波导、近眼显示系统及其控制方法技术方案

本申请实施例公开了波导、近眼显示系统及其控制方法。眼动追踪模组实时监测使用者眼部的朝向，以便确定出使用者的视野在图像上对应的聚焦区域，并生成调节信号发送至波导，波导中耦入部件的耦入光束的方式或耦出部件的耦出光束的方式可调，经过调节的光束在显示成像时可仅显示人眼视野内的图像，从而在节省系统消耗的同时也能减少所显示的内容对使用者的干扰。

【技术实现步骤摘要】
波导、近眼显示系统及其控制方法
本申请涉及扫描显示
，具体涉及波导、近眼显示系统及其控制方法。
技术介绍
现如今，随着增强现实(AugmentedReality，AR)、虚拟现实(VirtualReality，VR)等显示技术的快速发展，诸如头戴式显示器(Head-MountedDisplay，HMD)等近眼显示设备也成为显示行业的热点。现有的近眼显示设备可采用扫描的方式实现较大视场的图像显示，但在部分场景中，较大视场的图像反而会带来一些问题，例如：若使用者佩戴AR设备行走时，显示太大视场的图像会遮挡使用者过多视线，从而可能带来安全隐患；又例如：在通过AR设备进行物体分析的过程中，较大视场的图像能够显示出较丰富的物体信息，但实际上，人眼无法看清视野聚焦范围以外的信息，从而导致AR设备显示的部分信息可能无法被使用者充分利用，同时也对系统造成多余的负担。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种波导、近眼显示系统及其控制方法，用来解决在近眼显示中图像显示的问题。本申请实施例提供一种波导，所述波导包括：设置于所述波导上的耦入部件、扩展部件和耦出部件，输入至所述波导的光束经所述耦入部件传输至所述扩展部件，由所述扩展部件扩展后的光束传输至所述耦出部件并由所述耦出部件输出，其中，所述耦入部件的耦入方式或所述耦出部件的耦出方式可调。进一步地，所述耦入部件或所述耦出部件中包含光学参数可调的光栅；其中，所述光学参数包括：反射率、折射率、耦入角度、耦入位置、耦出角度、耦出位置中的至少一种。进一步地，所述耦入部件或所述耦出部件由至少两个所述光学参数可调的光栅拼接构成。进一步地，所述耦入部件或所述耦出部件由一个所述光学参数可调的光栅构成。进一步地，所述耦入部件的入光口设置于所述波导表面；所述扩展部件设置于所述耦入部件的出射光路上且沿所述出射光路的方向延伸，所述扩展部件的出光方向垂直于所述扩展部件的延伸方向；所述耦出部件的入光侧与所述扩展部件的延伸方向平行相对，且所述耦出部件在所述扩展部件出光方向上延伸。本申请实施例还提供一种近眼显示系统，包括图像源模组、眼动追踪模组以及前述的波导，其中，所述图像源模组生成包含图像信息的光束并扫描输出至所述波导；所述波导对所述图像源模组输入的光束进行第一方向和第二方向上的扩展后输出，且根据所述眼动追踪模组发送的调节信号调节输入至波导的光束或从波导输出的光束；所述眼动追踪模组实时监测使用者眼部的转动角度，以便确定出使用者的视野在图像上对应的区域，并生成调节信号发送至所述波导，以对光束进行调节。本申请实施例还提供一种针对上述近眼显示系统的控制方法，所述方法包括：眼动追踪模组监测人眼的朝向，根据所述朝向确定人眼的聚焦区域；基于确定出的所述聚焦区域生成调节信号发送至所述波导，调节所述波导中耦入部件的耦入方式或耦出部件的耦出方式，以控制所述波导输出的光束在人眼成的像位于所述聚焦区域中。进一步地，当所述耦入部件或所述耦出部件由至少两个光学参数可调的光栅拼接构成时，调节所述波导中耦入部件的耦入方式或耦出部件的耦出方式，包括：调节所述耦入部件中与所述聚焦区域对应的部分或全部所述光学参数可调的光栅的耦入角度或耦入位置，或调节所述耦出部件中与所述聚焦区域对应的部分或全部所述光学参数可调的光栅的耦出角度或耦出位置。进一步地，当所述耦入部件或所述耦出部件由一个光学参数可调的光栅构成时，调节所述波导中耦入部件的耦入方式或耦出部件的耦出方式，包括：调节构成所述耦入部件的所述光学参数可调的光栅中对应于所述聚焦区域的耦入角度或耦入位置，或调节构成所述耦出部件的所述光学参数可调的光栅中对应于所述聚焦区域的耦出角度或耦出位置。本申请实施例还提供一种近眼显示设备，所述近眼显示设备用作增强现实显示设备，至少包括一套前述的近眼显示系统，所述近眼显示系统中波导的耦出部件出射的光束可进入人眼，且外界环境光线透过所述波导进入人眼。本申请实施例还提供另一种近眼显示设备，所述近眼显示设备用作虚拟现实显示设备，包括两套前述的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统中波导的耦出部件出射的光束进入左眼，第二套近眼显示系统中波导的耦出部件出射的光束进入右眼。采用本申请实施例中的技术方案可以实现以下技术效果：近眼显示系统出射的光束作用于人眼或显示介质上(如：镜片)，便可让使用者观看到相应的图像，从而实现近眼显示。同时，在眼动追踪模组的监测下，近眼显示系统可根据使用者眼部的转动方向，实时调节波导中耦入部件耦入光束的方式，耦入方式的改变，使得在波导中传输的光束按照特定角度和/或特定位置从波导中输出，进而波导输出的光束在人眼成的像位于聚焦区域中；或者，实时调节波导中耦出部件耦出光束的方式，耦出方式的改变，同样可使得光束按照特定角度和/或特定位置从波导中输出，进而波导输出的光束在人眼成的像位于聚焦区域中；上述方法在节省系统消耗的同时也能减少所显示的内容对使用者的干扰。此外，在实际的显示场景中，如果所要显示的图像内容的相对位置固定且范围超出人眼视野，则上述近眼显示系统可根据人眼的转动，仅显示人眼视野内的图像；而如果所要显示的图像内容本身并未超过人眼视野且相对位置并不固定，则可通过上述近眼显示系统可根据人眼的转动，调节图像内容的显示位置，将图像内容显示在人眼视野中。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本申请实施例提供的一种激光扫描显示原理示意图；图2是本申请实施例提供的一种人眼视野作用在图像上的简易示意图；图3a是本申请实施例提供的一种近眼显示系统的结构示意图；图3b是本申请实施例提供的在近眼显示系统中图像源模组20和波导30的连接关系示意图；图4是本申请实施例提供的一种波导的结构示意图；图5a是本申请实施例提供的一种耦入部件的结构示意图；图5b是本申请实施例提供的另一种耦入部件的结构示意图；图6a是本申请实施例提供的一种耦出部件的结构示意图；图6b是本申请实施例提供的另一种耦出部件的结构示意图；图7是本申请实施例提供的基于近眼显示系统的控制方法的流程图；图8是本申请实施例提供的一种控制方法下调节耦出角度的示意图；图9是本申请实施例提供的一种控制方法下调节耦出位置的示意图；图10是在实际观看时人眼视野的示意图；图11a是本申请实施例提供的一种近眼显示设备示意图；图11b是本申请实施例提供的另一种近眼显示设备示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。为便于理解，首先说明现有的近眼显示设备中激光扫描成像的基本原理。如图1所示为示意图，图1中包括：激光光源101、扫描器102及人眼视网膜103。在显示成像时，激光光源发出的激光经扫描器输出后，作用于某一像素点位置上，便实现了对该像素点位置的扫描，受扫描器控制，激光光束移动至下一像素点位置进行扫描。换言之，经扫描器输出的激光光束将按照一定顺序在每个像素点位置以对应的颜色、灰度或亮度进行点亮。在一帧的时间里，激光光束以足够高的速度遍历每一像素点位置，由于人眼观察事物存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波导，其特征在于，包括：设置于所述波导上的耦入部件、扩展部件和耦出部件，输入至所述波导的光束经所述耦入部件传输至所述扩展部件，由所述扩展部件扩展后的光束传输至所述耦出部件并由所述耦出部件输出，其中，所述耦入部件的耦入方式或所述耦出部件的耦出方式可调。

