[发明专利]一种创造自由空间光学反射表面的系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于计算机设备的方法以及相应的计算机系统，所述方法和系统用于设计自由空间光学反射表面（13），所述光学反射表面适用于头盔式显示器（HMD）中。所述光学反射表面（13）提供给用户肉眼（15）观察一个显示表面（11）的一个虚拟图像。所述方法包括采用一个或多个计算机设备来完成：（i）采用显示对象（25）表示所述显示表面（11）；（ii）采用表面元件（23）来表示所述自由空间光学反射表面（13）；以及（iii）迭代计算所述表面元件的空间位置、法向量以及曲率半径；所述表面元件为将每个所述显示对象的虚拟图像在一个标称的用户肉眼（15）对其注视的方向上向所述标称的用户肉眼（15）显示。

主权项

一种基于计算机的设计一个自由空间光学反射表面的方法，适用于头盔式显示器中；其特征在于，所述方法用于制造一个供用户肉眼在预设的空间位置能够观察到的一个虚拟图像；所述方法包括采用一个或多个计算机设备来实现下述步骤：（a）采用一系列显示对象表示一个显示表面；（b）采用一系列表面元件表示所述自由空间光学反射表面；每个所述表面元件的特征为：（i）具有相关于所述显示表面、一个标称的用户肉眼以及预设的所述虚拟图像的一个空间位置的一个空间位置；（ii）一个法向量，以及（iii）一个曲率半径；（c）采用至少一个所述表面元件连接每个所述显示对象，所述表面元件的方向为在使用所述头盔式显示器时位于一个预设的空间位置的显示对象的虚拟图像能够显示在一个标称的用户肉眼的方向，每个所述表面元件只通过一个所述显示对象连接；（d）对于每个所述表面元件：定义所述表面元件的一个初始空间位置；（ii）采用所述表面元件的所述初始空间位置计算所述表面元件的所述法向量的初始方向，所述表面元件连接至的所述显示对象的位置，以及一个标称的用户眼睛（15）的旋转中心（17）的位置，以使从所述显示对象发出并在所述表面元件上反射的光线通过所述旋转中心；以及（iii）计算使所述显示对象的所述虚拟图像位于预选的空间位置的所述表面元件的一个初始曲率半径；以及（e）对于每个所述表面元件，计算所述表面元件的一个最终空间位置，所述表面元件的所述法向量的一个最终方向，所述表面元件的一个最终曲率半径，以及迭代调整一系列所述表面元件的空间位置直到出现满足预先设定的标准的误差函数。