CN111856749A - 显示装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种显示装置及方法。所述显示装置及方法可以实现屈光度的自动补偿。所述显示装置包括：发光模组、显示模组、屈光度检测模组、屈光度补偿模组以及控制模组。所述控制模组与所述发光模组和所述屈光度补偿模组分别连接。通过所述屈光度检测模组检测用户眼球的屈光度。通过所述控制模组实现对所述发光模组和所述屈光度补偿模组的位置调节，以实现用户眼球屈光度的补偿。本实施例中的所述显示装置可以自动校正屈光度，使得校正过程更加快捷、智能和精确，不需要用户手动调节屈光度。

Description

显示装置及方法

技术领域

本申请涉及光学技术领域，特别是涉及一种显示装置及方法。

背景技术

增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术。这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。目前随着随身电子产品处理器的控制能力提升，增强现实技术的用途将会越来越广。本申请中提到的显示装置可以是采用增强现实技术制备的显示产品。比如，头戴式显示装置，穿戴式显示装置等。

由于不同人眼睛的屈光能力不同，在佩戴显示装置时需要实时调整显示装置的屈光度。传统方案在佩戴增强现实的显示产品的基础上，还需要用户再佩戴眼镜或屈光度补偿镜片来实现屈光度补偿。另外，也存在设置手动调焦模块的技术方案，以减少用户再去佩戴眼镜或者屈光度补偿镜片，这样需要用户进行手动调焦。然而手动调焦无法实时的调节屈光度。

发明内容

基于此，有必要针对传统的方案采用手动调焦，无法实时的调节屈光度的问题，提供一种自动实现屈光度补偿的显示装置及方法。

一种显示装置，包括：

发光模组，用于向用户眼球发出检测光线；

显示模组，用于向所述用户眼球显示虚拟画面；

屈光度检测模组，用于获取所述用户眼球基于所述检测光线所形成的反射光线，并基于所述反射光线生成所述用户眼球的屈光度；

屈光度补偿模组，用于将外界光线透过所述屈光度补偿模组进入所述用户眼球以在所述用户眼球形成实物画面；

控制模组，与所述发光模组和所述屈光度补偿模组分别连接，用于根据所检测出的屈光度调整所述发光模组和所述屈光度补偿模组，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

在一个实施例中，所述控制模组，与所述发光模组、所述显示模组和所述屈光度补偿模组分别连接，用于根据所检测出的屈光度调整所述发光模组、所述显示模组和所述屈光度补偿模组，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

在一个实施例中，所述发光模组包括：

光源，用于产生注视目标；

调焦模组，所述注视目标发出光线通过所述调焦模组进行汇聚。

在一个实施例中，所述屈光度检测模组包括：

检测透镜组，对所述注视目标发出光线入射于所述用户眼球后反射进入所述屈光度检测模组的光线聚焦，以形成聚焦后的图像；以及

探测器，探测经所述检测透镜组聚焦后的图像，根据画面清晰程度通过算法计算所述用户眼球的屈光度。

在一个实施例中，所述显示装置还包括：

驱动模组，分别与所述调焦模组、所述检测透镜组和所述屈光度补偿模组连接，通过所述控制模组控制实现所述调焦模组、所述检测透镜组和所述屈光度补偿模组的联动调节。

在一个实施例中，所述显示装置还包括：

驱动模组，分别与所述光源、所述显示模组、所述探测器和所述屈光度补偿模组连接，通过所述控制模组控制实现所述光源、所述显示模组、所述探测器和所述屈光度补偿模组联动调节。

在一个实施例中，所述发光模组还包括：

分光棱镜，用于对所述光源产生的所述注视目标发出光线和所述显示模组发出的显示画面的光线进行选择性反射或透射；

所述分光棱镜包括分光棱镜胶合面，用于将所述光源产生的所述注视目标发出光线的水平偏振光反射至所述调焦模组，还用于将所述显示模组发出的显示画面的垂直偏振光透射至所述调焦模组。

在一个实施例中，所述显示装置还包括：

导光模组，所述导光模组为具有第一自由曲面和第二自由曲面的波导；

所述第一自由曲面用于透射所述显示模组发出的光线，还用于透射所述光源产生的所述注视目标；

所述第二自由曲面用于反射所述显示模组发出的光线，还用于反射所述光源产生的所述注视目标，还用于透过经所述用户眼球内视网膜反射进入所述屈光度检测模组的光线，还用于拦截所述用户眼球内晶状体和角膜反射的杂散光。

在一个实施例中，所述显示装置还包括：

光栅，用于将所述显示模组和所述光源发出的光线耦出至所述用户眼球。

一种显示方法，所述显示方法采用上述任一项所述的显示装置；

所述显示方法，包括：

S100、所述发光模组向用户眼球发出检测光线；

S200、所述显示模组向所述用户眼球显示虚拟图像；

S300、所述控制模组根据所述屈光度检测模组所检测出的屈光度调整所述发光模组和屈光度补偿模组，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

