CN105652444A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及显示装置。所述显示装置包括显示器和空间光调制器。所述显示器包括多个显示像素，每个所述显示像素的光强度能够被调节，从而在所述显示器上显示第一图像。所述显示器发出的光经过所述空间光调制器出射，以进入眼睛，并且在所述空间光调制器上形成预定的透射率分布或反射率分布。其中，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述眼睛的视网膜处的成像具有预定的场曲，从而使得所述眼睛的视轴外的周边部分的成像点基本上位于所述眼睛的视网膜上。本公开的显示装置能够延缓用户眼睛像差的进展。

Description

显示装置

技术领域

本公开涉及显示装置，更具体而言，涉及能够延缓用户眼睛像差的进展的显示装置。

背景技术

通常地，眼睛可具有诸如离焦、散光、场曲、球差和/或彗差等的各种像差。

目前，由于多数人必须长时间使用显示装置来进行工作和学习，因此视疲劳症状非常普遍。此外，近来出现的头戴式显示装置也容易导致产生视疲劳症状。

另一方面，眼睛的像差日益进展。以离焦举例而言，近视进展率日益提高。

针对近视，通常通过利用框架眼镜或隐形眼镜将成像点从视网膜之前移动到视网膜上来提高视觉质量。但是，由于用户常常需要频繁切换着观看不同距离处的物体，因此常规眼镜一般不能适应用户的调节状态。此外，如图1所示，常规眼镜通常只关注于将眼睛视轴OO’上的中心部分(即中心凹)的成像点(例如，点A等)移动到视网膜上，而眼睛视轴OO’外的周边部分的成像点(例如，点B等)一般都未被移动到视网膜上。因此，视网膜的除中心部分之外的周边部分上的成像并不清晰。这是导致近视进展以及视疲劳症状的重要因素。

因此，亟需一种能够延缓用户眼睛像差(诸如离焦、散光、场曲、球差和/或彗差等的各种像差)的进展的显示装置。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新的显示装置。

本公开的另一个目的是提供一种显示装置，其能够延缓用户眼睛像差(诸如离焦、散光、场曲、球差和/或彗差等的各种像差)的进展。

本公开的再一个目的是提供一种显示装置，其能够缓解视疲劳症状。

本公开的又一个目的是提供一种显示装置，其能够根据用户眼睛像差来提高成像质量。

根据本发明的一个方面，公开了一种显示装置，其包括：显示器，所述显示器包括多个显示像素，每个所述显示像素的光强度能够被调节，从而在所述显示器上显示第一图像；以及空间光调制器(spacelightmodulator，SLM)，所述显示器发出的光经过所述空间光调制器出射，以进入眼睛，并且在所述空间光调制器上形成预定的透射率分布或反射率分布。其中，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述眼睛的视网膜处的成像具有预定的场曲(fieldcurvature)，从而使得所述眼睛的视轴外的周边部分的成像点基本上位于所述眼睛的视网膜上。

可选地，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述眼睛的视网膜处的成像不仅补偿了所述眼睛的视轴上的像差，而且还具有所述预定的场曲。

可选地，所述显示装置进一步包括：对光具有折射或反射作用的第一光学部件，所述显示器发出的光在经过所述第一光学部件之后进入所述空间光调制器。

可选地，所述显示装置进一步包括：对光具有折射或反射作用的第二光学部件，从所述空间光调制器出射的出射光在经过所述第二光学部件之后进入所述眼睛。

可选地，所述显示装置进一步包括：眼睛追踪装置，所述眼睛追踪装置测量所述眼睛的三维空间位置和视线方向，并且所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布是基于所述眼睛追踪装置的测量结果而设定的。

可选地，所述显示装置进一步包括：空间位置计算装置，所述空间位置计算装置计算所述显示装置所要呈现给所述眼睛的物体的空间位置，并且所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布是基于所述物体的空间位置而设定的。

