[实用新型]一种基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜，属于虚拟现实技术领域。

背景技术

虚拟现实技术是通过计算机虚拟出现实世界，通过显示屏和目视系统投射到人眼视网膜，结合其他人体传感的输入设备模拟出一个从视觉，听觉，触觉等多方面都很逼真的虚拟世界。本质就是呈现一个以使用者视角为主体，可以实时、无限制地观察三维空间内的物体，给使用者沉浸感体验。虚拟现实技术涵盖了跟踪传感技术、广角立体显示技术、立体声、触觉反馈等多种技术。已经广泛应用在娱乐，军事训练，医疗培训、产品三维虚拟展示等多个领域。

目前虚拟眼镜采用的两种光学广角目视方案分别是单片传统短焦球面透镜和多片非球面透镜组。第一种方案通过图像畸变矫正补偿的方法，让人眼看到正常的图像。第二种方案利用非球面对像差的矫正来改善大视场图像的畸变，不需要对图像预先矫正，使人眼看到正常图像，但是非球面光学的定制成本和透镜组无形增加了人眼和屏幕的距离，使得头盔偏大，重心外移，影响舒适度。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜，运用软件对图像进行矫正，并使虚拟眼镜整体重量更轻，成本低廉、适合更多视力屈光度使用者佩戴。

本实用新型提出的基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜，包括镜架外壳、菲涅尔透镜、高清显示屏、微控制电路板、密封眼罩和绑带，所述的菲涅尔透镜固定在镜框中，固定有菲涅尔透镜的镜框固定在屏幕固定框的前部，所述的高清显示屏固定在屏幕固定框的后部；所述的微控制电路板固定在密封眼罩上；屏幕固定框的前部插入所述的镜架外壳的后部，屏幕固定框的后部固定在密封眼罩中；所述的绑带的两端分别固定在屏幕固定框的前端两侧。

本实用新型提出的基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜，其优点是：

本实用新型的虚拟眼镜，具有较好的使用体验，由于采用菲涅尔透镜，成本低廉，具有图像清晰，广角显示，沉浸感体验的效果。由于具有20～30mm的出瞳距，2～5mmm的出瞳直径，能满足不同视力人眼的使用需求，是一种适合更多人群使用的虚拟眼镜。

附图说明

图1为本实用新型提出的基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜的结构示意图。

图2是图1的零件分解图。

图3是图1所示的虚拟眼镜的控制电路图。

图4是图1所示的虚拟眼镜中菲涅尔透镜的广角显示原理图。

图5是菲涅尔透镜的单眼显示原理图。

图6是菲涅尔透镜的畸变仿真效果图。

图7是理想成像位置和经过菲涅耳透镜畸变成像后极坐标位置随着视场变化关系图。

图8是理想成像位置和经过菲涅耳透镜正畸变后图像、图像负畸变补偿后图像、经过光学和图像两次畸变后实际成像的极坐标位置随着视场变化关系图。

图1-图2中，一种基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜1是菲涅尔透镜，2是镜框，3是镜架外壳，4是高清显示屏，5是屏幕固定框，6是密封眼罩，7是微控制电路板，8是绑带，9是调节滑轮。

具体实施方式

本实用新型提出的基于光学和图像畸变互补偿的虚拟眼镜，其结构如图1和图2所示，包括镜架外壳3、菲涅尔透镜1、高清显示屏4、微控制电路板7、密封眼罩6和绑带8。菲涅尔透镜1固定在镜框2中，固定有菲涅尔透镜1的镜框2固定在屏幕固定框5的前部，高清显示屏4固定在屏幕固定框5的后部。微控制电路板7固定在密封眼罩6上；屏幕固定框5的前部插入镜架外壳3的后部，屏幕固定框5的后部固定在密封眼罩6中。绑带8的两端分别固定在屏幕固定框5的前端两侧。

以下结合附图，详细介绍本实用新型的虚拟眼镜的工作原理：

本实用新型的虚拟眼镜中，高清显示屏4作为图像显示载体，安装在屏幕固定框5中，光学显示系统包括左、右两片菲涅尔透镜。菲涅尔透镜位于虚拟眼镜佩戴者的人眼和高清显示屏4之间，保持高清显示屏4与菲涅尔透镜的距离不变，使菲涅尔透镜的中心位于高清显示屏的高度的一半处，并与人眼的光轴相重合，菲涅尔透镜通过设置在镜框2上的调节滑轮9调节瞳距，光学显示系统的出瞳位于菲涅尔透镜的光轴上，并与人眼重合，使人眼观察到图像。