虚拟视网膜投影系统的制作方法

文档序号:23588587发布日期:2021-01-08 14:23阅读:82来源:国知局
虚拟视网膜投影系统的制作方法

本发明涉及虚拟现实领域,尤其涉及一种虚拟视网膜投影系统。



背景技术:

现阶段,虚拟现实技术或者增强现实技术得到了较快的发展,然而,在长期使用相关设备后,却会造成视力受损,眼睛会聚功能受到损害,无法正常聚焦的后果。

3d显示通过分别给使用者的左右眼提供具有细微差别的视差图像,使使用者能够感受到立体感。由于现有的虚拟现实技术或者增强现实技术所呈现的图像会聚在一个虚拟平面上,人眼需要长期处于一个状态,才能够捕捉到图像,这违反了人眼的自然特性,被称为“伪3d”显示技术,长期使用后会造成使用者头痛、头晕,甚至对视力造成损害。

因此,需要使用“真3d”显示技术,实现虚拟现实,然而现有的“真3d”现实技术均由于存在不足而应用受阻,比如:虚拟视网膜投影技术,出瞳范围很小,难以满足眼球活动范围内对图像的捕捉要求。

因此,如何增大虚拟视网膜投影系统的出瞳大小,就成为本领域技术人员所要解决的技术问题。



技术实现要素:

本发明解决的问题是提供一种虚拟视网膜投影系统,可以增大虚拟视网膜投影系统的出瞳大小。

为解决上述问题,本发明提供一种虚拟视网膜投影系统,包括:

投影模组,适于产生待显示图像的细光束;

离散分光器件,适于接收所述细光束,并对所述细光束进行分光,产生不同离散方向的光束;

反射器件,适于接收不同离散方向的所述光束,并将进行反射,得到反射光束,所述反射光束形成各个视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,且各个相邻所述视点的距离小于人眼瞳孔的直径。

可选地,还包括:

波导器件,适于接收所述投影模组的细光束,并对所述细光线的传播光路进行光路折叠;

所述离散分光器件,适于接收所述细光束,并对所述细光束进行分光,产生不同离散方向的光束,包括:

适于接收经过光路折叠的细光束,并进行分光,产生不同离散方向的光束。

可选地,所述离散分光器件覆在所述波导器件的表面或者嵌入所述波导器件中。

可选地,所述反射器件覆在所述波导器件的表面或者嵌入所述波导器件中。

可选地,所述离散分光器件通过光学衍射器件的加工工艺制造。

可选地,所述光学衍射器件的加工工艺包括微纳加工工艺和干涉光刻工艺。

可选地,所述反射器件包括体全息器件、部分透射部分反射器件或者全反射器件。

可选地,所述部分透射部分反射器件包括部分透射部分反射的曲面器件或者部分透射部分反射的平面器件。

可选地,所述投影模组包括基于mems振镜的激光投影模组或者基于阵列像素面板的小光圈投影模组。

可选地,所述反射器件包括至少两个子反射区域,各个所述子反射区域适于接收所述对应于待显示图像的至少部分图像像素的不同离散方向的所述光束,进行反射,得到经不同子反射区域反射的角度不同的对应于不同图像像素的子反射光束和经不同子反射区域反射的角度差别在预定角度差别范围内的对应于同一图像像素的子反射光束,不同所述子反射区域的子反射光束分别形成各自的连续子视区,不同所述连续子视区全部重叠或部分重叠形成重叠视区,各个所述连续子视区均包括各个瞳孔大小范围的子视点,所述子视点可形成所述待显示图像的至少部分虚拟图像,所述视点位于所述重叠视区内,且包括位于瞳孔大小范围内的多个所述子视点,位于所述重叠视区内的各个所述子视点的部分虚拟图像拼接形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像。

可选地,各个所述子反射区域呈阵列排布。

可选地,同一图像像素的各个所述子反射光束的角度差别范围为0°-5°。

可选地,所述视点的区域的大小与所述子反射区域的面积和所述子反射区域的焦距相关。

与现有技术相比,本发明技术方案具有以下优点:

本发明实施例所提供的一种虚拟视网膜投影系统,包括:投影模组,适于产生待显示图像的细光束;离散分光器件,适于接收所述细光束,并对所述细光线进行分光,产生不同离散方向的光束;反射器件,适于接收不同离散方向的所述光束,并进行反射,得到反射光束,所述反射光束形成各个视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,且各个相邻所述视点的距离小于人眼瞳孔的直径。本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,首先利用能够产生细光束的投影模组产生待显示图像的细光束,细光束能够照射至离散分光器件,然后通过离散分光器件对细光束进行分光,得到不同离散方向的光束,从而使得分光后的光束仍然为细光束,得到的不同离散方向的光束照射至反射器件,反射器件对仍然为细光束的不同离散方向的光束进行反射,得到的反射光束形成各个视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,当人眼在视点的区域内时,即可看到对应的图像,并且各个相邻所述视点的距离小于人眼瞳孔的直径,当人眼移动时,也可以保证看到对应的图像。这样,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,利用能够产生细光束的投影模组产生细光束,并在后续的光线传输过程中始终保持细光束传输,从而可以减小整个近眼成像系统的系统光阑孔径,增大系统景深,使得使用者能在更大深度范围的多个平面上都能够看到清晰完整的图像,从而可以解决“辐辏-调节矛盾”;同时,首先利用离散分光器件将细光束进行分光,保持细光束的同时实现分光,然后利用反射器件进行细光束的反射,形成各个细光束的视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,并且各个相邻视点的距离小于人眼瞳孔的直径,满足人眼活动范围较大的要求,使得人眼在活动范围内都能够看到完整的图像,从而可以实现较大出瞳的无辐辏调节矛盾的3d近眼显示,增大虚拟视网膜投影系统的可视范围,增大出瞳。

可选方案中,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,还包括波导器件,投影模组所产生的细光束首先耦入波导器件,通过波导器件实现系统传播光路的折叠,离散分光器件接收经过波导器件进行光路折叠的光束,并对其进行分光,得到不同离散方向的所述光束。这样本发明实施例所提供的虚拟视网膜系统,利用波导器件实现细光线传播光路的折叠,从而可以提升虚拟视网膜投影系统集成度,提高系统的紧凑性,减小所需要的安装空间。

可选方案中,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,所述反射器件包括至少两个子反射区域,各个所述子反射区域适于接收所述对应于待显示图像的至少部分图像像素的不同离散方向的所述光束,进行反射,得到经不同子反射区域反射的角度不同的对应于不同图像像素的子反射光束和经不同子反射区域反射的角度差别在预定角度差别范围内的对应于同一图像像素的子反射光束,不同所述子反射区域的子反射光束分别形成各自的连续子视区,不同所述连续子视区全部重叠或部分重叠形成重叠视区,各个所述连续子视区均包括各个瞳孔大小范围的子视点,所述子视点可形成所述待显示图像的至少部分虚拟图像,所述视点位于所述重叠视区内,且包括位于瞳孔大小范围内的多个所述子视点,位于所述重叠视区内的各个所述子视点的部分虚拟图像拼接形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像。从而,对应于待显示图像的图像像素的不同离散方向的光束照射到不同的子反射区域,各个子反射区域之间对光线的调制相互独立,不存在彼此干扰,,从而可以提高反射器件的可控性,使得入射进瞳孔的光线形成连续无串扰的图像,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统可以在增大虚拟视网膜投影系统的出瞳大小的同时,增强成像可控性,提高成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图;

图2是本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统所形成的视点的一种排布方式示意图;

图3是本发明另一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图;

图4-图8是本发明各具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的部分结构示意图;

图9是本发明又一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图;

图10是本发明再一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图;

图11a和图11b是本发明再一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图;

图12是本发明一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的光束光路传播示意图。

具体实施方式

由背景技术可知,现有技术中的虚拟视网膜投影系统,无法增大虚拟视网膜投影系统的出瞳大小。

为了解决所述问题,本发明提供了一种虚拟视网膜投影系统,包括:

投影模组,适于产生待显示图像的细光束;

离散分光器件,适于接收所述细光束,并对所述细光束进行分光,产生不同离散方向的光束;

反射器件,适于接收不同离散方向的所述光束,并进行反射,得到反射光束,所述反射光束形成各个视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,且各个相邻所述视点的距离小于人眼瞳孔的直径。

可以看出,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,首先利用能够产生细光束的投影模组产生待显示图像的细光束,细光束能够照射至离散分光器件,然后通过离散分光器件对细光束进行分光,得到不同离散方向的光束,从而使得分光后的光束仍然为细光束,得到的不同离散方向的光束照射至反射器件,反射器件对仍然为细光束的不同离散方向的光束进行反射,得到的反射光束形成各个视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,当人眼在视点的区域内时,即可看到对应的图像,并且各个相邻所述视点的距离小于人眼瞳孔的直径,当人眼移动时,也可以保证看到对应的图像。

