本發(fā)明涉及可穿戴顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成視力矯正的近眼顯示裝置。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，簡稱AR)，是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)。本發(fā)明使用了基于點(diǎn)光源光束(Pinlight)的視網(wǎng)膜直投型近眼顯示技術(shù)，可同時(shí)集成近眼顯示與視力矯正，特別適用于患有視力缺陷的用戶人群。

與其他近眼顯示技術(shù)---例如分束器、自由曲面光學(xué)、平面波導(dǎo)等---相比，基于點(diǎn)光源光束(Pinlight)的視網(wǎng)膜直投型近眼顯示技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更大的視場角(Field of View，簡稱FOV)。目前面向增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的近眼顯示裝置---例如智能眼鏡---的視場角通常在18至50度，而基于點(diǎn)光源光束的視網(wǎng)膜直投型近眼顯示裝置可實(shí)現(xiàn)100度以上的視場角。并且由于該方案采用了可等效小孔成像的點(diǎn)光源光束來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用于產(chǎn)生屈光度的光學(xué)元件，例如透鏡，從而徹底避免了像差與畸變的產(chǎn)生。

隨著各類消費(fèi)類電子產(chǎn)品的普及與使用頻率的上升，視力問題，包括近視、遠(yuǎn)視、散光等，也隨之加劇。然而目前面向增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的近眼顯示裝置對(duì)患有視力缺陷的用戶人群沒有進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。這迫使他們?cè)谂宕髦悄苎坨R的同時(shí)，需要額外再佩戴一副具有視力矯正功能的眼鏡或隱形眼鏡。這種分立的佩戴方式會(huì)極大地影響用戶體驗(yàn)，從而制約以智能眼鏡為代表的可穿戴智能設(shè)備的推廣。如何實(shí)現(xiàn)可集成近眼顯示與視力矯正的一體化光學(xué)設(shè)計(jì)，已成為本領(lǐng)域亟需解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上技術(shù)問題，提出一種集成視力矯正的近眼顯示裝置。該裝置的工作原理類似小孔成像，采用了點(diǎn)光源光束，適用于患有近視、遠(yuǎn)視、散光等屈光不正問題的用戶人群。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種集成視力矯正的近眼顯示裝置，其包括：

光源：用于發(fā)射光線至光學(xué)鏡片，位于光學(xué)鏡片的一側(cè)；

光學(xué)鏡片：用于矯正佩戴者的受損視力，其至少有一個(gè)表面具有凸面狀或凹面狀的區(qū)域，且有一個(gè)表面具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案，能將入射至其的光線轉(zhuǎn)換為點(diǎn)光源狀的光束；

空間光調(diào)制器：用于調(diào)制入射光線的振幅與相位，使得出射光線攜帶顯示信息，位于人眼與光學(xué)鏡片之間。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光源為發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管、量子點(diǎn)發(fā)光二極管、激光、冷陰極熒光燈管中的一種或幾種的組合。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光學(xué)鏡片的一個(gè)表面的陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案可以通過鉆孔、光刻、壓印、印刷、激光雕刻、全息曝光工藝進(jìn)行制備。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光學(xué)鏡片的一個(gè)表面的陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案可以突出、凹陷或者內(nèi)嵌于光學(xué)鏡片。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光學(xué)鏡片的一個(gè)表面的陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案的組成材料可以是鏡片本身、聚甲基丙烯酸甲酯、光敏材料、或者量子點(diǎn)。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光學(xué)鏡片的形狀可以為新月形、平凸形、平凹形或任意不規(guī)則表面的組合。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光學(xué)鏡片既可以是單焦點(diǎn)鏡片，也可以是多焦點(diǎn)鏡片，其中后者的鏡體由多個(gè)區(qū)域所組成，每個(gè)區(qū)域具有不同的焦點(diǎn)。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光學(xué)鏡片的一個(gè)或多個(gè)表面可以鍍有保護(hù)膜、抗反膜、抗眩膜、變色膜、濾光膜、防紫外膜或者其他光學(xué)功能膜中的一種或幾種。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述空間光調(diào)制器可以為透明液晶顯示屏或者干涉調(diào)制型顯示屏。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述空間光調(diào)制器可以為平板狀或者柔性彎曲狀。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述空間光調(diào)制器的像素的形狀可以為矩形、方形、圓形、橢圓形、六邊形或者任意多邊形。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，還包括：

