近眼显示装置及其控制方法与流程

本技术涉及显示，尤其涉及一种近眼显示装置及其控制方法。

背景技术：

1、近眼显示系统包括增强现实(augmented reality，ar)、虚拟现实(virtualreality，vr)、混合现实(mixed reality，mr)等系统，将会是继电视、个人计算机、手机后的下一代信息传递平台。2021年近眼显示产品已有达到千万级的销量，标志着相关产业的崛起。

2、当前的近眼显示系统，大都是通过具备两个光轴的显示模组，分别对人的左右眼提供图像信息。显示模组提供的画面质量，是近眼显示系统的关键指标。参考图1所示，近眼显示装置001具有两个光轴(o1、o2)，眼瞳位置在一定范围内，才能获得较好的显示体验，而当两个眼瞳与两个光轴(o1、o2)完全对准(即眼瞳位于眼盒中心)时，用户可获得最优的画面效果。实际中为了能够将双眼都对准光轴，需要调整左右两个显示模组的光轴间距等于人眼的光瞳间距(interpupillary distance，ipd)(也可以称为ipd对准)，以及整个眼镜的横向位置和纵向位置。

3、目前大部分近眼显示产品对用户的佩戴准确性都有很大需求，但是目前的产品难以保证用户将左右显示模组的光轴间距准确匹配自己的ipd，也难以保证佩戴的位置位于最佳的视觉体验位置。例如，现有的一些近眼显示装置需要用户自行测量ipd，并根据测量值对产品的光轴间距进行调整，这样很容易出现对准不精确的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种近眼显示装置及其控制方法，通过近距离图像和远距离图像的对准来确定近眼显示装置的佩戴位置。

2、本技术提供一种近眼显示装置，包括两个显示模组，两个显示模组用于分别提供双眼的近眼显示图像。每一显示模组均包括显示设备和光学系统；其中，光学系统位于显示设备的出光侧。显示装置用于提供初始图像，该初始图像经光学系统后分别形成第一图像和第二图像。其中，第二图像相对于第一图像靠近人眼侧，即第一图像为远距离图像，第二图像为近距离图像。并且，第二图像与第一图像的相对位置用于校准显示模组的位置。

3、本技术实施例提供一种近眼显示装置，该近眼显示装置通过显示模组进行光学硬件手段设置，使得显示模组能够生成用户可以观看到的远距离图像(第一图像)和近距离图像(第二图像)，并通过利用两个图像的相位位置(如对齐、重叠等)作为反馈手段，来引导用户对左眼和右眼的两个显示模组进行调整来匹配自己的ipd，进而保证用户将设备佩戴到最佳显示体验位置。

4、相比于一些现有技术中，用户通过自行测定自己的ipd来进行佩戴位置的校准，会出现佩戴位置不准确的问题而言，本技术的近眼显示装置，由于在校准显示模组的位置的过程，用户自身能够直观的感受到远距离图像和近距离图像，并且该校准过程通过对调整两幅图像的相对位置完成的，因此具有对准确认性强、对准精确度高的优势。

5、另外，相比于一些现有技术中，需要通过设置复杂的调节设备，导致装置的高成本且不稳定的问题而言，本技术的近眼显示装置，在显示模组中进行光学硬件手段设置来满足校准需求，具有低成本、高精准度的优势。

6、在一些可能实现的方式中，上述第二图像与第一图像的相对位置用于校准显示模组的位置，包括：通过将第一图像的特征图形与第二图像的特征图形调整至重叠，来确定显示模组调整至准确位置。

7、在一些可能实现的方式中，上述第二图像与第一图像的相对位置用于校准显示模组的位置，包括：通过调整第一图像的特征图形的中心与第二图像的特征图形的中心重合，来确定显示模组调整至准确位。

8、在一些可能实现的方式中，光学系统为折叠光学系统。该折叠光学系统包括：反射式偏光片、半透半反镜、第一1/4波片。其中，反射式偏光片位于半透半反镜远离显示器的一侧，第一1/4波片位于反射式偏光片和半透半反镜之间。折叠光学系统包括折叠光路和直通光路。其中，初始图像经折叠光路能够形成第一图像，且该初始图像经经直通光路能够形成第二图像。显示设备包括用于提供近眼显示图像的有效显示区，并且在有效显示区设置有第一偏光片和第二1/4波片，第二1/4波片位于第一偏光片靠近光学系统的一侧。