这样,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,利用能够产生细光束的投影模组产生细光束,并在后续的光线传输过程中始终保持细光束传输,从而可以减小整个近眼成像系统的系统光阑孔径,增大系统景深,使得使用者能在更大深度范围的多个平面上都能够看到清晰完整的图像,从而可以解决“辐辏-调节矛盾”;同时,首先利用离散分光器件将细光束进行分光,保持细光束的同时实现分光,然后利用反射器件进行细光束的反射,形成各个细光束的视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,并且各个相邻视点的距离小于人眼瞳孔的直径,满足人眼活动范围较大的要求,使得人眼在活动范围内都能够看到完整的图像,从而可以实现较大出瞳的无辐辏调节矛盾的3d近眼显示,增大虚拟视网膜投影系统的可视范围,增大出瞳。

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

请参考图1,图1是本发明一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图。

如图中所示,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,包括:投影模组1、离散分光器件2和反射器件3,其中,

投影模组1,适于产生待显示图像的细光束;

离散分光器件2,适于接收所述细光束,并对所述细光束进行分光,产生不同离散方向的光束;

反射器件3,适于接收不同离散方向的所述光束,并进行反射,得到反射光束,所述反射光束形成各个视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,且各个相邻所述视点的距离小于人眼瞳孔的直径。

需要说明的是,本文所述的视点并非严格的点,只要能够形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,都属于本文所述的视点,其中,满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,既包括完整的待显示图像,也包括尽管图像边缘存在渐晕,但也满足人眼视觉观看完整要求的图像。

工作过程中,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,首先利用能够产生细光线的投影模组1产生待显示图像的细光束,细光束能够照射至离散分光器件2,然后通过离散分光器件2对细光束进行分光,得到不同离散方向的光束,从而使得不同离散方向的光束仍然为细光线束,得到的不同离散方向的光束照射至反射器件3,对仍然为细光束的不同离散方向的光束进行反射,得到的反射光束形成各个视点(如图1中所示视点j、视点k、视点l),各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,并且相邻各个视点之间的距离小于瞳孔的直径,从而当人眼4的瞳孔5在视点的区域内时,即使人眼移动,瞳孔5可以接收到形成至少一个视点的反射光束,并投影到视网膜6上,人眼3即可看到对应的图像。

本文所述的视点的区域即各个视点形成的区域,比如:如果形成视点j、视点k和视点l,视点的区域即为视点j、视点k和视点l形成的区域。

需要说明的是,本文所述的细光束是指同一物点(或虚拟像点)发出的不同光线,它们到达人眼瞳孔位置,所形成的光束截面小于2mm,且光线角度的差异小于5°的光线集合所形成的光线束。

离散分光器件2对细光束进行分光,所产生的不同离散方向的光束,只有离散的数个方向,并非是连续分布的,从而不会破坏细光束,同时,不同离散方向的光束的扩散角度也可以进行差异化设计。

具体地,离散分光器件2属于光学衍射器件(doe,diffractiveopticalelement或者hoe,holographicopticalelement),因此可以通过光学衍射器件的加工工艺制造。

具体地,光学衍射器件的加工工艺可以包括微纳加工工艺和干涉光刻工艺。微纳加工工艺是指在玻璃或树脂基底上形成或高或低,或直或斜的微小结构。干涉光刻工艺是指通过两束或两束以上的相干光,在记录材料介质干涉形成干涉条纹,从而改变记录材料介质的光学特性。材料介质一般采用银盐材料、光致折变聚合物、重铬酸盐明胶等。

经反射器件反射后形成的各个视点,可以形成满足人眼视觉完整要求的显示图像,是指各个视点既可以形成所述待显示图像的完整图像,即待显示图像的全部图像;也可以形成待显示图像的部分图像,但对人眼视觉而言,已经满足完整要求的图像,即尽管图像边缘存在渐晕,但也满足人眼视觉观看完整要求的图像。