人眼跟蹤器：用于監(jiān)測人眼。

作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述人眼跟蹤器可以監(jiān)測人眼的瞳孔位置、瞳孔尺寸、視線方向與聚焦?fàn)顟B(tài)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖；

圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖；

圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖；

圖4是本發(fā)明的第四實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖；

圖5是本發(fā)明的第五實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

【第一實(shí)施例】

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖，其中人眼10被大致表示為角膜、眼房、水晶體、玻璃體和視網(wǎng)膜。本實(shí)施例所示的集成視力矯正的近眼顯示裝置包括：

光源101：用于發(fā)射光線至光學(xué)鏡片，位于光學(xué)鏡片的一側(cè)；

光學(xué)鏡片102：用于矯正佩戴者的受損視力，其至少有一個(gè)表面具有凸面狀或凹面狀的區(qū)域，且有一個(gè)表面具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案，能將入射至其的光線轉(zhuǎn)換為點(diǎn)光源狀的光束；

空間光調(diào)制器103：用于調(diào)制入射光線的振幅與相位，使得出射光線攜帶顯示信息，位于人眼10與光學(xué)鏡片102之間。

本實(shí)施例中光源101為LED，位于光學(xué)鏡片102的下側(cè)。

本實(shí)施例中光學(xué)鏡片102的形狀為平凸形，包括第一表面102a、第二表面102b、第三表面102c、第四表面102d，其中第一表面102a為凸面，第二表面102b、第三表面102c、第四表面102d為平面。第二表面102b上具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)，即凹槽102e。凹槽102e可通過機(jī)械鉆孔或激光雕刻等工藝進(jìn)行制備。光學(xué)鏡片102為單焦點(diǎn)鏡片。光學(xué)鏡片102的第一表面102a和第二表面102b可以鍍有保護(hù)膜、抗反膜、抗眩膜、變色膜、濾光膜、防紫外膜或者其他光學(xué)功能膜中的一種或幾種。

本實(shí)施例中空間光調(diào)制器103為透明液晶顯示屏，位于光學(xué)鏡片102與人眼10之間?？臻g光調(diào)制器103為平板狀?？臻g光調(diào)制器103的像素的形狀可以為矩形、方形、圓形、橢圓形、六邊形或者任意多邊形。

第一實(shí)施例的具體工作流程說明如下：光源101從光學(xué)鏡片102的下方發(fā)射出光線，其中部分光線可入射進(jìn)入光學(xué)鏡片102，并在光學(xué)鏡片102內(nèi)部發(fā)生多次全反射。當(dāng)上述光線遇到陣列化的凹槽102e時(shí)，全反射條件被破壞，光線將被凹槽102e轉(zhuǎn)換成點(diǎn)光源狀的光束，朝著空間光調(diào)制器103出射。沒有遇到凹槽102e的光線，將繼續(xù)發(fā)生全反射，直到全反射條件被破壞為止。從光學(xué)鏡片102出射的光線到達(dá)空間光調(diào)制器103后，空間光調(diào)制器103將對(duì)其振幅與相位進(jìn)行調(diào)制，從而使光線攜帶由計(jì)算機(jī)生成的圖像信息。經(jīng)由空間光調(diào)制器103出射的光線將最后進(jìn)入人眼10成像。另一方面，外部環(huán)境所發(fā)出的光線也將依次經(jīng)過光學(xué)鏡片102與空間光調(diào)制器103，然后進(jìn)入人眼10。由于光學(xué)鏡片102的第一表面102a為一凸面，對(duì)于遠(yuǎn)視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔?。因此通過該裝置，用戶既可以看到虛擬場景，也可以看到真實(shí)場景，從而體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。