可选地，所述显示装置进一步包括：像差输入装置，所述像差输入装置用于输入所述眼睛的像差，并且所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布是基于所述眼睛的像差而设定的。

可选地，所述第二光学部件进一步包括半反半透镜；所述显示装置进一步包括摄像头；以及从所述空间光调制器出射的出射光在透过所述半反半透镜之后进入所述眼睛，并且来自所述眼睛的反射光在被所述半反半透镜反射之后进入所述摄像头，以测量所述眼睛的像差。

可选地，所述眼睛包括多个眼睛；以及所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述多个眼睛中的任一个眼睛的视网膜处的成像具有预定的场曲，从而使得所述任一个眼睛的视轴外的周边部分的成像点基本上位于所述任一个眼睛的视网膜上。

可选地，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述多个眼睛中的任一个眼睛的视网膜处的成像不仅补偿了所述任一个眼睛的视轴上的像差，而且还具有所述预定的场曲。

可选地，所述空间光调制器是液晶屏，所述液晶屏包括多个调节像素，每个所述调节像素的透射率或反射率能够被独立调节，从而形成所述预定的透射率分布或反射率分布。

可选地，所述空间光调制器是微透镜阵列、针孔板、散射图案的薄膜或全息图。

可选地，所述显示器是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕或头戴式显示器。

可选地，所述眼睛的像差包括离焦、散光、场曲、球差和/或彗差。

本公开的显示装置构成了光场显示装置。通过利用光场显示装置来形成具有预定的场曲的成像，并利用预定的场曲来提高具有像差(诸如离焦、散光、场曲、球差和/或彗差等的各种像差)的用户眼睛在视网膜的周边部分上的成像的清晰程度，本公开的显示装置能够延缓用户眼睛像差的进展。

此外，本公开的显示装置还能够缓解视疲劳症状。

此外，本公开的显示装置还能够根据用户眼睛像差来提高成像质量。

附图说明

将通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述。本公开的上述以及其它目的、特征和优点将变得更加明显。在本公开示例性实施方式中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1是解释眼睛像差进展的原因的示意图；

图2是解释本公开的显示装置延缓眼睛像差进展的原因的示意图；

图3是根据本公开的一个实施例的显示装置的结构框图；

图4是根据本公开的一个实施例的显示装置的光路图；

图5是解释光场显示装置的原理的示意图；

图6是根据本公开的另一个实施例的显示装置的结构框图；

图7是根据本公开的又一个实施例的能够测量用户眼睛像差的显示装置的结构框图；以及

图8是根据本公开的又一个实施例的能够测量用户眼睛像差的显示装置的光路图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种方式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域技术人员。

如前所述，眼睛可以具有诸如离焦、散光、场曲、球差和/或彗差等的各种像差。在下文中，为了简便，仅以近视为例进行描述。然而，对于本领域技术人员而言显然的是，本公开的原理可以适用于任何像差。

如前参照图1所述，由于常规的近视矫正手段(例如，常规眼镜等)通常只关注于将眼睛视轴OO’上的中心部分(即中心凹)的成像点(例如，点A)移动到视网膜上(即视网膜的中心部分上成像清晰)，而未将眼睛视轴OO’外的周边部分的成像点(例如，点B)也都移动到视网膜上(即视网膜的周边部分上成像不清晰)，因此，尽管常规的近视矫正手段能够改善成像质量，用户眼睛的近视程度以及视疲劳症状却日益进展。类似地，尽管常规的眼睛像差矫正手段能够改善成像质量，用户眼睛像差以及视疲劳症状却日益进展。相关理论可参见文献“PeripheralRefractionandtheDevelopmentofRefractiveError:aReview”,W.NeilCharmanandHemaRadhakrishnan,Ophthal.Physiol.Opt.,201030:321-338。

