本申請涉及虛擬現(xiàn)實技術領域，尤其涉及一種虛擬現(xiàn)實頭戴設備。

背景技術：

vr(virtualreality，虛擬現(xiàn)實)技術，是一種綜合利用計算機圖形系統(tǒng)和各種控制接口，在計算機上生成可交互的三維交互環(huán)境，面向用戶提供沉浸感的技術。在相關技術中，用戶可以通過佩戴虛擬現(xiàn)實頭戴設備，比如vr眼鏡、vr頭盔等vr設備，以獲得相應的虛擬現(xiàn)實體驗。

由于vr場景下的特殊性，使得傳統(tǒng)的手機、pc等電子設備上采用的技術方案，往往并不適用于vr場景。例如，當希望采集佩戴vr設備的用戶的眼部紅外圖像時，由于vr設備內(nèi)部的結構限制，常規(guī)手段往往難以滿足圖像采集條件，導致無法順利實現(xiàn)相應的生物特征識別、眼球追蹤等目的。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N虛擬現(xiàn)實頭戴設備，可以提升對用戶的眼部紅外圖像的采集精度。

為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┘夹g方案如下：

根據(jù)本申請的第一方面，提出了一種虛擬現(xiàn)實頭戴設備，包括：

設備本體，所述設備本體中裝配有凸透鏡；

裝配于所述設備本體中的攝像機和用于反射紅外光的半反半透鏡片，所述半反半透鏡片位于所述凸透鏡遠離用戶的一側，所述攝像機位于所述凸透鏡與所述半反半透鏡片之間；所述半反半透鏡片的鏡面傾斜設置，以將用戶的眼部紅外圖像朝向所述攝像機進行斜向反射。

可選的，所述半反半透鏡片對可見光具有高透過率，且對紅外光具有低透過率。

可選的，所述半反半透鏡片包括紅外二向色鏡。

可選的，所述攝像機位于所述虛擬現(xiàn)實頭戴設備中的虛擬現(xiàn)實顯示組件相對于所述凸透鏡的顯示范圍之外。

可選的，所述半反半透鏡片呈片狀；所述半反半透鏡片的鏡面朝向斜下方傾斜，所述攝像機位于所述設備本體的底部，且所述攝像機的鏡頭朝向斜上方設置。

可選的，所述半反半透鏡片呈片狀；所述半反半透鏡片的鏡面朝向斜上方傾斜，所述攝像機位于所述設備本體的頂部，且所述攝像機的鏡頭朝向斜下方設置。

可選的，所述設備本體中裝配有兩個凸透鏡，至少一個凸透鏡處裝配有所述半反半透鏡片；所述半反半透鏡片呈片狀，且所述半反半透鏡片的鏡面朝向兩個凸透鏡之間水平傾斜，所述攝像機位于兩個凸透鏡之間。

可選的，所述設備本體包括一擋板，所述擋板位于所述凸透鏡遠離用戶的一側，且所述擋板位于所述設備本體中的兩個凸透鏡之間；所述半反半透鏡片呈矩形，且所述半反半透鏡片在水平方向上的兩側邊分別抵于所述擋板和所述設備本體的內(nèi)壁；所述攝像機安裝于所述擋板的側面。

可選的，還包括：

裝配于所述設備本體中的紅外光源，所述紅外光源位于所述凸透鏡靠近所述用戶的一側，并朝向所述用戶的眼部進行紅外補光。

可選的，所述紅外光源分布于至少一個凸透鏡的周圍，且所述至少一個凸透鏡的遠離所述用戶的一側設置有相應的半反半透鏡片。

可選的，所述紅外光源的安裝位置處于對應的凸透鏡的外切矩形的覆蓋區(qū)域內(nèi)。

可選的，還包括：

裝配于所述設備本體上的設備接口，所述設備接口可與安裝至所述設備本體中的電子設備進行電連接，所述電子設備用于播放虛擬現(xiàn)實顯示內(nèi)容；

所述攝像機和所述紅外光源通過數(shù)據(jù)線連接至所述設備接口；其中，所述攝像機和所述紅外光源可在接收到所述電子設備通過所述設備接口和所述數(shù)據(jù)線傳出的開關控制指令時，執(zhí)行響應于所述開關控制指令的開關狀態(tài)切換操作，且所述攝像機還將采集到的紅外圖像通過所述設備接口和所述數(shù)據(jù)線傳輸至所述電子設備。

