一种近眼显示器的制造方法_4

文档序号:8256334阅读:来源:国知局
镜中引起反射;在激活状态时,激活的半 反射镜沿所述长条形的长边为轴翻转一定角度,用于将像素显示单元显示的一组像素往用 户眼球球心方向反射。以图2至图5为例,由于像素显示单元显示的一组像素位于图中半反 射镜组形成的平面的上方,因此,激活的半反射镜通过往上翻转的方式来反射光线,反之, 如果显示的一组像素位于图中半反射镜组形成的平面的下方时,则激活的半反射镜通过往 下翻转的方式来反射光线。
[0123] 参见图7,另一种可选的实现方式为:半反射镜呈长条薄板状,多个反射镜中的每 个反射镜在非激活时与其他反射镜在厚度方向堆叠成一个立方体,立方体在厚度方向形成 的第二平面(xy平面)与像素显示单元显示的一组像素所形成的光线所构成的平面平行。 此时,像素显示单元显示的一组像素所形成的光线不会被任何一个半反射镜阻挡后往眼球 球心方向反射;在激活状态时,激活的半反射镜在宽度方向移动一段距离,用于将像素显示 单元显示的一组像素往用户眼球球心方向反射。以图7为例,由于像素显示单元显示的一 组像素位于图中立方体下表面的下方,因此,激活的半反射镜通过往下移动一段距离来反 射光线,反之,如果显示的一组像素位于图中半反射镜组形成的立方体上表面的上方时,则 激活的半反射镜通过往上移动一段距离来反射光线。
[0124] 本发明实施例中,每个半反射镜与一个驱动装置(如微机电系统Micro Electro-MechanicSystem,MEMS)相连,每个驱动装置与处理器连接,通过接收处理器的指 令来驱动半反射镜进入激活或者非激活状态。例如,以上述两种实现方式为例,可以驱动半 反射镜转动一定的角度,或者在垂直方向移动一段距离。具体驱动方式可以选用公知技术 中的压电器件驱动、电磁器件驱动、静电驱动等方式中的任何一种或多种。例如,参见图8, 以通过压电器件驱动为例,左侧为未激活时的状态,右侧为激活时的状态,当通过加一定的 电压后,压电器件长度增加h,使得半反射镜沿着转轴翻转一定的角度。如果要实现不同的 角度,只需要加不同的电压即可。
[0125] 如果本发明例中近眼显示器做成类似普通眼镜的形式,则驱动装置可以做到眼镜 的上镜框或下镜框中。驱动装置的制造以及与半反射镜之间的连接方式都可以根据现有的 制造方式以及连接方式(如粘接)实现,这里不再赘述。
[0126] 实施例四
[0127] 基于上述各实施例,进一步地,本发明实施例对如何实现全景显示的方法进行介 绍。本发明实施例中的"全景"是指近眼显示器(具体指多个半反射镜)的投射到人眼的光 线的角度可以覆盖整个眼球可接收光线的区域,并且,水平角度及俯仰角度分别大于等于 人眼视野的最大水平角度及俯仰角度(如人眼视角是个椭球面,最大水平角度为155度,最 大俯仰角度为135度)。当然,上述限定是比较理想的限定,实际当中,也可以根据对"全景" 的具体指标要求来进行适应性调整,例如,可以适当减少一些水平角度或者俯仰角度,虽然 效果会稍微下降,但从用户体验看,这种下降可能并不能感知,因此,也可以认为是"全景"。 这些适应性调整为本领域技术人员所公知的技术,均应包含在本发明的保护范围之内。
[0128] 基于像素显示单元设置的不同位置,相应地,可以采用不同的方法来控制多个半 反射镜激活与非激活,从而将显示的像素反射到用户眼睛。下面分别针对几个情况进行示 例性说明:
[0129] (1)像素显示单元设置在一侧
[0130] 在这种情况下,本发明实施例像素显示单元可以包括两部分,分别用于显示图像 的两侧(如左右侧,或上下侧),这里分别命名为第一侧像素显示单元以及第二侧像素显示 单元。其中,第一侧像素显示单元用于显示一帧图像的其中一侧(如左侧)的像素,第二侧 像素显示单元用于显示一帧图像的另一侧(如右侧)的像素,优选地,两侧显示的一帧图像 的范围都一样大(例如,各自都显示800*600分辨率图像的400*600区域)。需要说明的是, 在本实施例及其他各实施例中,这两部分在物理实现时并非要求完全独立的两部分器件实 现,而是可以共同一部分器件,例如,以图9中采用DMD器件+透镜组+激光器实现像素显 示单元为例,此时,可以共用透镜组和激光器,而将DMD器件设计成可以分别显示两部分像 素的器件。