本申请中提供一种显示装置及方法。所述显示装置及方法可以实现屈光度的自动补偿。所述显示装置包括：发光模组、显示模组、屈光度检测模组、屈光度补偿模组以及控制模组。所述控制模组与所述发光模组和所述屈光度补偿模组分别连接。通过所述屈光度检测模组检测用户眼球的屈光度。通过所述控制模组实现对所述发光模组和所述屈光度补偿模组的位置调节，以实现用户眼球屈光度的补偿。本实施例中的所述显示装置可以自动校正屈光度，使得校正过程更加快捷、智能和精确，不需要用户手动调节屈光度。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的显示装置的结构框图；

图2为本申请一个实施例中提供的显示装置的结构及内部光路示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的显示装置的结构及内部光路示意图；

图4为本申请另一个实施例中提供的显示装置的结构及内部光路示意图；

图5为本申请一个实施例中提供的显示装置的屈光度补偿方法。

附图标号说明：

显示装置10

发光模组100

光源120

分光棱镜110

分光棱镜胶合面111

调焦模组130

光开关阵列150

光栅160

导光模组170

第一自由曲面171

第二自由曲面172

显示模组200

屈光度检测模组300

检测透镜组310

探测器320

屈光度补偿模组400

第一屈光度补偿透镜410

第二屈光度补偿透镜420

控制模组500

驱动模组600

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请的显示装置及方法进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。增强现实技术是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息，声音，味道，触觉等)。通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。增强现实技术可以实现将真实的物体和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或同一个空间进行显示。

在视觉化的增强现实中，用户可以利用显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。比如增强现实眼镜可以采用一颗30mm的投影设备将虚拟的图像以全息的方式投影在钢化镜片上，呈现出十分清晰地虚拟影像。

屈光度是量度透镜或曲面镜屈光能力的单位，以D表示，即指平行光线经过该屈光物质，以焦点在1m时该屈光物质的屈光力为1屈光度或1D。用户眼球的屈光度可以理解为用户近视、远视或者散光。举例来讲，屈光度数值可以是近视300度或者远视400度。用户在使用增强现实技术制备的显示产品时，会由于不同用户眼球的屈光能力不同，导致显示产品的屈光度调节程度不同。用户眼球的屈光度可以理解为用户近视、远视或者散光。

本申请基于传统的方案采用手动调焦，无法实时的调节屈光度的问题，提供一种显示装置的屈光度补偿方法及显示装置。

请参阅图1，本申请提供一种显示装置10。所述显示装置10能够自动调节屈光度。所述显示装置10可以是增强现实的显示装置。所述显示装置10用于针对不同用户眼球的屈光度大小实现对屈光度的自动补偿。所述显示装置10可以是穿戴式显示装置，比如头戴式增强现实的显示装置。所述显示装置10包括：发光模组100、显示模组200、屈光度检测模组300、屈光度补偿模组400、以及控制模组500。

所述发光模组100用于向用户眼球发出检测光线。所述发光模组100发出光线，并对所述发出光线进行汇集，形成汇聚光线。所述发光模组100还用于根据所述屈光度检测模组300检测的屈光度，移动所述发光模组100，使得所述发光模组100发出的光线进行汇集后进入所述用户眼球。所述发光模组100的角度、位置和出射光的出射范围均可以发生变化。

所述显示模组200用于向所述用户眼球显示虚拟画面。所述显示模组200发出的显示画面透过所述发光模组100中的调焦模组进入所述用户眼球。所述显示模组200可以是主动发光的有机发光显示面板，或者是被动发光的有机发光显示面板。所述显示模组200还可以是液晶显示面板，硅基OLED、microled或者其他类型显示面板。

所述屈光度检测模组300获取所述用户眼球基于所述检测光线所形成的反射光线，并基于所述反射光线生成所述用户眼球的屈光度。具体的，所述屈光度检测模组300将所述汇聚光线入射于所述用户眼球后，反射进入所述屈光度检测模组300以获得所述用户眼球的屈光度。

所述屈光度补偿模组400用于根据所述屈光度检测模组300检测的屈光度，移动所述屈光度补偿模组400，使得外界光线透过所述屈光度补偿模组400进入所述用户眼球以在所述用户眼球形成实物像。

所述控制模组500与所述发光模组100和所述屈光度补偿模组400分别连接，用于根据所检测出的屈光度调整所述发光模组100和所述屈光度补偿模组400，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

本实施例中，提供的所述显示装置10通过获取用户眼球的屈光度，控制所述显示装置10中所述发光模组100和所述屈光度补偿模组400的联动调整方案。所述显示装置10能够实现屈光度自动校正和屈光度的自动补偿。所述显示装置10使用户摆脱了同时佩戴增强现实眼镜和近视或远视镜带来的不舒适感，而且自动校正屈光度使得校正更加快捷智能和精确，不需要用户手动调节所述显示装置10的屈光度。