本发明的发明人在经过深入研究之后意识到上述问题，并提出了通过构建光场显示装置来延缓用户眼睛近视(以及其它各种像差)的进展的思想。更具体而言，在本公开中，通过利用光场显示装置来形成具有预定的场曲的成像。比较图1和图2可见，通过光场显示装置所形成的像AB’相比于例如通过常规眼镜所形成的像AB具有预定的场曲，从而使得眼睛视轴外的周边部分的成像点都基本上位于用户眼睛视网膜上，即，使得视网膜的周边部分上基本上成像清晰。这样，本公开的显示装置就能够有效地延缓用户眼睛近视(以及其它各种像差)的进展。此外，本公开的显示装置就还能够有效地缓解视疲劳症状。

下面将结合附图对本公开的显示装置进行进一步的详细说明。

图3是根据本公开的一个实施例的显示装置的结构框图，而图4是根据本公开的一个实施例的显示装置的光路图。

如图3和图4所示，本公开的显示装置1包括显示器10和空间光调制器20。

在图4中，通过在显示器10之前设置空间光调制器20来形成光场显示装置。通常，空间光调制器20被设置在显示器10之前的一定距离处，在空间光调制器20与显示器10之间有一定厚度的介质15。通过调节介质15的厚度和折射率，可以调节空间光调制器20与显示器10之间的光程。在本公开中，对介质15没有特别的限制，其例如可以是空气、油、水、高分子材料、或其它任何适当的材料。

显示器10通常包括多个显示像素，每个显示像素的光强度能够被调节，从而在显示器10上显示第一图像(例如，图像CD，或称为物体CD)。

本公开的显示器10可以是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕、头戴式显示器、或其它任何适当的显示器。更具体而言，显示器10可以是常规的平面或者曲面显示器，例如液晶显示器、电视、笔记本电脑显示器、平板电脑显示器、大屏幕手机、以及头戴式的虚拟现实显示器或增强现实显示器。此外，显示器10还可以是常规的3D显示器，例如主动快门的3D显示器、使用偏振进行显示的3D显示器、以及使用互补色进行显示的3D显示器。对本公开的显示器10的类型没有特别的限制，只要其能够进行显示即可。

空间光调制器20也可称为光场滤镜。显示器10发出的光经过空间光调制器20出射，以进入眼睛40。另外，在空间光调制器20上形成预定的透射率分布或反射率分布。显示器10上的第一图像和空间光调制器20上的预定的透射率分布或反射率分布这两者一起形成了将要入射眼睛40的光场信息。

在本公开中，对空间光调制器20的类型没有特别的限制，只要能够在其上形成预定的透射率分布或反射率分布即可。

例如，空间光调制器20可以是微透镜阵列或针孔板。

又例如，空间光调制器20还可以是特定的散射图案的薄膜、全息图，等等。

作为替代方案，空间光调制器20还可以是液晶屏。液晶屏可以包括多个调节像素，每个调节像素的透射率或反射率能够被独立调节，从而能够形成预定的透射率分布或反射率分布。因此，空间光调制器20可以采用各种透射式液晶屏或反射式液晶屏，只要其上各个位置处的透射率或反射率能够被调节即可。例如，空间光调制器20可以采用LCoS(LiquidCrystalonSilicon，即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式、尺寸非常小的矩阵液晶显示装置)，还可以采用DMD(DigitalMicromirrorDevice，数字微镜器件，由美国德州仪器公司开发的一种极小的反射镜)。

要注意的是，当空间光调制器20是液晶屏时，可以实时且方便地变动其上的透射率分布或反射率分布，并且其上的透射率或反射率的数值不必限于0或1，而是可以为0和1之间的任何值(包括0和1)。在这种情况下，显示器10和空间光调制器20两者都可以被用于显示图像内容。因此，相比于上述的其它类型，当空间光调制器20是液晶屏时，能够更灵活且方便地调节将要入射眼睛的光场信息。

