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CN109557677A - 显示设备和方法 - Google Patents

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CN109557677A CN201710882455.4A CN201710882455A CN109557677A CN 109557677 A CN109557677 A CN 109557677A CN 201710882455 A CN201710882455 A CN 201710882455A CN 109557677 A CN109557677 A CN 109557677A
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Abstract

本发明提供了一种显示设备，涉及虚拟现实技术领域，用以解决现有显示设备所展示图像真实感差的问题。所述设备包括：处理器、显示屏组件、以及半透半反镜；所述显示屏组件包括近景显示屏和远景显示屏，所述近景显示屏到所述半透半反镜的距离小于所述远景显示屏到所述半透半反镜的距离；所述处理器，用于将图像中的近景图像发送至所述近景显示屏进行显示，将图像中的远景图像发送至所述远景显示屏进行显示；所述半透半反镜，用于对所述近景显示屏发出的光线和所述远景显示屏发出的光线进行反射、透射处理。通过实施本方案的实施例，可以增强图像的真实感。

Description

显示设备和方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种显示设备和方法。
背景技术
虚拟现实技术已经被应用于多种领域，比如游戏、医疗、军事等。通过头戴式虚拟现实显示设备，用户可以得到沉浸式的观看体验。
现有虚拟现实显示设备将存在左右视差的两图像通过左右屏幕展示给双眼。现有虚拟现实显示设备的左右屏幕位于同一个平面上，因此，人眼观看设备中图像时，显示设备所显示的所有景物都会落入人眼的景深范围内，进而人眼所观看到的整个画面都是清晰的。
但是，实际情况下，当人眼观察距离人眼较近的近景景物时，距离人眼较远的远景景物会被眼睛虚化；观察距离人眼较远的远景景物时，距离人眼较近的近景景物会被眼睛虚化。而传统虚拟现实显示设备无法实现上述虚化效果，导致设备展示的图像真实感差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种显示设备和方法，用以解决现有显示设备所展示图像真实感差的问题。
本发明名提供的一种显示设备，包括：处理器、显示屏组件、以及半透半反镜；
所述显示屏组件包括近景显示屏和远景显示屏，所述近景显示屏到所述半透半反镜的距离小于所述远景显示屏到所述半透半反镜的距离；
所述处理器，用于将图像中的近景图像发送至所述近景显示屏进行显示，将图像中的远景图像发送至所述远景显示屏进行显示；
所述半透半反镜，用于对所述近景显示屏发出的光线和所述远景显示屏发出的光线进行反射、透射处理。
本发明提供的一种显示方法，应用于处理器，所述方法包括：
获取虚拟场景中的待显示图像；
根据用户在所述虚拟场景中的位置与所述待显示图像中景物的距离，将所述图像划分为近景图像以及远景图像；
将所述近景图像发送至近景显示屏进行显示，将所述远景图像发送至远景显示屏进行显示，所述近景显示屏到用户人眼的距离小于所述远景显示屏到用户人眼的距离。
本发明所提供的一种显示设备和方法，通过近景显示屏和远景显示屏分别显示对应图像，并利用近景显示屏与远景显示的位置关系，通过半透半反镜，将近景显示屏内的近景图像显示在与观测者较近处，将远景显示屏内的远景图像显示在同一方向但距离观测者较远处，即将远景图像显示在近景图像后方。由于人眼的景深有限，当观测者观测与自己较近的近景图像时，远景图像对于观测者来说是模糊的，反之，近景图像是模糊的，由此为图像增加了景深效果，进而增强了图像的真实感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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(a)为本发明实施例提供的显示设备的结构示意图；