容易理解的是,在虚拟视网膜投影系统中,投影模组1、离散分光器件2和反射器件3之间的设置位置并不限定,只要能够实现待显示图像的细光线的光路传播即可。

在一种具体实施方式中,为方便各光学器件的设置,如图1所示,投影模组1和离散分光器件2可以均设置于反射器件3的同一侧,这样只要反射器件3具备反射的功能即可,当然也可以同时具备透射的功能。因此,反射器件可以为体全息器件、部分透射部分反射器件或者全反射器件。

全反射器件可以将光线全部反射,从而经过离散分光器件2产生的离散散射光全部被反射器件3反射,得到的图像的亮度较高;部分透射部分反射器件的成本较低,可以降低虚拟视网膜投影系统的成本;体全息器件具有较好的光学屈光性能,可以降低对于虚拟视网膜投影系统中的其他器件的要求,减小器件数量。

当然,在另一具体实施方式中,投影模组1和离散分光器件2也可以分别设置于反射器件3的两侧,这样,反射器件3需同时具备反射和透射的功能。因此,反射器件可以为体全息器件或部分透射部分反射器件。各器件的特点请参考前述描述,在此不再赘述。

当然,部分透射部分反射器件可以为部分透射部分反射的曲面器件,也可以为部分透射部分反射的平面器件。部分透射部分反射的曲面器件,也可以为部分透射部分反射的平面器件可以分别满足不同设计需求要求,其中,部分透射部分反射的曲面器件可以带有一定的屈光度进行像差校正。

对于投影模组1,只要能够产生待显示图像的细光束即可,在一种具体实施方式中,虚拟视网膜投影系统可以基于mems振镜的激光投影模组,或者为基于阵列像素面板的小光圈投影模组。基于mems振镜的激光投影模组或者基于阵列像素面板的小光圈投影模组不仅能够产生待显示图像的细光束,而且设备成熟,所产生的待显示图像清晰。

经本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统所形成的视点的排布方式请参考图2。

如图中所示,为方便描述,在此只考虑一个方向的视点分布。

设人眼瞳孔直径为,水平视场角为,若某个视点n离反射器件3的距离为,则对于该视点,在景深方向上,若人眼瞳孔中心位于视点n的中心对称轴上,则在距离视点n前后的范围内,图像的所有像素所对应的光线都能入射人眼瞳孔,因此在这个范围内,人眼能观看到的图像。在水平方向上,若水平方向有p个均匀分布的视点,而各个视点之间的距离为m,则水平方向的视区(人眼能够看到视点的区域,即视点的区域)的大小,景深方向的出瞳距离为

因此,只要人眼处于视点的区域内,并且处于出瞳范围内,那么就可以看到满足人眼视觉观看完整性要求的显示图像。

当然,在垂直于水平方向与景深方向的平面内,还会形成多个视点,从而构成垂直方向的视点的区域。

不论人眼在水平方向的视点的区域内,还是在垂直方向的视点的区域内,都属于本文所述的人眼在视点的区域内。

因此,视点的空间排布形状可以根据需要进行设计,比如可以为矩形、蜂窝型等形状,各个视点之间可以均匀分布也可以非均匀分布。

可以通过制作反射器件3时所使用的物光的排布形状确定所得到的视点的空间排布形状。

这样,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统,利用能够产生细光束的投影模组产生细光束,并在后续的光线传输过程中始终保持细光束传输,从而可以减小整个近眼成像系统的系统光阑孔径,增大景深,使得使用者在更大深度范围的多个平面上都能够看到清晰完整的图像,从而可以解决“辐辏-调节矛盾”;同时,首先利用离散分光器件将细光束进行分光,保持细光束的同时实现分光,然后利用反射器件进行细光束的反射,形成各个细光束的视点,各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,并且各个相邻视点的距离小于人眼瞳孔的直径,满足人眼活动范围较大的要求,使得人眼在活动范围内都能够看到完整的图像,从而可以实现较大出瞳的无辐辏调节矛盾的3d近眼显示,增大虚拟视网膜投影系统的可视范围,增大出瞳。

为了提高本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统的结构紧凑性,请参考图3-图8,图3是本发明另一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图;图4-图8是本发明各具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的部分结构示意图。

如图3所示,在另一种具体实施方式中,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统还包括波导器件7,适于接收所述投影模组1的细光束,并对所述细光线进行光路折叠;

所述离散分光器件2,适于接收所述细光束,并对所述细光束进行分光,产生不同离散方向的光束,包括:

适于接收经过光路折叠的细光束,并进行分光,产生不同离散方向的光束。

当投影模组1产生待显示图像的细光束时,细光束照射至波导器件7,经波导器件7光路折叠,照射至离散分光器件2,离散分光器件2进行分光,产生不同离散方向的光束,得到的不同离散方向的光束照射至反射器件3,对仍然为细光束的不同离散方向的光束进行反射,得到的反射光束形成各个视点(如图1中所示视点j、视点k、视点l),各个所述视点可形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,且相邻视点之间的距离小于瞳孔直径,当人眼4的瞳孔5在视点的区域内时,瞳孔5可以接收到视点的区域内的反射光束,并投影到视网膜6上,人眼3即可看到对应的图像。

当然为了方便虚拟视网膜投影系统的各个部件的设置,减少所占用的空间,并充分利用波导器件7的光路折叠作用,可以将离散分光器件2嵌入所述波导器件7中。

如图4和图5所示,离散分光器件2可以水平嵌入波导器件7中,如图6-图8所示,离散分光器件2可以倾斜嵌入波导器件7中,只要能够满足光路传播要求即可。

具体地,离散分光器件2可以通过胶合工艺或者薄膜嵌入成型工艺嵌入到波导器件9中,也可以覆在所述波导器件的表面。

类似地,反射器件3可以覆在所述波导器件7的表面或者嵌入所述波导器件中,实现对于不同散射方向的光束的反射。

如图3、图5、图7和图8所示,反射器件3可以嵌入波导器件7中,如图4和图6所示,反射器件3可以覆在波导器件7的表面。当反射器件3嵌入波导器件7中时,投影模组1和离散分光器件2分别位于反射器件3的两侧,因此,反射器件3需要既有反射功能,又有透射功能,因此可以选择体全息器件或者部分透射部分反射器件;当反射器件3覆在波导器件7的表面,且投影模组1所产生的待显示图像的细光束可以直接照射至离散分光器件2时,反射器件3可以为只有反射功能的全反射器件,也可以为既有反射功能,又有透射功能体全息器件或者部分透射部分反射器件。

当然,在一种具体实施方式中,反射器件3也可以通过胶合工艺或者薄膜嵌入成型工艺嵌入到波导器件9中。

这样,本发明实施例所提供的虚拟视网膜系统,通过设置波导器件,利用波导器件实现细光线的传播光路的折叠,从而可以提升虚拟视网膜投影系统集成度,提高系统的紧凑性,减小所需要的安装空间。

为了提高对于光线的可控性,本发明实施例还提供一种虚拟视网膜投影系统,请参考图9-图11b,图9是本发明又一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图,图10是本发明再一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图,图11a和图11b是本发明再一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的示意图,其中图11a和图11b共同表示光束的光路传播。

如图中所示,本发明实施例还提供一种虚拟视网膜投影系统,包括:投影模组1、离散分光器件2和反射器件3,反射器件3包括至少两个子反射区域31,各个子反射区域31适于接收对应于待显示图像的至少部分图像像素的不同离散方向的所述光束,并进行反射,得到经不同子反射区域31反射的角度不同的对应于不同图像像素的子反射光束和经不同子反射区域31反射的角度差别在预定角度差别范围内的对应于同一图像像素的子反射光束,不同子反射区域31的子反射光束分别形成各自的连续子视区,不同连续子视区全部重叠或部分重叠形成重叠视区8(图中所示为全部重叠的重叠视区),各个连续子视区均包括各个瞳孔大小范围的子视点,子视点可形成待显示图像的至少部分虚拟图像,视点位于重叠视区内,且包括位于瞳孔大小范围内的多个子视点,位于重叠视区内的各个子视点的部分虚拟图像拼接形成满足人眼视觉观看完整要求的待显示图像的虚拟图像。

请参考图12,图12是本发明一种具体实施方式所提供的虚拟视网膜投影系统的光束光路传播示意图。

为了保证当瞳孔移动的时候,人眼仍能够得到满足人眼视觉完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,不同子反射区域31除了接收待显示图像的对应于不同图像像素的子反射光束,相邻的不同子反射区域31还需要接收待显示图像的部分对应于相同图像像素(比如图中所示a)的子反射光束,因此经反射器件3反射后,会得到经不同子反射区域31反射的角度不同的对应于不同图像像素的子反射光束和经不同子反射区域31反射的角度差别在预定角度差别范围内的对应于同一图像像素的子反射光束(如图中所示a1、a2和a3)。

