一种近眼显示装置的制作方法

文档序号:16243298发布日期:2018-12-11 23:19阅读:140来源:国知局
一种近眼显示装置的制作方法

本申请涉及光学处理技术领域,尤其涉及一种近眼显示装置。

背景技术

基于虚拟显示(virtualreality,vr),增强现实(augmentedreality,ar),混合现实(mixedreality,mr)等近眼显示技术的显示设备近年来得到了广泛的应用,而佩戴这些显示设备的舒适程度是许多用户所关心的问题。一般来说,成年人双目之间的瞳孔距离在51毫米到77毫米之间,变化量有26毫米,为了让用户有更好的视觉体验,头戴显示设备需要适应不同瞳距的用户。

传统的方案中,会在显示设备上增加一个机械结构,用户手动调节该机械结构以适应自己的瞳距。

上述通过手动调节的方式会耗费用户很多时间,并且每更换一个用户都需要重新手动调节,操作非常繁琐。



技术实现要素:

本申请实施例提供了一种近眼显示装置,用于快速适应用户瞳距,提升用户体验。

有鉴于此,本申请第一方面提供了一种近眼显示装置,该装置包括:人眼追踪设备以及一个或两个光学系统。

其中,人眼追踪设备用于追踪用户的瞳孔,并确定瞳孔的位置。

每个光学系统包括:光投影机、光融合器、光反射器和电致动器。

光投影机用于发射待呈现给瞳孔的图像对应的光束。

光反射器用于对光投影机发射的光束进行反射。

光融合器用于将光反射器反射的光束汇聚到瞳孔中。

电致动器用于根据瞳孔的位置确定光反射器的第一调整值,并将光反射器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。

本实现方式中用户佩戴上近眼显示设备后,近眼显示设备就会自动根据用户的瞳孔位置对光反射器的位置进行调节,以将光学系统的出瞳位置与瞳孔的位置对准,从而使得近眼显示装置可以适应不同用户的瞳距,这个过程用户无需手动执行任何操作,既快速又方便,提升了用户体验。

在一种可能的实现方式中,电致动器用于从第一映射表中查找与瞳孔的位置对应的光反射器的第一调整值。

本实现方式提供了一种确定光反射器的第一调整值的方式,提高了方案的可实现性。

在一种可能的实现方式中,人眼追踪设备还用于根据瞳孔的位置确定瞳孔距离。

电致动器用于从第二映射表中查找与瞳孔距离对应的光反射器的第一调整值。

本实现方式提供了另一种确定光反射器的第一调整值的方式,提高了方案的灵活性。

在一种可能的实现方式中,电致动器还用于根据瞳孔的位置确定光融合器的第二调整值,并将光融合器从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

需要说明的是,电致动器可以从第一映射表中查找与瞳孔位置对应的光融合器的第二调整值,或者从第二映射表中查找与瞳孔距离对应的光融合器的第二调整值,或者通过其他方式确定光融合器的第二调整值。

本实现方式中,电致动器除了可以对光反射器进行调节,还可以对光融合器进行调节,提高了方案的灵活性。

在一种可能的实现方式中,光投影机包括:激光器以及光扫描器。

激光器用于产生多个不同波长的光束。

光扫描器用于按照预设时序与预设路径对多个不同波长的光束进行二维扫描,以得到图像对应的光束。

电致动器还用于根据瞳孔的位置确定光扫描器的第三调整值,并将光扫描器从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

需要说明的是,电致动器可以从第一映射表中查找与瞳孔位置对应的光扫描器的第三调整值,或者从第二映射表中查找与瞳孔距离对应的光扫描器的第三调整值,或者通过其他方式确定光扫描器的第三调整值。

本实现方式中,电致动器除了可以对光反射器进行调节,还可以对光扫描器进行调节,提高了方案的灵活性。

在一种可能的实现方式中,人眼追踪设备还用于根据瞳孔的位置确定瞳孔距离。当瞳孔距离大于目标距离时,电致动器用于控制光扫描器朝着靠近激光器的方向移动。当瞳孔距离小于目标距离时,电制动器用于控制光扫描器朝着远离激光器的方向移动,其中,目标距离为左眼显示光学系统的出瞳位置与右眼显示光学系统的出瞳位置之间的距离。

本实现方式提供了一种电致动器对光扫描器进行调节的具体方式,提高了方案的可实现性。

在一种可能的实现方式中,两个光学系统包括左眼显示光学系统以及右眼显示光学系统,人眼追踪设备还用于根据瞳孔的位置确定瞳孔距离。

当瞳孔距离大于目标距离时,左眼显示光学系统中的电致动器用于控制左眼显示光学系统中的光反射器在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置,目标距离为左眼显示光学系统的出瞳位置与右眼显示光学系统的出瞳位置之间的距离,

当瞳孔距离大于目标距离时,右眼显示光学系统中的电致动器用于控制右眼显示光学系统中的光反射器在第一平面上从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

需要说明的是,瞳间线指的是两个瞳孔之间的连线,听眶线是眶下缘至外耳门中心的连线,所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面平行于所述第一平面,例如所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面可以是人体水平面等。

本实现方式提供了一种电致动器对光反射器进行调节的方式,提高了方案的可实现性。

在一种可能的实现方式中,两个光学系统包括左眼显示光学系统以及右眼显示光学系统,人眼追踪设备还用于根据瞳孔的位置确定瞳孔距离。

当用户的瞳孔在第一平面上逆时针转动时,左眼显示光学系统中的电致动器用于控制左眼显示光学系统中的光反射器在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第一平面上逆时针转动时,右眼显示光学系统中的电致动器用于控制右眼显示光学系统中的光反射器在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

或者,

当用户的瞳孔在第二平面上逆时针转动时,左眼显示光学系统中的电致动器用于在第二平面上控制左眼显示光学系统中的光反射器从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第二平面上逆时针转动时,右眼显示光学系统中的电致动器用于在第二平面上控制右眼显示光学系统中的光反射器从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

需要说明的是,瞳间线指的是两个瞳孔之间的连线,听眶线是眶下缘至外耳门中心的连线,所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面平行于所述第一平面,例如所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面可以是人体水平面等。第二平面垂直与听眶线,例如可以是人体冠状面等。