上述第一實(shí)施例所述的技術(shù)方案不同于基于間接投影的近眼顯示，其虛擬圖像是直接投影在人眼10的視網(wǎng)膜上，且不經(jīng)過任何帶有屈光度的光學(xué)元件。根據(jù)點(diǎn)光源光束的成像原理，該方案具有大視場角、無像差、無畸變等優(yōu)點(diǎn)。且投影在視網(wǎng)膜的圖像可隨著人眼的焦距變化而變化，即可產(chǎn)生自動(dòng)變焦的三維顯示效果，能使用戶觀看到不同顯示深度或距離的虛擬圖像。此外，對(duì)于虛擬圖像的光線而言，光學(xué)鏡片102起到了波導(dǎo)的作用。對(duì)于真實(shí)場景的光線，光學(xué)鏡片102又起到了視力矯正的作用。這種設(shè)計(jì)使患有遠(yuǎn)視的用戶無需額外佩戴眼鏡，大大減少了整個(gè)裝置的厚度與重量，顯著改善了用戶體驗(yàn)。

【第二實(shí)施例】

圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖，其中人眼10被大致表示為角膜、眼房、水晶體、玻璃體和視網(wǎng)膜。本實(shí)施例所示的集成視力矯正的近眼顯示裝置包括：

光源201：用于發(fā)射光線至光學(xué)鏡片，位于光學(xué)鏡片的一側(cè)；

光學(xué)鏡片202：用于矯正佩戴者的受損視力，其至少有一個(gè)表面具有凸面狀或凹面狀的區(qū)域，且有一個(gè)表面具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案，能將入射至其的光線轉(zhuǎn)換為點(diǎn)光源狀的光束；

空間光調(diào)制器203：用于調(diào)制入射光線的振幅與相位，使得出射光線攜帶顯示信息，位于人眼10與光學(xué)鏡片202之間。

本實(shí)施例中光源201為LED，位于光學(xué)鏡片202的下側(cè)。

本實(shí)施例中光學(xué)鏡片202的形狀為平凹形，包括第一表面202a、第二表面202b、第三表面202c、第四表面202d，其中第一表面202a為凹面，第二表面202b、第三表面202c、第四表面202d為平面。第二表面202b上具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)，即凹槽202e。凹槽202e可通過機(jī)械鉆孔或激光雕刻等工藝進(jìn)行制備。光學(xué)鏡片202為單焦點(diǎn)鏡片。光學(xué)鏡片202的第一表面202a和第二表面202b可以鍍有保護(hù)膜、抗反膜、抗眩膜、變色膜、濾光膜、防紫外膜等光學(xué)功能膜中的一種或幾種。

本實(shí)施例中空間光調(diào)制器203為透明液晶顯示屏，位于光學(xué)鏡片202與人眼10之間?？臻g光調(diào)制器203為平板狀?？臻g光調(diào)制器203的像素的形狀可以為矩形、方形、圓形、橢圓形、六邊形或者任意多邊形。

第二實(shí)施例的具體工作流程說明如下：光源201從光學(xué)鏡片202的下方發(fā)射出光線，其中部分光線可入射進(jìn)入光學(xué)鏡片202，并在光學(xué)鏡片102內(nèi)部發(fā)生多次全反射。當(dāng)上述光線遇到陣列化的凹槽202e時(shí)，全反射條件被破壞，光線將被凹槽202e轉(zhuǎn)換成點(diǎn)光源狀的光束，朝著空間光調(diào)制器203出射。沒有遇到凹槽202e的光線，將繼續(xù)發(fā)生全反射，直到全反射條件被破壞為止。從光學(xué)鏡片202出射的光線到達(dá)空間光調(diào)制器203后，空間光調(diào)制器203將對(duì)其振幅與相位進(jìn)行調(diào)制，從而使光線攜帶由計(jì)算機(jī)生成的圖像信息。經(jīng)由空間光調(diào)制器203出射的光線將最后進(jìn)入人眼10成像。另一方面，外部環(huán)境所發(fā)出的光線也將依次經(jīng)過光學(xué)鏡片202與空間光調(diào)制器203，然后進(jìn)入人眼10。由于光學(xué)鏡片202的第一表面202a為一凹面，對(duì)于近視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔?。因此通過該裝置，用戶既可以看到虛擬場景，也可以看到真實(shí)場景，從而體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。