由以上技術方案可見，本申請通過在虛擬現(xiàn)實頭戴設備中裝配半反半透鏡片，且該半反半透鏡片的鏡面呈傾斜設置，可以在不影響用戶觀看虛擬現(xiàn)實顯示內(nèi)容的情況下，通過對用戶的眼部紅外圖像進行斜向反射，減小攝像機在采集該眼部紅外圖像時的偏差角度，從而降低眼部紅外圖像的變形、失真程度，有助于提升對眼部紅外圖像的采集精度。

附圖說明

圖1是本申請一示例性實施例提供的一種vr頭盔的側向剖視圖。

圖2是本申請一示例性實施例提供的一種vr頭盔的立體結構示意圖。

圖3是本申請一示例性實施例提供的另一種vr頭盔的立體結構示意圖。

圖4是本申請一示例性實施例提供的又一種vr頭盔的立體結構示意圖。

圖5是本申請一示例性實施例提供的另一種vr頭盔的側向剖視圖。

圖6是本申請一示例性實施例提供的一種vr頭盔在佩戴者方向上的結構示意圖。

圖7是本申請一示例性實施例提供的一種紅外光源與凸透鏡之間的位置關系的示意圖。

圖8是本申請一示例性實施例提供的又一種vr頭盔的側向剖視圖。

具體實施方式

下面以vr頭盔為例，提供下列實施例，以介紹本申請的虛擬現(xiàn)實頭戴設備的相關結構：

圖1是本申請一示例性實施例提供的一種vr頭盔的側向剖視圖。如圖1所示，該vr頭盔可以包括：設備本體1，該設備本體1中裝配有凸透鏡2和vr播放組件5；進一步地，該設備本體1中還裝配有用于反射紅外光的半反半透鏡片3，該半反半透鏡片3位于該凸透鏡2遠離用戶的一側(即半反半透鏡片3位于凸透鏡2與vr播放組件5之間)，由于半反半透鏡片3對可見光具有高透過率(相對于紅外光)，且對紅外光具有低透過率(相對于可見光)，使得vr播放組件5播放的vr顯示內(nèi)容仍然可以基于可見光s1的形式且?guī)缀醪皇苡绊懙卮┩冈摪敕窗胪哥R片3，由用戶的眼部6接收該可見光s1并實現(xiàn)對vr顯示內(nèi)容的查看，而該用戶的眼部6發(fā)出的紅外光s2則大部分或幾乎全部被半反半透鏡片3反射，并由裝配于凸透鏡2與半反半透鏡片3之間的攝像機4采集到相應的反射紅外光s2’，該反射紅外光s2’可被形成眼部6的眼部紅外圖像，以用于實現(xiàn)眼球追蹤、虹膜識別等功能。其中，攝像機6可以為ir(infraredradiation，紅外)攝像機，也可以為rgb(red-green-blue，紅綠藍)-ir一體攝像機，本申請并不對此進行限制。其中，攝像機6可以包含可變焦的功能組件，使得該攝像機6能夠在圖像采集的過程中實現(xiàn)自動對焦，從而更加快速、準確地對眼部6進行眼部紅外圖像的采集操作。

在本實施例中，用于反射紅外光的半反半透鏡片3是指對于紅外光譜具有低透過率、對于可見光等其他光譜具有高透過率的鏡片，通過盡可能地遮擋該低透過率的紅外光譜、使得該半反半透鏡片3對該紅外光譜進行反射，即“半反”；同時，使得該高透過率的可見光等其他光譜能夠盡可能地穿透該半反半透鏡片3、盡量降低該半反半透鏡片3對該可見光等其他光譜的遮擋和影響，即“半透”。

舉例而言，上述用于反射紅外光的半反半透鏡片3可以為紅外二向色鏡，使得可以對可見光譜幾乎完全透過、對紅外光譜幾乎完全反射。具體的，一種情況下，可以在高透光(可幾乎完全透過可見光譜)的光學鏡片表面鍍上紅外反射膜，例如tio2-ag-tio2紅外反射膜、zns-ag-zns紅外反射膜等，從而形成該紅外二向色鏡；另一種情況下，可以直接采用諸如上述紅外反射膜或類似的制備材料，制成完全基于該材料的鏡片，以形成該紅外二向色鏡。