本实现方式提供了另一种电致动器对光反射器进行调节的方式,提高了方案的灵活性。

本申请第二方面提供了一种近眼显示装置,该装置包括:人眼追踪设备以及一个或两个光学系统。人眼追踪设备用于追踪用户的瞳孔,并确定瞳孔的位置。

每个光学系统包括:光投影机、光融合器、光反射器和电致动器。

光投影机用于发射待呈现给用户的图像对应的光束。

光反射器用于对光投影机发射的光束进行反射。

光融合器用于将光反射器反射的光束汇聚到瞳孔中。

电致动器用于根据瞳孔的位置确定光融合器的第一调整值,并将光融合器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。

本实现方式中用户佩戴上近眼显示设备后,近眼显示设备就会自动根据用户的瞳孔位置对光融合器的位置进行调节,以将光学系统的出瞳位置与瞳孔的位置对准,从而使得近眼显示装置可以适应不同用户的瞳距,这个过程用户无需手动执行任何操作,既快速又方便,提升了用户体验。

在一种可能的实现方式中,电致动器用于从第一映射表中查找与瞳孔的位置对应的光融合器的第一调整值。

本实现方式提供了一种确定光融合器的第一调整值的方式,提高了方案的可实现性。

在一种可能的实现方式中,人眼追踪设备还用于根据瞳孔的位置确定瞳孔距离。

电致动器用于从第二映射表中查找与瞳孔距离对应的融合器的第一调整值。

本实现方式提供了另一种确定光融合器的第一调整值的方式,提高了方案的灵活性。

在一种可能的实现方式中,光投影机包括:激光器以及光扫描器。

激光器用于产生多个不同波长的光束。

光扫描器用于按照预设时序与预设路径对多个不同波长的光束进行二维扫描,以得到图像对应的光束。

电致动器还用于根据瞳孔的位置确定光扫描器的第二调整值,并将光扫描器从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

需要说明的是,电致动器可以从第一映射表中查找与瞳孔位置对应的光扫描器的第二调整值,或者从第二映射表中查找与瞳孔距离对应的光扫描器的第二调整值,或者通过其他方式确定光扫描器的第二调整值。

本实现方式中,电致动器除了可以对光融合器进行调节,还可以对光扫描器进行调节,提高了方案的灵活性。

在一种可能的实现方式中,人眼追踪设备还用于根据瞳孔的位置确定瞳孔距离。当瞳孔距离大于目标距离时,电致动器用于控制光扫描器朝着靠近激光器的方向移动,当瞳孔距离小于目标距离时,电制动器用于控制光扫描器朝着远离激光器的方向移动,其中,目标距离为左眼显示光学系统的出瞳位置与右眼显示光学系统的出瞳位置之间的距离。

本实现方式提供了一种电致动器对光扫描器进行调节的具体方式,提高了方案的可实现性。

在一种可能的实现方式中,两个光学系统包括左眼显示光学系统以及右眼显示光学系统。

人眼追踪设备还用于根据瞳孔的位置确定瞳孔距离。

当瞳孔距离大于目标距离时,左眼显示光学系统中的电致动器用于在第一平面上控制左眼显示光学系统中的光融合器从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置,目标距离为左眼显示光学系统的出瞳位置与右眼显示光学系统的出瞳位置之间的距离。

当瞳孔距离大于目标距离时,右眼显示光学系统中的电致动器用于在第一平面上控制右眼显示光学系统中的光融合器从当前位置逆时针转动到第一调整值指示的位置。

需要说明的是,瞳间线指的是两个瞳孔之间的连线,听眶线是眶下缘至外耳门中心的连线,所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面平行于所述第一平面,例如所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面可以是人体水平面等。

本实现方式提供了一种电致动器对光融合器进行调节的方式,提高了方案的可实现性。

在一种可能的实现方式中,两个光学系统包括左眼显示光学系统以及右眼显示光学系统。

当用户的瞳孔在第一平面上逆时针转动时,左眼显示光学系统中的电致动器用于在第一平面上控制左眼显示光学系统中的光融合器从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第一平面上逆时针转动时,右眼显示光学系统中的电致动器用于在第一平面上控制右眼显示光学系统中的光融合器从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

或者,

当用户的瞳孔在第二平面上逆时针转动时,左眼显示光学系统中的电致动器用于在第二平面上控制左眼显示光学系统中的光融合器从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第二平面上逆时针转动时,右眼显示光学系统中的电致动器用于在第二平面上控制右眼显示光学系统中的光融合器从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

需要说明的是,瞳间线指的是两个瞳孔之间的连线,听眶线是眶下缘至外耳门中心的连线,所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面平行于所述第一平面,所述用户的瞳间线和听眶线所在的平面可以是人体水平面等。第二平面垂直与听眶线,例如可以是人体冠状面等。

本实现方式提供了另一种电致动器对光融合器进行调节的方式,提高了方案的灵活性。

从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:

本申请实施例提供了一种近眼显示装置,该装置包括:人眼追踪设备以及一个或两个光学系统。其中,每个光学系统包括:光投影机、光融合器、光反射器和电致动器。人眼追踪设备用于追踪用户的瞳孔,并确定瞳孔的位置,电致动器用于根据瞳孔的位置确定光反射器的第一调整值,并将光反射器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。也就是说,本申请中用户佩戴上近眼显示设备后,近眼显示设备就会自动根据用户的瞳孔位置对光反射器的位置进行调节,以将光学系统的出瞳位置与瞳孔的位置对准,从而使得近眼显示装置可以适应不同用户的瞳距,这个过程用户无需手动执行任何操作,既快速又方便,提升了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请实施例中近眼显示装置的一个实施例示意图;

图2为本申请实施例中近眼显示装置的另一实施例示意图;

图3为本申请实施例中电致动器对光反射器进行调节的一个场景示意图;

图4为本申请实施例中近眼显示装置的另一实施例示意图;

图5为本申请实施例中电致动器对光融合器进行调节的一个场景示意图;

图6为本申请实施例中光反射器的一个结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种近眼显示装置,用于快速适应用户瞳距,提升用户体验。

