述反光镜组的镜面为曲面。
进一步地，所述反光镜组与水平面呈45度角布置。
进一步地，所述显示器采用是LCD显示器、OLED显示器、MicroOLED微显示器、MiniLED微显示器、DLP显示器、LCOS显示器中的任一种。
第二方面，本申请提供的一种VR设备，包括上述的VR透视系统。
采用上述技术方案，本申请提供的VR透视系统及VR设备，相比于现有技术，具有的技术效果有：
本申请提供的VR透视系统中，外界入射光线a和b经过反光镜的第二侧镜面后形成反射光线a1和b1,摄像头用于采集所述反射光线a1和b1，并且，反射光线a1和b1与摄像头拍摄的视锥线重合，反射光线a1和b1相对反光镜的第一侧镜面的对称线a2和b2的焦点与人眼的焦点重合；使得摄像头拍摄的视锥和人眼的视锥能够融合；该VR透视系统增加了反光镜，通过物理光路反射使摄像头通过反光镜拍摄外部环境，这样可以使摄像头的虚像位置和人眼的观测位置尽量重合，以达到摄像头视锥和人眼视锥尽量接近甚至相同的结果，从而在不消耗系统算力的情况下解决成像视差的问题，并且具有稳定的近景透视显示清晰度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为常规技术方案中VR透视系统的结构示意图；
图2为本申请提供的VR透视系统的第一种结构示意图；
图3为本申请提供的VR透视系统的第二种结构示意图。
图标：1-摄像头；2-反光镜；3-光机镜组；4-显示器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图2和图3所示，本申请实施例提供的一种VR透视系统，包括：摄像头1、反光镜2、光机镜组3和显示器4；
具体地：
反光镜2，采用倾斜布置的方式，具有相对的第一侧(图示为左侧)和第二侧(图示为右侧)；
光机镜组3位于反光镜2的第一侧，起到在透视功能下的透光作用；
摄像头1位于反光镜2的第二侧，用于在透视功能下的采集反光镜2的第二侧镜面形成的反射光线；
显示器4位于反光镜2的第一侧，用于显示VR中虚拟的图像和通过摄像头1拍摄的经过反光镜2的第二侧反射的外部环境的图像；
其中，外界入射光线a和b经过反光镜2的第二侧镜面后形成反射光线a1和反射光线b1,摄像头1用于采集反射光线a1(对应入射光线a的反射光线)和反射光线b1(对应入射光线b的反射光线)，并且，反射光线a1和反射光线b1与摄像头1拍摄的视锥线重合；
反射光线a1和反射光线b1相对反光镜2的第一侧镜面的对称线a2和b2的焦点与人眼的焦点重合；使得摄像头1拍摄的视锥和人眼的视锥能够融合。
图2示出了本实施例提供的VR透视系统的第一种结构示意图；
请参照图2，一个较佳实施方案中，反光镜2为双目反光镜2，即反光镜2的第一侧镜面和第二侧镜面均配置为反射镜面；
显示器4水平布置在反光镜2的第一侧镜面的一侧，显示器4的出射光线经过反光镜2的第一侧镜面反射后通过光机镜组3进入人眼，即，人眼通过光机镜组3可以看到反光镜2的第一侧镜面反射的显示器4的画面；
需要说明的是，该实施方案中，摄像头1的视锥线分别与反射光线a1和反射光线b1重合，人眼的视锥线分别与对称线a2和对称线b2重合；以达到摄像头1的拍摄视锥和人眼位置观察视锥最大程度的相同。
图3示出了本实施例提供的VR透视系统的第二种结构示意图；
请参照图3，一个较佳实施方案中，反光镜2为单面反光镜2，即反光镜2的第二侧镜面为反光面，仅用于反射外部环境的光线供摄像头1进行拍摄；显示器4竖向布置在反光镜2的第一侧并贴合于光机镜组3的入光侧，确保人眼可以透过光机镜组3看到显示器4显示的画面。
需要说明的是，该实施方案中，摄像头1的视锥线分别与反射光线a1和反射光线b1重合，人眼的视锥线分别与对称线a2和对称线b2重合；以达到摄像头1的拍摄视锥和人眼位置观察视锥最大程度的相同。
一个较佳实施方案中，反光镜2组的镜面为平面。
一个较佳实施方案中，反光镜2组的镜面也可以采用曲面。
