CN105662334B - 眼睛光学参数检测设备及头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种眼睛光学参数检测设备和头戴式显示器，该检测设备包括光束发生装置，用于产生至少两束指向待测眼睛的测量光束，至少两束测量光束或其反向延长线相交于至少一个虚拟光源点；光学成像装置，用于对至少两束测量光束在待测眼睛的视网膜上形成的光斑进行成像，以获得光斑图像；处理器，用于通过分析光斑图像来获得待测眼睛的光学参数。由此，基于本发明的设备可以方便地获取待测眼睛的光学参数。

Description

眼睛光学参数检测设备及头戴式显示器

技术领域

本发明涉及一种检测设备，更具体而言，涉及一种能够检测眼睛的光学参数的眼睛光学参数检测设备及头戴式显示器。

背景技术

人的眼睛具有一定的调节能力，并且不同个体的眼睛的调节能力是不同的。这里所说的调节能力是指眼睛利用晶状体等结构的位置和形状变化以改变眼睛光学系统的屈光力，使不同距离的物体都可以在视网膜上清晰成像的能力。

一般来说，眼睛的调节能力可用屈光度表示。眼睛不使用调节时的屈光状态，称为静态屈光，标准眼静态屈光的光焦度+58.64D，人眼在使用调节时的屈光状态，称为动态屈光，其光焦度强于静态屈光的光焦度。由于眼睛屈光度不正确，造成不能准确在视网膜成像，就是视力缺陷(如近视、远视)，这种情况就需要佩带眼镜，通过镜片补充和矫正眼睛本身的屈光度，达到视网膜正确成像的目的。

因此，获取眼睛的屈光参数显得尤其重要，而现有的检测眼睛屈光状态的设备，例如自动验光仪、像差仪，体积大而笨重，而且价格高昂，常常需要专业的验光师参与测量，使得检测成本高，且不利于推广使用。

所以，需要一种能够方便地检测眼睛的屈光状态的眼睛光学参数检测设备。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种能够方便地测量眼睛的屈光状态等光学参数的设备。

根据本发明的一个方面，公开了一种眼睛光学参数检测设备，其包括：光束发生装置，用于产生至少两束指向待测眼睛的测量光束，该至少两束测量光束或其反向延长线相交于至少一个虚拟光源点；光学成像装置，用于对上述至少两束测量光束在待测眼睛的视网膜上形成的光斑进行成像，以获得光斑图像；处理器，用于通过分析光斑图像来获得待测眼睛的光学参数。

优选地，该设备还可以包括：光束调节装置，用于控制光束发生装置，以改变至少一个虚拟光源点的位置，处理器基于光斑图像随着虚拟光源点的位置变化而发生的变化来获得光学参数。

优选地，在光束调节装置控制光束发生装置以改变至少一个虚拟光源点的位置的过程中，处理器能够基于光斑图像随着虚拟光源点的位置变化而发生的位置变化和/或强度变化来获得光学参数。

优选地，处理器可以通过确定使光斑图像最清晰或强度最高的虚拟光源点的位置，获得所述光学参数；或处理器可以根据至少一个虚拟光源点和与其对应的光斑图像的运动关系，获得光学参数。

优选地，光束发生装置可以包括：发光部件；针孔板，包括预定数量的针孔，以从发光部件的发光点发出并透过针孔的光束作为测量光束，光束调节装置通过改变发光部件上的发光点的位置和/或改变针孔板上透光的针孔的位置和/或改变发光部件与针孔板之间的空间位置关系，来改变至少一个虚拟光源点的位置。

优选地，发光部件还包括：面光源、第一子板、第二子板以及光扩散板，第一子板具有能够透射或反射光束的第一条带，第二子板具有能够透射光束的第二条带，第一子板、第二子板以及光扩散板依次布置，面光源发出的光依次经过第一子板上的第一条带和第二子板上的第二条带照射在光扩散板上，从而在光扩散板上背对第二子板的表面形成发光点，作为发光部件的发光点，光束调节装置通过调节第一子板和第二子板之间的相对位置关系，从而改变光扩散板上的发光点的位置。