在一个实施例中，所述控制模组500，与所述发光模组100、所述显示模组200和所述屈光度补偿模组400分别连接且控制三者之间的联动。

所述控制模组500用于根据所检测出的屈光度调整所述发光模组100、所述显示模组200和所述屈光度补偿模组400，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

本实施例中，提供另外一种联动控制策略，使得所述显示装置10可以通过调整所述发光模组100、所述显示模组200和所述屈光度补偿模组400，补偿所述用户眼球的屈光度，使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

在一个实施例中，所述发光模组100包括光源120和调焦模组130。

所述光源120用于产生注视目标。比如所述光源120可以是红外光源。所述光源120的角度，位置和出射光的出射范围均可以自由变化。

所述调焦模组130设置于注视目标的光路所在路径。所述注视目标通过所述调焦模组130汇聚。具体的调焦方法可以是改变所述调焦模组130和所述光源120之间的距离，也可以改变所述调焦模组130内部透镜之间的距离。所述调焦模组130可以是单个透镜，也可以由多个透镜组成。

所述注视目标和所述显示模组200发出光线传到所述用户眼球后反射进入所述屈光度检测模组300。所述屈光度检测模组300用于通过探测显示画面是否清晰，根据画面清晰程度通过算法计算所述用户眼球的屈光度。

本实施例中，具体细化了所述发光模组100的结构设置。所述光源120用于产生注视目标。所述调焦模组130设置于注视目标的光路所在路径。所述注视目标通过所述调焦模组130汇聚。具体的调焦方法可以是改变所述调焦模组130和所述光源120之间的距离，或者是改变所述调焦模组130和所述光源120的设置角度。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述屈光度检测模组300包括：检测透镜组310和探测器320。请参阅图2至图4，本申请一个实施例中提供的显示装置的结构及内部光路示意图。图2中给出了当用户眼球的屈光度在正常范围时，所述显示装置10的内部光路图。图3和图4中给出了当用户眼球的屈光度在近视情况下近视眼的屈光度范围，所述显示装置10的内部光路图以及所述显示装置10的两种不同的联动方案。

所述显示装置10的观测处为用户眼球所在的位置。所述检测透镜组310用于对所述注视目标发出光线入射于所述用户眼球后反射进入所述屈光度检测模组300的光线聚焦，以形成聚焦图像。

所述检测透镜组310可以是包括一个透镜或多个透镜，用于将眼底反射回的光线聚焦成像在所述探测器320，以观察眼底的图像。具体的使用何种类型的透镜，还需要根据实际的需求进行选择。

所述探测器320设置于所述检测透镜组310的后端。所述探测器320用于探测经所述检测透镜组310聚焦后的图像，所述控制模组500根据图像清晰程度，通过算法计算出所述用户眼球的屈光度。通过所述控制模组500判断所述探测器320的画面是否清晰，确定用户眼球的屈光度补偿是否到位。所述探测器320上观察到的眼底图像清晰，说明补偿完成。

所述探测器320可以是光电探测器。光电探测器能把光信号转换为电信号。根据所述探测器320对辐射响应的方式不同或者说所述探测器工作的机理不同，光电探测器可分为光子探测器和热探测器。具体的使用何种类型的探测器，还需要根据实际的需求进行选择。

本实施例中，所述屈光度检测模组300包括所述检测透镜组310和所述探测器320。所述检测透镜组310可以精确的对光线进行聚焦，以形成聚焦后的图像。所述探测器320通过探测经所述检测透镜组310聚焦后的图像，根据图像清晰度通过算法获得所述用户眼球的屈光度。所述检测透镜组310和所述探测器320可以帮助所述显示装置10实现精确和及时的检测，便于实现对用户的屈光度补偿值。

外界光线透过所述屈光度补偿模组400进入所述用户眼球以在所述用户眼球成实物像。所述屈光度补偿模组400用于通过相对位置的调整以实现将所述外界光线反射至用户眼球时的屈光度补偿。所述屈光度补偿模组400可以包括至少一个屈光度补偿镜片。所述屈光度补偿镜片可以是凸透镜或者是凹透镜。所述屈光度补偿模组400可以通过改变镜片之间的相对位置来调节屈光度补偿。

在一个具体的实施例中，所述控制模组500与所述调焦模组130可以是调焦透镜组、所述屈光度检测模组300和所述屈光度补偿模组400分别连接。所述控制模组500能够根据所述用户眼球的屈光度控制所述调焦模组130移动和所述屈光度补偿模组400移动、所述检测透镜组310移动。所述控制模组500可以根据探测器320获取的图像清晰度来计算出用户眼球的屈光度数据。