上述第二實(shí)施例所述的技術(shù)方案不同于基于間接投影的近眼顯示，其虛擬圖像是直接投影在人眼10的視網(wǎng)膜上，且不經(jīng)過任何帶有屈光度的光學(xué)元件。根據(jù)點(diǎn)光源光束的成像原理，該方案具有大視場角、無像差、無畸變等優(yōu)點(diǎn)。且投影在視網(wǎng)膜的圖像可隨著人眼的焦距變化而變化，即可產(chǎn)生自動(dòng)變焦的三維顯示效果，能使用戶觀看到不同顯示深度或距離的虛擬圖像。此外，對(duì)于虛擬圖像的光線而言，光學(xué)鏡片202起到了波導(dǎo)的作用。對(duì)于真實(shí)場景的光線，光學(xué)鏡片202又起到了視力矯正的作用。這種設(shè)計(jì)使患有近視的用戶無需額外佩戴眼鏡，大大減少了整個(gè)裝置的厚度與重量，顯著改善了用戶體驗(yàn)。

【第三實(shí)施例】

圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖，其中人眼10被大致表示為角膜、眼房、水晶體、玻璃體和視網(wǎng)膜。本實(shí)施例所示的集成視力矯正的近眼顯示裝置包括：

光源301：用于發(fā)射光線至光學(xué)鏡片，位于光學(xué)鏡片的一側(cè)；

光學(xué)鏡片302：用于矯正佩戴者的受損視力，其至少有一個(gè)表面具有凸面狀或凹面狀的區(qū)域，且有一個(gè)表面具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案，能將入射至其的光線轉(zhuǎn)換為點(diǎn)光源狀的光束；

空間光調(diào)制器303：用于調(diào)制入射光線的振幅與相位，使得出射光線攜帶顯示信息，位于人眼10與光學(xué)鏡片302之間。

本實(shí)施例中光源301為LED，位于光學(xué)鏡片102的下側(cè)。

本實(shí)施例中光學(xué)鏡片302的形狀為新月形，包括第一表面302a、第二表面302b、第三表面302c、第四表面302d，其中第一表面302a為凸面，第二表面302b為凹面、第三表面302c、第四表面302d為平面。第二表面302b上具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)，即凹槽302e。凹槽302e可通過機(jī)械鉆孔或激光雕刻等工藝進(jìn)行制備。光學(xué)鏡片302為單焦點(diǎn)鏡片。光學(xué)鏡片302的第一表面302a和第二表面302b可以鍍有保護(hù)膜、抗反膜、抗眩膜、變色膜、濾光膜、防紫外膜等光學(xué)功能膜中的一種或幾種。

本實(shí)施例中空間光調(diào)制器303為透明液晶顯示屏，位于光學(xué)鏡片302與人眼10之間?？臻g光調(diào)制器303為平板狀?？臻g光調(diào)制器303的像素的形狀可以為矩形、方形、圓形、橢圓形、六邊形或者任意多邊形。

第三實(shí)施例的具體工作流程說明如下：光源301從光學(xué)鏡片302的下方發(fā)射出光線，其中部分光線可入射進(jìn)入光學(xué)鏡片302，并在光學(xué)鏡片302內(nèi)部發(fā)生多次全反射。當(dāng)上述光線遇到陣列化的凹槽302e時(shí)，全反射條件被破壞，光線將被凹槽302e轉(zhuǎn)換成點(diǎn)光源狀的光束，朝著空間光調(diào)制器303出射。沒有遇到凹槽302e的光線，將繼續(xù)發(fā)生全反射，直到全反射條件被破壞為止。從光學(xué)鏡片302出射的光線到達(dá)空間光調(diào)制器303后，空間光調(diào)制器303將對(duì)其振幅與相位進(jìn)行調(diào)制，從而使光線攜帶由計(jì)算機(jī)生成的圖像信息。經(jīng)由空間光調(diào)制器303出射的光線將最后進(jìn)入人眼10成像。另一方面，外部環(huán)境所發(fā)出的光線也將依次經(jīng)過光學(xué)鏡片302與空間光調(diào)制器303，然后進(jìn)入人眼10。如果光學(xué)鏡片302的第一表面302a的曲率半徑大于其第二表面302b的曲率半徑，對(duì)于近視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｈ绻鈱W(xué)鏡片302的第一表面302a的曲率半徑小于其第二表面302b的曲率半徑，對(duì)于遠(yuǎn)視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔?。因此通過該裝置，用戶既可以看到虛擬場景，也可以看到真實(shí)場景，從而體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。