在本公开的显示装置1中，显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布被设定(即入射眼睛的光场信息被设定)，以使得从空间光调制器20出射的出射光在眼睛40的视网膜处的成像EF’具有预定的场曲。例如，如图4所示，对于用户所要观看的物体CD，相比于通过前述常规眼镜所会形成的像EF，通过本公开的显示装置1所形成的像EF’具有预定的场曲，从而使得视轴外的周边部分的成像点基本上位于用户眼睛视网膜上，即，使得视网膜的周边部分上基本上成像清晰。这样，本公开的显示装置1能够有效地延缓用户眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状。

顺便提及的是，这里，术语“基本上”的含义对于本领域技术人员而言应该是显而易见的。例如，其并不要求视轴外的周边部分的成像点都精确地在用户眼睛视网膜上或者视网膜的周边部分上每一点处都成像非常清晰；而是，其允许存在一定的偏差范围，并且本领域技术人员根据实际的需要和限制能够容易地确定该偏差范围。例如，所述偏差范围可以是±5D(屈光度)、±2D或±1D等。这类似地适用于下文中的术语“基本上”的含义。

另外，顺便提及的是，为了更有效地延缓用户眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状，例如，当眼睛40是近视眼时，所述预定的场曲可优选使得视轴外的周边部分的成像点进一步位于视网膜内侧；而当眼睛40是远视眼时，所述预定的场曲可优选使得视轴外的周边部分的成像点进一步位于视网膜外侧。

下面将简要解释本公开的光场显示装置的原理。

在文献“Eyeglasses-freeDisplay:TowardsCorrectingVisualAberrationswithComputationalLightFieldDisplays”,Fu-ChungHuang,GordonWetzstein,BrianA.BarskyandRameshRaskar,ACMTransactiononGraphics,xx:0,Aug.2014中，对光场投影进行了详细描述。

假设视网膜上的水平位置为x，眼睛的瞳孔上的水平位置为u，则光场l(x,u)描述眼睛内的辐照分布。另外，假设显示装置能够发射包含屏幕面上的空间变化x^d和瞳孔面上的角变化u^d的光场，则可以将进入眼睛的辐照分布模拟为光场l^d(x^d,u^d)。另外，可以模拟眼睛中的折射和像差，使得x^d＝Φ(x,u)。

根据标准的光线传输矩阵表示法，可以将入射在视网膜上的光线和屏幕所发射的光线之间的映射模拟成视网膜与瞳孔之间的传输距离D^e、焦距为f的透镜的折射、以及瞳孔与屏幕之间的传输距离D^o的组合效果，如下式(1)所示。

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{\φ}(x,u)\\ u^d\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}-\frac{D^o}{D^c}& D^o\mathrm{\Δ}\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ u\end{array}\right)=T\left(\begin{array}{c}x\\ u\end{array}\right)---\left(1\right)$

这里，其表示眼睛的像差。要注意的是，由于式(1)仅考虑了眼睛的焦距f，因此其仅模拟了眼睛的离焦。然而，诸如像散和高阶像差的其它任何像差也能够被包含在该式中。例如，Δ的通式可以表达为这里W表示眼睛的除了离焦之外的各种像差。

以上描述了视网膜光场投影。当要将光场呈现给用户以使其接收到所希望的视网膜投影时，就涉及到逆光场投影。

这时，假设观看距离、瞳孔尺寸以及其它参数等是一定的，则可通过下式(2)来求解出要发射的光场：

这里，I是目标图像，P表示显示装置所发射的光场到视网膜上的投影，并且N表示发射的光线的数量。可以通过本领域已知的各种方法来求解式(2)，例如，可以通过使用标准的非负线性求解程序等来求解式(2)。

由以上描述可知，当观看距离、眼睛像差等参数一定时，如果给定了希望在用户眼睛的视网膜处接收到的图像(例如，具有预定的场曲的图像，从而至少使得该图像的周边部分基本上位于视网膜上，即，使得视网膜的周边部分上基本上成像清晰)，则可以反向求解出需要呈现给用户眼睛的入射光场。