所述调焦模组130、所述屈光度检测模组300和所述屈光度补偿模组400三者移动行程和人眼屈光度存在函数关系。该函数关系是由光学设计软件模拟得出在不同屈光度下四者之间的关系，在Matlab中拟合出来的三个移动行程和人眼屈光度分别对应的函数关系。

所述控制模组500可以根据函数关系和用户眼球屈光度计算所述调焦模组130、所述屈光度检测模组300和所述屈光度补偿模组400的移动行程，传输信号给驱动模组，由驱动模组实现所述调焦模组130、所述屈光度检测模组300和所述屈光度补偿模组400的联动调节。

本实施例中，所述控制模组500与所述发光模组100、所述屈光度检测模组300和所述屈光度补偿模组400分别连接。通过所述屈光度检测模组300检测用户眼球的屈光度。通过所述控制模组500实现对所述屈光度检测模组300、所述发光模组100和所述屈光度补偿模组400的位置调节，以实现用户眼球屈光度的补偿。本实施例中的所述显示装置10可以自动校正屈光度，使得校正过程更加快捷、智能和精确，不需要用户手动调节屈光度。

另外针对一些需要佩戴屈光度补偿镜片才可以实现功能性显示的显示装置。本申请提供的所述显示装置10可以在每次开机，根据不同用户的屈光度自动校正屈光度，以使穿戴式显示装置可以多个屈光度用户共用。本申请提供的所述显示装置10还可以解决目前一些显示装置比如增强现实眼镜针对不同的屈光度用户采用不同的AR眼镜镜片，而导致的用户使用不便、定制化产品的高成本问题。

如图3所示，作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述显示装置10还包括驱动模组600。所述驱动模组600与所述控制模组500电连接。

所述驱动模组600与所述调焦模组130、所述检测透镜组310和所述屈光度补偿模组400分别连接。本实施例中，当所述探测器320的画面清晰显示、所述显示模组200和注视目标的图像在人眼中画面清晰显示，同时所述显示装置10形成的虚拟图像和真实环境图像在人眼中清晰显示时，完成对用户眼球的屈光度补偿。

本实施例中，在实现所述调焦模组130、所述检测透镜组310和所述屈光度补偿模组400联动调节时可以采用多种方式，比如所述调焦模组130、所述检测透镜组310和所述屈光度补偿模组400的联动调节可以是三者移动位置的调节，具体的各个模组的运动可以通过机械的驱动结构和传动结构进行控制和调节。

如图4所示，作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述显示装置10还包括驱动模组600。所述驱动模组600与所述控制模组500电连接。

所述驱动模组600与所述光源120、所述显示模组200、所述探测器320和所述屈光度补偿模组400分别连接。本实施例中，当所述探测器320的画面清晰显示、所述显示模组200的注视目标的画面清晰显示，并且所述显示装置10形成的虚拟图像和真实环境图像清晰显示时，完成对用户眼球的屈光度补偿。

本实施例中，在实现所述光源120、所述显示模组200、所述探测器320和所述屈光度补偿模组400联动调节时可以采用多种方式。比如所述光源120、所述显示模组200、所述探测器320和所述屈光度补偿模组400的联动调节可以是四者相对位置的调节。具体的各个模组之间的运动可以通过机械的驱动结构和传动结构进行控制和调节。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述发光模组20还包括：分光棱镜110。所述分光棱镜110设置于所述光源120和所述调焦模组130之间，或者所述分光棱镜110设置于所述显示模组200和所述调焦模组130之间。所述分光棱镜110用于对所述光源120产生的所述注视目标发出光线和所述显示模组200发出的显示画面的光线进行选择性反射或透射。

所述分光棱镜110包括分光棱镜胶合面111。所述分光棱镜胶合面111集成于所述分光棱镜110内。所述分光棱镜胶合面111用于将所述光源120产生的所述注视目标发出光线的水平偏振光反射至所述调焦模组130。所述分光棱镜胶合面111还用于将所述显示模组200发出的显示模组光线的垂直偏振光透射至所述调焦模组130。所述分光棱镜胶合面111用于透过显示模组200发出的可见偏振光，反射红外光源120发出的红外偏振光，两个偏振光相互垂直。所述分光棱镜110的波长可以涵盖420nm-1600nm区域。所述分光棱镜110可达到起偏、检偏、光强调节的效果。

本实施例中，所述分光棱镜110也可以称为偏振分光棱镜。所述偏振分光棱镜用于分离光线的水平偏振和垂直偏振，以形成水平偏振光和垂直偏振光。具体的，所述分光棱镜110可以根据实际光路的不同需求，设置不同类型的所述分光棱镜胶合面111，以使得所述分光棱镜110可以反射所述光源120的水平偏振光或者反射所述光源120的垂直偏振光。所述分光棱镜110可以根据实际光路的不同需求，设置不同类型的所述分光棱镜胶合面111，以使得所述分光棱镜110可以透射所述显示模组200的水平偏振光或者透射所述显示模组200的垂直偏振光。作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述显示装置10还包括导光模组170。所述导光模组170用于提供光线的传输路径。所述导光模组170设置于所述调焦模组130和所述屈光度检测模组300之间，用于传输经所述调焦模组130调整后的光路。所述注视目标发出光线通过所述导光模组170入射于眼球。所述导光模组170可以是反射式波导或全息波导。在一个实施例中，所述导光模组170为具有第一自由曲面171和第二自由曲面172的波导。

