本公開涉及頭戴式顯示器裝置。更具體地，本公開涉及被配置為通過使用有源元件測(cè)量用戶視力和通過調(diào)整焦點(diǎn)矯正視力的顯示裝置。

背景技術(shù)：

在頭戴式顯示器(HMD)中，光學(xué)器件顯示器(optics display)準(zhǔn)直(collimate)、放大(magnify)和中繼(relay)圖像源?！皽?zhǔn)直”圖像源是指虛擬圖像被生成并被準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)以出現(xiàn)在離用戶臉部幾英寸的地方?！胺糯蟆眻D像源是指使得圖像顯得大于圖像的實(shí)際尺寸?！爸欣^”圖像源是指虛擬現(xiàn)實(shí)圖像被遠(yuǎn)離用戶的臉部和圖像源而生成。

最近，HMD已經(jīng)要求更精細(xì)和尖端的技術(shù)，因?yàn)樗挥脕盹@示虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)。因?yàn)镠MD是最靠近用戶的眼睛使用的顯示裝置，需要能夠減少眼睛疲勞的技術(shù)。

用于測(cè)量和矯正用戶的視力的相關(guān)技術(shù)方法之一涉及通過調(diào)整構(gòu)成HMD內(nèi)的光學(xué)器件(optics)的透鏡的位置以控制光路長(zhǎng)度來矯正視力。此外，還有一種涉及調(diào)整構(gòu)成HMD內(nèi)的光學(xué)器件的顯示器的位置以控制光路長(zhǎng)度的視力矯正方法。

然而，相關(guān)技術(shù)具有各種缺點(diǎn)，從而不能執(zhí)行精確的視力測(cè)量、左眼和右眼視力的分別矯正、以及矯正散光。而且，當(dāng)多個(gè)用戶共享同一個(gè)HMD時(shí)，用戶可能會(huì)體驗(yàn)到每次用戶發(fā)生改變時(shí)都需要重新調(diào)整視力測(cè)量的不便。

上述信息被作為背景信息給出，只是為了幫助對(duì)本公開的理解。關(guān)于上述任何內(nèi)容是否可應(yīng)用為本公開的現(xiàn)有技術(shù)，并沒有進(jìn)行確定，也未做出斷言。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的各方面將解決至少上述問題和/或缺點(diǎn)，并提供至少下述優(yōu)點(diǎn)。因此，本公開的一個(gè)方面將提供一種顯示裝置及其控制方法，該顯示裝置能 夠通過使用改變焦距的有源元件減小頭戴式顯示器(HMD)裝置的尺寸、并且基于根據(jù)左眼和右眼視力的測(cè)量而存儲(chǔ)的并且與用戶信息相關(guān)聯(lián)的信息而自動(dòng)地以及矯正用戶視力的顯示裝置。因此，能夠減少HMD的用戶的眼睛疲勞。

本公開的另一個(gè)方面將通過使用這樣的有源元件為用戶提供高清顯示屏。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了HMD裝置。該裝置包括：顯示器，被配置為提供圖像；有源元件，包括多個(gè)微反射鏡，并且被配置為反射提供在顯示器上的圖像；以及處理器，被配置為檢測(cè)用戶的視力，并且通過基于檢測(cè)到的用戶的視力控制多個(gè)微反射鏡中的至少一些微反射鏡的傾斜度來調(diào)整提供在顯示器上的圖像的焦距。

處理器可以在有源元件上生成掩模圖案，從而只有從顯示器發(fā)射的用于視力測(cè)量的光線的一定區(qū)域被形成為用戶的視網(wǎng)膜上的圖像，以及通過改變有源元件的光焦度來檢測(cè)視力。

處理器可以通過基于檢測(cè)到的用戶的視力調(diào)整有源元件的光焦度來矯正用戶的視力。

處理器可以在指定時(shí)間改變顯示在顯示器上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)，或者通過利用圖像識(shí)別來估計(jì)顯示在顯示器上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的對(duì)象位置并改變?cè)搱D像的焦點(diǎn)而改變虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦距。

處理器可以通過與虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的對(duì)象距離成比例地改變有源元件的焦度(power)來調(diào)整虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的每一層的焦點(diǎn)，以及當(dāng)用戶近視時(shí)，通過指定透鏡的焦度上的偏移以使得有源元件的焦度被改變，來擴(kuò)展用戶的視力調(diào)整范圍。

處理器使用高速的傾斜來驅(qū)動(dòng)有源元件，從而顯示器的分辨率被擴(kuò)展。

有源元件可以布置在相對(duì)于顯示器和光路的垂直方向上。

HMD裝置可以另外包括存儲(chǔ)器，其被配置為存儲(chǔ)檢測(cè)到的視力信息和用戶的生物特征信息。

HMD裝置可以另外包括多個(gè)偏振器。HMD裝置可以利用第一偏振器、第二偏振器和第三偏振器來獲得虛擬現(xiàn)實(shí)圖像，第一偏振器布置在有源元件和透鏡之間，第二偏振器布置在透鏡和第二偏振分束器的前表面之間，而第三偏振器垂直于第二偏振器、與有源元件平行地布置，并且布置在第二偏振 分束器的側(cè)表面上。

