[实用新型]虚拟现实3D场景用的景深识别光学装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学显像技术领域，特别涉及一种虚拟现实3D场景用的景深识别光学装置。

背景技术

虚拟现实3D场景显示包括3D娱乐游戏和影视节目欣赏，是当前科技领域的热点。然而，目前3D立体影像的显示，一般都需要大型3D立体电影放映系统(如电影院或家庭影院等)，不能做到小型化，也不够轻便，因此难以实现家用手持式或穿戴式等简易轻便的方式。

此外，据目前的报道显示，也有一些大型网通公司准备在未来几年推出一些穿戴式虚拟现实3D显示游戏或视频的眼镜，但据其报道的结构都是仅用一个显示屏，在实际使用中，这些结构不具备景深识别功能，因此其三维立体的效果也不能令人满意。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、轻巧小型、可实现穿戴式，且可较好地实现景深识别功能的虚拟现实3D场景用的景深识别光学装置。

本实用新型的技术方案为：一种虚拟现实3D场景用的景深识别光学装置，包括电源、可变焦透镜组、两个反射镜和两个显示屏，可变焦透镜组设于人眼前方，两个反射镜对称设于可变焦透镜组前方，且两个反射镜之间成50～70°夹角放置，两个显示屏对应设于两个反射镜的外侧；电源分别与可变焦透镜组和两个显示屏连接。其中，各反射镜的大小、尺寸均与各显示屏相同，该结构中，位于左、右两侧的两个显示屏分别产生左、右眼所看到的存在视差的镜像 画面，经过位于左、右两侧的两个反射镜反射和可变焦透镜组后，对两眼视差加以放大，最后由人眼接收，使人感觉到远近不一的立体图像；该过程中，通过对左右图像(或视频影像)进行合理的设计和调整，可以模拟出任何距离(从眼前到无穷远)的物体图像。

所述光学装置还包括外壳，电源、可变焦透镜组、两个反射镜和两个显示屏均设于外壳内。其中，电源为两个显示屏供电，在可变焦透镜组采用电动变焦镜时，也为可变焦透镜组供电。

所述外壳为内面是黑色的壳体，可屏蔽防止外部杂散光的干扰。

所述可变焦透镜组包括左透镜组和右透镜组，两个反射镜包括左反射镜和右反射镜，两个显示屏包括左显示屏和右显示屏；左反射镜位于左透镜组前方，右反射镜位于右透镜组前方，左显示屏位于左反射镜左侧，右显示屏位于右反射镜右侧。

所述左透镜组和右透镜组均是焦距为10～15cm的正透镜；

所述左反射镜和右反射镜均为可见光反射镜，左反射镜向左倾斜设置，左反射镜与人眼所在平面之间的夹角为55～65°，右反射镜向右倾斜设置，右反射镜与人眼所在平面之间的夹角为55～65°；

所述左显示屏和右显示屏均为4～5寸的高清数码显示屏，分辨率≥1920×1080，且左显示屏和右显示屏分别自带存储器；左显示屏和右显示屏对称设置，左显示屏向右倾斜设置，左显示屏与人眼所在平面之间的夹角为54～64°，右显示屏向左倾斜设置，右显示屏与人眼所在平面之间的夹角为54～64°。

所述可变焦透镜组与人眼的距离为1～3cm。

所述电源是电压为1.5～5伏的可充电电池。

上述虚拟现实3D场景用的景深识别光学装置的成像方法，包括以下步骤：

(1)左显示屏和右显示屏上同时播放存在视差的镜像图像；

(2)左显示屏上的图像先经过左反射镜反射，再通过左透镜组折射后进入使用者左眼，右显示屏上的图像先经过右反射镜反射，再通过右透镜组折射后进入使用者右眼；放大左显示屏和右显示屏图像的视差，通过左右两个反射镜和透镜组的进一步放大后，在人脑中产生远近不一的立体图像，从而在人眼 中产生虚拟现实的3D场景。

上述虚拟现实3D场景用的景深识别光学装置及其成像方法的作用原理是：人的双眼由于相隔一定距离，故分别看到的图像角度与侧面均不同，这便是所谓的视差，视差的存在使人脑产生空间感，人看不同距离物体时，通过眼部肌肉控制眼球转动，双眼视线的夹角不同，通过左右视线的交点来确定事物的距离，这是人眼判断距离的主要方式；因此，在上述光学装置通过位于左、有的两个显示屏和两个反射镜，可以让左、右眼看到预先提供的不同角度与侧面的图像，从而让观察者观察到模拟的3D空间图像；另一方面，人眼在看物体时会通过睫状肌控制晶状体改变其焦距以看清不同距离的物体，通过对对焦位置的感觉以及近处和远处离焦位置模糊的情况，也可以大致判断物体的距离，因此，本光学装置通过给成像光路加入变焦透镜组来模拟出这种效果。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：