本实施例提供的所述显示装置10中，所述导光模组170为波导。所述第一自由曲面171用于透射所述显示模组200发出的光线。所述第一自由曲面171还用于透射所述光源120产生的所述注视目标。所述第二自由曲面172用于反射所述显示模组200发出的光线，用于反射所述光源120产生的所述注视目标，还用于透过经所述用户眼球内视网膜反射进入所述屈光度检测模组300的光线。所述第二自由曲面172还用于拦截所述用户眼球内晶状体和角膜反射的杂散光。本实施例中，所述第一自由曲面171和所述第二自由曲面172的设置提高了所述探测器320获取的画面的对比度，提高了所述显示装置10判断用户屈光度的判断精度。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述分光棱镜110的膜系和所述第二自由曲面172的膜系相互匹配，以使得所述屈光度检测透镜300中的所述探测器320可以精确的探测到所述光源120发出的所述注视目标以及所述显示模组200发出的显示画面或者显示模组的出射光线。作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述显示装置10还包括光栅160。所述光栅160设置于所述导光模组170的外表面，并设置于所述屈光度补偿模组400的光路中。所述光栅160用于将所述显示模组200和所述光源120发出的光线耦出至所述用户眼球。

由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅grating。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。光栅包括透射光栅和反射光栅。利用透射光衍射的光栅称为透射光栅，利用两刻痕间的反射光衍射的光栅称为反射光栅。如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。

本实施例中，提供的所述光栅160的设置使得所述显示模组200发出的光线耦出至所述用户眼球，提高所述显示模组200的光线传输能力。所述光栅160的结构紧密，制成的所述显示装置10的体积小、重量轻、结构紧凑和性能稳定。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述显示装置10还包括光开关阵列150。所述光开关阵列150设置于所述屈光度补偿模组400远离所述光栅的位置。所述外界光线透过所述光开关阵列150传送至所述用户眼球；所述光栅160还用于将所述光开关阵列150透过的所述外界光线导入所述用户眼球。所述光开光阵列150可以根据需求使光开光的每个单元处于透明、半透明和不透明状态。

本实施例中，所述光开关阵列150英文optical switch matrix，是将多个单元光开关集成在一起形成的阵列。比如所述光开关阵列150可以是N×M的锁死光开关矩阵，基于双向非阻塞技术制造。所述光开关阵列150也可以是1×N的光纤开关，可以提供1dB左右的非常低的损耗。所述光开关阵列150也可以是双向N×M的光开关矩阵，适合任意光纤芯径，也可以在如300nm-2300nm的宽波段操作。

请参阅图5，本申请还提供一种显示装置的屈光度补偿方法。所述屈光度补偿方法采用上述任一项所述的显示装置10。所述显示装置10针对不同用户眼球的屈光度大小实现对屈光度的自动补偿。

所述屈光度补偿方法，包括：

S100、所述发光模组100向用户眼球发出检测光线。

S200、所述显示模组200向所述用户眼球显示虚拟图像。

S300、所述控制模组500根据所述屈光度检测模组300所检测出的屈光度调整所述发光模组100和屈光度补偿模组400。以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

具体的，所述发光模组100、所述显示模组200、所述屈光度检测模组300、屈光度补偿模组400和所述控制模组500的结构设置、功能描述和使用方法可以参照上述所述显示装置10中描述。结合所述显示装置10本实施例中提到的所述显示方法通过所述屈光度检测模组300检测用户眼球的屈光度。通过所述控制模组500实现对所述发光模组100和所述屈光度补偿模组400的位置调节，以实现用户眼球屈光度的补偿。本实施例中的所述显示方法可以自动校正屈光度，使得校正过程更加快捷、智能和精确，不需要用户手动调节屈光度。

S101，所述控制模组500控制所述发光模组100和所述屈光度补偿模组400调整至预设位置。

本步骤中，所述预设位置是正常用户眼睛的屈光度对应的位置。所述显示装置10处于开机状态，所述调焦模组130、所述检测模组300和所述屈光度补偿透镜400均处于正常人眼对应的位置。