第一偏振器和第二偏振器可以是四分之一波片，而第三偏振器可以是半波片。

HMD裝置可以另外包括：準(zhǔn)直透鏡，被配置為將從顯示器發(fā)射的光線生成為平行光線；有源元件，被配置為會(huì)聚或發(fā)散從透鏡發(fā)射的光線；第一衍射元件，被配置為衍射從有源元件發(fā)射的光線；四分之一波片，布置在第一衍射元件和有源元件之間，并被配置為改變偏振狀態(tài)；光導(dǎo)，被配置為以全反射來光導(dǎo)衍射的光線；以及第二衍射元件，被配置為以衍射將光線發(fā)射到用戶。

第一衍射元件可以通過從顯示器發(fā)射的第一線性偏振光線，并衍射垂直于第一線性偏振光線的第二線性偏振光線。

HMD裝置可以通過將第一衍射元件布置為與有源元件平行、將第二衍射元件布置為與用戶的眼睛平行、以及將有源元件的光軸布置為相對(duì)于用戶的眼睛的光軸成指定的角度，來調(diào)整增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，提供了HMD裝置的顯示方法。該方法包括：通過使用包括多個(gè)微反射鏡的有源元件來檢測(cè)用戶的視力信息；存儲(chǔ)檢測(cè)到的用戶的視力信息與用戶的信息；以及當(dāng)用戶基于用戶的信息被識(shí)別時(shí)，通過基于檢測(cè)到的用戶的視力信息控制多個(gè)微反射鏡中的至少一些微反射鏡的傾斜度來調(diào)整提供到顯示器的圖像的焦距。

所述檢測(cè)可以包括生成掩模圖案，該掩模圖案被配置從而只有從顯示器發(fā)射的光線的一定區(qū)域被形成在有源元件的中心以用于視力測(cè)量，并且該區(qū)域能夠作為圖像形成在用戶視網(wǎng)膜上，并且通過改變有源元件的光焦度來測(cè)量視力。

顯示方法可以另外包括通過基于從有源元件檢測(cè)的視力來調(diào)整用戶的光焦度來矯正用戶的視力。

焦距的調(diào)整還可以包括以下各項(xiàng)之一：在指定時(shí)間改變顯示在顯示器上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)；以及通過利用圖像識(shí)別估計(jì)顯示在顯示器上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像中的對(duì)象位置、并改變?cè)搱D像的焦點(diǎn)，來改變虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦距。

顯示方法可以另外包括通過與虛擬現(xiàn)實(shí)圖像中的對(duì)象距離成比例地改變有源元件的焦度來調(diào)整虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的每一層的焦點(diǎn)。

顯示方法可以另外包括，當(dāng)用戶是近視時(shí)，通過指定透鏡的焦度上的偏 移以使得有源元件的焦度被改變，來擴(kuò)展用戶的視力調(diào)整范圍。

顯示方法可以另外包括使用高速傾斜來驅(qū)動(dòng)有源元件，從而擴(kuò)展顯示器的分辨率。

如上所述，根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的HMD裝置可以通過利用有源元件測(cè)量用戶視力來為用戶提供最優(yōu)化的圖像。而且，HMD裝置可以通過使用有源元件來小型化，并且為用戶提供高清顯示屏。

從以下結(jié)合附圖公開了本公開的各種實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本公開的其它方面、優(yōu)點(diǎn)、以及顯著特征將對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得清楚。

附圖說明

從以下結(jié)合附圖的描述中，本公開的一定實(shí)施例的上述以及其它方面、特征、以及優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中：

圖1是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的頭戴式顯示器(HMD)的一般配置的示圖；

圖2A是簡(jiǎn)要地示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD的配置的框圖；

圖2B是簡(jiǎn)要地示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD中的光學(xué)部分(optical section)的配置的框圖；

圖3是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的能夠矯正用戶的視力的HMD的示圖；

圖4是根據(jù)本公開的實(shí)施例的作為HMD的光學(xué)設(shè)計(jì)的瞳孔形成設(shè)計(jì)(pupil forming design)的示圖；

圖5是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD的顯示光學(xué)器件的詳細(xì)配置的示圖；

圖6A和圖6B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的組成HMD的有源元件的示圖；

圖7A到圖7E是根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于通過使用HMD的有源元件測(cè)量用戶的視力的方法的示圖；

圖8A和圖8B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的利用HMD的有源元件的高速傾斜實(shí)施的高清顯示器的示圖；

