[发明专利]基于微透镜阵列的近眼显示器

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)是可将图像直接投射到观看者眼中的显示器，通 常制作成头戴式显示器(HMD)以便于人们佩戴，从而实现浸入式的显示 体验。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 眼前呈现出放大的虚拟图像，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，使用的透镜阵列为直径较小的微透镜阵列 (微米级别)，所以该微透镜阵列的焦距一般很短，一般该微透镜阵列焦 平面与显示屏图像所在平面相同。然后针对不同视力的用户，由于焦距 较短，则不易于调整微透镜阵列与显示屏之间的间距，且调整后效果有 限，当前解决上述技术问题主要是调节显示屏上显示图像的大小，从而 适应不同视力的用户，但显示图像处理比较复杂也不易实现。

因此，需要一种结构简单、焦距较大且容易调节地能够满足不同视 力要求的近眼显示器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微透镜阵列的近眼显示器，包括： 面向人眼显示图像的显示屏、位于所述显示屏和人眼之间的微透镜阵列、 眼球跟踪摄像头以及图像处理单元，其中，所述微透镜阵列用于将显示 屏显示的图像放大后投射到人眼的视网膜上，所述微透镜阵列包括多个 形状结构相同的微透镜单元并呈阵列式排布，每个所述微透镜单元形状 选自圆形、矩形或正六边形，当所述微透镜单元为圆形形状时，其直径 D1为3～10mm，如果为矩形或正六边形，其外接圆的直径D1为 3～10mm；所述显示屏显示的图像划分为多个形状和大小相同的间隔排 列的子图像，每个子图像均对应所述微透镜阵列中的一个所述微透镜单 元；所述图像处理单元，用于将原始图像分割为与所述微透镜阵列匹配 的多个子图像呈现，以及通过眼球跟踪摄像头获取的人眼位置信息对所 述图像进行调整；眼球跟踪摄像头，用于跟踪并获取人眼瞳孔的位置信 息，并根据所述瞳孔位置信息调整所述子图像位置进而始终保持所述子 图像与其对应的微透镜单元和人眼瞳孔处于同一条直线上；其中，所述 显示屏与所述微透镜阵列之间的距离是可调节的。

优选地，每个所述微透镜单元为平凸透镜或双凸透镜。

优选地，所述显示屏与所述微透镜阵列之间的距离为2倍D1至3 倍D1。

优选地，所述显示屏与所述微透镜阵列之间的距离为2.5倍D1。

优选地，所述图像处理单元根据所述微透镜单元的尺寸分割子图像， 使得每个子图像的大小完全落在相对应的微透镜单元内部。

优选地，所述子图像的形状为正六边形或正方形。

优选地，所述眼球跟踪摄像头的数量为两个，分别跟踪人的左眼和 右眼。

优选地，所述每个所述眼球跟踪摄像头分别位于所述近眼显示器的 显示屏上边缘中心处并处于人眼的正前方位置上。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用上述任一所述的近眼显示 器显示图像的方法，包括如下步骤：将原始图像分割为与所述微透镜阵 列匹配的多个子图像呈现，其中每个子图像的大小完全落在相对应的微 透镜单元内部；调节所述显示屏与所述微透镜阵列之间的距离，使得多 个子图像彼此紧密拼接在一起形成完整图像而显示；当人眼眼球发生转 动时，调整所述子图像的位置进而始终保持所述子图像与其对应的微透 镜单元和人眼瞳孔处于同一条直线上。

根据本发明的近眼显示器，结构简单，易于调节，适合不同屈光度 的用户佩戴使用。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解 释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实 施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出根据本发明的近眼显示器的主要结构图；

图2示出根据本发明的近眼显示器的显示图像的偏移方法示意图；

图3示意性示出根据本发明的近眼显示器的微透镜阵列布置方式图；

具体实施方式