【技术特征摘要】
1.一种波导，其特征在于，包括：设置于所述波导上的耦入部件、扩展部件和耦出部件，输入至所述波导的光束经所述耦入部件传输至所述扩展部件，由所述扩展部件扩展后的光束传输至所述耦出部件并由所述耦出部件输出，其中，所述耦入部件的耦入方式或所述耦出部件的耦出方式可调。2.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述耦入部件或所述耦出部件中包含光学参数可调的光栅；其中，所述光学参数包括：反射率、折射率、耦入角度、耦入位置、耦出角度、耦出位置中的至少一种。3.如权利要求2所述的波导，其特征在于，所述耦入部件或所述耦出部件由至少两个所述光学参数可调的光栅拼接构成。4.如权利要求2所述的波导，其特征在于，所述耦入部件或所述耦出部件由一个所述光学参数可调的光栅构成。5.如权利要求1至4中任一所述的波导，其特征在于，所述耦入部件的入光口设置于所述波导表面；所述扩展部件设置于所述耦入部件的出射光路上且沿所述出射光路的方向延伸，所述扩展部件的出光方向垂直于所述扩展部件的延伸方向；所述耦出部件的入光侧与所述扩展部件的延伸方向平行相对，且所述耦出部件在所述扩展部件出光方向上延伸。6.一种近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统包含：图像源模组、眼动追踪模组...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚长呈，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51