圖9A到圖9C是根據(jù)本公開的實(shí)施例的通過利用有源元件控制虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)來控制一只眼的視覺適應(yīng)/會(huì)聚的HMD的示圖；

圖10A和圖10B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的利用有源元件根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的距離執(zhí)行視覺適應(yīng)/會(huì)聚的HMD的示圖；

圖11是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的使用有源元件和衍射元件的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像的HMD的配置的示圖；以及

圖12是根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于通過使用HMD的有源元件測(cè)量和矯正用戶的視力的方法的流程圖。

貫穿附圖，相似的參考標(biāo)號(hào)將被理解為指代相似的部分、組件、以及結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

以下參考附圖的描述被提供來幫助對(duì)由權(quán)利要求及其等同物限定的本公開的各種實(shí)施例的全面理解。其包括各種具體細(xì)節(jié)來幫助所述理解，但是這些細(xì)節(jié)將被認(rèn)為僅僅是示范性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)這里描述的本公開的各種實(shí)施例做出各種改變和修改而不脫離本公開的范圍和精神。此外，為了清楚和簡(jiǎn)明，對(duì)于已知功能和結(jié)構(gòu)的描述可以被省略。

在以下描述和權(quán)利要求中使用的術(shù)語和詞語不限于文獻(xiàn)學(xué)上的意義，而是僅僅被發(fā)明人用來使得對(duì)本公開的理解清楚和一致。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，以下對(duì)本公開的各種實(shí)施例的描述僅僅是為了例示的目的而提供，而非為了限制由所附權(quán)利要求及其等同物定義的本公開的目的。

將理解的是，單數(shù)形式“一”和“該”包括復(fù)數(shù)的指示物，除非上下文清楚地另外表述。因此，例如，對(duì)“組件表面”的引用包括對(duì)一個(gè)或多個(gè)這樣的表面的引用。

另外，附在這里使用的元素的名稱處的后綴“…器”僅僅是考慮到撰寫描述的方便性而被給出或混合的，并且因此，這些后綴彼此之間不傳達(dá)任何區(qū)分性的含義或職責(zé)。

而且，包括如這里所使用的諸如“第一”、“第二”等的序數(shù)的表達(dá)可以用來描述各種元素，但是所述元素不應(yīng)被這樣的表達(dá)所限制。以上提到的表達(dá)以將一個(gè)元素與另一個(gè)元素相區(qū)別的單一目的來使用。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，“第一元素”可以被稱為“第二元素”，或者類似地，“第二元素”可以被稱為“第一元素”。

現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述本公開的一定實(shí)施例。

在以下描述中，相同的附圖參考標(biāo)號(hào)被用于相同的元素，即使是在不同 的附圖中。在描述中定義的事物，諸如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和元素，被提供以幫助對(duì)本公開的全面理解。因此，很清楚，本公開的各種實(shí)施例能夠在沒有那些具體定義的事物的情況下被執(zhí)行。

參考附圖，以下將詳細(xì)描述本公開。

圖1是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的頭戴式顯示器(HMD)的一般配置的示圖。

參考圖1，HMD 100可以是雙眼(binocular)形式的顯示裝置。但是，本公開不限于此，并且因此，HMD 100可以安裝在頭上，并且可以包括像一般眼鏡一樣的輕薄配置。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，HMD 100可以包括向左眼和右眼顯示圖像的顯示器、能夠測(cè)量用戶的視力的光學(xué)部分(未示出)、以及控制器101。控制器101可以配置在HMD 100外部或配置在HMD 100內(nèi)部。圖2A的處理器220可以執(zhí)行控制器101的功能。光學(xué)部分將在圖2B中具體解釋。

控制器101可以通過基于在光學(xué)部分中測(cè)量的用戶的視力調(diào)整光焦度(optical power)來矯正用戶的視力。而且，控制器101可以將測(cè)量的用戶的視力存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)中，并且控制光學(xué)部分以基于存儲(chǔ)的用戶信息測(cè)量視力。

當(dāng)控制器101配置在HMD 100外部時(shí)，HMD 100可以與控制器101執(zhí)行通信，并且控制器101可以執(zhí)行通信，從而HMD 100能夠從圖像處理裝置(未示出)接收?qǐng)D像。HMD 100和控制器101可以被配置為有線或無線地執(zhí)行通信。

而且，本公開的實(shí)施例能夠應(yīng)用在所有具有能夠在顯示裝置以及HMD100中測(cè)量和矯正用戶的視力的光學(xué)器件(optics)的顯示裝置。

圖2A是簡(jiǎn)要地示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD的配置的框圖。

參考圖2A，HMD 100可以包括顯示器210、處理器220、存儲(chǔ)器230、以及有源元件240。

顯示器210可以根據(jù)處理器220的控制命令來提供圖像，以及基于使用有源元件240和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器230中的用戶信息測(cè)量的用戶的左眼和右眼視力來顯示適合于用戶的視力的矯正圖像。