一个较佳实施方案中，反光镜2组与水平面呈45度角布置。
另外，本实施例中的显示器4可以是LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示器4)显示器4、OLED(OrganicLight-EmittingDiode，有机发光二极管)显示器4、MicroOLED微显示器4、MiniLED微显示器4中的任一种；还可以是DLP(DigitalLightProcessing，数字光处理)显示器4；还可以是LCOS(LiquidCrystalonSilicon，硅基液晶)显示器4等。另外，该显示器411可以是柔性屏，也可以是刚性屏(即非柔性屏)。
采用本申请提供的VR透视系统，至少具有以下优点：
外界入射光线a和b经过反光镜2的第二侧镜面后形成反射光线a1和b1,摄像头1用于采集所述反射光线a1和b1，并且，反射光线a1和b1与摄像头1拍摄的视锥线重合，反射光线a1和b1相对反光镜2的第一侧镜面的对称线a2和b2的焦点与人眼的焦点重合；使得摄像头1拍摄的视锥和人眼的视锥能够融合；
该VR透视系统增加了反光镜2，通过物理光路反射使摄像头1通过反光镜2拍摄外部环境，这样可以使摄像头1的虚像位置和人眼的观测位置尽量重合，以达到摄像头1视锥和人眼视锥尽量接近甚至相同的结果，从而在不消耗系统算力的情况下解决成像视差的问题，并且具有稳定的近景透视显示清晰度。
此外，本申请实施例还提供了一种VR设备，该VR设备包括上述的VR透视系统，该VR设备包括但不限于头戴式虚拟现实设备，例如VR一体机，VR头盔等等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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 (8)

1.一种VR透视系统，其特征在于，包括：摄像头、反光镜、光机镜组和显示器；
反光镜，所述反光镜倾斜布置，具有相对的第一侧和第二侧；
光机镜组，所述光机镜组位于所述反光镜的第一侧，在透视功能下起到透光作用；
摄像头，位于所述反光镜的第二侧，用于在透视功能下的采集所述反光镜的第二侧镜面形成的反射光线；
显示器，位于所述反光镜的第一侧，用于显示VR中虚拟的图像和通过所述摄像头拍摄的外部环境的图像；
其中，外界入射光线a和b经过所述反光镜的第二侧镜面后形成反射光线a1和b1,所述摄像头用于采集所述反射光线a1和b1，并且，所述反射光线a1和b1与摄像头拍摄的视锥线重合，所述反射光线a1和b1相对所述反光镜的第一侧镜面的对称线a2和b2的焦点与人眼的焦点重合；使得所述摄像头拍摄的视锥和人眼的视锥能够融合。
2.根据权利要求1所述的VR透视系统，其特征在于，所述反光镜为双目反光镜，所述显示器水平布置在所述反光镜的第一侧镜面的一侧，所述显示器的出射光线经过所述反光镜的第一侧镜面反射后通过所述光机镜组进入人眼。
3.根据权利要求1所述的VR透视系统，其特征在于，所述反光镜为单面反光镜，即所述反光镜的第二侧镜面为反光面，所述显示器竖向布置在所述反光镜的第一侧并贴合于所述光机镜组的入光侧。
4.根据权利要求1所述的VR透视系统，其特征在于，所述反光镜组的镜面为平面或者曲面。
5.根据权利要求1所述的VR透视系统，其特征在于，所述反光镜组的镜面为曲面。
6.根据权利要求1所述的VR透视系统，其特征在于，所述反光镜组与水平面呈45度角布置。
7.根据权利要求1所述的VR透视系统，其特征在于，所述显示器采用是LCD显示器、OLED显示器、Micro OLED微显示器、Mini LED微显示器、DLP显示器、LCOS显示器中的任一种。
8.一种VR设备，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项所述的VR透视系统。
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