較為具體地，半反半透鏡片3的鏡面30呈傾斜設置，且半反半透鏡片3與攝像機4之間的位置相互配合，使得半反半透鏡片3的鏡面30能夠?qū)⒀鄄?的眼部紅外圖像對應的紅外光s2朝向該攝像機4處進行斜向反射，形成反射紅外光s2’。那么，假定攝像機4與紅外光s2之間保持角度α，但由于半反半透鏡片3的鏡面30呈傾斜設置、將紅外光s2朝向攝像機4處反射形成反射紅外光s2’，使得該攝像機4與反射紅外光s2’之間的夾角β必然小于上述的夾角α，從而減小攝像機4采集到的眼部紅外圖像可能發(fā)生的形變和失真，因而有助于提升對眼部6的眼部紅外圖像的采集精度，并進一步提升虹膜識別、眼球跟蹤等后續(xù)處理的精度和準確性。

在實際情況中，半反半透鏡片3、攝像機4的傾斜角度，可以根據(jù)設備本體1的內(nèi)部空間大小來確定；例如，半反半透鏡片3的傾斜角度可以為45°，而攝像機4的鏡頭可以垂直或基本垂直于半反半透鏡片3等，本申請并不對此進行限制。

另外，由于攝像機4位于凸透鏡2與vr播放組件5之間，即攝像機4的安裝位置位于可見光s1的傳播線路上，因而可以通過對攝像機4的安裝位置進行合理限制，以避免其對可見光s1造成遮擋。例如圖1所示，攝像機4應當盡可能地位于vr播放組件5(即虛擬現(xiàn)實頭戴設備中的虛擬現(xiàn)實顯示組件)相對于凸透鏡2的顯示范圍(例如該顯示范圍可以由圖1所示的上邊界t1、下邊界t2進行標示)之外。

在凸透鏡2、半反半透鏡片3、攝像機4和vr播放組件5之間維持上述相對位置關系的情況下，半反半透鏡片3和攝像機4在vr頭盔中可以存在多種安裝方式，下面進行舉例說明。

在一實施例中，如圖2所示，當半反半透鏡片3呈片狀時，該半反半透鏡片3的鏡面可以朝向斜下方傾斜，例如在凸透鏡2與vr播放組件5之間的空間內(nèi)，半反半透鏡片3的上邊沿可以抵于該空間的頂部內(nèi)側、下邊沿可以抵于該空間的底部外側，而攝像機4可以位于設備本體1的底部，且攝像機4的鏡頭朝向斜上方設置，以采集半反半透鏡片3反射的反射紅外光s2’。其中，雖然在垂直方向上，為了避免對可見光s1造成遮擋，使得攝像機4不得不位于上述顯示范圍之外、無法與眼部6位于同一高度，但是在水平方向上，可以盡可能地減小或消除攝像機4的鏡頭朝向與紅外光s2(或反射紅外光s2’)之間的水平夾角，例如圖2所示，由于用戶的眼部6在水平方向上通常位于凸透鏡2的中間位置處，因而攝像機4在水平方向上可以位于凸透鏡2的中間位置處，從而降低眼部紅外圖像發(fā)生形變或失真的概率。

在另一實施例中，如圖3所示，當半反半透鏡片3呈片狀時，半反半透鏡片3的鏡面可以朝向斜上方傾斜，例如在凸透鏡2與vr播放組件5之間的空間內(nèi)，半反半透鏡片3的上邊沿可以抵于該空間的頂部外側、下邊沿可以抵于該空間的底部內(nèi)側，而攝像機4位于設備本體1的頂部，且攝像機4的鏡頭朝向斜下方設置，以采集半反半透鏡片3反射的反射紅外光s2’。那么，與圖2所示的實施例相類似地，攝像機4在水平方向上也可以位于凸透鏡2的中間位置，以減小或消除與反射紅外光s2’之間的水平夾角，降低眼部紅外圖像發(fā)生形變或失真的概率。

在又一實施例中，如圖4所示，當設備本體1中裝配有兩個凸透鏡2(分別對應于用戶的雙眼)時，至少一個凸透鏡2處可以裝配有半反半透鏡片3，從而對相應的用戶眼部進行紅外圖像反射和采集；例如在圖4中，僅對應于用戶右眼的右側凸透鏡2處設有半反半透鏡片3，而對應于用戶左眼的左側凸透鏡2處則未設置半反半透鏡片3。其中，當半反半透鏡片3呈片狀時，該半反半透鏡片3的鏡面可以朝向兩個凸透鏡2之間水平傾斜，而攝像機4位于兩個凸透鏡2之間；例如在圖4中，當半反半透鏡片3對應于用戶的右眼時，在凸透鏡2與vr播放組件5之間的空間內(nèi)，半反半透鏡片3的右側可以抵于該空間的右側內(nèi)部、左側可以抵于該空間的左側外部，即半反半透鏡片3的鏡面朝向左側傾斜，而攝像機4的鏡頭則由左向右地設置，以采集半反半透鏡片3反射出的反射紅外光s2’。

