一种随动头显装置和方法与流程

文档序号:11152651阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种随动头显装置,特征在于,包括眼球追踪装置,伺服装置,透镜,屏幕,其中,透镜为两组、屏幕为两组,伺服装置至少两组,

其中,左右眼分别对应一组透镜和一组屏幕,一只眼睛、一组透镜、一组屏幕、一组伺服装置组成一个视觉单元,

其中同一组透镜和同组的屏幕可以组成结合体,所述的透镜和屏幕在逻辑上始终是一个结合体,

包括伺服装置连接透镜于机架,或者连接透镜与屏幕的结合体于机架,

或者包括四组伺服装置分别连接两组透镜和两组屏幕于机架,

所述屏幕和\或透镜为机动部件,不固定,

所述透镜与屏幕的结合体中还可单独设有伺服装置,

所述的透镜或可为透镜组,所述的两组屏幕或可为同一块屏幕的左右不同屏幕区域。

2.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,所述的透镜的主光轴与晶状体光轴重合,并且通过伺服装置永远保持重合,进一步的,所述的屏幕中心在透镜主光轴上,再进一步的,所述的透镜和屏幕始终平行或呈固定角度,

进一步的,机架与头戴式显示器的上一级装置之间亦可设有伺服运动装置,

优选的,所述的透镜或可为电控变焦透镜。

3.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,包括与主机接驳的数据连接总线,通过有线或者无线的连接传输数据,所传输的数据是两只眼球的位置和角度,优选的还可传输当前区域景物的深度信息,优选的还可传输视力信息;眼球追踪装置与控制器电性连接,控制器与伺服装置电性连接。

4.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,所述的眼球追踪装置为至少逻辑独立的两组,在此基础上优选机械连接方面也互不连接,进一步的,

所述的左右透镜或透镜组之间不设传统瞳距调节装置,左右透镜之间没有呈中心对称的机械或电子逻辑约束。

5.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,所述的与透镜和\或屏幕相连接的伺服装置,至少具有x轴移动的自由度,优选的具有y轴方向的自由度,优选的具有绕x轴旋转的俯仰角自由度,优选的具有绕y轴旋转的倾斜角自由度,优选的具有z轴眼球深度的自由度,最优选的具有上述5个自由度或者完全的6自由度。

6.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,所述的结合体内的伺服装置,具有至少一个z轴移动的视距调节自由度,优选的还可以有绕y轴转动的倾斜角自由度,优选的还应当有绕x轴转动的俯仰角自由度,最优选的具有以上三个自由度。

7.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,所述的眼球追踪装置设置于机架上,或者透镜上,或者设置于透镜和屏幕的结合体上,相对应的,所述的眼球追踪装置给出的坐标为眼球相对于机架的坐标-绝对坐标,或者相对于透镜或者结合体的坐标-相对坐标,此信息通过通信总线传输到主机中,

进一步的,

所述眼球追踪装置与各个伺服电机连接或者通过控制器与各个伺服电机连接,控制器接收眼球追踪装置的坐标,向主机发送眼球坐标,并进行运算和分发控制指令,控制伺服系统定位运动。

8.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,所述伺服装置为n轴机械臂或者n伺服直线电缸或者n轴关节机器人、螺杆螺母传动、齿轮齿条传动等伺服机械运动装置。

9.根据权1所述的一种随动头显装置,特征在于,所述的透镜为小透镜,所述的屏幕为小屏幕,进一步的,所述的透镜为微透镜,所述的屏幕为微屏幕,相对应的,所述的透镜焦距是小焦距,其中,最优选的方案是,

透镜的直径小于10mm,焦距小于10mm,屏幕对角线尺寸小于1英寸,优选的,眼睛到透镜的距离小于5mm。

10.一种随动头显方法,特征在于,方法1,眼球追踪装置实时识别眼球的位置和角度坐标,将坐标实时传递给控制器,控制器经过计算,将对应的运动指令发送至伺服系统,伺服系统按照指令动作至眼球对应位置,同时将眼球坐标传送至主机,主机根据眼球坐标给出当前目光注视方向的对应画面,以上整个过程持续实时不间断发生,或,

方法2,眼球追踪装置识别眼球的相对位置和角度坐标,与0点坐标进行比较,找出具有偏差的位移和转动坐标,根据这些对应的偏差坐标,控制对应的伺服装置进行运动,当眼球追踪装置相对于眼球再次回归0点时控制伺服装置停止运动,以上整个过程持续实时不间断发生,

在以上方法的基础上,

方法3,主机将当前景物的深度递送至控制器,控制器根据景物深度计算动态视距范围的具体数值,以此数值定义透镜和屏幕间的距离,并且将运动指令传送至伺服装置,伺服装置改变透镜与屏幕之间的距离,以上过程实时不间断发生,

分解步骤为:

s1,眼球追踪装置不间断的检测眼球的位置坐标;

s2,眼球追踪装置将检测到的坐标通过总线分别发送给控制器和主机;

s3,控制器按照眼球坐标控制伺服系统进行跟随动作;

s4,主机按照眼球坐标调节当前的两个摄像机的位置,使得虚拟的摄像机和眼球的位置恰好重叠,并且将此时两摄像机的景物输出至屏幕;

s5,在以上方法的基础上,主机还可将当前相机的景物深度传送给控制器;

s6,控制器按照景物深度信息控制伺服系统调节视距既透镜和屏幕之间的距离。

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