在本公开中，如前所述，通过显示器10和空间光调制器20来构成光场显示装置，以发射所需要的入射光场。

如图5所示，对于光场显示装置所呈现的一个示例性像点Q(这里，Q被例示为虚像点)，其强度数据等于形成该像点Q的所有出射光的光线强度数据之和。在图5所例示的透射液晶屏式的空间光调制器20的情况下，每束出射光的光线强度数据等于发出该出射光的显示器10上的显示像素的光强度x_i与透射该出射光的空间光调制器20的调节像素的透射率y_i的乘积。仅仅作为示例，在图5中，出射光的数量为4。此时，可通过下式(3)来表示像点Q的强度数据I_Q：

I_Q＝Σ_ix_iy_i＝x₁y₁+x₂y₂+x₃y₃+x₄y₄(3)

在以上参照图5的描述中，像点Q是虚像点，其形成在显示器10和空间光调制器20的左侧。然而，对于本领域技术人员而言显然的是，在本公开中，像点Q既可以是实像点，也可以是虚像点。此外，对像点Q的位置并没有特别的限制，其例如可以位于显示器10和空间光调制器20的左侧(就图5而言)、位于显示器10处、位于显示器10和空间光调制器20之间、位于空间光调制器20处、或位于显示器10和空间光调制器20的右侧(就图5而言)。

另外，在以上参照图5的描述中，出射光的数量为4。然而，对于本领域技术人员而言显然的是，在本公开中，对出射光的数量并没有特别的限制。

另外，在以上参照图5的描述中，空间光调制器20为透射液晶屏式的空间光调制器。然而，对于本领域技术人员而言显然的是，在本公开中，对空间光调制器20的类型并没有特别的限制。例如，空间光调制器20可以为反射液晶屏式的空间光调制器。此时，每束出射光的光线强度数据等于发出该出射光的显示器10上的显示像素的光强度与反射该出射光的空间光调制器20的调节像素的反射率的乘积。此外，如前所述，除了液晶屏以外，空间光调制器20还可以是微透镜阵列、针孔板、特定的散射图案的薄膜、全息图，等等。在这些情况下，本领域技术人员很容易在对式(3)进行适应性的修改之后进行应用，在此就不再赘述了。

由以上描述可知，根据本公开，通过调节显示器10和空间光调制器20，可以获得希望呈现给用户眼睛的入射光场。在该入射光场被呈现给用户眼睛之后，可以使得在用户眼睛的视网膜处接收到的图像具有预定的场曲，从而使得视轴外的周边部分的成像点基本上位于视网膜上，即，使得视网膜的周边部分上基本上成像清晰。这样，本公开的显示装置能够延缓用户眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状。

要说明的是，对于眼睛具有像差的用户，其可以在佩戴常规眼镜的状态下使用本公开的显示装置，以使得从空间光调制器20出射的出射光在眼睛的视网膜处的成像具有预定的场曲，从而如前所述还提高视网膜的周边部分上的成像清晰度，由此延缓眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状。

另外，对于眼睛具有像差的用户，其还可以在不佩戴常规眼镜(即裸眼)的状态下使用本公开的显示装置。这是因为，在上式(1)中的物理量Δ表示了眼睛的像差。在这种情况下，在本公开的显示装置中，显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布可以被设定，以使得从空间光调制器20出射的出射光在眼睛40的视网膜处的成像EF’不仅补偿了眼睛40的视轴上的像差(如前所述，常规的眼睛矫正手段通常只关注于将视轴上的中心部分的成像点移动到视网膜上)，而且还具有预定的场曲，从而使得视轴外的周边部分的成像点也基本上位于视网膜上。换句话说，对将要入射眼睛的光场信息进行控制，以使得整个成像基本上都将位于视网膜上，即，使得视网膜的中心部分和周边部分上基本上都将成像清晰。这样，对于眼睛具有像差的用户，在使用根据本公开的显示装置时，不仅能够方便地用裸眼就观看到清晰图像(即根据眼睛像差来提高成像质量)，而且还能够同时延缓眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状。