上述第三實(shí)施例所述的技術(shù)方案不同于基于間接投影的近眼顯示，其虛擬圖像是直接投影在人眼10的視網(wǎng)膜上，且不經(jīng)過任何帶有屈光度的光學(xué)元件。根據(jù)點(diǎn)光源光束的成像原理，該方案具有大視場角、無像差、無畸變等優(yōu)點(diǎn)。且投影在視網(wǎng)膜的圖像可隨著人眼的焦距變化而變化，即可產(chǎn)生自動(dòng)變焦的三維顯示效果，能使用戶觀看到不同顯示深度或距離的虛擬圖像。此外，對(duì)于虛擬圖像的光線而言，光學(xué)鏡片302起到了波導(dǎo)的作用。對(duì)于真實(shí)場景的光線，光學(xué)鏡片302又起到了視力矯正的作用。這種設(shè)計(jì)使患有視力缺陷的用戶無需額外佩戴眼鏡，大大減少了整個(gè)裝置的厚度與重量，顯著改善了用戶體驗(yàn)。

【第四實(shí)施例】

圖4是本發(fā)明的第四實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖，其中人眼10被大致表示為角膜、眼房、水晶體、玻璃體和視網(wǎng)膜。本實(shí)施例所示的集成視力矯正的近眼顯示裝置包括：

光源401：用于發(fā)射光線至光學(xué)鏡片，位于光學(xué)鏡片的一側(cè)；

光學(xué)鏡片402：用于矯正佩戴者的受損視力，其至少有一個(gè)表面具有凸面狀或凹面狀的區(qū)域，且有一個(gè)表面具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案，能將入射至其的光線轉(zhuǎn)換為點(diǎn)光源狀的光束；

空間光調(diào)制器403：用于調(diào)制入射光線的振幅與相位，使得出射光線攜帶顯示信息，位于人眼10與光學(xué)鏡片102之間。

本實(shí)施例中光源401為LED，位于光學(xué)鏡片402的下側(cè)。

本實(shí)施例中光學(xué)鏡片402的形狀為新月形，包括第一表面402a、第二表面402b、第三表面402c、第四表面402d，其中第一表面402a為凸面，第二表面402b為凹面、第三表面402c、第四表面402d為平面。第二表面402b上具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)，即凹槽402e。凹槽402e可通過機(jī)械鉆孔或激光雕刻等工藝進(jìn)行制備。光學(xué)鏡片402為單焦點(diǎn)鏡片。光學(xué)鏡片402的第一表面402a和第二表面402b可以鍍有保護(hù)膜、抗反膜、抗眩膜、變色膜、濾光膜、防紫外膜等光學(xué)功能膜中的一種或幾種。

本實(shí)施例中空間光調(diào)制器403為透明液晶顯示屏，位于光學(xué)鏡片402與人眼10之間?？臻g光調(diào)制器403為柔性彎曲狀。空間光調(diào)制器403的像素的形狀可以為矩形、方形、圓形、橢圓形、六邊形或者任意多邊形。

