帶有屈光度檢測裝置的微透鏡陣列式近眼顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種近眼顯示器，特別涉及一種可適應人眼的視力狀態(tài)來顯示圖像的 近眼顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近眼顯示器（NED)包括可將圖像直接投射到觀看者眼中的頭戴式顯示器（HMD)。 這種近眼顯示器的顯示屏距離眼球十厘米以內(nèi)，這樣近的圖像常規(guī)而言是人眼無法看清 的。然而，近眼顯示器通過特定設(shè)計的透鏡陣列將圖像聚焦投射于人眼視網(wǎng)膜上，再經(jīng)過視 覺神經(jīng)系統(tǒng)加工后，在用戶眼前呈現(xiàn)出虛擬大幅面圖像，由此可以用于虛擬或增強現(xiàn)實應 用。
[0003] 現(xiàn)有的近眼顯示設(shè)備中，如圖3(a)和3(b)中所示，使用者戴上根據(jù)本發(fā)明的近眼 顯示器后在近視或者遠視狀態(tài)下會出現(xiàn)的圖像缺陷。
[0004] 本文中所謂的"近視狀態(tài)或遠視狀態(tài)（即下文中的"人眼的視力狀態(tài)"）"可能由 于人的眼球變焦而引起，比如對近處聚焦所引起的近視狀態(tài)以及對遠處對焦所引起的遠視 狀態(tài)，也可能由于觀察者本身眼睛的像差或缺陷（近視、遠視等）引起。
[0005] 圖3 (a)為近視狀態(tài)的情況，顯示屏301上的圖像通過微透鏡陣列302并通過人眼 球303在視網(wǎng)膜上形成圖像304,此時每個顯示區(qū)域顯示的各個子圖像之間出現(xiàn)空白（見A 向視圖）。圖3(b)為遠視狀態(tài)的情況，每個顯示區(qū)域顯示的各個子圖像之間出現(xiàn)交疊（見 B向視圖）。
[0006] 因此，需要一種結(jié)構(gòu)簡單且能夠根據(jù)使用者眼球的視力狀態(tài)（近視狀態(tài)或遠視狀 態(tài)）適應性變化來顯示圖像的近眼顯示器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種近眼顯示器，包括面向人眼的顯示屏、位于所述顯示 屏的靠近人眼一側(cè)的微透鏡陣列以及圖像調(diào)節(jié)單元，所述顯示屏具有彼此分立的多個顯 示區(qū)域，每個顯示區(qū)域?qū)仫@示一個子圖像，各個顯示區(qū)域所顯示的子圖像組合起來向 使用者呈現(xiàn)出無空白且無重疊的整個圖像；所述微透鏡陣列將所述顯示屏顯示的圖像聚焦 成為人眼能夠看清的近眼圖像，每個微透鏡對應一個顯示區(qū)域；所述圖像調(diào)節(jié)單元實時地 根據(jù)使用者的視力狀態(tài)來調(diào)節(jié)每個顯示區(qū)域顯示的圖像尺寸，使得在人眼晶狀體焦距較短 的狀態(tài)下，每個顯示區(qū)域顯示較大的單個子圖像，而在人眼晶狀體焦距較長的狀態(tài)下，每個 顯示區(qū)域顯示較小的單個子圖像，和/或所述圖像調(diào)節(jié)單元實時地根據(jù)使用者視線方向來 移動每個顯示區(qū)域的位置，使得無論使用者視線方向如何，每個顯示區(qū)域所顯示的子圖像 都能通過微透鏡陣列折射到人眼中。
[0008] 優(yōu)選地，所述圖像調(diào)節(jié)單元包括人眼視線方向檢測單元，用于實時檢測人眼視線 方向。
[0009] 優(yōu)選地，所述圖像調(diào)節(jié)單元包括視力狀態(tài)檢測單元，用于實時檢測人眼晶狀體焦 距。
[0010] 優(yōu)選地，所述視線方向檢測單元包括眼球跟蹤器，通過接收被使用者眼球瞳孔反 射的光來實時定位使用者的視線方向。
[0011] 優(yōu)選地，所述視線狀態(tài)檢測單元包括用于人眼的晶狀體肌肉的收縮程度的檢測 器。
[0012] 優(yōu)選地，所述近眼顯示器位于人眼的側(cè)面，并利用在人眼前方設(shè)置的反射鏡將圖 像反射入人眼。
[0013] 優(yōu)選地，所述反射鏡為半反半透反射鏡。
[0014] 優(yōu)選地，所述半反半透反射鏡為平面鏡或非平面鏡。
[0015] 優(yōu)選地，所述非平面鏡為等厚的自由曲面半反半透反射鏡。
[0016] 優(yōu)選地，圖像調(diào)節(jié)單元實時進行以下調(diào)節(jié)：a)通過人眼視線方向檢測單元判斷人 眼視線夾角；b)調(diào)節(jié)各個視線夾角對應的顯示區(qū)域的顯示圖像尺寸：在判斷到使用者處于 某一近視視線夾角下時，圖像調(diào)節(jié)單元指令顯示屏上的每個顯示區(qū)域一致地增加更多的像 素單元來參與顯示；或者在判斷到使用者處于某一遠視視線夾角下時，圖像調(diào)節(jié)單元指令 顯示屏上的每個顯示區(qū)域一致地減少像素單元來參與顯示。
[0017] 優(yōu)選地，圖像調(diào)節(jié)單元實時進行以下調(diào)節(jié)：a)通過視力狀態(tài)檢測單元判斷使用者 處于某一視力狀態(tài)；b)調(diào)節(jié)各個視力狀態(tài)對應的顯示區(qū)域的顯示圖像尺寸：在判斷到使用 者處于某一近視視力狀態(tài)下時，圖像調(diào)節(jié)單元指令顯示屏上的每個顯示區(qū)域一致地增加更 多的像素單元來參與顯示；或者在判斷到使用者處于某一遠視視力狀態(tài)下時，圖像調(diào)節(jié)單 元指令顯示屏上的每個顯示區(qū)域一致地減少像素單元來參與顯示。
