CN113589534A - 屈光度自适应调节的近眼显示装置和增强现实显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种屈光度自适应调节的近眼显示装置和增强现实显示设备，近眼显示装置包括：眼球追踪设备和焦距可调节的近眼显示设备；所述眼球追踪设备，包括第一MEMS模组、第二MEMS模组和光学传感器，用于对人眼进行眼球追踪，并计算得到人眼的屈光度信息；所述焦距可调节的近眼显示设备，包括显示源、准直系统、可调焦透镜组、反射镜以及控制模块和驱动模块，用于根据所述人眼的屈光度信息调节所述可调焦透镜组的焦距。通过该技术方案，实现实时的快速的对眼球进行追踪，并实现变焦。

Description

屈光度自适应调节的近眼显示装置和增强现实显示设备
技术领域
本公开涉及增强现实显示技术领域，尤其涉及一种屈光度自适应调节的近眼显示装置和增强现实显示设备。
背景技术
增强现实技术(AR技术)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息融合的新技术，该技术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，使得AR技术在各个领域得到日益广泛的应用。其中传感技术通过先进精确的定位/运动检测，帮助用户在虚拟空间中获得现实的体验感，并与AR技术相结合使得AR技术在眼球追踪技术方面取得较大突破。
现阶段市面上通常采用的AR/VR眼球追踪模组通常需要至少一颗摄像头，外形略厚，用于VR头显体积相对看起来不算大，但若集成于轻量化AR眼镜上会比较显眼，看起来比较笨重和突出。另一方面，现阶段有大量群体需要长期配戴眼镜，然而目前近眼显示装置并没有针对视力有问题的人群提出特殊的设计方案。这使得很多需要使用近眼显示装置的人不得不再佩戴一副可以矫正视力的眼镜，很大程度的降低了近眼显示装置的舒适性和实用性。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种屈光度自适应调节的近眼显示装置和增强现实显示设备，从而实现实时的快速的对眼球进行追踪，并实现变焦。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种屈光度自适应调节的近眼显示装置，所述装置包括：眼球追踪设备和焦距可调节的近眼显示设备；
所述眼球追踪设备，包括第一MEMS模组、第二MEMS模组和光学传感器，用于对人眼进行眼球追踪，并计算得到人眼的屈光度信息；
所述焦距可调节的近眼显示设备，包括显示源、准直系统、可调焦透镜组、反射镜以及控制模块和驱动模块，用于根据所述人眼的屈光度信息调节所述可调焦透镜组的焦距。
在一个实施例中，优选地，所述显示源，设置于准直系统的主光轴上，用于加载并输出图像；
所述准直系统，将显示源输出的图像进行准直校正后射入所述反射镜；
所述可调焦透镜组，设置于所述准直系统内，用于进行焦距调节；
所述控制模块，用于根据所述眼球追踪设备返回的人眼的屈光度信息驱动所述驱动模块；
所述驱动模块，用于控制所述可调焦透镜组的透镜之间的相对位置，以调节焦距；
所述反射镜，用于将射入的光线反射至人眼。
在一个实施例中，优选地，所述第一MEMS模组和第二MEMS模组分别匀速在眼球水平轴和垂直轴方向发射动态光束至眼球，反射回的光线被所述光学传感器识别。
在一个实施例中，优选地，所述光学传感器通过光线反射所需要的时间计算眼球位置、外观、特征和结构信息以生成眼球数据，并计算得到所述人眼的屈光度信息。
在一个实施例中，优选地，所述第一MEMS模组和第二MEMS模组定时运行校准程序，并根据生成的眼球深度图来进行即时校准。
在一个实施例中，优选地，所述可调焦透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜具有自由曲面，所述第一透镜和所述第二透镜位置不固定，可横向移动调节。
在一个实施例中，优选地，所述准直系统包括多个凹透镜和多个凸透镜。
在一个实施例中，优选地，所述显示源包括Micro-LED或OLED。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种增强现实显示设备，包括：
如第一方面任一项所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例中，采用MEMS高速眼球追踪技术用于AR/VR注视点渲染，通过MEMS器件在一秒时间内可采集数千次角膜、虹膜和瞳孔数据，以实现快速、实时眼球追踪技术。并且通过可调焦透镜组，可以实现变焦的目的。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种屈光度自适应调节的近眼显示装置的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种眼球追踪设备的结构示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种焦距可调节的近眼显示设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种屈光度自适应调节的近眼显示装置的结构示意图。
如图1所示，屈光度自适应调节的近眼显示装置10，包括：眼球追踪设备11和焦距可调节的近眼显示设备12；
