[发明专利]小孔投射式近眼显示器

说明书

本发明提供了一种小孔投射式近眼显示器，包括镜片和显示控制器件，其特征在于，所述镜片包括发光层和遮光层,所述发光层具有发光点阵列。

技术领域

本发明涉及一种近眼显示器，也称作视频眼镜或眼镜显示器，尤其是涉及到一种用于增强型虚拟现实的透明眼镜显示器。

背景技术

人眼的聚焦距离通常为10cm到无穷远，因此，人眼无法看清距离10cm以内的物体。为了让人眼看清距离很近的显示设备显示的内容，HMD(head mounted display，头戴式显示器)领域有很多解决方案。

普通的HMD产品大多为不透明结构，采用透镜将距离人眼很近的物体发出的光线收拢，使得光线像是从较远距离发出的，从而形成远距离虚像而使人眼看清。

现有的透明HMD采用了透镜、反射镜和半反射镜，光线从侧面发出，经过透镜折射后又经过球面或非球面镜的反射，之后又经过半反射镜射入人眼，半反射镜同时也能透射外界的光线，从而使HMD具有虚拟显示与实景结合的功能。这类显示器结构复杂，受尺寸限制，显示视角较小。

上述两类HMD由于包含了透镜等光学组件，因而尺寸和重量难以进一步控制，无法更广泛地应用。

此外，目前除了全息显示技术外，现有的显示设备都无法同时显示出不同距离物体发出的光线，因为无论是实体显示器，或者是虚拟显示器(即HMD虚拟出的显示平面)，其位置都是固定的，显示区域是一个平面(称为焦平面)，只能显示该平面的物体。

基于上述显示产品的不足，同时为了开发新式可显示多个焦平面物体的显示器，本发明研发了“一种小孔投射式近眼显示器”。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足之处，所要解决的技术问题是：提供一种不需要透镜即可使近眼显示器在人眼中清晰成像的方案，这种方案可以用来制造透明或不透明的近眼显示器，更重要地是可以用来制造可显示多个焦平面物体的显示器。

本发明主要通过以下技术方案实施：

一种近眼显示器，包括镜片和显示控制器件，镜片中包括发光层和遮光层。发光层上有发光点阵列，遮光层包括遮光板和小孔。当本发明的成像原理被制作成框架式眼镜，则显示控制器件被集成到镜框上；当本发明的成像原理被制作成角膜接触镜，则显示控制器件被集成到镜片上。

发光点阵列由OLED或其他点状发光器件组成，其发光颜色和亮度可控。

遮光层由遮光板和小孔组成，透过小孔的光线称为单元光束，其直径决定了单元像素点的大小，小孔相对发光点的位置决定了单元光束的方向。

遮光层可以是单层或多层的带小孔的不透光板；也可以是与发光点颜色不同的其他RGB色彩通道的带有小孔的滤色片；也可以由两层偏振膜组成，其中一层偏振膜带有小孔，当发光层发出的光线经过第一片偏振膜，再经过第二片偏振方向相消的偏振膜时，光线被阻挡；遮光层也可以是一个高分辨率LCD显示器或其他遮光性能可控的点阵元件，根据控制信号不同，显示像素具有遮光和透光两种特性，从而构成遮光板和小孔。

一个显示单元由一个发光点和一个遮光板组成，遮光板上可有多个小孔。为了获得足够高的显示分辨率，需要在增加显示单元数量的同时，尽量减小单元光束的直径。其措施主要是缩小透光孔孔径，或采取多层遮光层来限制单元光束的发散。

当小孔相对发光点的位置可控时，单元光束方向亦可控，一个显示单元可发出方向不同的多束单元光束，可用来模拟实际情况下不同距离物体发出的光线，人眼以不同的屈光度对一定距离的物体成像时，相应的单元光束在视网膜上汇聚成清晰的实像，而其他方向的单元光束则呈发散状态，从而被虚化，以此来模拟显示多个焦平面的物体。