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例进行描述。

本申请中提及的“第一”或“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外,本申请文件中提及的“包括”或“具有”及其任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是,本发明实施例中的近眼显示装置指的是基于近眼显示技术的显示设备,如vr头显、ar眼镜等。本申请实施例中的近眼显示装置包括人眼追踪设备以及一个光学系统,用于实现单目近眼显示。近眼显示装置也可以包括人眼追踪设备以及两个光学系统,这两个光学系统分别为左眼显示光学系统以及右眼显示光学系统,用于双目近眼显示。下面实施例将以近眼显示装置包括两个光学系统为例进行说明。

请参阅图1,本申请实施例中近眼显示装置100的一个实施例包括:人眼追踪设备101、左眼显示光学系统102和右眼显示光学系统103。

其中,人眼追踪设备101用于确定追踪用户的瞳孔,并确定瞳孔的位置。

左眼显示光学系统102包括:第一光投影机1021、第一光融合器1023、第一光反射器1022和第一电致动器1024。

第一光投影机1021用于发射待呈现给左眼瞳孔的图像对应的光束。

第一光反射器1022用于对第一光投影机1021发射的光束进行反射。

第一光融合器1023用于将第一光反射器1022反射的光束汇聚到用户的左眼瞳孔中。

第一电致动器1024用于根据左眼瞳孔的位置确定第一光反射器的第一调整值,并将第一光反射器1022从当前位置调整到第一光反射器的第一调整值所指示的位置。

右眼显示光学系统103包括:第二光投影机1031、第二光融合器1033、第二光反射器1032和第二电致动器1034。

第二光投影机1031用于发射待呈现给右眼瞳孔的图像对应的光束。

第二光反射器1032用于对第二光投影机1031发射的光束进行反射。

第二光融合器1033用于将第二光反射器1032反射的光束汇聚到用户的右眼瞳孔中。

第二电致动器1034用于根据右眼瞳孔的位置确定第二光反射器的第一调整值,并将第二光反射器1032从当前位置整到第二光反射器的第一调整值所指示的位置。应理解,本实施例中第一调整值泛指光反射器的调整值,并不是一个特定的值,左眼显示光学系统中光反射器(即第一光反射器)的第一调整值与右眼显示光学系统中光反射器(即第二光反射器)的第一调整值可以相同也可以不相同。

在一种可能的设计中,电致动器除了用于对光反射器的位置进行调节,还用于对光融合器的位置进行调节,即第一电致动器1024还用于根据左眼瞳孔的位置第一光融合器1023的第二调整值,并将第一光融合器1023从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034还用于根据右眼瞳孔的位置确定第二光融合器1033的第二调整值,并将第二光融合器1033从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

应理解,本实施例中第二调整值泛指光融合器的调整值,并不是一个特定的值,左眼显示光学系统中光融合器(即第一光融合器)的第二调整值与右眼显示光学系统中光融合器(即第二光融合器)的第二调整值可以相同也可以不相同。

在一种可能的设计中,光投影机可以由激光器和光扫描器组成,即第一光投影机1021包括:第一激光器10211以及第一光扫描器10212。第二光投影机1031包括:第二激光器10311以及第二光扫描器10312。

其中,第一激光器10211用于产生多个不同波长的光束。

第一光扫描器10212用于按照预设时序和预设路径对第一激光器产生的光束进行二维扫描以得到待呈现给左眼瞳孔的图像对应的光束。

第二激光器10311用于产生多个不同波长的光束。

第二光扫描器10312用于按照预设时序和预设路径对第二激光器产生的光束进行二维扫描以得到待呈现给右眼瞳孔的图像对应的光束。第一电致动器1024还用于根据瞳孔的位置确定第一光扫描器10212的第三调整值,并将第一光扫描器从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

第二电致动器1034还用于根据瞳孔的位置确定第二光扫描器10312的第三调整值,并将第二光扫描器从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

应理解,本实施例中第三调整值泛指光扫描器的调整值,并不是一个特定的值,左眼显示光学系统中光扫描器器(即第一光扫描器)的第三调整值与右眼显示光学系统中光扫描器(即第二光扫描器)的第三调整值可以相同也可以不相同。在一种可能的设计中,左眼显示光学系统102还包括:第一半透半反镜1025,用于将第一光反射器1022反射的部分光束透传到第一光融合器1023中,并将第一光反射器1022反射的另一部分光反射到用户左眼瞳孔中。右眼显示光学系统103还包括:第二半透半反镜1035,用于将第二光反射器1032反射的部分光束透传到第二光融合器1033中,并将第二光反射器1032反射的另一部分光反射到用户右眼瞳孔中。

本实施例中,不管是左眼显示光学系统还是右眼显示光学系统,光从光投影机发出,经过光反射器反射,光反射器反射的光一部分经过半透半反镜透传到光融合器,再经过光融合器汇聚到用户瞳孔,另一部分直接反射到用户瞳孔中,从而使得用户瞳孔可以呈现对应图像,然后用户的大脑对呈现在左眼瞳孔和右眼瞳孔的图像进行融合,从而产生有空间感的三维视觉效果,实现近眼显示,如图2所示。

在用户使用近眼显示装置100的过程中,近眼显示装置100中的人眼追踪设备101可以自动追踪用户瞳孔,确定左眼瞳孔和右眼瞳孔的位置后,第一电致动器1024和第二电致动器1034可以通过如下几种方式改变左眼显示光学系统以及右眼显示光学系统的出瞳位置,使得左眼显示光学系统的出瞳位置和左眼瞳孔的位置对准,右眼显示光学系统的出瞳位置和右眼瞳孔的位置对准。

(一)、调节光反射器的位置。

1、第一电致动器1024从第一映射表中查找与左眼瞳孔的位置对应的第一光反射器1022的第一调整值,并将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第一映射表中查找与右眼瞳孔的位置对应的第二光反射器1032的第一调整值,并将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。

具体地,电致动器可以通过如下方式将光反射器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第一平面上逆时针转动时,第一电致动器1024在控制第一光反射器1022在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,第二电致动器1034在控制第二光反射器1032在第一平面上从当前位置逆时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第一平面上顺时针转动时,第一电致动器1024在控制第一光反射器1022在第一平面上从当前位置顺时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,第二电致动器1034在控制第二光反射器1032在第一平面上从当前位置顺时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第二平面上逆时针转动时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022在第二平面上从当前位置逆时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,第二电致动器1034控制第二光反射器1032在第二平面上从当前位置顺时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第二平面上顺时针转动时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022在第二平面上从当前位置顺时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,第二电致动器1034控制第二光反射器1032在第二平面上从当前位置逆时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置。