优选地，光束发生装置还可以包括：显示器，包括多个显示像素，每个显示像素的光强能够被调节，从而在显示装置上形成预定的光强分布；空间光调节器，该空间光调制器上各个位置的透射率或反射率能够被调节，从而在空间光调制器上形成预定的透射率分布或反射率分布，光束调节装置通过调节显示器上的光强分布和/或空间光调节器上的透射率分布或反射率分布，来改变至少一个虚拟光源点的位置。

优选地，光束发生装置还可以包括：漫射板，具有粗糙表面；激光发生器，用于向漫射板投射至少一束激光束，至少一束激光束经漫射板反射或透射后产生朝向不同方向的若干子光束，作为测量光束，从而在空间中形成多个虚拟光源点，光束调节装置通过改变漫射板和/或激光发生器的位置和/或旋转漫射板，来改变多个虚拟光源点的位置。

优选地，该设备还可以包括：光学元件或组件，设置在光束发生装置和待测眼睛之间，用以增加或缩短从光束发生装置到待测眼睛之间的光程。

根据本发明的另一方面，还公开了一种头戴式显示器，其包括：根据上文所述的眼睛光学参数检测设备；显示装置，用于以预定的帧频向用户的眼睛呈现三维虚拟图像，基于眼睛光学参数检测设备获取的用户的眼睛的光学参数，调节显示装置所呈现的三维虚拟图像，以适应于用户的眼睛。

根据本发明的另一方面，还公开了一种头戴式显示器，其包括：显示器，包括多个显示像素，每个显示像素的光强度能够被调节，从而在显示器上显示第一图像；空间光调制器光瞳，空间光调制器光瞳包括多个光瞳像素，每个光瞳像素的透射率或反射率能够被调节，从而在空间光调制器光瞳上形成预定的透射率分布或反射率分布；光学成像装置；以及处理器，

显示器发出的光经过空间光调制器光瞳出射，以进入用户的眼睛，第一图像和所述透射率分布或反射率分布被设定为从空间光调制器光瞳出射的出射光的延长线或反向延长线相交于一个或多个像点，这一个或多个像点构成三维虚拟图像，在显示器和空间光调制器光瞳向用户呈现预定数量帧的三维虚拟图像后，显示器和空间光调制器光瞳产生至少两束指向用户的眼睛的测量光束，该至少两束测量光束或其反向延长线相交于至少一个虚拟光源点，光学成像装置对至少两束测量光束在用户的眼睛的视网膜上形成的光斑进行成像，以获得光斑图像，处理器通过分析所述光斑图像来获得用户的眼睛的光学参数。

优选地，基于处理器获取的用户的眼睛的光学参数，调节三维虚拟图像，以适应于用户的眼睛。

综上，本发明的眼睛光学参数检测设备能够方便地获取眼睛的光学参数，并且本发明的眼睛光学参数检测设备还可以应用于头戴式显示器，以提高用户体验的舒适度。

附图说明

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、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明一实施例的眼睛光学参数检测设备的结构示意图；

图2示出了本发明一实施例的光束发生装置的结构示意图；

图3示出了基于图2所示装置计算待测眼睛的屈光状态的原理图；

图4示出了本发明另一实施例的光束发生装置的结构示意图；

图5示出了本发明另一实施例的光束发生装置的结构示意图。

附图标记说明：1、光束发生装置，2、光学成像装置，3、处理器，4、半反半透镜，1-1、显示器，1-2、空间光调制器，6、面光源，7、第一子板，7-1、第一条带，8、第二子板，8-1、第二条带，9、光扩散板，10、漫射板，11、激光发生器。

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，可以以各种形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的技术人员。