图1(b)为本发明实施例提供的显示设备的另一结构示意图；
图2为本发明实施例提供的显示设备的远景图像的虚像和近景图像的虚像的位置示意图；
图3为本发明实施例提供的显示设备的又一结构示意图；
图4为本发明实施例提供的显示方法的流程图；
图5(a)为本发明实施例提供的显示方法的近景区域示的形状意图；
图5(b)为本发明实施例提供的显示方法的近景区域的另一形状示意图；
图6(a)为本发明实施例的一种近景显示屏的虚像；
图6(b)为本发明实施例的一种远景显示屏的虚像；
上述附图中的标号与部件名称的对应关系为：
10-处理器；20-显示屏组件；21-近景显示屏；22-远景显示屏；30-半透半反镜；40-第一透镜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
进一步值得说明的是，本发明各实施例中各步骤之间的顺序是可以调整的，不是必须按照以下举例的顺序执行。
本发明提供一种显示设备，用以增强图像的真实感。
需要说明的是，本发明提供的显示设备可以为头戴眼睛的显示设备、三维立体电影的显示设备等。
如图1(a)所示，本发明提供的一种显示设备，包括：处理器10、显示屏组件20、以及半透半反镜30。
其中，显示屏组件20包括近景显示屏21和远景显示屏22，近景显示屏21到半透半反镜30的距离小于远景显示屏22到半透半反镜30的距离。
处理器10，用于将图像中的近景图像发送至近景显示屏21进行显示，将图像中的远景图像发送至远景显示屏22进行显示。
半透半反镜30，用于对近景显示屏21发出的光线和远景显示屏22发出的光线进行反射、透射处理。
实际应用中，处理器使近景图像在近景显示屏21上显示、远景图像在远景显示屏22上显示后，半透半反镜30对近景显示屏21发出的光线和远景显示屏22发出的光线进行反射、透射处理，使近景显示屏21所显示的近景图像的虚像、以及远景显示屏22所显示的远景图像的虚像都能够被人眼观看到，如图2所示。由于近景显示屏21到半透半反镜30的距离小于远景显示屏22到半透半反镜30的距离，所以人眼在同一时刻看到的近景图像的虚像与人眼距离较近、远景图像的虚像与人眼距离较远，因此，实现了将远景图像、近景图像在与人眼的不同距离处展示的功能。基于此，当人眼观看距离近的像即当人眼观看时近景图像的虚像时，距离远的远景图像的虚像被人眼眼睛虚化；当人眼观看距离远的像，即当人眼观看时远景图像的虚像时，距离近的近景图像的虚像被人眼虚化。由此，为增强了图像的真实感。
需要说明的是，本发明不限定显示屏组件20中各屏幕的尺寸、分辨率等参数。显示屏组件20中近景显示屏21与远景显示屏22的分辨率可以相同，也可以不同。较佳的，近景显示屏21的尺寸小于远景显示屏22的尺寸，以使得经过光路的透射和反射处理后的上述显示屏的虚像在人眼中的成像尺寸相匹配，如图6(a)、图6(b)所示。以使显示出的远景图像、近景图像在人眼看来具有相同大小。
对于处理器10，可选地可以为带有图像提取功能的任一型号的处理器，本发明不做具体限定。
可选地，如图3所示，本发明提供的显示设备还包括第一透镜40，第一透镜40位于半透半反镜30与人眼之间，其中第一透镜40可以为凸透镜。当然，第一透镜40可以是单独的一个凸透镜，也可以是多个透镜组成的相当于凸透镜效果的透镜组。
可选地，近景显示屏21与半透半反镜30之间、远景显示屏22与半透半反镜30之间，可以不添加透镜，也可以添加一个或多个凸透镜或凹透镜，用于改变近景显示屏21和远景显示屏22的成像距离。其中，近景显示屏21与半透半反镜30之间的透镜为第二透镜，远景显示屏22与半透半反镜30之间的透镜可以为第三透镜。上述第二透镜和第三透镜可以为：凸透镜、凹透镜、以及呈现凸透镜/凹透镜效果的透镜组。具体的，当近景显示屏21与半透半反镜30之间添加凸透镜(或呈现凸透镜效果的透镜组)时，近景显示屏21的成像距离更接近人眼；当近景显示屏21与半透半反镜30之间添加凹透镜(或呈现凹透镜效果的透镜组)时，近景显示屏21的成像距离人眼更远；当远景显示屏22与半透半反镜30之间添加凸透镜(或呈现凸透镜效果的透镜组)时，远景显示屏22的成像距离更接近人眼；当远景显示屏22与半透半反镜30之间添加凹透镜(或呈现凹透镜效果的透镜组)时，远景显示屏22的成像距离人眼更远。