9、在一些可能实现的方式中，显示设备还包括位于有效显示区外围的非有效显示区。初始图像包括第一初始图像和第二初始图像；第一初始图像包括有效显示区提供的显示图像，第二初始图像包括非有效显示区提供的显示图像。显示设备在有效显示区发出的光线为左旋偏振光，且显示设备在非有效显示区发出的光线包含右旋偏振光；或者，显示设备在有效显示区发出的光线为右旋偏振光，且显示设备在非有效显示区发出的光线包含左旋偏振光。在此情况下，第一初始图像经折叠光路后形成远距离图像，第二初始图像经直通光路后形成近距离图像。

10、在一些可能实现的方式中，第一偏光片的消光方向与第二1/4波片的快轴之间的夹角为45°。第一偏光片和第二1/4波片延伸覆盖至非有效显示区，并且非有效显示区还设置有半波片。这样一来，在有效显示区发出的光线为左旋偏振光的情况下，非有效显示区发出的光线则为右旋偏振光；或者，在有效显示区发出的光线为右旋偏振光的情况下，非有效显示区发出的光线则为左旋偏振光。

11、在一些可能实现的方式中，第一偏光片的消光方向与第二1/4波片的快轴之间的夹角为45°。第一偏光片延伸覆盖至非有效显示区，并且第二1/4波片仅设置于有效显示区。另外，在非有效显示区还设置有第三1/4波片，且第三1/4波片的快轴与第二1/4波片的快轴垂直。这样一来，在有效显示区发出的光线为左旋偏振光的情况下，非有效显示区发出的光线则为右旋偏振光；或者，在有效显示区发出的光线为右旋偏振光的情况下，非有效显示区发出的光线则为左旋偏振光。

12、在一些可能实现的方式中，第一偏光片的消光方向与第二1/4波片的快轴之间的夹角为45°。第一偏光片和第二1/4波片仅设置于有效显示区，而非有效显示区不设置偏光片和波片。这样一来，有效显示区发出的光线为左旋偏振光或右旋偏振光，非有效显示区发出的光线同时包含右旋偏振光和左旋偏振光。

13、在一些可能实现的方式中，显示设备还包括紫外灯。显示设备在有效显示区设置有隐形图案，隐形图案接收来自紫外灯发出的光线照射后形成发光图案，该发光图案发出的光线包括左旋偏振光和右旋偏振光；初始图像包括该发光图案。在此情况下，通过控制紫外灯打开，并照射隐形图案形成初始图像，该初始图像经折叠光学系统的折叠光路形成远距离图像，并且该初始图像经折叠光学系统的直通光路形成近距离图像；通过对远距离图像和近距离图像位置进行调整，从而实现装置佩戴位置的对准。在设备佩戴位置对准完成后，将紫外灯关闭，保证正常的近眼显示即可。

14、在一些可能实现的方式中，反射式偏光片和/或第一1/4波片能够旋转。初始图像包括显示设备提供的显示图像。在反射式偏光片的反射轴与第一1/4波片的快轴之间的夹角为-40°～40°的状态下，初始图像经折叠光路后形成第一图像，且初始图像经直通光路后形成第二图像。通过设置反射式偏光片与第一1/4波片之间能够相对旋转，来改变直通像和折叠像的比例，使初始图像经折叠光学系统后同时产生折叠像和直通像；这样一来，在进行装置佩戴位置对准时，可以控制反射式偏光片的反射轴与第一1/4波片的快轴之间的夹角在-40°～40°的范围内，以使得显示设备提供的显示图像经折叠光学系统能够形成远距离图像和近距离图像。

15、在一些可能实现的方式中，第一偏光片和/或第二1/4波片能够旋转。初始图像包括显示设备提供的显示图像。在第一偏光片的消光方向与第二1/4波片的快轴之间的夹角为-40°～40°的状态下，初始图像经折叠光路后形成第一图像，且初始图像经直通光路后形成第二图像。通过设置第二1/4波片与第一偏光片之间能够相对旋转，来改变直通像和折叠像的比例，使初始图像经折叠光学系统后同时产生折叠像和直通像；这样一来，通过控制第二1/4波片的快轴与第一偏光片的消光方向的夹角在-40°～40°的范围内，以使得显示设备提供的显示图像经折叠光学系统形成远距离图像和近距离图像。