如前所述，本发明公开了一种可以测量眼睛的屈光状态等光学参数的检测设备，该设备主要由光束发生装置1、光学成像装置2以及处理器3这三部分组成(如图1所示)。

其中，光束发生装置1用于产生多束(至少两束)指向待测眼睛的测量光束，多束测量光束或多束测量光束的反向延长线能够相交于一个或多个虚拟光源点(图中P_I所示)，使得对于待测眼睛来说，其看到的测量光束，相当于从空间中的一个或多个虚拟光源点发出的。由此，多束测量光束在待测眼睛的视网膜上的成像为一个或多个光斑，每个光斑都对应于一个虚拟光源点。

光学成像装置2用于对光束发生装置1发出的测量光束在待测眼睛的视网膜上形成的光斑进行成像(即接收从待测眼睛的视网膜出射的光线并成像)，以获得光斑图像，处理器3通过分析光斑图像就可以获得待测眼睛的屈光状态等光学参数。

具体来说，由于每个虚拟光源点的位置及虚拟光源点到待测眼睛的光路都是能够确定的，因此，可以根据一组或多组虚拟光源点和与之对应的光斑图像，通过现有的光学分析方式来获取眼睛的光学参数。

例如，可以将模拟眼作为被测眼睛，光束发生装置发出的测量光束和光斑图像的相关特征(如强度、亮度、形状等)作为输入，模拟眼设定的光学参数(如屈光度、像差等)为输出，进行机器学习训练，得到训练模型。基于得到的训练模型，处理器就可以将本发明的眼睛光学参数检测设备中的光束发生装置发出的测量光束和光学成像装置所成的光斑图像的相应特征作为输入，从而可以得到待测眼睛的光学参数。当然，还有其它确定待测眼睛的光学参数的方法，此处不再赘述。

另外，本发明的眼睛光学参数检测设备还可以包括光束调节装置(图中未示出)。

光束调节装置可以控制光束发生装置，以改变至少一个虚拟光源点的位置。例如，光束调节装置可以通过调节光束发生装置的位置或发光特性，以改变虚拟光源点的位置，也可以通过改变光束发生装置发出的测量光束的光路，以改变虚拟光源点的位置。

随着虚拟光源点的位置发生变化，在光学成像装置上形成的与位置发生变化的虚拟光源点所对应的光斑图像也会发生一定的变化(如光斑的亮度、清晰度、位置等)。所以，对于包括光束调节装置的眼睛光学参数检测设备来说，处理器还可以基于光学成像装置所成的光斑图像随着虚拟光源点的位置变化而发生的变化来获得待测眼睛的光学参数。

具体来说，处理器可以基于光斑图像随着虚拟光源点的位置变化而发生的强度/亮度/清晰度变化获得待测眼睛的光学参数。其原理在于，当从虚拟光源点发出的光束(即形成虚拟光源点的测量光束)入射到待测眼睛后，在眼睛的调节下，如果能够在视网膜上聚焦，那么在视网膜上形成的光斑比较清晰，且强度较强，如果不能在视网膜上聚焦，那么在视网膜上形成的光斑比较模糊、强度较弱。因此，通过确定使光斑图像最清晰或强度最高的虚拟光源点的位置，就可以获得待测眼睛此时的屈光状态，即待测眼睛为看清该虚拟光源点所付出的调节力。

另外，在使用光束调节装置改变一个或多个虚拟光源点的位置时，与位置发生变化的虚拟光源点所对应的光斑图像的位置也会发生一定的变化，所以，对于包括光束调节装置的眼睛光学参数检测设备来说，处理器也可以根据至少一个虚拟光源点和与其对应的光斑图像的运动关系，获得待测眼睛的光学参数。

具体地说，当光斑图像的位置变化与虚拟光源点的位置变化方向一致的时候，我们称之为顺动，当光斑图像的位置变化与虚拟光源点的位置变化方向不一致的时候，我们称之为逆动，当虚拟光源点的位置发生变化，与其对应的光斑图像的位置不变时，我们称之为中和。根据虚拟光源点的位置发生变化时，所对应的光斑图像所发生的顺动、逆动或中和的现象，我们就可以确定待测眼睛的光学参数。简单地说，当改变虚拟光源点的位置时，对应的光斑图像的位置不变时，该虚拟光源点所在的位置就是待测眼睛所能看清的位置，基于该虚拟光源点到待测眼睛之间的垂直距离，就可以获得待测眼睛的屈光状态，或者说就可以获得此时待测眼睛为看清该虚拟光源点所付出的调节力。

