[发明专利]带有屈光度检测装置的微透镜阵列式近眼显示器

说明书

技术领域

本发明涉及一种近眼显示器，特别涉及一种可适应人眼的视力状态来显示图像的近眼显示器。

背景技术

近眼显示器(NED)包括可将图像直接投射到观看者眼中的头戴式显示器(HMD)。这种近眼显示器的显示屏距离眼球十厘米以内，这样近的图像常规而言是人眼无法看清的。然而，近眼显示器通过特定设计的透镜阵列将图像聚焦投射于人眼视网膜上，再经过视觉神经系统加工后，在用户眼前呈现出虚拟大幅面图像，由此可以用于虚拟或增强现实应用。

现有的近眼显示设备中，如图3(a)和3(b)中所示，使用者戴上根据本发明的近眼显示器后在近视或者远视状态下会出现的图像缺陷。

本文中所谓的“近视状态或远视状态(即下文中的“人眼的视力状态”)”可能由于人的眼球变焦而引起，比如对近处聚焦所引起的近视状态以及对远处对焦所引起的远视状态，也可能由于观察者本身眼睛的像差或缺陷(近视、远视等)引起。

图3(a)为近视状态的情况，显示屏301上的图像通过微透镜阵列302并通过人眼球303在视网膜上形成图像304，此时每个显示区域显示的各个子图像之间出现空白(见A向视图)。图3(b)为远视状态的情况，每个显示区域显示的各个子图像之间出现交叠(见B向视图)。

因此，需要一种结构简单且能够根据使用者眼球的视力状态(近视状态或远视状态)适应性变化来显示图像的近眼显示器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近眼显示器，包括面向人眼的显示屏、位于所述显示屏的靠近人眼一侧的微透镜阵列以及图像调节单元，所述 显示屏具有彼此分立的多个显示区域，每个显示区域对应地显示一个子图像，各个显示区域所显示的子图像组合起来向使用者呈现出无空白且无重叠的整个图像；所述微透镜阵列将所述显示屏显示的图像聚焦成为人眼能够看清的近眼图像，每个微透镜对应一个显示区域；所述图像调节单元实时地根据使用者的视力状态来调节每个显示区域显示的图像尺寸，使得在人眼晶状体焦距较短的状态下，每个显示区域显示较大的单个子图像，而在人眼晶状体焦距较长的状态下，每个显示区域显示较小的单个子图像，和/或所述图像调节单元实时地根据使用者视线方向来移动每个显示区域的位置，使得无论使用者视线方向如何，每个显示区域所显示的子图像都能通过微透镜阵列折射到人眼中。

优选地，所述图像调节单元包括人眼视线方向检测单元，用于实时检测人眼视线方向。

优选地，所述图像调节单元包括视力状态检测单元，用于实时检测人眼晶状体焦距。

优选地，所述视线方向检测单元包括眼球跟踪器，通过接收被使用者眼球瞳孔反射的光来实时定位使用者的视线方向。

优选地，所述视线状态检测单元包括用于人眼的晶状体肌肉的收缩程度的检测器。

优选地，所述近眼显示器位于人眼的侧面，并利用在人眼前方设置的反射镜将图像反射入人眼。

优选地，所述反射镜为半反半透反射镜。

优选地，所述半反半透反射镜为平面镜或非平面镜。

优选地，所述非平面镜为等厚的自由曲面半反半透反射镜。

优选地，图像调节单元实时进行以下调节：a)通过人眼视线方向检测单元判断人眼视线夹角；b)调节各个视线夹角对应的显示区域的显示图像尺寸：在判断到使用者处于某一近视视线夹角下时，图像调节单元指令显示屏上的每个显示区域一致地增加更多的像素单元来参与显示；或者在判断到使用者处于某一远视视线夹角下时，图像调节单元指令显示屏上的每个显示区域一致地减少像素单元来参与显示。

优选地，图像调节单元实时进行以下调节：a)通过视力状态检测单元判断使用者处于某一视力状态；b)调节各个视力状态对应的显示区域的显示图像尺寸：在判断到使用者处于某一近视视力状态下时，图像调节单元指令显示屏上的每个显示区域一致地增加更多的像素单元来参与显示；或者在判断到使用者处于某一远视视力状态下时，图像调节单元指令显示屏上的每个显示区域一致地减少像素单元来参与显示。