16、在一些可能实现的方式中，初始图像包括显示设备提供的显示图像。显示模组还包括可调波片，可调波片位于第一偏光片和反射式偏光片之间。可调波片包括第一状态和第二状态；可调波片在第一状态下为非波片态，用于进行近眼显示。可调波片在第二状态下为波片态。在可调波片调节至第二状态下，初始图像沿折叠光路并经可调波片调节后形成第一图像，且初始图像沿直通光路并经可调波片调节后形成第二图像。在此情况下，通过控制将可调波片调整至波片态，来破坏原本折叠光路中的偏振态，从而增强直通像，减弱折叠像。这样一来，显示设备提供的显示图像经折叠光学系统形成远距离图像和近距离图像。

17、在一些可能实现的方式中，初始图像包括：第一初始图像和第二初始图像。第一初始图像包括显示设备提供的显示图像，且第一初始图像经光学系统后形成第一图像(远距离图像)；显示设备还包括全息膜和激光源。全息膜接收来自激光源发出的激光照射后形成全息图像。全息图像经光学系统后形成第二图像。在此情况下，通过控制激光源打开，并将发出的激光照射至全息膜生成全息图像，第二初始图像包括该全息图像，且第二初始图像经光学系统后形成第二图像(近距离图像)。

18、在一些可能实现的方式中，初始图像包括显示设备提供的显示图像。光学系统还包括可调几何相位透镜，可调几何相位透镜位于显示装置的出光侧，且可调几何相位透镜位于同时包含左旋偏振光和右旋偏振光的显示光路中。可调几何相位透镜包括第一状态和第二状态。可调几何相位透镜在第一状态下为无光焦度状态，用于进行近眼显示。可调几何相位透镜在第二状态下，对左旋偏振光等效为凸透镜，对右旋偏振光等效为凹透镜；或者，可调几何相位透镜在第二状态下，对左旋偏振光等效为凹透镜，对右旋偏振光等效为凸透镜。在可调几何相位透镜调节在第二状态下，初始图像经可调几何相位透镜和光学系统后形成第一图像和第二图像。

19、本技术实施例还提供一种如前述任一种可能实现的方式中提供的近眼显示装置的控制方法，该控制方法包括：控制显示设备提供初始图像。控制初始图像经光学系统后形成第一图像和第二图像，其中，第二图像相对于第一图像靠近人眼侧。调整第一图像与第二图像的相对位置，以校准显示模组位置。

20、在一些可能实现的方式中，上述调整第一图像与第二图像的相对位置，以校准显示模组位置，包括：调整第一图像的特征图形与第二图像的特征图形重叠，来确定显示模组的准确位置。

21、在一些可能实现的方式中，上述调整第一图像与第二图像的相对位置，以校准显示模组位置，调整第一图像的特征图形的中心与第二图像的特征图形的中心重合，来确定显示模组的准确位置。

22、本技术实施例还提供一种近眼显示装置，包括两个显示模组，两个显示模组用于分别提供双眼的近眼显示图像。每一显示模组均包括显示设备、光学系统、液晶光阑；其中，光学系统位于显示设备的出光侧。显示设备提供的显示图像经光学系统后形成第一图像。液晶光阑位于显示装置的出光侧，且液晶光阑包括第一状态和第二状态。其中，液晶光阑在第一状态为透明状态，用于进行近眼显示。液晶光阑在第二状态下，通光孔的区域为透明状态，其余区域为非透明区域。调节至第二状态下的液晶光阑用于形成第二图像。第二图像相对于第一图像靠近人眼侧，且第二图像与第一图像的相对位置用于校准显示模组的位置。在该设置方式中，液晶光阑自身或其经过光学系统的像作为近距离图像。

23、本技术实施例提供一种近眼显示装置，该近眼显示装置通过在显示模组中设置液晶光阑，将液晶光阑自身或其经过光学系统的像作为近距离图像(第二图像)，显示设备提供的显示图像经光学系统形成远距离图像(第一图像)，也就是说，显示模组能够生成用户可以观看到的远距离图像(第一图像)和近距离图像(第二图像)；在此基础上，通过利用两个图像的相位位置(如对齐、重叠等)作为反馈手段，来引导用户对左眼和右眼的两个显示模组进行调整来匹配自己的ipd，进而保证用户将设备佩戴到最佳显示体验位置。