[发明专利]可变焦光学成像阵列系统、近眼显示装置及光学系统图像投射方法

权利要求书

1.一种可变焦光学成像阵列系统，包括：

光学成像阵列组件，包括微显示器阵列以及沿图像光传播方向位于其下游的小孔阵列和微透镜阵列，所述小孔阵列和微透镜阵列相邻设置，所述微显示器阵列、小孔阵列和微透镜阵列分别包括数量相同的多个微显示器、小孔和微透镜，所述多个微显示器、多个小孔和多个微透镜一一对应，形成相应的光通道，所述微显示器可发出图像光；

控制单元，与所述光学成像阵列组件耦合，并配置成可改变微显示器阵列与微透镜阵列的间距；和

图像处理单元，与所述光学成像阵列组件耦合，并配置成可根据微显示器阵列与微透镜阵列的间距调整微显示器中的显示，使得每个微显示器发出的图像光经对应的小孔遮挡及微透镜调制后入射到瞳孔，在视网膜的预定区域处成像。

2.根据权利要求1所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述微显示器阵列中的多个微显示器各自显示图像源经拆解后的多个子图像源，其中每个微显示器发出的显示对应子图像源的图像光经对应的小孔遮挡及微透镜调制后入射到瞳孔，在视网膜的预定区域处形成子图像，所述子图像组成与所述图像源对应的图像。

3.根据权利要求2所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述图像处理单元配置成可根据微显示器阵列与微透镜阵列的间距变化，改变图像源的拆解方式，并将重新得到的多个子图像源在对应的微显示器中显示，使得所述子图像源各自形成的子图像仍组成与所述图像源对应的图像。

4.根据权利要求3所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述可变焦光学成像阵列系统配置成，使得由图像源拆解的所有子图像源发出的图像光在以瞳孔为顶点的视场角范围内形成入射角度的连续分布。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述控制单元与微显示器阵列耦合，通过控制所述微显示器阵列移动而改变其与微透镜阵列的间距；

或者，所述控制单元与微透镜阵列耦合，通过控制所述微透镜阵列移动而改变其与微显示器阵列的间距；

或者，所述控制单元分别与微显示器阵列和微透镜阵列耦合，通过控制所述微显示器阵列和微透镜阵列移动而改变两者的间距。

6.根据权利要求5所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述控制单元包括与微显示器阵列和/或微透镜阵列螺纹连接的螺杆，通过所述螺杆的旋转使所述微显示器阵列和/或微透镜阵列移动；

或者，所述控制单元包括与微显示器阵列和/或微透镜阵列耦合的微电机，通过所述微电机驱动所述微显示器阵列和/或微透镜阵列移动。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述图像处理单元包括测量模块、计算模块和拆解模块，其中，

所述测量模块配置成可测量微显示器阵列与微透镜阵列的间距；

所述计算模块配置成可将所述微显示器阵列与微透镜阵列的间距数据，转换为界定微显示器阵列的微显示器中的显示区域的数组；

所述拆解模块配置成可根据所述界定微显示器阵列的微显示器中的显示区域的数组，将图像源拆解为子图像源。

8.根据权利要求7所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述测量模块配置成由微显示器阵列和微透镜阵列中之一者向另一者发射光束并接收经后者反射的光束，通过检测光束从发射到接收的时间或发射光与反射光的相位差来测量微显示器阵列与微透镜阵列的间距，其中所述光束选自激光或红外光。

9.根据权利要求7所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述计算模块配置成接收来自测量模块的微显示器阵列与微透镜阵列的间距数据，并经计算将其转换为拟在微显示器阵列的微显示器中显示的区域的位置和尺寸的数组。

10.根据权利要求7所述的可变焦光学成像阵列系统，其中所述拆解模块配置成接收来自计算模块的拟在微显示器阵列的微显示器中显示的区域的位置和尺寸的数组，依此将图像源拆解为具有预定间隔的多个部分，其中每个部分包含对应像素的颜色信息和/或亮度信息，由此形成多个子图像源。