进一步地，光束发生装置可以被配置为产生多束指向待测眼睛的测量光束，这些测量光束或其反向延长线相交于多个虚拟光源点，不同的虚拟光源点到待测眼睛的角膜定点的垂直距离不同。此时，光束调节装置通过调节光束发生装置，可以改变多个虚拟光源点到待测眼睛所在的光轴的垂直距离。在光束调节装置的调节过程中，如果光学成像装置所成的多个光斑图像中存在位置不发生变化的光斑图像，就可以根据该光斑图像所对应的虚拟光源点，确定待测眼睛的屈光状态。这样，通过较少次的调节，就可以获得待测眼睛的屈光状态。

另外，基于本发明的眼睛光学参数检测设备，还可以获取待测眼睛的像差(近视、远视、散光等)。

例如，光束发生装置可以被配置为产生多束指向待测眼睛的测量光束，这些测量光束的延长线或反向延长线相交于多个虚拟光源点，形成不同虚拟光源点的测量光束指向待测眼睛的不同区域，处理器可以基于不同的虚拟光源点和与之对应的光斑图像确定形成不同虚拟光源点的测量光束指向待测眼睛的不同区域的屈光度，由此可以获得待测眼睛的像差数据，对像差数据使用zernike函数进行展开拟合，可以从zernike函数各项系数中读取低阶像差的度数，就可以从中获取待测眼睛的离焦参数，如近视、远视以及散光等。

以上结合图1详细叙述了本发明的眼睛光学参数检测设备的基本构成和检测原理，下面就本发明的眼睛光学参数检测设备的具体结构做进一步说明。

由图1及相关叙述可知，本发明的眼睛光学参数检测设备主要包括光束发生装置、光学成像装置以及处理器(还可以包括光束调节装置)。

其中，光学成像装置主要用来接收从待测眼睛的视网膜发出的光束，因此，光学成像装置可以采用感光部件，如光敏电阻、光电二极管、CCD、CMOS等。其中，为了可以在接收从待测眼睛的视网膜发出的光束的同时，不影响光束发生装置所发出的测量光束入射到待测眼睛，可以在光束发生装置和待测眼睛之间放置一个半反半透镜4(图1所示)，此时，光学成像装置2可以设置在半反半透镜4的反射面的那一侧。另外，在测量光束入射到待测眼睛后，从待测眼睛的角膜处也会反射一部分的光线，因此，可以在半反半透镜上调整偏振面的角度，将从待测眼睛的角膜反射的光过滤，并保留来自视网膜的光。由于从视网膜反射的光的强度较低，不利于后期处理，因此，我们可以采用现有技术(例如MIT的VideoMagnification技术)，将来自视网膜的光加强。

光束发生装置用来产生指向待测眼睛的可以交于一个或多个虚拟光源点的测量光束，并且，通过图1及相关叙述可知，为了能够快速确定待测眼睛的屈光状态，需要使用光束调节装置改变光束发生装置所产生的测量光束的交点位置(即虚拟光源点的位置)。

因此，如图2所示，本发明的光束发生装置可以由显示器1-1和空间光调制器1-2构成。

显示器1-1包括多个显示像素，每个显示像素的光强能够被调节，从而在显示器上形成预定的光强分布，空间光调制器1-2上各个位置的透射率或反射率能够被调节，从而在空间光调制器1-2上形成预定的透射率分布或反射率分布。空间光调制器1-2用来对从显示器1-1上的像素发出的光进行调制，其调制机理为，空间光调制器1-2可以通过改变其上各个位置的透射率或反射率对入射到其上的光线的强度进行调制，因此空间光调制器1-2可以采用透射式液晶屏，还可以采用LCoS、DMD等反射式液晶屏，调制的目的是使得从空间光调制器出射的光的延长线或反向延长线交于空间中多个虚拟光源点。