本文所述的对应于待显示图像的至少部分图像像素的不同离散方向的所述光束是指,由投影模组1产生,但是其对应的是待显示图像的图像像素的光束。

当投影模组1产生待显示图像的细光束时,细光束照射至离散分光器件2,离散分光器件2对细光束进行分光,产生不同离散方向的光束,产生不同离散方向的光束照射至反射器件3,反射器件3的各个子反射区域31接收对应于待显示图像的至少部分图像像素的产生不同离散方向的光束,将产生不同离散方向的光束进行反射,得到经不同子反射区域31反射的角度不同的对应于不同图像像素的子反射光束,以及经不同子反射区域31反射的角度差别在预定角度差别范围内的对应于同一图像像素的子反射光束,不同子反射区域31的子反射光束形成各个连续子视区,各个连续子视区内可以具有多个具有瞳孔大小的子视点,各个子视点可形成待显示图像的部分虚拟图像。

容易理解的是,各个子视点相当于利用瞳孔大小的滑窗在连续子视区内滑动所得到的各个区域,因此连续子视区内具有多个子视点,但各个子视点之间可以部分重叠或者不重叠。

需要说明的是,本文所述的连续子视区是指从同一个子反射区域31反射的光束会聚后发散形成的区域,重叠视区是指各个子反射区域31反射的光束会聚后发散形成的子反射区域重叠的区域。

当瞳孔位于重叠视区内时,同时也是位于不同子反射区域31形成的不同连续子视区,从而能够接收不同子反射区域31的反射光束,而当重叠视区内一个位置所包含的多个瞳孔大小范围的子视点,且各个子视点的部分虚拟图像拼接形成满足人眼视觉观看完整要求的所述待显示图像的虚拟图像,则该位置即为视点。

容易理解的是,瞳孔大小范围并非只是一个区域,而是以瞳孔大小范围作为滑窗,任意滑动至包括子视点的各个位置所形成的各个范围。因此,人眼的瞳孔5不断移动时,移动到位于有子视点的中间位置的视点或者最边界的视点都可以。

各个子反射区域31接收待显示图像的至少部分图像像素的不同散射方向的光束,是指,各个子反射区域31可以接收对应于待显示图像的全部图像像素的不同散射方向的光束,也可以只接收对应于待显示图像的部分图像像素的不同散射方向的光束,这样所得到的子视点既可以为待显示图像的全部图像,也可以为部分图像。

从而,对应于待显示图像的图像像素的不同离散方向的光束照射到不同的子反射区域,各个子反射区域之间对光线的调制相互独立,不存在彼此干扰,从而可以提高反射器件的可控性,使得入射进瞳孔的光线形成连续无串扰的图像,本发明实施例所提供的虚拟视网膜投影系统可以在增大虚拟视网膜投影系统的出瞳大小的同时,增强成像可控性,提高成像效果。

在一种具体实施方式中,为了方便各个子反射区域31的获取,并且提高子视点的形成,各个子反射区域31呈阵列排布。

进一步地,若同一图像像素的各个所述子反射光束的角度差别范围较大,所得到的显示图像的各个部分图像之间会出现隔断,因此为了保证所得到的满足人眼视觉完整要求的所述待显示图像的虚拟图像的连续性,同一图像像素的各个所述子反射光束的角度差别范围可以为0°-5°。

另一方面,请同时参考图9和图10,可以看出,图9和图10所形成的视点的区域会有所不同,具体视点的区域的大小可以根据需要进行调整,经大量研究发现,所述视点的区域的大小与所述子反射区域31的尺寸和所述子反射区域31的焦距相关,并且,所述视点的区域的大小与所述子反射区域31的尺寸正相关,与所述子反射区域31的焦距负相关,因此,可以通过调整所述子反射区域31的尺寸和所述子反射区域31的焦距二者中的至少一者,调整所述视点的区域的大小。

如图中所示,当需要增大视点的区域时,一方面可以增大各个子反射区域31的尺寸,还可以缩小各个子反射区域31的焦距,或者在增大各个子反射区域31的尺寸的同时缩小子反射区域31的焦距。

子反射区域31的尺寸的改变和焦距的改变都可以通过更换反射器件3实现。

从而,在使用过程中,可以根据需要确定选择反射器件3,使得反射器件3的子反射区域31所形成的视点的范围满足需要。

虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

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