第四實(shí)施例的具體工作流程說明如下：光源401從光學(xué)鏡片402的下方發(fā)射出光線，其中部分光線可入射進(jìn)入光學(xué)鏡片402，并在光學(xué)鏡片402內(nèi)部發(fā)生多次全反射。當(dāng)上述光線遇到陣列化的凹槽402e時(shí)，全反射條件被破壞，光線將被凹槽402e轉(zhuǎn)換成點(diǎn)光源狀的光束，朝著空間光調(diào)制器403出射。沒有遇到凹槽402e的光線，將繼續(xù)發(fā)生全反射，直到全反射條件被破壞為止。從光學(xué)鏡片402出射的光線到達(dá)空間光調(diào)制器403后，空間光調(diào)制器403將對(duì)其振幅與相位進(jìn)行調(diào)制，從而使光線攜帶由計(jì)算機(jī)生成的圖像信息。經(jīng)由空間光調(diào)制器403出射的光線將最后進(jìn)入人眼10成像。另一方面，外部環(huán)境所發(fā)出的光線也將依次經(jīng)過光學(xué)鏡片402與空間光調(diào)制器403，然后進(jìn)入人眼10。如果光學(xué)鏡片402的第一表面402a的曲率半徑大于其第二表面402b的曲率半徑，對(duì)于近視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔?。如果光學(xué)鏡片402的第一表面402a的曲率半徑小于其第二表面402b的曲率半徑，對(duì)于遠(yuǎn)視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｒ虼送ㄟ^該裝置，用戶既可以看到虛擬場景，也可以看到真實(shí)場景，從而體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。

上述第四實(shí)施例所述的技術(shù)方案不同于基于間接投影的近眼顯示，其虛擬圖像是直接投影在人眼10的視網(wǎng)膜上，且不經(jīng)過任何帶有屈光度的光學(xué)元件。根據(jù)點(diǎn)光源光束的成像原理，該方案具有大視場角、無像差、無畸變等優(yōu)點(diǎn)。且投影在視網(wǎng)膜的圖像可隨著人眼的焦距變化而變化，即可產(chǎn)生自動(dòng)變焦的三維顯示效果，能使用戶觀看到不同顯示深度或距離的虛擬圖像。此外，對(duì)于虛擬圖像的光線而言，光學(xué)鏡片402起到了波導(dǎo)的作用。對(duì)于真實(shí)場景的光線，光學(xué)鏡片402又起到了視力矯正的作用。這種設(shè)計(jì)使患有視力缺陷的用戶無需額外佩戴眼鏡，大大減少了整個(gè)裝置的厚度與重量，顯著改善了用戶體驗(yàn)。且由于光學(xué)鏡片402與空間光調(diào)制器403的形狀皆為新月形，可使得整個(gè)裝置更加美觀、更加符合人體工程學(xué)。

【第五實(shí)施例】

圖5是本發(fā)明的第五實(shí)施例的集成視力矯正的近眼顯示裝置的光路原理圖，其中人眼10被大致表示為角膜、眼房、水晶體、玻璃體和視網(wǎng)膜。本實(shí)施例所示的集成視力矯正的近眼顯示裝置包括：

光源501：用于發(fā)射光線至光學(xué)鏡片，位于光學(xué)鏡片的一側(cè)；

光學(xué)鏡片502：用于矯正佩戴者的受損視力，其至少有一個(gè)表面具有凸面狀或凹面狀的區(qū)域，且有一個(gè)表面具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)或圖案，能將入射至其的光線轉(zhuǎn)換為點(diǎn)光源狀的光束；

空間光調(diào)制器503：用于調(diào)制入射光線的振幅與相位，使得出射光線攜帶顯示信息，位于人眼10與光學(xué)鏡片502之間；

人眼跟蹤器504：用于監(jiān)測人眼。

本實(shí)施例中光源501為LED，位于光學(xué)鏡片502的下側(cè)。

本實(shí)施例中光學(xué)鏡片502的形狀為新月形，包括第一表面502a、第二表面502b、第三表面502c、第四表面502d，其中第一表面502a為凸面，第二表面502b為凹面、第三表面502c、第四表面502d為平面。第二表面502b上具有陣列化的光學(xué)微結(jié)構(gòu)，即凹槽502e。凹槽502e可通過機(jī)械鉆孔或激光雕刻等工藝進(jìn)行制備。光學(xué)鏡片502為單焦點(diǎn)鏡片。光學(xué)鏡片502的第一表面502a和第二表面502b可以鍍有保護(hù)膜、抗反膜、抗眩膜、變色膜、濾光膜、防紫外膜等光學(xué)功能膜中的一種或幾種。