其中，显示器1-1可以是手机屏、电脑屏、电视屏等各种液晶屏，并且对本发明而言，显示器1-1上的光强分布主要指的是显示器1-1上的显示像素被点亮的情况，至于被点亮的显示像素的亮度大小，并不重要(只要保证能够被人眼观测到即可)。

如图2所示，以空间光调制器为透射式结构为例，图中显示器1-1上阴影部分表示该部分的像素具有一定的光强，空间光调制器1-2上的阴影部分表示具有一定的透射率，由图可知，从显示器1-1上的多个像素发出的光经过空间光调制器1-2后出射的光线的反向延长线交于两个虚拟光源点P1、P2。

在光束发生装置采用由显示器和空间光调制器组成的结构时，光束调节装置通过调节显示器上的光强分布或调节空间光调制器上的透射率分布或反射率分布或同时调节显示器上的光强分布和空间光调制器上的透射率分布或反射率分布，就可以改变虚拟光源点的位置。

下面以图2所示的结构的光束发生装置为例，简要说明计算待测眼睛的屈光状态的一种方式。

如图3所示，显示器1-1与空间光调制器1-2之间的距离f和空间光调制器1-2到待测眼睛的角膜顶点之间的距离t可通过测量获得，根据上文图1及相关描述可知，可以根据光斑图像的亮度/清晰度等方式确定聚焦在待测眼睛的视网膜上的虚拟光源点，由此可以确定从显示器1-1上发出的形成该虚拟光源点的两束测量光束的位置和这两束测量光束穿过空间光调制器1-2的位置，即可以确定这两束测量光束穿过空间光调制器1-2上的两点间的距离a以及显示器1-1上的发光点和空间光调制器1-2上的透光点间的距离c。此时，所确定的虚拟光源点到待测眼睛的角膜顶点之间的距离d就是此时待测眼睛的调节力下待测眼睛所能看清的位置，此时待测眼睛的屈光度D＝1/d，d＝t+af/2c。

由于不同个体的眼球突出程度不同，所以在测量获得角膜顶点到针孔板平面的距离t可能有一定误差，因此可以在光路中也可以加入可以增加或缩短从光束发生装置到待测眼睛之间的光程的光学元件或组件，以改变d,f,t的距离，使得t<<f，这样，t造成的误差可以忽略不计。具体地说，就图3所示的装置而言，可以在显示器1-1和空间光调制器1-2间设置反射镜等光学元件，以增加显示器1-1和空间光调制器1-2之间的光程，或者还可以在空间光调制器1-2和待测眼睛之间增加透镜以进一步缩短空间光调制器1-2到待测眼睛之间的光程。为了减小测量带来的误差，还可以使用超声测距等工具测量待测眼睛的位置。

另外，图2、图3中的显示器和空间光调制器还可以由简单的机械装置实现。例如，空间光调制器可以由针孔板代替。这里的针孔板是带有预定数量的针孔的面板，其中，针孔处为透光或反光区域，其它位置为挡光区域，针孔板的针孔处的介质可以是空气，也可以由透光或反光材料构成。而显示器可以由一个发光部件代替，这样，光束调节装置通过改变发光部件上的发光点的位置和/或改变针孔板上透光的针孔的位置和/或改变发光部件与所述针孔板之间的空间位置关系，可以改变至少一个虚拟光源点的位置。

作为一个示例，发光部件可以是针孔板，此时光束调节装置通过改变两个针孔板之间的相对位置关系，就可以改变虚拟光源点的位置。

作为另一个示例，发光部件还可以采用图3所示的结构，如图3所示，发光部件包括面光源6、第一子板7、第二子板8以及光扩散板9。

第一子板7具有能够透射或反射光束的第一条带7-1，第二子板8具有能够透射光束的第二条带8-1，第一子板7、第二子板8以及光扩散板9依次布置，面光源6发出的光依次经过第一子板上7的第一条带7-1和第二子板8上的第二条带8-1照射在光扩散板9上，从而在光扩散板9上背对第二子板8的表面形成发光点，作为发光部件的发光点，光束调节装置通过调节第一子板7和第二子板8之间的相对位置关系，从而可以改变光扩散板上的发光点的位置。