S201，通过所述发光模组100提供注视目标，通过所述屈光度检测模组300获取用户眼球的屈光度。

本步骤中，如图2所示所述光开光阵列150处于关闭状态。所述红外光源120处于打开状态。所述显示模组200中央点亮一个或几个相邻像素，提示用户注视所述显示模组200的中央画面。虽然此时画面很可能不清楚，只是给用户提供一个注视目标。本步骤可以保证用户的眼球短时间不转动，所述屈光度检测模组300检测到人眼视网膜中红外光源的成像情况。根据所述屈光度检测模组300中所述探测器320获取的图像清晰程度，通过算法计算出对应人眼的屈光度。

S301，所述控制模组500根据所述屈光度检测模组300检测的屈光度计算联动控制策略，并控制所述发光模组100的移动，使得所述注视目标的画面清晰显示。其中所述注视目标的画面清晰显示包括所述注视目标在所述用户眼球中的画面清晰显示，并且所述注视目标在所述屈光度检测模组300的画面也清晰显示。

本步骤中，所述显示模组200发出的光线能够清晰显示在所述用户眼球。所述控制模组500通过所述驱动模组600根据屈光度和所述调焦模组130之间函数关系，驱动所述调焦模组130的位置发生变化，根据用户眼球的屈光度和所述检测透镜组310之间函数关系，驱动所述检测透镜组310的位置发生变化，使得探测器320探测到所述注视目标的画面清晰显示。

在一个实施例中，具体的所述注视目标可以是所述光源120发出的特定图形的图像，经过所述调焦模组130调焦，经过所述导光装置170导入至用户眼球。在经过所述用户眼球中的视网膜反射至所述屈光度检测模组300。

S401，所述控制模组500根据所述联动控制策略控制所述屈光度补偿模组400的移动，使得真实环境图像清晰显示，完成对所述用户眼球的屈光度补偿。

本步骤中，具体的可以是所述控制模组500控制所述驱动模组600根据屈光度和所述屈光度补偿模组400位置之间函数关系，驱动所述屈光度补偿模组400的位置发生移动，使真实画面显示清晰，完成对真实画面显示的补偿。当探测器的画面清晰显示、所述注视目标的画面清晰显示并且所述显示装置10形成的虚拟图像和真实环境图像清晰显示时，完成对用户眼球的屈光度补偿。

本实施例中，通过所述调焦模组130位置和所述检测透镜组310的变化，使得所述注视目标的画面清晰显示，即实现虚拟显示画面清晰显示。通过所述屈光度补偿模组400位置的变化，使得真实环境图像清晰显示。当虚拟图像和真实环境图像均清晰显示时，完成对所述用户眼球的屈光度补偿。本实施例中给出的屈光度补偿方法可以实现所述显示装置10焦距的自动调节，可以对不同的用户实现不同屈光度的自动补偿。本方法提出了一种自动调节屈光度的方法，可以减少用户的手动调焦过程，节约调焦时间，增强所述显示装置10使用的便捷性。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，本申请提供的所述方法还包括：S500，所述显示装置10关机，所述驱动模组600恢复至所述预设位置。

本实施例中，提供一种恢复预设位置的方法步骤，可以避免所述显示装置10被用户任意调节，可以增加所述显示装置10的使用寿命。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述S301，所述控制模组500根据所述屈光度检测模组300检测的屈光度计算联动控制策略，并控制所述发光模组100的移动，使得所述注视目标的画面清晰显示，包括：

获取所述注视目标的显示画面。

根据所述显示画面，计算所述屈光度的待调节大小和所述发光模组100的待移动行程或待移动路径。具体的本步骤中，可以是所述发光模组100中所述调焦模组130的待移动行程或待移动路径。也可以是所述光源120和所述显示器200的待移动行程或待移动路径。

控制所述发光模组100按照所述待移动行程或所述待移动路径进行移动。本步骤中，可以是所述调焦模组130和所述检测透镜组310按照所述待移动行程或所述待移动路径进行移动。本步骤中，也可以是所述光源120和所述显示器200按照所述待移动行程或所述待移动路径进行移动。

本实施例中，为了提高检测显示画面时的效果可以将所述注视目标调整为用户乐于接受的显示画面或者用户预先已知的显示画面。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，所述移动的具体步骤包括：通过水平方向的相对位移来调节所述屈光度，以使得对所述屈光度的调节达到所述待调节大小。

本实施例中，可以调节相对位移，也可以调节绝对位移。所述驱动模组600的调节先后顺序可以不做要求，调节的范围也可以不限，直至能够准确显示图像为止。

本申请提供一种所述屈光度补偿方法，包括：

S110，所述控制模组500控制所述发光模组100中的所述调焦模组130和所述屈光度补偿模组400调整至预设位置；

S210，通过所述光源120提供注视目标，通过所述探测器320获取用户眼球的屈光度；

S310，所述控制模组500根据所述屈光度控制所述光源120、所述显示模组200和所述探测器320的位置，使得所述注视目标的画面清晰显示。其中，所述注视目标的画面清晰显示包括所述注视目标在所述用户眼球中的画面清晰显示，并且所述注视目标在所述探测器(320)的画面也清晰显示。此时所述显示模组200发出的光线能够清晰显示在所述用户眼球。

