[发明专利]沉浸式虚拟现实头戴显示装置和沉浸式虚拟现实显示方法

权利要求书

1.一种沉浸式虚拟现实头戴显示装置，其特征在于：

包括头部跟踪与姿态检测系统、头戴显示光学系统、图像分割系统、编码与解码系统以及处理系统；

所述头部跟踪与姿态检测系统用于拍摄人眼外围环境的图像，所述编码与解码系统将所述跟踪与姿态检测系统的图像信号解码后传输到所述处理系统，经处理系统处理后通过编码与解码系统编码后传输到所述图像分割系统，图像分割系统将接收到的图像信息分割成多个显示器图像后通过头戴显示光学系统进行显示。

2.根据权利要求1所述的沉浸式虚拟现实头戴显示装置，其特征在于：

所述的头部跟踪与姿态检测系统包括置于人的左右眼位置用于外围场景的实际拍摄的实景摄像单元、用于外围场景的全景拍摄的全景摄像单元以及位置和姿态传感器。

3.根据权利要求1所述的沉浸式虚拟现实头戴显示装置，其特征在于：

所述的头戴显示光学系统包括左右对称布置的两套单目光学系统；

所述单目光学系统包括依次设置在人眼前方的透镜组以及放置在所述透镜组之后的显示器；

所述透镜组包括至少一组菲涅尔透镜，每组菲涅尔透镜由两块刻有菲涅尔透镜锯齿结构的树脂板拼接构成；

所述的显示器为两块，分别与对应的树脂板平行；

两块所述树脂板的拼接处的顶点到眼球中心的连线与垂直于眼球的光轴之间的夹角β大于0°。

4.根据权利要求3所述的沉浸式虚拟现实头戴显示装置，其特征在于：

所述的两块所述的树脂板拼接为L型；

所述的透镜组包括平行布置的两组菲涅尔透镜；

所述的位于人眼左前方和右前方的显示器通过目视光学系统分别形成放大的两虚像在空间中具有交叠区域δ，在交叠区域δ内，两显示器的图像亮度从显示器交叠处向边缘逐渐变暗。

5.根据权利要求4所述的沉浸式虚拟现实头戴显示装置，其特征在于：

所述的每个L型菲涅尔透镜，其每一臂与其后的光学透镜均构成一个目视光学系统，且光学系统的参数范围如下：

水平与垂直视场大于80°，内侧半角为45°，重叠区域为90°；

两臂的目视光学系统拼成一个单目光学系统，其视场大于120°。

6.根据权利要求3所述的沉浸式虚拟现实头戴显示装置，其特征在于：

所述的头戴显示光学系统的单眼视场大于120°，双眼视场大于150°，重叠部分大于90°。

7.一种沉浸式虚拟现实显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获得外围环境实景图像；

2)将所述外围环境实景图像与虚拟视频图像叠加获得实际播放的视频信号；

3)对所述实际播放的视频信号进行分割，并在多台显示器上进行放映；

4)对所述外围环境实景图像进行分析获得位置和姿态信息；

5)通过所述位置和姿态信息对虚拟视频图像进行调整使其与所述外围环境实景图像进行融合。

8.根据权利要求7所述的沉浸式虚拟现实显示方法，其特征在于：

步骤1)包括：利用全景摄像头拍摄外围环境全景作为基底，在该基底上叠加利用常规摄像头拍摄得到的外围环境图像。