其中，第一子板7上的第一条带7-1可以是空气，也可以是由透光或反光的介质组成，第二子板8上的第二条带8-1可以由空气或其它透光的介质组成。第一子板7上的第一条带7-1和第二子板8上的第二条带8-1可以是固定的，也可以是可以位置可变的(如可以滑动)。

当第一子板7上的第一条带7-1和第二子板8上的第二条带8-1都固定时，光束调节装置可以通过改变第一子板7和第二子板8之间的相对位置关系(如移动第一子板7或第二子板8或同时移动第一子板7和第二子板8)，以改变光扩散板9上的发光点的位置。应该注意的是，这里所说的改变第一子板7和第二子板8之间的相对位置关系，主要是为了改变第一子板7上的第一条带7-1和第二子板8上的第二条带8-1之间的相对位置关系，以改变从面光源6发出的光经过第一子板7上的第一条带7-1和第二子板8上的第二条带8-1后照射在光扩散板9上的位置。因此，这里所说的移动第一子板7和第二子板8之间的相对位置关系，不包括仅仅移动两者之间的距离的远近。

另外，本发明的眼睛光学参数检测设备所需的测量光束，还可以通过激光照射粗糙表面形成。如图4所示，光束发生装置还可以由漫射板10和激光发生器11组成。

漫射板10具有粗糙表面，激光发生器11用于向漫射板10投射至少一束激光束，激光发生器11投射向漫射板10的激光束经漫射板10反射或透射后可以产生朝向不同方向的若干光束，这若干光束可以在空间中形成多个虚拟光源点。由此，经漫射板10反射或透射后的若干光束就构成了本发明的眼睛光学参数检测设备所需的测量光束。

此时，光束调节装置通过改变漫射板10和/或激光发生器11的位置和/或旋转漫射板10，可以达到改变多个虚拟光源点的位置的目的。

由此，通过上述图2至图4的相关描述可知，本发明的眼睛光学参数检测设备中的光束发生装置可以由结构简单的装置实现，也可以由相对来说较精密的仪器实现，根据实际需要，可以灵活选取。

通过上述分析可知，本发明的眼睛光学参数检测设备可以获取待测眼睛当前的屈光状态，因此，本发明的眼睛光学参数可以应用于AR(Augmented Reality，增强现实)领域和VR(Virtual Reality，即虚拟现实)领域。具体来说，在用户进行VR或AR体验时，可以使用本发明的眼睛光学参数检测设备实时获取用户的屈光状态，根据获取的用户的眼睛的屈光状态，调整为用户提供的画面，使得该画面可以适应于用户的眼睛的当前的屈光状态。

下面以VR领域中的头戴式显示器为例，对本发明的眼睛光学参数检测设备与头戴式显示器相结合的工作过程做以简要说明，应该知道，本发明的眼睛光学参数检测设备同样可以应用于AR领域的相关设备。

当本发明的眼睛光学参数检测设备应用于头戴式显示器时，该头戴式显示器可以包括本发明的眼睛光学参数检测设备，另外头戴式显示器本身还包括显示装置。

其中显示装置用于以预定的帧频向用户的眼睛呈现三维虚拟图像，在显示装置向用户呈现预定数量帧的三维虚拟图像后，由眼睛光学参数检测设备对用户的眼睛进行一次检测，以获取用户的眼睛的光学参数，并根据所获取的光学参数，调整显示装置向该用户后续呈现的三维虚拟图像，使得该虚拟图像适应于该用户的眼睛。

例如，当检测到用户的眼睛此时观看三维虚拟图像所付出的调节力较大的情况下，可以将显示装置向该用户后续呈现的三维虚拟图像相对于用户的眼睛向前调整，以使得用户不需要付出太大的调节力就可以看清三维虚拟图像，减少用户眼睛的疲劳感，增强用户的体验。另外，根据眼睛光学参数检测设备所获取的眼睛的像差，也可以产生用来弥补用户的眼睛的像差的三维虚拟图像。