2、人眼追踪设备根据瞳孔的位置确定瞳孔距离,第一电致动器1024从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第一光反射器1022的第一调整值,并将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第二光反射器1032的第一调整值,并将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。

具体地,电致动器可以通过如下方式调整光反射器。

若该瞳孔距离大于目标距离,则第一电致动器1024驱动第一光反射器1022在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置。第二电致动器1034驱动第二光反射器1032在第一平面上从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

若该瞳孔距离小于目标距离,则第一电致动器1024驱动第一光反射器1022在第一平面上从当前位置顺时针转动到第一调整值所指示的位置。第二电致动器1034驱动第二光反射器1032在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

下面举例进行说明,第二映射表如下表1所示,其中,表1的光反射器的角度指的是以初始位置为原点所偏转的角度。当用户佩戴上近眼显示装置100时,人眼追踪设备101计算出用户的瞳孔距离,第一电致动器1024查询该第二映射表确定该瞳孔距离对应的第一光反射器1022的角度,然后将第一光反射器1022转动到该角度对应的位置,第二电致动器1034查询该映射表确定该瞳孔距离对应的第二反射器1032的角度,然后将第二反射器1032转动到该角度对应的位置,比如,瞳孔距离为53毫米,第一电致动器1024根据第二映射表确定第一反射器1022的角度为20°,第二电致动器1034根据映射表确定第二放射器1032的角度为-20°,第一反射器1022当前的角度为0°,第二反射器1032当前的角度为0°,即第一反射器1022和第二反射器1032位于初始位置,第一电致动器1024顺时针转动第一反射器1022,使第一反射器1022偏转20°,第二电致动器1034逆时针转动第二反射器1032,使第一反射器1022偏转20°。

表1

(二)、调节光反射器和光融合器的位置。

3、第一电致动器1024从第一映射表中查找与左眼瞳孔的位置对应的第一光反射器1022的第一调整值以及第一光融合器1023的第二调整值,将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第一光融合器1023从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第一映射表中查找与右眼瞳孔的位置对应的第二光反射器1032的第一调整值以及第二光融合器1033的第二调整值,将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第二光融合器1033从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

具体地,电致动器可以通过如下方式调整光反射器和光融合器:

当用户的瞳孔在第一平面上逆时针转动时,第一电致动器1024在控制第一光反射器1022在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,并控制第一光融合器1023在第一平面上顺时针转动到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034在控制第二光反射器1032在第一平面上从当前位置逆时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置,并控制第二光融合器1033在第一平面上顺时针转动到第二调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第一平面上顺时针转动时,第一电致动器1024在控制第一光反射器1022在第一平面上从当前位置顺时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,并控制第一光融合器1023在第一平面上逆时针转动到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034在控制第二光反射器1032在第一平面上从当前位置顺时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置,并控制第二光融合器1033在第一平面上逆时针转动到第二调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第二平面上逆时针转动时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022在第二平面上从当前位置逆时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,并控制第一光融合器1023在第二平面上顺时针转动到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034控制第二光反射器1032在第二平面上从当前位置顺时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置,并控制第二光融合器1033在第二平面上逆时针转动到第二调整值所指示的位置。

当用户的瞳孔在第二平面上顺时针转动时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022在第二平面上从当前位置顺时针转动到第一光反射器1022的第一调整值所指示的位置,并控制第一光融合器1023在第二平面上逆时针转动到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034控制第二光反射器1032在第二平面上从当前位置逆时针转动到第二光反射器1032的第一调整值所指示的位置,并控制第二光融合器1033在第二平面上顺时针转动到第二调整值所指示的位置。

4、人眼追踪设备根据瞳孔的位置确定瞳孔距离,第一电致动器1024从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第一光反射器1022的第一调整值以及第一光融合器1023的第二调整值,将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第一光融合器1023从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第二光反射器1032的第一调整值以及第二光融合器1033的第二调整值,将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第二光融合器1033从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

具体地,电致动器可以通过如下方式调整光反射器和光融合器:

若该瞳孔距离大于目标距离,则第一电致动器1024驱动第一光反射器1022在第一平面上从当前位置逆时针转动到第一调整值所指示的位置,并且驱动第一光融合器1023在第一平面上从当前位置顺时针转动到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034驱动第二光反射器1032在第一平面上顺时针转动到第一调整值所指示的位置,并且驱动第二光融合器1033在第一平面上逆时针转动到第二调整值所指示的位置。

若该瞳孔距离小于目标距离,则第一电致动器1024驱动第一光反射器1022在第一平面上顺时针转动到第一调整值所指示的位置,并且驱动第一光融合器1023在第一平面上逆时针转动到第二调整值所指示的位置。第二电致动器1034驱动第二光反射器1032在第一平面上逆时针转动到第一调整值所指示的位置,并且驱动第二光融合器1033在第一平面上顺时针转动到第二调整值所指示的位置。

(三)、调节光反射器和光扫描器的位置。

5、第一电致动器1024从第一映射表中查找与左眼瞳孔的位置对应的第一光反射器1022的第一调整值以及第一光扫描器10212的第三调整值,将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第一光扫描器10212从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第一映射表中查找与右眼瞳孔的位置对应的第二光反射器1032的第一调整值以及第二光扫描器10312的第三调整值,将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第二光扫描器10312从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

6、人眼追踪设备根据瞳孔的位置确定瞳孔距离,第一电致动器1024从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第一光反射器1022的第一调整值以及第一光扫描器10212的第三调整值,将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第一光扫描器10212从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第二光反射器1032的第一调整值以及第二光扫描器10312的第三调整值,将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第二光扫描器10312从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

具体地,当瞳孔距离大于目标距离时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022以及第二电致动器1034控制第二光反射器1032转动的方式与前述方法2所描述的方式类似,此处不再赘述,结合第一光反射器1022和第二光反射器1032的转动,第一电致动器1024还会控制第一光扫描器10212朝着靠近第一激光器10211的方向移动到第三调整值所指示的位置,第二电致动器1034还会控制第二光扫描器10312朝着靠近第二激光器10311的方向移动到第三调整值所指示的位置。