[0018] 優(yōu)選地，圖像調(diào)節(jié)單元包括標定單元，對不同視線夾角下所對應的顯示區(qū)域的顯 示圖像大小參數(shù)進行以下標定：a)所述標定單元引導使用者雙眼聚焦觀看標定圖像的最 遠處和最近處，所述最遠處和最近處作為兩個標定位置；b)在兩個標定位置，通過人眼視 線方向檢測單元檢測使用者的左右眼各自的視線方向，以判斷使用者的關(guān)注位置是否已經(jīng) 達到所述兩個標定位置；c)在兩個標定位置，分別發(fā)送請使用者確定圖像空白和重疊度的 請求并接收反饋信息進行下述判斷：若根據(jù)反饋確定該圖像與周圍圖像之間有空白時，則 增加該標定位置處顯示區(qū)域中的像素單元數(shù)量，并記錄此時的數(shù)值；若根據(jù)反饋確定該圖 像與周圍圖像有重疊時，則減少對應顯示該距離圖像的顯示區(qū)域中參與顯示的像素單元數(shù) 量，并記錄數(shù)值；d)根據(jù)上面兩個端值計算可得到其他視線夾角下對應的顯示區(qū)域顯示圖 像大小。
[0019] 優(yōu)選地，圖像調(diào)節(jié)單元包括標定單元，對不同晶狀體焦距下所對應的顯示區(qū)域的 顯示圖像大小參數(shù)進行以下標定：a)所述標定單元引導使用者雙眼聚焦觀看標定圖像的 最遠處和最近處，所述最遠處和最近處作為兩個標定位置；b)在兩個標定位置，分別通過 視力狀態(tài)檢測單元檢測人眼的晶狀體焦距；c)根據(jù)上面兩個端值計算可得到其他晶狀體 焦距下對應的顯示區(qū)域顯示圖像大小。
[0020] 優(yōu)選地，所述圖像調(diào)節(jié)單元預先設(shè)置使用者在各晶狀體焦距下對應的顯示區(qū)域的 顯示圖像尺寸。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的近眼顯示器可直接適用于不同視力狀態(tài)的人群，使得能夠根據(jù)使用 者眼球屈光度的不同來調(diào)節(jié)圖像的大小進而使得使用者可以獲得最佳的視覺效果。另外， 由于采用了微透鏡陣列，根據(jù)本發(fā)明的近眼顯示器具有重量輕、圖像清晰等優(yōu)點。
[0022] 優(yōu)選地，應當理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并 不應當用作對本發(fā)明所要求保護內(nèi)容的限制。
【附圖說明】
[0023] 參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點將通過本發(fā)明實施方式的如下 描述得以闡明，其中：
[0024] 圖I (a)示意性示出根據(jù)本發(fā)明的近眼顯示器的主要結(jié)構(gòu)及其使用狀態(tài)圖；
[0025] 圖1(b)示意性示出根據(jù)本發(fā)明的近眼顯示器的顯示屏顯示區(qū)域面積參數(shù)的調(diào)整 圖；
[0026] 圖2(a)和圖2(b)示意性示出根據(jù)本發(fā)明的近眼顯示器的顯示屏顯示區(qū)域隨著人 眼球位置不同而偏移的示意圖；
[0027] 圖3(a)和3(b)分別示意性示出使用者戴上根據(jù)本發(fā)明的近眼顯示器后由于人的 眼球變焦而呈現(xiàn)近視或者遠視狀態(tài)后會出現(xiàn)的圖像缺陷的示意圖；
[0028] 圖4(a)和4(b)分別示意性示出顯示屏所顯示的圖像以及人眼最后觀察到的圖像 的示例；
[0029] 圖5顯示了用于標定的圖像；
[0030] 圖6(a)和6(b)分別示意性示出帶有反射鏡的近眼顯示器示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 通過參考示范性實施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實現(xiàn)這些目的和功能的方 法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實施例；可以通過不同形式來 對其加以實現(xiàn)。說明書的實質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細節(jié)。
[0032] 在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同 或類似的部件。
[0033] 本發(fā)明提供一種微透鏡陣列式近眼顯示器，可通過圖像調(diào)節(jié)，使得在不同視力狀 態(tài)下人眼均可以看到完整的無交疊無空白的圖像。
[0034] 圖1(a)示出了根據(jù)本發(fā)明微透鏡陣列式近眼顯示器的第一實施方式。
[0035] 該近眼顯示器100包括：面向人眼的顯示屏101、位于所述顯示屏靠近人眼一側(cè)的 微透鏡陣列102、以及圖像調(diào)節(jié)單元。
[0036] 顯示屏101分為左眼顯示屏和右眼顯示屏（例如LED顯示屏等）。如圖I (b)所 示，顯示屏101由多個像素單元組成，所述像素單元可以劃分為多個陣列排列的顯示區(qū)域 101a，每個顯示區(qū)域IOla包括多個像素單元并且分立地顯示整個圖像中的單個子圖像，如 圖4 (a)所示