由于头戴式显示器的结构比较紧凑，对零部件的精度要求较高，因此，在将眼睛光学参数检测设备应用于头戴式显示器时，眼睛光学参数检测设备中的光束发生装置优先选取显示器和空间光调制器的结构，而由前文关于显示器和空间光调制器的描述可知，显示器和空间光调制器相配合可以在空间中产生多个虚拟光源点，所以，显示器和空间光调制器在为眼睛光学参数检测设备提供必要的测量光束时，还可以作为为用户呈现三维虚拟图像的显示装置。

也就是说，在头戴式显示器包括眼睛光学参数检测设备时，眼睛光学参数检测设备中的光束发生装置和为用户呈现三维虚拟图像的显示装置可以由一套装置实现。

具体地说，眼睛光学参数检测设备中的光束发生装置和为用户呈现三维虚拟图像的显示装置可以由显示器和空间光调制器(也可以称为空间光调制器光瞳)实现。其中，显示器和空间光调制器的结构可参见图2及相关描述。

需要说明的是，在显示器和空间光调制器向用户呈现三维虚拟图像时，显示器上的光强分布和空间光调制器上的透射率分布或反射率分布被设定为从空间光调制器出射的出射光的延长线或反向延长线交于一个或多个像点，一个或多个像点构成三维虚拟图像。

例如，需要在空间某一位置显示一幅立体图像时，首先通过调节本发明的头戴式三维显示器中的显示器上的显示图像(即光强分布)和空间光调制器的透射率分布或反射率分布，在空间中显示多个特定的像点，使这些像点与需要显示的位置处的立体图像相对应，这样，如果像点足够多时，这些像点就会形成虚拟的三维图像。

在显示器和空间光调制器相配合为用户呈现预定数量帧的三维虚拟图像后，就可以通过改变显示器上的光强分布和/或空间光调制器上的透射率分布或反射率分布，使得从显示器上发出的光经过空间光调制器后产生至少两束指向用户的眼睛的测量光束，以便于眼睛光学检测设备测量用户的眼睛的光学参数。

另外，在显示器和空间光调制器相配合以预定的帧频向用户呈现三维虚拟图像的过程中，眼睛光学检测设备还可以抽取若干帧的三维虚拟图像作为测量光束，进行分析，获取用户的光学参数，然后根据获取的光学参数，调节显示装置所呈现的三维虚拟图像，以适应于用户的眼睛。

上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的眼睛光学参数检测设备和头戴式显示器。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序，该计算机程序包括用于执行本发明的上述方法中限定的上述各步骤的计算机程序代码指令。或者，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的上述方法中限定的上述功能的计算机程序。本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个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。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，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。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，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，对于本技术领域的普通技术人员来说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 (9)

1.一种眼睛光学参数检测设备，包括：

光束发生装置，用于产生至少两束指向待测眼睛的测量光束，所述至少两束测量光束或其反向延长线相交于至少一个虚拟光源点；

光学成像装置，用于对所述至少两束测量光束在所述待测眼睛的视网膜上形成的光斑进行成像，以获得光斑图像；

光束调节装置，用于控制所述光束发生装置，以改变所述至少一个虚拟光源点的位置；

处理器，在所述光束调节装置控制所述光束发生装置以改变所述至少一个虚拟光源点的位置的过程中，

所述处理器通过确定使所述光斑图像最清晰或强度最高的虚拟光源点的位置，获得所述光学参数；或

所述处理器根据所述至少一个虚拟光源点和与其对应的光斑图像的运动关系，获得所述光学参数。

2.根据权利要求1所述的眼睛光学参数检测设备，其中，所述光束发生装置包括：

发光部件；

针孔板，包括预定数量的针孔，以从所述发光部件的发光点发出并透过所述针孔的光束作为所述测量光束，

所述光束调节装置通过改变所述发光部件上的发光点的位置和/或改变所述针孔板上透光的针孔的位置和/或改变所述发光部件与所述针孔板之间的空间位置关系，来改变所述至少一个虚拟光源点的位置。