当瞳孔距离小于目标距离时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022以及第二电致动器1034控制第二光反射器1032转动的方式与前述方法2所描述的方式类似,此处不再赘述,结合第一光反射器1022和第二光反射器1032的转动,第一电致动器1024还会控制第一光扫描器10212朝着远离第一激光器10211的方向移动到第三调整值所指示的位置,第二电致动器1034还会控制第二光扫描器10312朝着远离第二激光器10311的方向移动到第三调整值所指示的位置。

(四)、调节光反射器、光融合器和光扫描器的位置。

7、第一电致动器1024从第一映射表中查找与左眼瞳孔的位置对应的第一光反射器1022的第一调整值,第一光融合器1023的第二调整值以及第一光扫描器10212的第三调整值,将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,将第一光融合器1023从当前位置调整到二调整值所指示的位置,并将第一光扫描器10212从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第一映射表中查找与右眼瞳孔的位置对应的第二光反射器1032的第一调整值,第二光融合器1033的第二调整值以及第二光扫描器10312的第三调整值,将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,将第二光融合器1033从当前位置调整到二调整值所指示的位置,并将第二光扫描器10312从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

8、人眼追踪设备根据瞳孔的位置确定瞳孔距离,第一电致动器1024从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第一光反射器1022的第一调整值,第一光融合器1023的第二调整值以及第一光扫描器10212的第三调整值,将第一光反射器1022从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,将第一光融合器1023从当前位置调整到二调整值所指示的位置,并将第一光扫描器10212从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。第二电致动器1034从第二映射表中查找与瞳孔距离对应的第二光反射器1032的第一调整值,第二光融合器1033的第二调整值以及第二光扫描器10312的第三调整值,将第二光反射器1032从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,将第二光融合器1033从当前位置调整到二调整值所指示的位置,并将第二光扫描器10312从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

具体地,当瞳孔距离大于目标距离时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022以及第一光融合器1023,第二电致动器1034控制第二光反射器1032以及第二光融合器1033转动的方式与前述方法4所描述的方式类似,此处不再赘述,结合第一光反射器1022、第一光融合器1023、第二光反射器1032以及第二光融合器1033的转动,第一电致动器1024还会控制第一光扫描器10212朝着靠近第一激光器10211的方向移动到第三调整值所指示的位置,第二电致动器1034还会控制第二光扫描器10312朝着靠近第二激光器10311的方向移动到第三调整值所指示的位置。

当瞳孔距离大于目标距离时,第一电致动器1024控制第一光反射器1022以及第一光融合器1023,第二电致动器1034控制第二光反射器1032以及第二光融合器1033转动的方式与前述方法4所描述的方式类似,此处不再赘述,结合第一光反射器1022、第一光融合器1023、第二光反射器1032以及第二光融合器1033的转动,第一电致动器1024还会控制第一光扫描器10212朝着远离第一激光器10211的方向移动到第三调整值所指示的位置,第二电致动器1034还会控制第二光扫描器10312朝着远离第二激光器10311的方向移动到第三调整值所指示的位置。

需要说明的是,上述各个实现方式中的第一映射表可以是测试人员将眼球模型的瞳孔移动到不同的位置,通过近眼显示装置根据不同位置的瞳孔进行计算得到的,也可以是测试人员依据经验设定并输入到近眼显示装置的,还可以是近眼显示装置从其他设备中获取的,具体本申请不作限定。还应理解,近眼显示装置可以配置有一个第一映射表,用于第一电致动器1024以及第二电致动器1034查询调整值,近眼显示装置也可以配置有两个第一映射表,一个用于第一电致动器1024查询调整值,另一个用于第二电致动器查询调整值。

上述各个实现方式中的第二映射表可以是测试人员通过近眼显示装置对不同瞳距的眼球模型进行测试计算得到的,也可以是测试人员依据经验设定并输入到近眼显示装置的,还可以是近眼显示装置从其他设备中获取的,具体本申请不作限定。还应理解,近眼显示装置可以配置有一个第二映射表,用于第一电致动器1024以及第二电致动器1034查询调整值,近眼显示装置也可以配置有两个第二映射表,一个用于第一电致动器1024查询调整值,另一个用于第二电致动器查询调整值。

还需要说明的是,本实施例以及后续实施例中用户的瞳间线和听眶线所在的平面平行于第一平面,第二平面垂直于用户的听眶线所在的直线,具体地,当用户身体直立,面向前方,两眼平视正前方时,第一平面可以理解为平行与人体横切面的平面,第二平面可以理解为平行与人体冠状面的平面。

还需要说明的是,本实施例以及后续实施例中目标瞳距指的是左眼显示光学系统当前的出瞳位置与右眼显示光学系统当前的出瞳位置之间的距离。

应理解,上述各个实现方式中,电致动器除了可以从第一映射表查找瞳孔位置对应的光反射器的第一调整值,也可以通过如下公式计算与瞳孔位置对应的光反射器的第一调整值:

a·tan2θ=c(1)。

其中,c为初始瞳孔位置到当前瞳孔位置的位移,a为光反射器到光扫描器的距离,θ为光反射器相对于初始位置所偏转的角度。

具体地,人眼追踪设备101可以确定用户的瞳孔位置,人眼追踪设备计算出该瞳孔位置与初始瞳孔位置的距离c,电致动器确定当前光反射器与光扫描器的距离a,然后依据上述公式(1)计算出θ,将光反射器转动到相对于初始位置偏转θ的位置。

电致动器也可以通过上述公式(1)计算出于瞳孔位置对应的第一光反射器的第一调整值以及第一光扫描器的第三调整值,具体地,人眼追踪设备计算出瞳孔位置与初始位置的距离c后,电致动器移动光扫描器并且,转动光反射器,使得移动后光扫描器与光反射器的距离a,以及偏转后光反射器相对于初始位置偏转的角度θ满足上述公式(1)。

