调焦方法和装置与流程

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种应用于虚拟现实设备中的调焦方法和装置。

背景技术：

虚拟现实设备是现代显示技术中的一种全新技术，在增强显示、虚拟现实以及立体显示等方面有着重要应用。虚拟现实设备的佩戴者通过虚拟现实设备看到的虚拟画面，具有很强的立体感。

针对不同视力的人群，现有的虚拟现实设备可以加装多种规格的镜片，以让不同视力的佩戴者能否看清楚虚拟画面。但是，针对不同视力的佩戴者，需要佩戴者在使用前调节镜片，使用起来特别麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种调焦方法和装置，方便不同视力的佩戴者使用虚拟现实设备。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于人眼视力的调焦方法，包括：

获取佩戴虚拟现实设备的佩戴者眼睛的瞳孔面积；

根据预设的瞳孔面积与第一调节距离之间的对应关系确定是否有与所述瞳孔面积对应的第一调节距离；

如果有第一调节距离，则将所述虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离调整为所述第一调节距离，使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

进一步的，如果没有与所述瞳孔面积对应的第一调节距离，则：

根据所述瞳孔面积计算该佩戴者的近视度数；

获取第一参数和第二参数，其中，所述第一参数为佩戴者眼睛到虚拟现实设备的镜片之间的距离，所述第二参数为该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离；

根据所述第一参数、第二参数和该佩戴者的近视度数计算得到第二调节距离；

调整该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离至所述第二调节距离使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

进一步的，根据所述瞳孔面积计算该佩戴者的近视度数包括：

如果所述瞳孔面积S为30.74～36.36mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.68；

如果所述瞳孔面积S为36.37～41.41mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.25；

如果所述瞳孔面积S为42.61～48.57mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.08。

进一步的，所述根据所述第一参数、第二参数和该佩戴者的近视度数计算所述第二调节距离包括：

根据下式计算所述第二调节距离Y₂：

Y₂＝K+Y₁-1/φ

其中，K为第一参数，Y₁为第二参数，φ为佩戴者眼睛的屈光度，并且φ＝H/100。

进一步的，还包括：

获取该佩戴者的瞳距，其中，所述瞳距为该佩戴者眼睛的瞳孔之间的距离；

根据该佩戴者的瞳距调整该虚拟现实设备的瞳距。

本发明还提供了一种基于人眼视力的调焦装置，包括：

瞳孔面积获取模块，用于获取佩戴虚拟现实设备的佩戴者眼睛的瞳孔面积；

第一调节距离确定模块，用于根据预设的瞳孔面积与第一调节距离之间的对应关系确定是否有与所述瞳孔面积对应的第一调节距离；

第一对焦模块，用于如果有第一调节距离，则将所述虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离调整为所述第一调节距离，使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

进一步的，还包括第二调节距离确定模块，所述第二调节距离确定模块包括：

近视度数计算模块，用于根据所述瞳孔面积计算该佩戴者的近视度数；

参数获取模块，用于获取第一参数和第二参数，其中，所述第一参数为佩戴者眼睛到虚拟现实设备的镜片之间的距离，所述第二参数为该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离；

第二调节距离计算模块，用于根据所述第一参数、第二参数和该佩戴者的近视度数计算得到第二调节距离；

第二对焦模块，用于调整该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离至所述第二调节距离使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

进一步的，所述近视度数计算模块包括：

第一近视度数计算子模块，用于如果所述瞳孔面积S为30.74～36.36mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.68；

第二近视度数计算子模块，用于如果所述瞳孔面积S为36.37～41.41mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.25；

第三近视度数计算子模块，用于如果所述瞳孔面积S为42.61～48.57mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.08。

进一步的，所述第二调节距离计算模块包括：

根据下式计算所述第二调节距离Y₂：

Y₂＝K+Y₁-1/φ

其中，K为第一参数，Y₁为第二参数，φ为佩戴者眼睛的屈光度，并且φ＝H/100。

进一步的，还包括：

瞳孔距离获取模块，用于获取该佩戴者的瞳距，其中，所述瞳距为该佩戴者眼睛的瞳孔之间的距离；

瞳距调整模块，用于根据该佩戴者的瞳距调整该虚拟现实设备的瞳距。

本发明提供的调焦方法和装置根据佩戴者眼睛的瞳孔面积调整虚拟现实设备的镜片到屏幕之间距离为第一调节距离，使得佩戴者眼睛处于对焦状态，从而适配不同视力的佩戴者，不再需要佩戴者更换镜片或手动调节焦距，使用更为方便。