[0131] 与之对应地,多个半反射镜也分成两部分,分别命名为第一侧半反射镜组以及第 二侧半反射镜组,每侧半反射镜组都包括多个半反射镜。其中,第一侧半反射镜组中半反射 镜的数量跟第一侧像素显示单元用于显示的多组像素的组数相同且分别对应;第二侧半反 射镜中半反射镜的数量跟第二侧像素显示单元用于显示的多组像素的组数相同且分别对 应。优选地,两侧半反射镜组以一个眼球的球心为中心实质上对称地分布在两侧,这里"实 质上对称"是指在实际中并非严格地对称,而是可以有一定误差以及冗余度,例如,可以做 两组个数相同且中心对称的半反射镜,但由于每个人头型、人眼位置、人眼大小都会存在一 定差异,因此,在实际中放置这两组镜片组时,无法做到针对每个佩戴者都以每个佩戴者眼 球的球心严格对称,佩戴后,整体偏离一定小的角度(如10%以内的角度)都是可以的;或 者,两组半反射镜的个数也可以有一些小的差异,例如,一组比另一组几个反射镜。
[0132] 同时,本发明实施例还加入了一个反射棱镜,本实施例中的反射棱镜的作用是将 平行射入的光经过反射棱镜内部反射后以相反的方向平行地反射出去,反射棱镜的位置设 置在跟像素显示单元相对的一侧。
[0133] 图9为近眼显示器在xz平面的视图,如图9所示,在需要显示一帧图像时,当第一 侧像素显示单元显示一组像素时,通过激活多个第一侧半反射镜组中与这组像素对应的一 个半反射镜来将显示的像素直接反射到眼睛;图10仍为近眼显示器在XZ平面的视图,如 图10所示,当第二侧像素显示单元显示一组像素时,并不直接通过第二侧半反射镜来将显 示的一组像素反射到眼睛,而是借助于反射棱镜进行反射,即先通过反射棱镜将第二侧像 素显示单元反射到第二侧半反射镜组中的一个半反射镜,然后再通过该半反射镜反射到眼 睛。
[0134] 通过配合反射棱镜,可以让第二侧像素显示单元显示的一组像素折射回来,再射 到第二侧半反射镜组中的半反射镜,而第二侧半反射镜组相对于第一侧半反射镜组来说是 位于眼球的另一侧,从而使得眼球可以接受另一侧角度反射过来的光,扩大了眼球平面接 收光的角度,很好地实现了全景显示。
[0135] (2)像素显示单元在两侧
[0136] 参见图11、图12,针对一个眼球,像素显示单元也可以分别位于眼球的两侧,例 如,以眼镜为例,其中一个位于镜腿,另一个位于鼻梁架。
[0137] 针对这种情况,相比于第(1)种情况,其中一侧的像素显示单元相当于第(1)种情 况中的第一侧像素显示单元,另一侧的像素显示单元相当于第(1)种情况中的第二侧像素 显示单元;与之对应的,也可以分别设置沿眼球对称的两侧半反射镜组。
[0138] 此时,可以省去反射棱镜,而通过两侧的像素显示单元分别显示多组像素,让对应 侧的半反射镜组来反射的方式实现将光从多个角度反射到眼球,例如,图11中,左侧像素 显示单元显示的多组像素通过右侧半反射镜组来反射,图12中,右侧像素显示单元显示的 多组像素通过左侧半反射镜组来反射,从而实现全景显示。
[0139] 以上举例的为几种常见的实现方式,在其他实施例中,像素显示单元以及多个半 反射镜也可以设置在其他位置,本领域技术人员可以结合上述实施例来对其他实施例中的 一些方式进行适合性调整,使之能够达到全景显示的效果。
[0140] 实施例五
[0141] 基于上述各个实施例,本发明实施例基于一种具体的实现方式对近眼显示器的工 作原理进行具体介绍,本实施例中的近眼显示器被设计成常规眼镜的形状,用户可以通过 眼镜本身的镜片来观察实景,并且,还可以通过本实施例中提供的显示方式来观看眼镜本 身发出的图像。
[0142] 本发明实施例中的近眼显示器中的像素显示单元像素设置在近眼显示器的一侧 (图中的右侧,实际中一个镜腿的位置),包括DMD器件、激光器、扩速透镜1以及扩速透镜 2,用于显示以列扫描方式进行输出图像,图中标"L"的部分表示显示图像的左侧部分,图中 标"R"的部分表示显示图像的右侧部分。为了表述方便,这里并未将处理器等其他器件在 图中示意。
[0143] 本明实施例中的多个半反射镜在非激活状态时,多个半反射镜排列成一个平面, 在激活时偏转一个角度来反射像素。如图9、图10所示,多个半反射镜以经过眼睛的轴线为 中心分成两部分,左侧部分用于反射图像显示单元显示的图像的左侧部分,右侧部分用于 反射图像显示单元显示的图像的右侧部分。为了配合右侧部分的反射,这里还加了一个反
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