3.根据权利要求2所述的眼睛光学参数检测设备，其中，所述发光部件包括：面光源、第一子板、第二子板以及光扩散板，

所述第一子板具有能够透射或反射光束的第一条带，所述第二子板具有能够透射光束的第二条带，

所述第一子板、第二子板以及光扩散板依次布置，

所述面光源发出的光依次经过所述第一子板上的第一条带和所述第二子板上的第二条带照射在所述光扩散板上，从而在所述光扩散板上背对所述第二子板的表面形成发光点，作为所述发光部件的发光点，

所述光束调节装置通过调节所述第一子板和所述第二子板之间的相对位置关系，从而改变所述光扩散板上的所述发光点的位置。

4.根据权利要求1所述的眼睛光学参数检测设备，其中，所述光束发生装置包括：

显示器，包括多个显示像素，每个所述显示像素的光强能够被调节，从而在所述显示器上形成预定的光强分布；

空间光调节器，所述空间光调制器上各个位置的透射率或反射率能够被调节，从而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，所述光束调节装置通过调节所述显示器上的光强分布和/或所述空间光调节器上的透射率分布或反射率分布，来改变所述至少一个虚拟光源点的位置。

5.根据权利要求1所述的眼睛光学参数检测设备，其中，所述光束发生装置包括：

漫射板，具有粗糙表面；

激光发生器，用于向所述漫射板投射至少一束激光束，

所述至少一束激光束经所述漫射板反射或透射后产生朝向不同方向的若干子光束，作为所述测量光束，从而在空间中形成多个所述虚拟光源点，

所述光束调节装置通过改变所述漫射板和/或所述激光发生器的位置和/或旋转所述漫射板，来改变所述多个虚拟光源点的位置。

6.根据权利要求1所述的眼睛光学参数检测设备，还包括：

光学元件或组件，设置在所述光束发生装置和所述待测眼睛之间，用以增加或缩短从所述光束发生装置到所述待测眼睛之间的光程。

7.一种头戴式显示器，包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的眼睛光学参数检测设备；

显示装置，用于以预定的帧频向用户的眼睛呈现三维虚拟图像，

基于所述眼睛光学参数检测设备获取的所述用户的眼睛的光学参数，调节所述显示装置所呈现的三维虚拟图像，以适应于所述用户的眼睛。

8.一种头戴式显示器，包括：

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；

空间光调制器光瞳，所述空间光调制器光瞳包括多个光瞳像素，每个所述光瞳像素的透射率或反射率能够被调节，从而在所述空间光调制器光瞳上形成预定的透射率分布或反射率分布；

光学成像装置；

光束调节装置；以及

处理器，

所述显示器发出的光经过所述空间光调制器光瞳出射，以进入用户的眼睛，所述第一图像和所述透射率分布或反射率分布被设定为从所述空间光调制器光瞳出射的出射光的延长线或反向延长线相交于一个或多个像点，所述一个或多个像点构成三维虚拟图像，

在所述显示器和所述空间光调制器光瞳向用户呈现预定数量帧的三维虚拟图像后，所述显示器和所述空间光调制器光瞳产生至少两束指向用户的眼睛的测量光束，所述至少两束测量光束或其反向延长线相交于至少一个虚拟光源点，所述光学成像装置对所述至少两束测量光束在所述用户的眼睛的视网膜上形成的光斑进行成像，以获得光斑图像，所述光束调节装置用于控制所述光束发生装置，以改变所述至少一个虚拟光源点的位置，在所述光束调节装置控制所述光束发生装置以改变所述至少一个虚拟光源点的位置的过程中，所述处理器通过确定使所述光斑图像最清晰或强度最高的虚拟光源点的位置，获得所述光学参数；或所述处理器根据所述至少一个虚拟光源点和与其对应的光斑图像的运动关系，获得所述光学参数。

9.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中，

基于所述处理器获取的所述用户的眼睛的光学参数，调节所述三维虚拟图像，以适应于所述用户的眼睛。