另外，还要说明的是，虽然在图4中仅示出了一个眼睛40，但是，眼睛40可以包括多个眼睛。例如，所述多个眼睛可以是同一个用户的左眼和右眼，所述多个眼睛还可以是不同用户的多个眼睛(即多个用户一起观看显示装置)，等等。

在这种情况下，显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布可以被设定，以使得从空间光调制器20出射的出射光在所述多个眼睛中的任一个眼睛的视网膜处的成像具有预定的场曲，从而使得所述任一个眼睛的视轴外的周边部分的成像点基本上位于所述任一个眼睛的视网膜上，即，使得所述任一个眼睛的视网膜的周边部分上基本上成像清晰。

进一步地，显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布还可以被设定，以使得从空间光调制器20出射的出射光在所述多个眼睛中的任一个眼睛的视网膜处的成像不仅补偿了所述任一个眼睛的视轴上的像差，而且还具有如前所述的预定的场曲。

换句话说，根据前述的光场显示装置的原理，本公开的显示装置可以针对具有不同像差的多个眼睛(即每一个眼睛的像差都可以互不相同)同时进行显示，以使得每一个眼睛的成像都具有如前所述的预定的场曲(从而能够延缓该眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状)，或者，以使得每一个眼睛的成像不仅补偿了其各自的视轴上的像差，而且还具有如前所述的预定的场曲(从而不仅能够提高该眼睛的成像质量，而且还能够延缓该眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状)。这一点展示了本公开的显示装置的极大便利性。

除了显示器10和空间光调制器20之外，本公开的显示装置还可以可选地包括其它部件。下面将对此进行更详细的说明。

图6是根据本公开的另一个实施例的显示装置的结构框图。

如图6所示，显示装置2包括显示器10和空间光调制器20，以构成光场显示装置。另外，显示装置2例如还可以可选地包括第一光学部件18、第二光学部件30、眼睛追踪装置60、空间位置计算装置70和像差输入装置80等的任意组合。

可选地，可以设置对光具有折射或反射作用的第一光学部件18，以使得显示器10发出的光在经过第一光学部件18之后进入空间光调制器20。例如，第一光学部件18可以具有对光的会聚或发散作用，其可以是会聚类元件如凸透镜、凹面镜，还可以是发散类元件如凹透镜。在设置了第一光学部件18的情况下，不必如图4所示的那样基本上平行排列显示器10和空间光调制器20，而是可以根据实际需要来更灵活地设置显示器10和空间光调制器20的相对位置。这给本公开的显示装置的设计带来更大的自由度。

另外，可选地，可以设置对光具有折射或反射作用的第二光学部件30(参照图4)，以使得从空间光调制器20出射的出射光在经过第二光学部件30之后进入眼睛40。例如，第二光学部件30可以具有对光的会聚或发散作用，其可以是会聚类元件如凸透镜、凹面镜，还可以是发散类元件如凹透镜。在设置了第二光学部件30的情况下，可以根据实际需要来更灵活地设置显示器10和空间光调制器20相对于眼睛40的位置，并且还可以增强显示装置的应用范围等。这也给本公开的显示装置的设计带来更大的自由度。

另外，可选地，可以设置眼睛追踪装置60。眼睛追踪装置60可以快速追踪到用户眼睛的位置。更具体而言，眼睛追踪装置60可以测量眼睛的三维空间位置和视线方向，从而能够知晓用户眼睛与显示装置之间的距离，也可以知晓用户眼睛所注视的目标物体等。在本公开中，可以基于眼睛追踪装置60的测量结果来设定显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布(即入射眼睛的光场信息)。当然，在头戴式显示装置的情况下，由于头戴式显示装置与眼睛之间的距离一般较近，导致眼睛的三维空间位置和视线方向可以视为基本上是固定的，因此眼睛追踪装置60不是必要的。