S410，所述控制模组500根据所述屈光度控制所述屈光度补偿模组400的位置，使得真实环境图像清晰显示，完成对所述用户眼球的屈光度补偿。

本实施例中，通过所述光源120、所述显示模组200和所述探测器320位置的变化，使得所述注视目标的画面清晰显示，即实现虚拟显示画面清晰显示。通过所述屈光度补偿模组400位置的变化，使得真实环境图像清晰显示。当虚拟图像和真实环境图像均清晰显示时，完成对所述用户眼球的屈光度补偿。本实施例中给出的屈光度补偿方法可以实现所述显示装置10焦距的自动调节，可以对不同的用户实现不同屈光度的自动补偿。本方法提出了一种自动调节屈光度的方法，可以减少用户的手动调焦过程，节约调焦时间，增强所述显示装置10使用的便捷性。

在一个具体的实施例中，请参阅图3和图4，所述显示装置10为能够实现自动屈光度补偿的增强现实抬头显示装置。所述自动屈光度补偿的增强现实抬头装置包括光学器件模组和控制模组。

所述光学器件模组包括由光学器件组成的红外照明光路、显示投影光路、屈光度检测光路和屈光度补偿光路。

所述控制模组可以为处理器，可由计算机提供，用于图像采集和图像处理及算法处理。所述控制模组用于计算所述红外照明光路、所述显示投影光路、所述屈光度检测光路和所述屈光度补偿光路的同步实时联动。

所述红外照明光路由所述光源120(红外光源)、所述分光棱镜胶合面111、所述分光棱镜110、所述调焦模组130和所述导光模组170(波导镜片)组成。所述导光模组170包括第一自由曲面171和第二自由曲面172。所述红外光源120可以是红外LED或红外激光器。所述红外光源120与所述分光棱镜胶合面111之间可放置不同图案的光阑。所述分光棱镜110镀膜为透射可见光偏振光和反射红外光偏振光，其中可见光和红外光偏振态相反所述调焦模组130可以为一个或一组透镜。所述光波导镜片170包含一个或多个自由曲面和光栅。所述光栅160用于耦出光线进入人眼，所述光栅160可以为体光栅、浮雕光栅或布拉格光栅。所述红外照明光路的目的是在人眼眼底呈现红外光源或光阑的像。

所述显示投影光路由所述显示模组200、所述分光棱镜110、所述调焦模组130，包含自由曲面(171和172)的波导镜片170和人眼(用户眼球)组成。其中所述显示模组200可以为OLED，LCD，LCOS和DLP显示。所述显示模组200用于发射线偏振光，不局限某一方向偏振光。所述分光棱镜胶合面111镀膜为透射可见偏振光和反射红外偏振光，其中红外和可见偏振态垂直。所述调焦模组130可以为一个或一组透镜。所述光波导镜片170包含一个或多个自由曲面和光栅。所述光栅用于耦出光线进入人眼。所述光栅可以为体光栅、浮雕光栅或布拉格光栅。所述显示投影光路的目的是将显示模组投射出的画面导入到人眼。

所述屈光度检测光路由人眼、所述波导镜片170、所述检测透镜组310和所述探测器320。从人眼反射光线由波导的自由曲面172处出射进入所述检测透镜组310和所述探测器320。所述自由曲面172镀膜为反射可见波段。反射和红外光源120相同偏振态的光线，透射和红外光源120垂直偏振态的光线。由于人眼角膜和晶状体反射不改变光线的偏振态，在视网膜上漫反射会产生和所述红外光源120垂直偏振态的光线，通过所述自由曲面172上的镀膜，可以很好地减少角膜和晶状体的反射造成杂散光，同时也提高了所述探测器320的图像清晰度和对比度，为后期图像识别做储备。所述探测器320可以为光电耦合器件或光电二极管。

所述屈光度补偿光路由光开光阵列150、第一屈光度补偿透镜410、第二屈光度补偿透镜420、所述光栅160和所述导光模组170组成。其中所述光开光阵列150可以根据需求使光开光的每个单元处于透明、半透明和不透明状态。但所述光开光阵列150不局限于光开关阵列，也可以是聚合物液晶，充电断电呈现不同透明状态。所述第一屈光度补偿透镜410和所述第二屈光度补偿透镜420可以是两个自由曲面的镜片，通过改变相对位置来补偿人眼屈光度变化。屈光度镜片可以是液体镜片和液晶，通过电致变形来补偿屈光度。波导对外界光线透过，不改变光线走向。

具体实施例1：所述自动屈光度补偿的增强现实抬头显示装置通过屈光度检测光路得到的屈光不正数据，控制实现第一联动方案。所述第一联动方案包括：所述检测透镜组310、所述调焦模组130、所述第一屈光度补偿透镜410和所述第二屈光度补偿透镜420的实时联动。实时第一联动方案之后，若确认用户眼球观察虚拟画面和外界环境同时清晰，则实现了自动屈光度补偿。