更為具體地，設備本體1內(nèi)可以包括一擋板7，該擋板7位于凸透鏡2遠離用戶的一側，且該擋板7位于設備本體1中的兩個凸透鏡2之間。為了適應于設備本體1內(nèi)部的長方體空間，該半反半透鏡片3可呈矩形，且該半反半透鏡片3在水平方向上的兩側邊分別抵于擋板7和設備本體1的內(nèi)壁，以實現(xiàn)對該半反半透鏡片3的安裝，而攝像機4則安裝于擋板7的側面，且朝向半反半透鏡片3的鏡面。

在本申請的上述實施例中，由于vr頭盔需要向用戶提供沉浸式的vr場景和使用體驗，要求盡可能地避免外部光線的射入，導致用戶在佩戴vr頭盔之后，設備本體1內(nèi)部的光線條件差，有時可能難以滿足攝像頭4對眼部進行圖像采集的條件。為此，本申請在上述實施例的基礎上，進一步提出了下述技術方案：

在本申請的vr頭盔中，如圖5所示，進一步包括裝配于設備本體1中的紅外光源8，該紅外光源8分布于至少一個凸透鏡2的外圍，并對該至少一個凸透鏡2對應的用戶眼部6進行紅外補光(由該紅外光源8向眼部6射出r1、r2等紅外光)。如圖6所示，vr頭盔中通常配置有兩個凸透鏡2，以對應于用戶的雙眼；而紅外光源8可以分布于單個凸透鏡2的外圍，比如圖6中分布于右側凸透鏡2的外圍、以對用戶的右眼進行紅外補光，而左側凸透鏡2的外圍則并未分布有紅外光源8。當然，在其他實施例中，也可以同時在兩個凸透鏡2外圍均設置紅外光源8進行紅外補光，本申請并不對此進行限制。

實際上，在vr頭盔中，紅外光源8、攝像機4、半反半透鏡片3之間往往相互配合地設置。例如圖6所示，由于需要對用戶的右眼進行眼球追蹤、虹膜識別等，因而在右側凸透鏡2外圍設置至少一個紅外光源8，同時在該右側凸透鏡2遠離用戶的一側，則設置有半反半透鏡片3和攝像機4，以實現(xiàn)相應的紅外圖像采集。類似地，如果需要同時對用戶的雙眼進行眼球追蹤、虹膜識別等，則應當同時在兩個凸透鏡2的外圍設置紅外光源8，以及分別在每個凸透鏡2遠離用戶的一側設置半反半透鏡片3和攝像機4，以實現(xiàn)相應的紅外圖像采集。

雖然圖6所示的實施例中，右側凸透鏡2的外圍分布有4個紅外光源8，但是此處僅用于舉例；實際上，在本申請的vr頭盔中，每一凸透鏡的外圍可以分布一個或多個紅外光源8，本申請并不對紅外光源8的數(shù)量進行限制。其中，當存在多個紅外光源8時，例如圖6中的右側凸透鏡2外圍分布有4個紅外光源8時，這些紅外光源8可以盡可能地均勻分布，以對眼部6進行均勻補光。

另外，當設備本體1內(nèi)裝配凸透鏡2時，該設備本體1的規(guī)格與該凸透鏡2的空間占用情況相關。例如圖7所示，假定凸透鏡2在水平方向(即x軸方向)上的長度為l、在垂直方向(即y軸方向)上的長度為h(當凸透鏡2呈圓形時，l和h均等于圓形的直徑長度)，則該凸透鏡2對于設備本體1的空間占用與l、h的數(shù)值相關，即設備本體1在水平方向上的長度不應當小于l、在垂直方向上的長度不應當小于h。而實際上，當設備本體1基本呈長方體形狀時，凸透鏡2對于設備本體1的規(guī)格需求，幾乎等同于該凸透鏡2的外切矩形(如圖7所示，水平寬度為l、垂直高度為h)對于設備本體1的規(guī)格需求。