另外，可选地，可以设置空间位置计算装置70。如前面参照图5所述，显示装置所要呈现给眼睛的物体(例如像点Q)一般也有一定的空间位置。例如，其可以位于显示器10处，但也可以位于任何其它位置处。在这种情况下，式(1)中的物理量D^o还应考虑到显示装置所要呈现给眼睛的物体在不同空间位置处所产生的离焦、即该物体相对于观察窗平面的距离。空间位置计算装置70可以计算显示装置所要呈现给眼睛的物体的空间位置。在本公开中，可以基于空间位置计算装置70所计算出的物体的空间位置来设定显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布(即入射眼睛的光场信息)。

另外，可选地，可以设置像差输入装置80。如前面参照式(1)所述，物理量Δ描述眼睛的像差。这里，像差输入装置80可以被用于输入眼睛的像差。在一个实施例中，用户可以通过像差输入装置80事先输入自身的像差数据(例如通过验光所获得的近视和散光等的各种数据)。在另一个实施例中，用户也可以在医院测量自己的全眼像差之后通过像差输入装置80输入低阶像差和高阶像差。在本公开中，可以基于通过像差输入装置80所输入的眼睛的像差来设定显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布(即入射眼睛的光场信息)。

上述的显示器10和空间光调制器20以及可选的第一光学部件18和第二光学部件30通常被设置在显示装置2的光路中。另外，上述的可选的眼睛追踪装置60、空间位置计算装置70和像差输入装置80等可以全部都被设置在显示装置2内部，也可以全部都被设置在显示装置2外部，还可以一部分被设置在显示装置2内部而另一部分被设置在显示装置2外部，只要其能够实现各自的功能即可。并且，如图6所示，可以经由线路来连接显示器10、空间光调制器20、第一光学部件18、第二光学部件30、眼睛追踪装置60、空间位置计算装置70和像差输入装置80等，从而可以通过未图示的控制器来控制各个部件。

在以上的描述中，例如可以通过像差输入装置80来输入用户眼睛的像差数据。这需要用户事先就知晓自己眼睛的像差，或者需要用户事先去医院测量自己眼睛的像差。在一些情况下，这对于用户而言将是不太方便的。为了应对该情形，本公开还提供了另一种能够测量用户眼睛像差的显示装置。图7和图8分别是该能够测量用户眼睛像差的显示装置的结构框图和光路图。

如图7和图8所示，本公开的显示装置3可以包括显示器10和空间光调制器20，以构成光场显示装置。另外，显示装置3例如还可以包括第二光学部件30，该第二光学部件30例如可以进一步包括半反半透镜35。并且，显示装置3例如还可以包括摄像头50。在图8所示的光路图中，从空间光调制器20出射的出射光在透过半反半透镜35之后进入眼睛40(参见图中的箭头)；此后，来自眼睛40的反射光在被半反半透镜35反射之后进入摄像头50(参见图中的阴影光路)，从而使得本公开的显示装置3能够测量眼睛40的像差。

更具体而言，在本公开的显示装置3中，例如，可以调节显示器10和空间光调制器20，以使得来自眼睛40的反射光的亮度达到最高并且均一一致。此时，根据如前所述的光场显示装置的原理，由于呈现给用户眼睛的入射光场和在用户眼睛的视网膜上的成像已知，因此可以求解出式(1)中的物理量Δ，其表示眼睛的像差。

由以上描述可知，本公开的显示装置3本身就能够实时且快速地测量用户眼睛像差。用户可以通过显示装置3测量眼睛像差，将测量得到的像差输入或记录在显示装置3中，然后在佩戴眼镜的状态下或在不佩戴眼镜的状态下观看显示装置3，以得到视网膜的中心部分和周边部分上的清晰成像，从而提高成像质量、延缓像差进展和/或缓解视疲劳症状。这进一步提高了本公开的显示装置的灵活性和便利性。

顺便提及的是，在本公开的显示装置3中还可以可选地包括第三光学部件45(参见图8)。第三光学部件45能够使得来自眼睛40的反射光在经过半反半透镜35反射之后进一步被调节，然后进入摄像头50。第三光学部件45例如可以是凸透镜等。