进一步，本发明提供的调焦方法和装置根据佩戴者的瞳孔面积来计算近视度数，结合第一参数和第二参数计算该佩戴者在对焦状态下镜片与屏幕之间的第二距离，将对佩戴者的近视度数的调节转换为对镜片至屏幕之间的距离的调节，从而满足不同视力用户的使用需求。而且本发明提供的调焦方法和装置通过对现有的虚拟现实设备稍加改造即可实现，对虚拟现实设备的硬件结构的改造成本也较小。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的调焦方法的流程图；

图2是本发明第二实施方式的调焦方法的流程图；

图3为本发明实施方式中的调整瞳距的流程图；

图4是本发明的虚拟现实设备的结构示意图；

图5是本发明调焦装置一实施方式的示例性的功能模块图；

图6是图5示出的调焦装置中近视度数计算模块的功能模块图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

在本发明的各实施例中，近视眼是指远处物体反射或者发出的光线经眼球折光后，聚焦在视网膜前而不能在视网膜上形成清晰的物像。所述的瞳孔面积是指佩戴者眼睛处于黑暗环境(背景光的光照度低于0.02Lux)中测试得到的瞳孔面积。在对人类瞳孔面积与近视关系的研究中发现，正常人眼睛(即正视眼)在黑暗环境下的瞳孔面积为(30.21±6.29)mm²，近视人群的眼睛的瞳孔面积为(39.30±9.24)mm²，正视眼与近视眼的瞳孔面积的差异有着显著的统计学差异(P<0.01)，近视眼的瞳孔面积较正视眼的瞳孔面积大，并且瞳孔面积随着近视度数的加深而增大。

图1是本发明第一实施方式的调焦方法的流程图，如图1所示，该调焦方法包括如下步骤：

步骤S110：获取佩戴虚拟现实设备的佩戴者眼睛的瞳孔面积。

在具体实施方式中，可以采用设置在虚拟现实设备内的红外摄像头在黑暗环境中实时拍摄佩戴者眼睛的瞳孔的动态变化图像，对动态变化图像处理分析得到佩戴者眼睛的瞳孔面积。在本实施例中，可以根据佩戴者的设置单独对佩戴者的左眼、或者右眼进行测试，也可以同时测试佩戴者两眼的瞳孔面积。

步骤S120：根据预设的瞳孔面积与第一调节距离之间的对应关系确定是否有与所述瞳孔面积对应的第一调节距离。

在本实施例中，该瞳孔面积与第一调节距离对应可以是：

1、瞳孔面积与第一调节距离一一对应，不同面积的瞳孔面积对应着不同距离的第一调节距离。例如，面积为31.45mm²的瞳孔面积对应的第一调节距离为36mm，面积为35.43mm²的瞳孔面积对应的第一调节距离为37.5mm。

2、多个瞳孔面积与一第一调节距离对应，例如，瞳孔面积为31.45mm²和32.45mm²均对应于第一调节距离。

3、一个区间的瞳孔面积与一第一调节距离对应，例如可以是数值在30.74～31.22mm²的区间的瞳孔面积对应于一第一调节距离。

该第一调节距离及其对应的瞳孔面积可以存储在虚拟现实设备的存储器中，例如可以将瞳孔面积和第一调节距离对应存储在一资料数据库中，根据获得的瞳孔面积来检索与该瞳孔面积对应的第一调节距离，如果能够从该资料数据库中检索到与该瞳孔面积对应的第一调节距离，则可以确定有与所述瞳孔面积对应的第一调节距离；否则，确定没有与该瞳孔面积对应的第一调节距离。

步骤S130：如果有第一调节距离，则将所述虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离调整为所述第一调节距离，使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

上述的对焦状态是指虚拟现实设备的屏幕显示影像发出的光线透过镜片聚焦在佩戴者眼睛的视网膜上，使得佩戴者可以清楚看到虚拟现实设备的屏幕上显示的影像。在本步骤中，调整镜片到屏幕之间的距离至第一调节距离，使得屏幕影像的光线通过镜片聚焦在眼睛的视网膜上，佩戴者得以清楚看到虚拟现实设备的屏幕上显示的影像。

本实施方式提供的所述调焦方法根据佩戴者眼睛的瞳孔面积调整虚拟现实设备的镜片到屏幕之间距离为第一调节距离，使得佩戴者眼睛处于对焦状态，从而快速适配不同视力的佩戴者，不再需要佩戴者更换镜片或手动调节焦距，使用更为方便。

图2为本发明第二实施方式的调焦方法的流程图。所述的第二实施方式与第一实施方式的主要区别在于，第二实施方式为更优选的实施方式。需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于第一实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第二实施方式中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

如图2所示，该调焦方法包括如下步骤：

步骤S210：获取佩戴虚拟现实设备的佩戴者眼睛的瞳孔面积。

步骤S220：判断是否有与该佩戴者的瞳孔面积对应的第一调节距离，如果有，则进入步骤S230，否则，进入步骤S240。

步骤S230：将所述虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离调整为所述第一调节距离，使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