在一种可选实施方式中，近景显示屏21与远景显示屏22垂直设置。需要说明的是，本实施例中只限定近景显示屏21和远景显示屏22之间的相对位置关系，也就是说，本实施例中，近景显示屏21相对于远景显示屏22是垂直的，具体近景显示屏21与远景显示屏22以何种状态放置，本实施例不做具体限定。
在上述实施例基础上，可选地，近景显示屏21可以以水平状态放置、竖直状态放置、或者以与水平/竖直方向呈一定夹角的状态放置，这都是合理的。相应于近景显示屏21的放置状态，在保证与近景显示屏21垂直的情况下，远景显示屏22可以竖直放置、水平放置、或者以与水平/竖直方向呈一定夹角放置。
可以理解的是，本发明中通过半透半反镜30的半透射半反射的特性，使其对近景显示屏21发出的光线和远景显示屏22发出的光线进行反射、透射处理，进而使得近景图像的虚像、远景图像的虚像展示在一个方向上，即将两图像的虚像展示在人眼所观测的方向上。因此，半透半反镜30需要与近景显示屏21/远景显示屏22呈一定角度放置。对于该角度，在保证远景图像的虚像、近景图像的虚像在人眼所观测的方向上展示的基础上，本发明不做具体限定，可选地，半透半反镜30与近景显示屏21呈45°角倾斜放置。
对于近景显示屏21、远景显示屏22以及半透半反镜30三者的放置状态，可选地，可以如图1(a)所示，近景显示屏21水平放置于半透半反镜30的正面侧，远景显示屏22竖直放置于半透半反镜30的背面侧，半透半反镜30与近景显示屏21呈45°角倾斜放置，以使得半透半反镜30对近景显示屏21发出的光线进行反射处理，对远景显示屏22发出的光线进行透射处理。需要说明的是，本发明中半透半反镜30的正面侧为半透半反镜30面向人眼的一侧，相应地，半透半反镜30的背面侧为半透半反镜30背向人眼的一侧。
可选地，近景显示屏21、远景显示屏22以及半透半反镜30三者的放置状态，还可以如图1(b)所示，远景显示屏22水平放置于半透半反镜30的正面侧，近景显示屏21竖直放置于半透半反镜30的背面侧，半透半反镜30与远景显示屏22呈45°角倾斜放置，以使半透半反镜30对近景显示屏21发出的光线进行透射处理，对远景显示屏22发出的光线进行反射处理。
另外，本发明还提供了一种显示方法，应用于处理器，该处理器可以为显示设备的处理器。该显示设备至少包括处理器、显示屏组件、以及半透半反镜。显示屏组件包括近景显示屏和远景显示屏，上述近景显示屏到半透半反镜的距离小于远景显示屏到半透半反镜的距离；半透半反镜，用于对近景显示屏发出的光线和远景显示屏发出的光线进行反射、透射处理；处理器，用于执行本发明提供的显示方法。
如图4所示，本发明提供的显示方法，包括如下步骤：
S401：获取虚拟场景中的待显示图像。
S402：根据用户在虚拟场景中的位置与待显示图像中景物的距离，将图像划分为近景图像以及远景图像。
S403：将近景图像发送至近景显示屏进行显示，将远景图像发送至远景显示屏进行显示，近景显示屏到用户人眼的距离小于远景显示屏到用户人眼的距离。
可选地，本发明中，近景显示屏中的近景图像会经过显示设备的半透半反镜的反射处理，相应地，远景显示屏中的远景图像会经过显示设备的半透半反镜的透射处理；或者，近景显示屏中的近景图像会经过显示设备的半透半反镜的透射处理，相应地，远景显示屏中的远景图像会经过显示设备的半透半反镜的反射处理。
本发明提供的显示方法，应用于显示设备的处理器，处理器将近景图像、远景图像分别显示在两块朝向不同方向的显示屏上，接着显示设备的半透半反镜使近景图像的虚像、远景图像的虚像面向用户显示，由于，上述显示设备的近景显示屏至半透半反镜的距离小于远景显示屏至半透半反镜的距离，因此，近景显示屏对应的近景图像的虚像至人眼距离近于远景显示屏对应的远景图像的虚像至人眼距离。进而，当用户人眼观看距离较近的近景图像的虚像时，人眼将远景图像的虚像虚化，反之人眼将近景图像的虚像虚化。
本发明获取用户在场景中所处位置、图像中各景物在虚拟场景中的位置，进而根据上述两位置，可以求取用户在虚拟场景中的位置与待显示图像中各景物的距离，进而得以将图像划分为近景图像以及远景图像。