此外，顺便提及的是，如本公开的显示装置2那样，本公开的显示装置3也可以进一步可选地包括第一光学部件18、眼睛追踪装置60、空间位置计算装置70、像差输入装置80，等等。在此就不再赘述。

至此，已经参照附图详细描述了根据本公开的显示装置。

附图中的框图显示了根据本公开的多个实施例的装置的可能实现的体系架构和功能。应当注意，对于本领域技术人员而言显然的是，根据实际需要，框图中的某些方框可以适当地被合并，或者框图中的某一方框可以适当地被分解为多个方框，只要其能够实现所希望的功能即可。另外，在适当的情况下，框图中的某些方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令；或者，框图中的某些方框可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例。上述说明是示例性的，而并非是穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本领域技术人员而言许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (14)

1.一种显示装置，包括：

显示器，所述显示器包括多个显示像素，每个所述显示像素的光强度能够被调节，从而在所述显示器上显示第一图像；以及

空间光调制器，所述显示器发出的光经过所述空间光调制器出射，以进入眼睛，并且在所述空间光调制器上形成预定的透射率分布或反射率分布，

其中，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述眼睛的视网膜处的成像具有预定的场曲，从而使得所述眼睛的视轴外的周边部分的成像点基本上位于所述眼睛的视网膜上。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述眼睛的视网膜处的成像不仅补偿了所述眼睛的视轴上的像差，而且还具有所述预定的场曲。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，进一步包括：

对光具有折射或反射作用的第一光学部件，所述显示器发出的光在经过所述第一光学部件之后进入所述空间光调制器。

4.根据权利要求1或2所述的显示装置，进一步包括：

对光具有折射或反射作用的第二光学部件，从所述空间光调制器出射的出射光在经过所述第二光学部件之后进入所述眼睛。

5.根据权利要求1或2所述的显示装置，进一步包括：

眼睛追踪装置，所述眼睛追踪装置测量所述眼睛的三维空间位置和视线方向，并且所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布是基于所述眼睛追踪装置的测量结果而设定的。

6.根据权利要求1或2所述的显示装置，进一步包括：

空间位置计算装置，所述空间位置计算装置计算所述显示装置所要呈现给所述眼睛的物体的空间位置，并且所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布是基于所述物体的空间位置而设定的。

7.根据权利要求1或2所述的显示装置，进一步包括：

像差输入装置，所述像差输入装置用于输入所述眼睛的像差，并且所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布是基于所述眼睛的像差而设定的。

8.根据权利要求4所述的显示装置，其中，

所述第二光学部件进一步包括半反半透镜；

所述显示装置进一步包括摄像头；以及

从所述空间光调制器出射的出射光在透过所述半反半透镜之后进入所述眼睛，并且来自所述眼睛的反射光在被所述半反半透镜反射之后进入所述摄像头，以测量所述眼睛的像差。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，

所述眼睛包括多个眼睛；以及

所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述多个眼睛中的任一个眼睛的视网膜处的成像具有预定的场曲，从而使得所述任一个眼睛的视轴外的周边部分的成像点基本上位于所述任一个眼睛的视网膜上。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定，以使得从所述空间光调制器出射的出射光在所述多个眼睛中的任一个眼睛的视网膜处的成像不仅补偿了所述任一个眼睛的视轴上的像差，而且还具有所述预定的场曲。

11.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中，所述空间光调制器是液晶屏，所述液晶屏包括多个调节像素，每个所述调节像素的透射率或反射率能够被独立调节，从而形成所述预定的透射率分布或反射率分布。

12.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中，所述空间光调制器是微透镜阵列、针孔板、散射图案的薄膜或全息图。

13.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中，所述显示器是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕或头戴式显示器。

14.根据权利要求2或10所述的显示装置，其中，所述眼睛的像差包括离焦、散光、场曲、球差和/或彗差。