本實(shí)施例中空間光調(diào)制器503為透明液晶顯示屏，位于光學(xué)鏡片502與人眼10之間。空間光調(diào)制器503為柔性面板。空間光調(diào)制器503的像素的形狀可以為矩形、方形、圓形、橢圓形、六邊形或者任意多邊形。

本實(shí)施例中人眼跟蹤器504可以監(jiān)測人眼的瞳孔位置、瞳孔尺寸、視線方向與聚焦?fàn)顟B(tài)等。

第五實(shí)施例的具體工作流程說明如下：光源501從光學(xué)鏡片502的下方發(fā)射出光線，其中部分光線可入射進(jìn)入光學(xué)鏡片502，并在光學(xué)鏡片502內(nèi)部發(fā)生多次全反射。當(dāng)上述光線遇到陣列化的凹槽502e時(shí)，全反射條件被破壞，光線將被凹槽502e轉(zhuǎn)換成點(diǎn)光源狀的光束，朝著空間光調(diào)制器503出射。沒有遇到凹槽502e的光線，將繼續(xù)發(fā)生全反射，直到全反射條件被破壞為止。從光學(xué)鏡片502出射的光線到達(dá)空間光調(diào)制器503后，空間光調(diào)制器503將對(duì)其振幅與相位進(jìn)行調(diào)制，從而使光線攜帶由計(jì)算機(jī)生成的圖像信息。經(jīng)由空間光調(diào)制器503出射的光線將最后進(jìn)入人眼10成像。另一方面，外部環(huán)境所發(fā)出的光線也將依次經(jīng)過光學(xué)鏡片502與空間光調(diào)制器503，然后進(jìn)入人眼10。在整個(gè)顯示過程中，人眼跟蹤器504實(shí)時(shí)監(jiān)測人眼的瞳孔位置、瞳孔尺寸、視線方向與聚焦?fàn)顟B(tài)，并根據(jù)這些信息向光源501以及空間光調(diào)制器503發(fā)出相關(guān)指令，對(duì)光源的發(fā)光方向、發(fā)光強(qiáng)度以及光線所攜帶的顯示信息做相關(guān)調(diào)整。如果光學(xué)鏡片502的第一表面502a的曲率半徑大于其第二表面502b的曲率半徑，對(duì)于近視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔?。如果光學(xué)鏡片502的第一表面502a的曲率半徑小于其第二表面502b的曲率半徑，對(duì)于遠(yuǎn)視用戶，可起到視力補(bǔ)償?shù)淖饔?。因此通過該裝置，用戶既可以看到虛擬場景，也可以看到真實(shí)場景，從而體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。

上述第五實(shí)施例所述的技術(shù)方案不同于基于間接投影的近眼顯示，其虛擬圖像是直接投影在人眼10的視網(wǎng)膜上，且不經(jīng)過任何帶有屈光度的光學(xué)元件。根據(jù)點(diǎn)光源光束的成像原理，該方案具有大視場角、無像差、無畸變等優(yōu)點(diǎn)。且投影在視網(wǎng)膜的圖像可隨著人眼的焦距變化而變化，即可產(chǎn)生自動(dòng)變焦的三維顯示效果，能使用戶觀看到不同顯示深度或距離的虛擬圖像。同時(shí)，根據(jù)人眼跟蹤器504所反饋的人眼的瞳孔位置、瞳孔尺寸、視線方向與聚焦?fàn)顟B(tài)，還可以對(duì)虛擬圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。此外，對(duì)于虛擬圖像的光線而言，光學(xué)鏡片502起到了波導(dǎo)的作用。對(duì)于真實(shí)場景的光線，光學(xué)鏡片502又起到了視力矯正的作用。這種設(shè)計(jì)使患有視力缺陷的用戶無需額外佩戴眼鏡，大大減少了整個(gè)裝置的厚度與重量，顯著改善了用戶體驗(yàn)。且由于光學(xué)鏡片502與空間光調(diào)制器503的形狀皆為新月形，可使得整個(gè)裝置更加美觀、更加符合人體工程學(xué)。