步骤S240：根据所述瞳孔面积计算该佩戴者的近视度数。

近视度数用来衡量眼球屈光不正的程度。根据近视度数的高低，可以将近视程度分为低、中、高度近视。根据对瞳孔面积与近视度数的研究中发现，低度近视患者的瞳孔面积为30.74～36.36mm²；中度近视患者的瞳孔面积为36.37～41.41mm²，高度近视患者的瞳孔面积为42.61～48.57mm²，并且上述的低、中、高度近视眼患者的瞳孔面积有着显著的统计学差异(P<0.01)，因此，人类眼球的瞳孔面积与近视度数之间存在规律变化。

通过大量实验和数据分析，在本实施例中，可以应用如下公式根据所述瞳孔面积计算该佩戴者的近视度数：

如果所述瞳孔面积S为30.74～36.36mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.68；

如果所述瞳孔面积S为36.37～41.41mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.25；

如果所述瞳孔面积S为42.61～48.57mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.08。

步骤S250：获取第一参数和第二参数，其中，所述第一参数为佩戴者眼睛到虚拟现实设备的镜片之间的距离，所述第二参数为该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离。

在本实施例中，在佩戴者佩戴虚拟现实设备后，可以通过安装在虚拟现实设备中的超声波或者红外测距传感器测出眼睛到镜片之间的距离作为第一参数。另外，第二参数可以通过虚拟现实设备中的超声波或者红外测距传感器检测佩戴者在调焦前镜片到屏幕之间的距离作为第二参数。

步骤S260：根据所述第一参数、第二参数和该佩戴者的近视度数计算得到第二调节距离。

在本实施例中，可以根据下式计算所述第二调节距离Y₂：

Y₂＝K+Y₁-1/φ

其中，K为第一参数，Y₁为第二参数，φ为佩戴者眼睛的屈光度，并且φ＝H/100，其中，H为步骤240得到的近视度数。

步骤S270：调整该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离至所述第二调节距离使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

在一些实施方式中，还可以将上述的瞳孔面积和与该瞳孔面积对应的第二调节距离存储在虚拟现实设备中，在后续检测到具有该瞳孔面积的用户佩戴该虚拟现实设备后，可以根据瞳孔面积查找该第二调节距离，将镜片与屏幕之间的距离快速调整为该第二调节距离，满足不同视力人群的使用需求。

本第二实施方式提供的所述调焦方法除了具有在第一实施方式中所提到的技术效果之外，在无法根据瞳孔面积确定镜片与屏幕之间的距离的情况下，还可以根据第一参数和第二参数计算该佩戴者在对焦状态下镜片与屏幕之间的第二距离，将对佩戴者的近视度数的调节转换为对镜片至屏幕之间的距离的调节，满足不同视力用户的使用需求，而且本实施例提供的调焦方法可以对现有的虚拟现实设备稍加改造即可实现，对虚拟现实设备的硬件结构的改造成本也较小。

图3为本发明第三实施方式的调焦方法的流程图。

所述的第三实施方式是基于第一实施方式和第二实施方式的方案，进一步为了达到适应佩戴者眼睛瞳距的目的，所述的第三实施方式还可以包括以下调整瞳距的步骤。

步骤S310：获取该佩戴者的瞳距，其中，所述瞳距为该佩戴者眼睛的瞳孔之间的距离。本步骤中，可以通过虚拟现实设备的摄像头获取佩戴者两只眼睛的瞳孔之间的距离。

步骤S320：根据该佩戴者的瞳距调整该虚拟现实设备的瞳距。

一般而言，各佩戴者的两瞳孔之间的瞳距各有差异，根据佩戴者眼睛的瞳距调整虚拟现实设备的瞳距，使得虚拟现实设备的镜片的位置与佩戴者的眼睛适配，便于佩戴者使用该虚拟现实设备。

以上是对本发明所提供的方法进行的详细描述。根据不同的需求，所示流程图中方块的执行顺序可以改变，某些方块可以省略。下面对本发明所提供的装置进行描述。

图4为本发明提供的可应用上述各实施方式的电子设备的结构示意图。如图4所示，虚拟现实设备100包括存储器120。存储器120存储有应用于虚拟现实设备100的调焦装置200。所述的调焦装置200可根据佩戴者眼睛的瞳孔面积调整虚拟现实设备的镜片到屏幕之间距离为第一调节距离，使得佩戴者眼睛处于对焦状态，满足不同视力用户的使用需求。

本实施方式中，虚拟现实设备100还可以包括屏幕160及处理器110。存储器120、屏幕160可以分别与处理器110电连接。所述的存储器110可以是不同类型存储设备，用于存储各类数据。例如，可以是虚拟现实设备100的内存，还可以是可外接于该虚拟现实设备100的存储卡，如闪存、SM卡(Smart Media Card，智能媒体卡)、SD卡(Secure Digital Card，安全数字卡)等。存储器120用于存储各类数据，例如，所述虚拟现实设备100中安装的各类应用程序(Applications)、图片或者视频等信息。