具体实施例2：所述自动屈光度补偿的增强现实抬头显示装置通过屈光度检测光路得到的屈光不正数据，控制实现第二联动方案。所述第二联动方案包括：所述红外光源120、所述显示模组200、所述探测器320、所述第一屈光度补偿透镜410和所述第二屈光度补偿透镜420的实时联动。实时第二联动方案之后，若确认人眼观察虚拟画面和外界环境同时清晰，则实现了自动屈光度补偿。

作为一种较佳的实施方式，在上述实施方式的基础上，如果按照联动方案进行调整之后，画面仍然不清晰，可以进一步的实时获取显示数据，通过所述控制模组500再分析得到的显示数据，根据所述控制模组500控制得出的屈光度数据，再次得出联动方案进一步补偿调整焦距。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置(10)包括：

发光模组(100)，用于向用户眼球发出检测光线；

显示模组(200)，用于向所述用户眼球显示虚拟画面；

屈光度检测模组(300)，用于获取所述用户眼球基于所述检测光线所形成的反射光线，并基于所述反射光线生成所述用户眼球的屈光度；

屈光度补偿模组(400)，用于将外界光线透射进入所述用户眼球以在所述用户眼球形成实物画面；

控制模组(500)，与所述发光模组(100)和所述屈光度补偿模组(400)分别连接，用于根据所检测出的屈光度调整所述发光模组(100)和所述屈光度补偿模组(400)，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述控制模组(500)，与所述发光模组(100)、所述显示模组(200)和所述屈光度补偿模组(400)分别连接，用于根据所检测出的屈光度调整所述发光模组(100)、所述显示模组(200)和所述屈光度补偿模组(400)，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光模组(100)包括：

光源(120)，用于产生注视目标；

调焦模组(130)，所述注视目标发出光线通过所述调焦模组(130)进行汇聚。

4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述屈光度检测模组(300)包括：

检测透镜组(310)，对所述注视目标发出光线入射于所述用户眼球后反射进入所述屈光度检测模组(300)的光线聚焦，以形成聚焦后的图像；以及

探测器(320)，探测经所述检测透镜组(310)聚焦后的图像，根据画面清晰程度通过算法计算所述用户眼球的屈光度。

5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置(10)还包括：

驱动模组(600)，分别与所述调焦模组(130)、所述检测透镜组(310)和所述屈光度补偿模组(400)连接，通过所述控制模组(500)控制实现所述调焦模组(130)、所述检测透镜组(310)和所述屈光度补偿模组(400)的联动调节。

6.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置(10)还包括：

驱动模组(600)，分别与所述光源(120)、所述显示模组(200)、所述探测器(320)和所述屈光度补偿模组(400)连接，通过所述控制模组(500)控制实现所述光源(120)、所述显示模组(200)、所述探测器(320)和所述屈光度补偿模组(400)联动调节。

7.如权利要求5或6所述的显示装置，其特征在于，所述发光模组(100)还包括：

分光棱镜(110)，用于对所述光源(120)产生的所述注视目标发出光线和所述显示模组(200)发出的显示画面的光线进行选择性反射或透射；

所述分光棱镜(110)包括分光棱镜胶合面(111)，用于将所述光源(120)产生的所述注视目标发出光线的水平偏振光反射至所述调焦模组(130)，还用于将所述显示模组(200)发出的显示画面的垂直偏振光透射至所述调焦模组(130)。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置(10)还包括：

导光模组(170)，所述导光模组(170)为具有第一自由曲面(171)和第二自由曲面(172)的波导；

所述第一自由曲面(171)用于透射所述显示模组(200)发出的光线，还用于透射所述光源(120)产生的所述注视目标；

所述第二自由曲面(172)用于反射所述显示模组(200)发出的光线，还用于反射所述光源(120)产生的所述注视目标，还用于透过经所述用户眼球内视网膜反射进入所述屈光度检测模组(300)的光线，还用于拦截所述用户眼球内晶状体和角膜反射的杂散光。

9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置(10)还包括：

光栅(160)，用于将所述显示模组(200)和所述光源(120)发出的光线耦出至所述用户眼球。

10.一种显示方法，其特征在于，所述显示方法采用如权利要求1-9中任一项所述的显示装置(10)；

所述显示方法，包括：

S100、所述发光模组(100)向用户眼球发出检测光线；

S200、所述显示模组(200)向所述用户眼球显示虚拟图像；

S300、所述控制模组(500)根据所述屈光度检测模组(300)所检测出的屈光度调整所述发光模组(100)和屈光度补偿模组(400)，以使得所述虚拟画面和实物画面的清晰度均符合预设清晰度范围。

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