如图3所示,图3为用户左眼的瞳孔及近眼显示装置的俯视图,系统预先设定左眼瞳孔的初始位置在e1,第一光扫描器10212的位置在q1,第一光反射器1022的初始位置在p21,q1与p21的距离a等于6mm,此时左眼显示光学系统102的出射光位置在o1,经过第一光融合器1023汇聚后,汇聚在i1处,位于e1的左眼瞳孔获得视网膜投影,看到第一图像。用户戴上近眼显示装置后,人眼追踪设备101检测到用户左眼瞳孔位置在e2,人眼追踪设备101计算出e1到e2的位移c为-2.1mm,根据上述公式(1)计算得到θ=-20°,第一电致动器1024逆时针转动第一光反射器1022,使得第一光反射器1022偏转20°到位置p22,此时,左眼显示光学系统102的出射光位置在o2,经过第一光融合器1023聚光后,汇聚在i2处,位于e2的左眼瞳孔获得视网膜投影,看到第一图像。

应理解,近眼显示装置也可以是预先利用眼球模型通过上述方式配置好第一映射表,记录下不同的瞳孔位置所对应的光反射器的位置,如上述图3所示,左眼瞳孔位置e1对应的第一光反射器1022的位置为p21,左眼瞳孔位置e2对应的第一光反射器1022的位置为p22,则当检测到用户左眼瞳孔位于e1时,第一电致动器1024将第一光反射器1022偏转到位置p21,当检测到用户左眼瞳孔位于e2时,第一电致动器1024将第一光反射器1022偏转到位置p22。

本申请实施例提供了一种近眼显示装置,该装置包括:人眼追踪设备以及一个或两个光学系统。其中,每个光学系统包括:光投影机、光融合器、光反射器和电致动器。人眼追踪设备用于追踪用户的瞳孔,并确定瞳孔的位置,电致动器用于根据瞳孔的位置确定光反射器的第一调整值,并将光反射器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。也就是说,本申请中用户佩戴上近眼显示设备后,近眼显示设备就会自动根据用户的瞳孔位置对光反射器的位置进行调节,以将光学系统的出瞳位置与瞳孔的位置对准,从而使得近眼显示装置可以适应不同用户的瞳距,这个过程用户无需手动执行任何操作,既快速又方便,提升了用户体验。

其次,本申请实施例中的电致动器可以通过多种方式确定调节器件的调整值,可以通过多种方式改变光学系统的出瞳位置,使得出瞳位置与瞳孔位置对准,提高了方案的灵活性。

请参阅图4,本申请实施例中近眼显示装置200的另一个实施例包括:

人眼追踪设备201、左眼显示光学系统202和右眼显示光学系统203。

其中,人眼追踪设备201用于确定追踪用户的瞳孔,并确定瞳孔的位置。

左眼显示光学系统202包括:第一光投影机2021、第一光融合器2023、第一光反射器2022和第一电致动器2024。

第一光投影机2021用于发射待呈现给左眼瞳孔的图像对应的光束。

第一光反射器2022用于对第一光投影机2021发射的光束进行反射。

第一光融合器2023用于将第一光反射器2022反射的光束汇聚到用户的左眼瞳孔中。

第一电致动器2024用于根据左眼瞳孔的位置确定第一光融合器的第一调整值,并将第一光融合器2022从当前位置调整到第一光融合器的第一调整值所指示的位置。

右眼显示光学系统203包括:第二光投影机2031、第二光融合器2033、第二光反射器2032和第二电致动器2034。

第二光投影机2031用于发射待呈现给右眼瞳孔的图像对应的光束。

第二光反射器2032用于对第二光投影机2031发射的光束进行反射。

第二光融合器2033用于将第二光反射器2032反射的光束汇聚到用户的右眼瞳孔中。

第二电致动器2034用于根据右眼瞳孔的位置确定第二光融合器的第一调整值,并将第二光融合器2032从当前位置整到第二光融合器的第一调整值所指示的位置。

应理解,本实施例中第一调整值泛指光融合器的调整值,并不是一个特定的值,左眼显示光学系统中光融合器(即第一光融合器)的第一调整值与右眼显示光学系统中光融合器(即第二光融合器)的第一调整值可以相同也可以不相同。

在一种可能的设计中,左眼显示光学系统202还包括:第一半透半反镜2025,用于将第一光反射器2022反射的部分光束透传到第一光融合器2023中,并将第一光反射器2022反射的另一部分光反射到用户左眼瞳孔中。右眼显示光学系统203还包括:第二半透半反镜2035,用于将第二光反射器2032反射的部分光束透传到第二光融合器2033中,并将第二光反射器2032反射的另一部分光反射到用户右眼瞳孔中。

在一种可能的设计中,光投影机可以由激光器和光扫描器组成,即第一光投影机2021包括:第一激光器20211以及第一光扫描器20212。第二光投影机2031包括:第二激光器20311以及第二光扫描器20312。

其中,第一激光器20211用于产生多个不同波长的光束。

第一光扫描器20212用于按照预设时序和预设路径对第一激光器产生的光束进行二维扫描以得到待呈现给左眼瞳孔的图像对应的光束。

第二激光器20311用于产生多个不同波长的光束。

第二光扫描器20312用于按照预设时序和预设路径对第二激光器产生的光束进行二维扫描以得到待呈现给右眼瞳孔的图像对应的光束。

第一电致动器2024还用于根据瞳孔的位置确定第一光扫描器20212的第二调整值,并将第一光扫描器从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

第二电致动器2034还用于根据瞳孔的位置确定第二光扫描器20312的第二调整值,并将第二光扫描器从当前位置调整到第三调整值所指示的位置。

应理解,本实施例中第二调整值泛指光扫描器的调整值,并不是一个特定的值,左眼显示光学系统中光扫描器器(即第一光扫描器)的第二调整值与右眼显示光学系统中光扫描器(即第二光扫描器)的第二调整值可以相同也可以不相同。

在用户使用近眼显示装置200的过程中,近眼显示装置200中的人眼追踪设备201可以自动追踪用户瞳孔,确定左眼瞳孔和右眼瞳孔的位置后,第一电致动器2024和第二电致动器2034可以通过如下几种方式改变左眼显示光学系统以及右眼显示光学系统的出瞳位置,使得左眼显示光学系统的出瞳位置和左眼瞳孔的位置对准,右眼显示光学系统的出瞳位置和右眼瞳孔的位置对准:

(一)、调节光融合器的位置。

1、第一电致动器2024从第一映射表中查找与左眼瞳孔的位置对应的第一光融合器2023的第一调整值,并将第一光融合器2023从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。第二电致动器2034从第一映射表中查找与右眼瞳孔的位置对应的第二光融合器2033的第一调整值,并将第二光融合器2033从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。