屏幕160安装于虚拟现实设备100内，用于显示各类影像，包括图片、视频、网页页面、各类程序或游戏的交互界面等。处理器110用于执行所述调节装置200以及所述虚拟现实设备100内安装的各类软件，例如操作系统及游戏程序等。处理器110包含但不限于处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)等用于解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据的装置。红外摄像头140与处理器110电连接，优选在虚拟现实设备的左眼镜片和右眼镜片上各安装一个，用于测量佩戴者左眼或者右眼的瞳孔面积。测距传感器130可以是红外测距传感器或者超声波测距传感器，用于检测佩戴者眼睛到镜片之间的距离，以及虚拟现实设备100的镜片到屏幕160之间的距离。镜片焦距调节系统150用于根据处理器110的指令移动镜片的位置，调整镜片至屏幕160之间的距离。

所述的调焦装置200可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在虚拟现实设备100的存储器120中并被配置成由一个或多个处理器(本实施方式为一个处理器110)执行，以完成本发明。例如，参阅图5所示，所述调焦装置200可以被分割成瞳孔面积获取模块210、第一调节距离确定模块220、第一对焦模块230、近视度数计算模块250、参数获取模块260、第二调节距离计算模块270、第二对焦模块280和瞳距调整模块240。本发明所称的模块是完成一特定功能的程序段，比程序更适合于描述软件在处理器中的执行过程。

可以理解的是，对应上述消息提醒方法中的各实施方式，调焦装置200可以被分割成图5中所示的各功能模块中的一部分或全部，各模块的功能将在以下具体介绍。需要说明的是，以上调焦方法的各实施方式中相同的名词相关名词及其具体的解释说明也可以适用于以下对各模块的功能介绍。为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

瞳孔面积获取模块210，用于获取佩戴虚拟现实设备的佩戴者眼睛的瞳孔面积。

第一调节距离确定模块220，用于根据预设的瞳孔面积与调节距离之间的对应关系确定是否有与所述瞳孔面积对应的第一调节距离。

第一对焦模块230，用于如果有第一调节距离，则将所述虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离调整为所述第一调节距离，使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

近视度数计算模块250，用于根据所述瞳孔面积计算该佩戴者的近视度数。

参阅图6所示，所述近视度数计算模块250包括：

第一近视度数计算子模块251，用于如果所述瞳孔面积S为30.74～36.36mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.68；

第二近视度数计算子模块252，用于如果所述瞳孔面积S为36.37～41.41mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.25；

第三近视度数计算子模块253，用于如果所述瞳孔面积S为42.61～48.57mm²，则确定该佩戴者的近视度数H为：

H＝|S-30|*S*1.08。

参数获取模块260，用于获取第一参数和第二参数，其中，所述第一参数为佩戴者眼睛到虚拟现实设备的镜片之间的距离，所述第二参数为该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离。

第二调节距离计算模块270，用于根据所述第一参数、第二参数和该佩戴者的近视度数计算得到第二调节距离。

所述第二调节距离计算模块270包括：

根据下式计算所述调节距离Y₂：

Y₂＝k+Y₁-1/φ

其中，K为第一参数，Y₁为第二参数，φ为佩戴者眼睛的屈光度，并且φ＝H/100。

第二对焦模块280，用于调整该虚拟现实设备的镜片到屏幕之间的距离至所述第二调节距离使得所述佩戴者眼睛处于对焦状态。

此外，该调焦装置还包括瞳距调整模块240，所述瞳距调整模块240包括：

瞳孔距离获取子模块241，用于获取该佩戴者的瞳距，其中，所述瞳距为该佩戴者眼睛的瞳孔之间的距离；

瞳距调整子模块242，用于根据该佩戴者的瞳距调整该虚拟现实设备的瞳距。

本实施例提供的调焦装置根据佩戴者眼睛的瞳孔面积调整虚拟现实设备的镜片到屏幕之间距离为第一调节距离，使得佩戴者眼睛处于对焦状态，从而适配不同视力的佩戴者，不再需要佩戴者更换镜片或手动调节焦距，使用更为方便。

进一步，本发明实施例提供的调焦装置根据佩戴者的瞳孔面积来计算近视度数，结合第一参数和第二参数计算该佩戴者在对焦状态下镜片与屏幕之间的第二距离，将对佩戴者的近视度数的调节转换为对镜片至屏幕之间的距离的调节，满足不同视力用户的使用需求，而且本实施例提供的调焦方法可以对现有的虚拟现实设备稍加改造即可实现，对虚拟现实设备的硬件结构的改造成本也较小。

在本发明所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。