在一種情況下，如圖7所示，當紅外光源8的安裝位置位于凸透鏡2的外切矩形的覆蓋區(qū)域內(nèi)時，而由于紅外光源8需要避免遮擋凸透鏡2，因而紅外光源8不應當位于凸透鏡2的覆蓋區(qū)域內(nèi)(如a點處)，而應當位于圖7所示的陰影區(qū)域內(nèi)(如b點處)。此時，紅外光源8對于設備本體1的空間占用需求與該外切矩形(或凸透鏡2)存在重疊，使得紅外光源8不會對設備本體1存在更多的空間占用需求，因而有助于控制或縮小設備本體1及其vr頭盔的規(guī)格，避免vr頭盔過于龐大、笨重。

另一種情況下，如圖7所示，當紅外光源8位于c點處時，使得紅外光源8和凸透鏡2的整體在垂直方向上的高度由h增加至h1，即對于設備本體1在垂直方向上的空間占用需求由h增加至h1，使得vr頭盔變得更厚；類似地，當紅外光源8位于d點處時，使得紅外光源8和凸透鏡2的整體在水平方向上的寬度由l增加至l1，即對于設備本體1在水平方向上的空間占用需求由l增加至l1，使得vr頭盔變得更寬。

因此，可以盡可能地將紅外光源8裝配于相應凸透鏡2的外切矩形的覆蓋區(qū)域內(nèi)，以避免增加對設備本體1的空間占用需求，有助于控制vr頭盔的規(guī)格。

圖8是本申請一示例性實施例提供的另一種vr頭盔的側向剖視圖。如圖8所示，vr頭盔可以為分體式vr頭戴設備，該vr頭盔的設備本體1中可以裝配有設備接口9，使得該設備接口9可與安裝至該設備本體1中的手機、平板等電子設備進行電連接；其中，該電子設備可以通過處理器、顯卡芯片等實現(xiàn)渲染處理、通過屏幕組件進行內(nèi)容顯示等，以作為設備本體1中的vr播放組件5。

進一步地，設備本體1中的攝像機4和紅外光源8可以通過數(shù)據(jù)線10連接至該設備接口9，使得設備接口9連接的電子設備發(fā)出開關控制指令時，該攝像機4和該紅外光源8可通過該設備接口9和該數(shù)據(jù)線10接收到該開關控制指令，從而執(zhí)行響應于該開關控制指令的開關狀態(tài)切換操作。換言之，基于用戶對上述電子設備的操控，或者基于電子設備上運行的應用程序的控制，使得該電子設備可以向攝像機4和紅外光源8發(fā)送開關控制指令，控制紅外光源8對眼部6進行紅外補光、攝像機4對眼部6進行紅外圖像采集，提升了紅外補光和紅外圖像采集的可控性。

其中，開關控制指令可以同時發(fā)送至攝像機4和紅外光源8；或者，開關控制指令也可以單獨發(fā)送至攝像機4或紅外光源8，例如單獨控制開啟攝像機4進行紅外圖像采集，并在光線不足的情況下，單獨控制紅外光源8進行紅外補光等。

另外，當攝像機4完成紅外圖像采集后，如果vr頭盔內(nèi)部設置有處理模塊，可以將采集到的紅外圖像傳輸至該處理模塊進行處理；或者，攝像機4可以將采集到的紅外圖像通過設備接口9和數(shù)據(jù)線10傳輸至上述的電子設備，以由該電子設備進行處理。

當然，本申請的vr頭盔除了可以是與手機等電子設備相配合的分體式vr頭戴設備之外，還可以包括其他形式的vr頭戴設備。例如，對于分體式vr頭戴設備，該vr頭盔可以與pc主機、游戲主機或其他外置設備相配合，則上述的vr播放組件5可以為內(nèi)置于vr頭盔中的顯示組件等，而上述的外置設備用于實現(xiàn)對vr顯示內(nèi)容的渲染處理等。再例如，vr頭盔可以為一體式vr頭戴設備，即該vr頭盔可以不借助于外部設備而自主實現(xiàn)vr播放功能時，則上述的vr播放組件5被預先內(nèi)置于該vr頭盔中，該vr播放組件5可以實現(xiàn)對vr顯示內(nèi)容的渲染處理、顯示等播放功能。

需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本申請相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本申請的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本申請使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本申請。在本申請和所附權利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應當理解，本文中使用的術語“和/或”是指并包含一個或多個相關聯(lián)的列出項目的任何或所有可能組合。

應當理解，盡管在本申請可能采用術語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應限于這些術語。這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本申請范圍的情況下，第一信息也可以被稱為第二信息，類似地，第二信息也可以被稱為第一信息。取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當……時”或“響應于確定”。

以上所述僅為本申請的較佳實施例而已，并不用以限制本申請，凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請保護的范圍之內(nèi)。