如图2所示，所述眼球追踪设备11，包括第一MEMS模组111、第二MEMS模组112和光学传感器113，用于对人眼进行眼球追踪，并计算得到人眼的屈光度信息；
如图3所示，所述焦距可调节的近眼显示设备12，包括显示源121、准直系统122、可调焦透镜组123、反射镜124以及控制模块和驱动模块(图中未示出)，用于根据所述人眼的屈光度信息调节所述可调焦透镜组的焦距。
所述显示源121，设置于准直系统的主光轴上，用于加载并输出图像；
所述准直系统122，将显示源输出的图像进行准直校正后射入所述反射镜124；
所述可调焦透镜组123，设置于所述准直系统内，用于进行焦距调节；
所述控制模块(图中未示出)，用于根据所述眼球追踪设备返回的人眼的屈光度信息驱动所述驱动模块；
所述驱动模块(图中未示出)，用于控制所述可调焦透镜组的透镜之间的相对位置，以调节焦距；
所述反射镜124，用于将射入的光线反射至人眼。
在一个实施例中，优选地，所述第一MEMS模组和第二MEMS模组分别匀速在眼球水平轴和垂直轴方向发射动态光束至眼球，反射回的光线被所述光学传感器识别。
在一个实施例中，优选地，所述光学传感器通过光线反射所需要的时间计算眼球位置、外观、特征和结构信息以生成眼球数据，并计算得到所述人眼的屈光度信息。
在一个实施例中，优选地，所述第一MEMS模组和第二MEMS模组定时运行校准程序，并根据生成的眼球深度图来进行即时校准。
为了保持准确的眼球追踪效果，MEMS模组会定期运行校准程序，并根据生成的眼球深度图来即时校准。如此一来，即使眼球追踪系统发生偶然轻微移动，也可以实时调整，无需长时间的重新校准。
在一个实施例中，优选地，所述可调焦透镜组123包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜具有自由曲面，所述第一透镜和所述第二透镜位置不固定，可横向移动调节。当横向移动调节这两个透镜的相对位置时，经准直系统准直的平行光线通过可调焦透镜组以及反射镜后将会会聚于眼睛前不同的位置，从而使系统的焦距得到改变，实现变焦的目的。
在一个实施例中，优选地，所述准直系统包括多个凹透镜和多个凸透镜。
在一个实施例中，优选地，所述显示源包括Micro-LED或OLED。
基于相同的构思，本公开实施例还提供一种增强现实显示设备，包括上述技术方案中任意一项所述的增强现实近眼显示装置。增强现实显示设备可以是AR眼镜或AR头盔等设备。
进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，所述装置包括：眼球追踪设备和焦距可调节的近眼显示设备；
所述眼球追踪设备，包括第一MEMS模组、第二MEMS模组和光学传感器，用于对人眼进行眼球追踪，并计算得到人眼的屈光度信息；
所述焦距可调节的近眼显示设备，包括显示源、准直系统、可调焦透镜组、反射镜以及控制模块和驱动模块，用于根据所述人眼的屈光度信息调节所述可调焦透镜组的焦距。
2.根据权利要求1所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，
所述显示源，设置于准直系统的主光轴上，用于加载并输出图像；
所述准直系统，将显示源输出的图像进行准直校正后射入所述反射镜；
所述可调焦透镜组，设置于所述准直系统内，用于进行焦距调节；
所述控制模块，用于根据所述眼球追踪设备返回的人眼的屈光度信息驱动所述驱动模块；
所述驱动模块，用于控制所述可调焦透镜组的透镜之间的相对位置，以调节焦距；
所述反射镜，用于将射入的光线反射至人眼。
3.根据权利要求1所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，
所述第一MEMS模组和第二MEMS模组分别匀速在眼球水平轴和垂直轴方向发射动态光束至眼球，反射回的光线被所述光学传感器识别。
4.根据权利要求1所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，
所述光学传感器通过光线反射所需要的时间计算眼球位置、外观、特征和结构信息以生成眼球数据，并计算得到所述人眼的屈光度信息。
5.根据权利要求1所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，所述第一MEMS模组和第二MEMS模组定时运行校准程序，并根据生成的眼球深度图来进行即时校准。
6.根据权利要求1所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，所述可调焦透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜具有自由曲面，所述第一透镜和所述第二透镜位置不固定，可横向移动调节。
7.根据权利要求1所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，所述准直系统包括多个凹透镜和多个凸透镜。
8.根据权利要求1所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置，其特征在于，所述显示源包括Micro-LED或OLED。
9.一种增强现实显示设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至8中任一项所述的屈光度自适应调节的近眼显示装置。
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