具体地,电致动器可以通过如下方式将光融合器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置:

当定用户的瞳孔在第一平面上逆时针转动时,第一电致动器2024驱动第一光融合器2023在第一平面上顺时针转动到第一调整值所指示的位置,第二电致动器2034驱动第二光融合器2033在第一平面顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

当定用户的瞳孔在第一平面上顺时针转动时,第一电致动器2024驱动第一光融合器2023在第一平面上逆时针转动到第一调整值所指示的位置,第二电致动器2034驱动第二光融合器2033在第一平面逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

当确定用户的瞳孔在第二平面上逆时针转动时,第一电致动器2024驱动第一光融合器2023在第二平面上顺时针转动到第一调整值所指示的位置,第二电致动器2034驱动第二光融合器2033在第二平面上逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

当确定用户的瞳孔在第二平面上顺时针转动时,第一电致动器2024驱动第一光融合器2023在第二平面上逆时针转动到第一调整值所指示的位置,第二电致动器2034驱动第二光融合器2033在第二平面上顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

2、人眼追踪设备根据瞳孔的位置确定瞳孔距离,第一电致动器2024从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第一光融合器2023的第一调整值,并将第一光融合器2023从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。第二电致动器2034从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第二光融合器2033的第一调整值,并将第二光融合器2033从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。

具体地,电致动器可以通过如下方式将光融合器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置:

若该瞳孔距离大于目标距离,则第一电致动器2024驱动第一光融合器2023在第一平面上顺时针转动到第一调整值所指示的位置,第二电致动器2034驱动第二光融合器2033在第一平面上逆时针转动到第一调整值所指示的位置。

若该瞳孔距离小于目标距离,则第一电致动器2024驱动第一光融合器2023在第一平面上逆时针转动到第一调整值所指示的位置,第二电致动器2034驱动第二光融合器2033在第一平面上顺时针转动到第一调整值所指示的位置。

(二)、调节光融合器和光扫描器的位置。

3、第一电致动器2024从第一映射表中查找与左眼瞳孔的位置对应的第一光融合器2023的第一调整值以及第一光扫描器20212的第二调整值,将第一光融合器2023从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第一光扫描器20212从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。第二电致动器2034从第一映射表中查找与右眼瞳孔的位置对应的第二光融合器2033的第一调整值以及第二光扫描器20312的第二调整值,将第二光融合器2033从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第二光扫描器20312从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

4、人眼追踪设备根据瞳孔的位置确定瞳孔距离,第一电致动器2024从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第一光融合器2023的第一调整值以及第一光扫描器20212的第二调整值,将第一光融合器2023从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第一光扫描器20212从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。第二电致动器2034从第二映射表中查找与该瞳孔距离对应的第二光融合器2033的第一调整值以及第二光扫描器20312的第二调整值,将第二光融合器2033从当前位置调整到第一调整值所指示的位置,并将第二光扫描器20312从当前位置调整到第二调整值所指示的位置。

具体地,当瞳孔距离大于目标距离时,第一电致动器2024控制第一光融合器2023以及第二电致动器2034控制第二光融合器2033转动的方式与前述方法2所描述的方式类似,此处不再赘述,结合第一光融合器2023和第二光融合器2033的转动,第一电致动器2024还会控制第一光扫描器20212朝着靠近第一激光器20211的方向移动到第二调整值所指示的位置,第二电致动器2034还会控制第二光扫描器20312朝着靠近第二激光器20311的方向移动到第二调整值所指示的位置。

当瞳孔距离小于目标距离时,第一电致动器2024控制第一光融合器2023以及第二电致动器2034控制第二光融合器2033转动的方式与前述方法2所描述的方式类似,此处不再赘述,结合第一光融合器2023和第二光反射器2033的转动,第一电致动器2024还会控制第一光扫描器20212朝着远离第一激光器20211的方向移动到第二调整值所指示的位置,第二电致动器2034还会控制第二光扫描器20312朝着远离第二激光器20311的方向移动到第二调整值所指示的位置。

应理解,上述各个实现方式中,电致动器除了可以从第一映射表查找瞳孔位置对应的光融合器的第一调整值,也可以通过如下公式计算与瞳孔位置对应的光融合器的第一调整值:

δ=-tan-1(c/(d+b))/2(2)。

其中,c为初始瞳孔位置到当前瞳孔位置的位移,d为光融合器与半透半反镜的距离,b为半透半反镜到瞳孔位置的距离,δ为光融合器相对于初始位置偏转的角度。

具体地,人眼追踪设备201可以确定用户的瞳孔位置,人眼追踪设备计算出该瞳孔位置与初始瞳孔位置的距离c,电致动器确定光融合器与半透半反镜的距离d以及半透半反镜到该瞳孔位置的距离b,然后根据上述公式(2)计算出δ,将光融合器转动到相对于初始位置偏转δ的位置。

如图5所示,图5为用户左眼的瞳孔及近眼显示装置的俯视图,系统预先设定左眼瞳孔的初始位置在e3,第一光融合器2023的初始位置在m1,左眼显示光学系统的半反半透镜的位置在n1,m1到n1的距离d为20mm,n1到e3的距离b为5mm。用户戴上近眼显示装置后,人眼追踪设备201检测到用户左眼瞳孔位置在e4,计算出e3到e4的位移c为-3.5mm,根据上述公式(2)计算得到δ=4°,即第一电致动器2024顺时针转动第一光融合器2023,使得第一光融合器2023偏转4°到位置m2。

应理解,近眼显示装置也可以是预先利用眼球模型通过上述方式配置好映射表,记录下不同的瞳孔位置所对应的光融合器的位置,如上述图4所示,左眼瞳孔位置e3对应的第一光融合器2023的位置为m1,左眼瞳孔位置e4对应的第一光融合器2023的位置为m2,则当检测到用户左眼瞳孔位于e3时,第一电致动器2024将第一光融合器2023偏转到位置m1,当检测到用户左眼瞳孔位于e2时,第一电致动器2024将第一光融合器2023偏转到位置m2。