可选地，划分近景图像、远景图像的具体过程如下：提取待显示图像中的近景区域，将近景区域外的其他区域填充为预设颜色，以获得所述近景图像；提取待显示图像中的远景区域，将远景区域外的其他区域填充为预设颜色，以获得所述远景图像。其中，近景区域为近景景物所构成的区域，远景区域为远景景物所构成的区域。较佳地预设颜色是黑色。
可选地，可以根据以下步骤确定近景景物和远景景物：若某一景物与用户在虚拟场景中的位置之间的距离小于预设值，则将该景物确定为近景景物，反之，将该景物确定为远景景物。
此处需要说明的是，根据近景景物在待显示图像中的分布情况，近景区域可以为连续区域，也可以不为连续区域。同理，根据远景景物在待显示图像中的分布情况，远景区域可以为连续区域，也可以不为连续区域。
举例而言，如图5(a)所示，若在一张图像中，相邻的景物A、B被确定为近景静物，则景物A、B在图像中构成的连续区域为近景区域；若如图5(b)所示的情况，不相邻的景物C、D被确定为近景景物，则景物C、D在图像中构成的不连续区域为近景区域。
最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种显示设备，其特征在于，包括：处理器、显示屏组件、以及半透半反镜；
所述显示屏组件包括近景显示屏和远景显示屏，所述近景显示屏到所述半透半反镜的距离小于所述远景显示屏到所述半透半反镜的距离；
所述处理器，用于将图像中的近景图像发送至所述近景显示屏进行显示，将图像中的远景图像发送至所述远景显示屏进行显示；
所述半透半反镜，用于对所述近景显示屏发出的光线和所述远景显示屏发出的光线进行反射、透射处理。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：第一透镜，所述第一透镜位于所述半透半反镜与人眼之间。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一透镜为凸透镜。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述近景显示屏与所述远景显示屏垂直设置。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述近景显示屏水平放置于所述半透半反镜的正面侧，所述远景显示屏竖直放置于所述半透半反镜的背面侧，所述半透半反镜与所述近景显示屏呈45°角倾斜放置。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述远景显示屏水平放置于所述半透半反镜的正面侧，所述近景显示屏竖直放置于所述半透半反镜的背面侧，所述半透半反镜与所述远景显示屏呈45°角倾斜放置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：第二透镜，所述第二透镜位于所述近景显示屏与所述半透半反镜之间。
8.根据权利要求1-6任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：第三透镜，所述第三透镜位于所述远景显示屏与所述半透半反镜之间。
9.一种显示方法，其特征在于，应用于处理器，所述方法包括：
获取虚拟场景中的待显示图像；
根据用户在所述虚拟场景中的位置与所述待显示图像中景物的距离，将所述图像划分为近景图像以及远景图像；
将所述近景图像发送至近景显示屏进行显示，将所述远景图像发送至远景显示屏进行显示，所述近景显示屏到用户人眼的距离小于所述远景显示屏到用户人眼的距离。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将所述图像划分为近景图像以及远景图像，包括：
提取所述待显示图像中的近景区域，将所述近景区域外的其他区域填充为预设颜色，以获得所述近景图像；
提取所述待显示图像中的远景区域，将所述远景区域外的其他区域填充为预设颜色，以获得所述远景图像。
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