本申请实施例提供了一种近眼显示装置,该装置包括:人眼追踪设备以及一个或两个光学系统。其中,每个光学系统包括:光投影机、光融合器、光反射器和电致动器。人眼追踪设备用于追踪用户的瞳孔,并确定瞳孔的位置,电致动器用于根据瞳孔的位置确定光融合器的第一调整值,并将光融合器从当前位置调整到第一调整值所指示的位置。也就是说,本申请中用户佩戴上近眼显示设备后,近眼显示设备就会自动根据用户的瞳孔位置对光反射器的位置进行调节,以将光学系统的出瞳位置与瞳孔的位置对准,从而使得近眼显示装置可以适应不同用户的瞳距,这个过程用户无需手动执行任何操作,既快速又方便,提升了用户体验。

其次,本申请实施例中的电致动器可以通过多种方式确定调节器件的调整值,可以通过多种方式改变光学系统的出瞳位置,使得出瞳位置与瞳孔位置对准,提高了方案的灵活性。

需要说明的是,上述图1或图4对应光学系统中的激光器包括至少三颗半导体激光芯片,这些半导体激光芯片采用一体封装而成,采用自由空间、光波导、光纤等光学器件实现多路激光光束的发射。

或者光学系统中的激光器包括多谐振腔一体式封装泵浦激光器,该激光器可以产生多个波长激光,具体可以通过非线性晶体转换得到所需的不同波长的激光。

应理解,上述图1对应光学系统中的激光器还可以是其他能够对光束进行合束、整形和调制的其他类型的封装光源,具体本申请不作限定。

上述图1或图4对应光学系统中的光扫描器可以是二维微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem,mems)扫描振镜,该mems扫描振镜的驱动方式可以是电磁、静电、压电、电热等方式驱动。该光扫描器也可以是二维反射扫描装置,该二维反射扫描装置可以通过兰姆波等方式驱动。该光扫描器还可以是其他具有高频二维扫描功能的设备,具体本申请不作限定。

上述图1或图4对应光学系统中光融合器,又称为光耦合器,具有对特定波长分别进行选择性汇聚或发散的功能,该功能可以通过在自由曲面镜片表面作波长选择镀膜来实现,也可以通过在透明薄膜中加工维纳结构或进行全息干涉曝光来实现。其中,特定波长可以包括红光对应的波长,绿光对应的波长和蓝光对应的波长,还可以包括是其他颜色的光对应的波长,具体此处不作限定。

上述图1或图4对应近眼显示装置中的人眼追踪设备可以包括:传感器和处理器,该传感器用于获取用户的眼部区域图像,该处理器用于对眼部区域图像进行分析得到用户的瞳孔信息,如瞳孔位置,瞳孔距离,注视方向等。

其中,人眼追踪设备中的传感器可以包括近红外(nearinfrared,nir)光源和照相机,该nir光源可以通过到单独的激光或发光二极管(lightemittingdiode,led)实现,也可以集成在光投影机的光源中。

或者传感器包括nir和针对该nir的光探测器,(photodetector,pd),该nir光源可以集成在光投影机的光源中,可选地,该pd与光学系统的光扫描器和光融合器的相对位置是固定的。可选地,该pd可以以高频采集指定nir波长的光强值。

或者传感器包括nir和针对该nir的光扫描器,该光扫描器具有高频二维扫描功能,可以通过电磁、静电、压电、电热等方式驱动,该nir光源集成在光投影机的光源中。

传感器还可以是其他能够采集人眼区域图像的成像设备,具体本申请不作限定。

上述图1或图4对应光学系统中的光反射器可以是微机电(microelectromechanicalsystem,mems)反射镜,即光反射器包括:mems反射镜面,第一转轴结构和第二转轴结构,如图6所示。具体地,该mems反射镜可以通过电磁、静电、电压、电热等方式驱动,对应地,电致动器可以根据瞳孔位置,通过上述前述任意一种方式驱动mems反射镜面绕第一转轴结构和/或第二转轴结构转动。以电磁驱动式的mems反射镜为例,当未施加驱动电流时,反射镜面保持在初始位置。当施加驱动电流时,mems反射镜面会在电磁力驱动下绕第一转轴和第二转轴偏转到新的位置。偏转到预期位置后,通过驱动电路控制驱动电流,可以使反射镜面在偏转位置处相对光路静止,从而起到对准用户瞳孔进行视网膜投影的作用。

需要说明的是,上述图1或图4对应实施例中的人眼追踪设备可以是在用户使用近眼显示装置的过程中持续工作,即实时追踪用户的瞳孔,获取用户的瞳孔信息。人眼追踪设备也可以是在用户开始使用近眼显示装置时工作,即只获取用户开始使用时的瞳孔信息,电致动器根据该瞳孔信息完成调节后,即停止工作,即停止对该用户的瞳孔的追踪。具体地,人眼追踪设备可以通过如下方式确定用户开始使用近眼显示装置:当检测到用户通过手动启动近眼显示装置的操作或者检测到启动近眼现实装置的传感器信号时,确定用户开始使用近眼显示装置,其中手动启动近眼显示装置的操作可以是按下、滑动按钮、触摸按钮、拨动按钮、发出特定语音指令或特定手势等,启动近眼现实装置的传感器信号可以是重力传感器信号、陀螺仪信号、光线探测器信号、声音探测器信号、距离感应器信号等。

需要说明的是,上述图1或图4仅示出了一个人眼追踪设备,分别与左眼显示光学系统中的电致动器和右眼显示光学系统中的电致动器连接,但是在实际应用中,近眼显示装置也可以有两个人眼追踪设备,一个和左眼显示光学系统中的电致动器连接,另一个和右眼显示光学系统中的电致动器连接,具体本申请不作限定。

还需要说明的是,上述图1或图4对应光学系统中的光投影机除了可以由激光器以及光扫描器组成,还可以是发光二极管(lightemittingdiode,led)光投影机,或者液晶显示器(liquidcrystaldisplay,lcd)光投影机,或者由光源和液晶附硅(liquidcrystalonsilicon,lcos)光投影机,或者由激光器和数字光学处理(digitallightprocessing,dlp)光投影机组成,或者其他能够生成图像对应的光束的器件,具体本申请不作限定。

在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露装置,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:read-onlymemory,英文缩写:rom)、随机存取存储器(英文全称:randomaccessmemory,英文缩写:ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

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