而且，顯示器210可以實(shí)施為各種形式，諸如液晶顯示器(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、柔性顯示器、三維(3D)顯示器等等。顯示器210可 以被配置為觸摸屏，并用作用于接收用戶觸摸命令的輸入的輸入設(shè)備，以及用作輸出設(shè)備。

存儲(chǔ)器230可以存儲(chǔ)由處理器220生成的用戶的視力信息和生物特征(biometric)信息。而且，存儲(chǔ)器230可以存儲(chǔ)用戶的矯正的視力信息。存儲(chǔ)器230可以存儲(chǔ)在處理器220中使用的程序、計(jì)算參數(shù)、以及用戶指令。例如，存儲(chǔ)器220可以包括硬盤、多媒體卡、閃速存儲(chǔ)器、微安全數(shù)字(SD)卡、或極速數(shù)字(XD)卡中的至少一個(gè)。而且，存儲(chǔ)器230可以是處理器220內(nèi)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)。

有源元件240可以通過調(diào)整用戶的光焦度來修改焦點(diǎn)，并且包括傾斜度能夠變化的可變形反射鏡(deformable mirror)。有源元件240可以包括多個(gè)微反射鏡(micro-mirror)，并且反射從顯示器210提供的圖像。以下解釋包括微反射鏡的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡被用作有源元件240的本公開的實(shí)施例。有源元件240將參考圖6A和圖6B具體地解釋。

處理器220可以控制有源元件240檢測(cè)用戶的視力，并且通過基于檢測(cè)到的用戶的視力控制有源元件240中的多個(gè)微反射鏡中的至少一些微反射鏡的傾斜度來調(diào)整從顯示器210提供的圖像的焦距。

處理器220可以控制顯示器210生成視力測(cè)量光線，并控制有源元件240從而視力測(cè)量光線能夠通過有源元件240中的多個(gè)微反射鏡中的至少一個(gè)微反射鏡在用戶的視網(wǎng)膜上形成為圖像。而且，處理器220可以在圖像被形成在用戶的視網(wǎng)膜上的時(shí)間點(diǎn)基于來自有源元件240的檢測(cè)到的信息在存儲(chǔ)器230中注冊(cè)用戶視力信息。

處理器220可以在有源元件240上生成掩模圖案，從而從顯示器220發(fā)射的用于測(cè)量視力的光線當(dāng)中的一些區(qū)域在用戶視網(wǎng)膜上被形成為圖像，并且通過改變有源元件240的光焦度來檢測(cè)視力。而且，處理器220可以通過基于檢測(cè)到的視力來調(diào)整有源元件240的光焦度來矯正用戶的視力。

而且，處理器220可以在指定時(shí)間修改顯示在顯示器210上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)。而且，處理器220可以通過利用圖像識(shí)別估計(jì)顯示在顯示器210上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的對(duì)象位置和改變?cè)搱D像的焦點(diǎn)來修改該虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦距。

而且，處理器220可以通過改變有源元件的焦度以便與虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的對(duì)象的距離成比例，來調(diào)整虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的層的焦點(diǎn)。而且，當(dāng)HMD 100的 用戶近視時(shí)，處理器220可以指定透鏡的焦度上的偏移，并且隨著有源元件240的焦度變化而擴(kuò)展用戶的視力調(diào)整范圍。

處理器220可以被配置為通過接收用戶命令和改變有源元件的微反射鏡的傾斜度來測(cè)量用戶的視力。例如，處理器220可以被配置為由用戶通過用于視力測(cè)量的用戶界面(UI)或菜單按鈕來修改有源元件的微反射鏡的傾斜度。例如，處理器220可以從用戶通過對(duì)HMD 100的觸摸屏的觸摸輸入或拖曳輸入來接收調(diào)整視力的命令和測(cè)量視力的命令。而且，處理器220可以從用戶通過諸如提供在HMD 100中的滾輪按鈕的用戶操作命令來接收調(diào)整視力的命令和測(cè)量視力的命令。

HMD 100可以包括通信器(未示出)。通信器可以與外部電子設(shè)備執(zhí)行有線/無線數(shù)據(jù)通信。當(dāng)根據(jù)無線通信方法與外部電子設(shè)備執(zhí)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，通信器可以包括Wi-Fi直連通信模塊、藍(lán)牙(BT)模塊、紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)(IrDA)模塊、近場(chǎng)通信(NFC)模塊、ZigBee模塊、蜂窩式通信模塊、第三代(3G)移動(dòng)通信模塊、第四代(4G)移動(dòng)通信模塊、以及長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)通信模塊中的至少一個(gè)。

這里，當(dāng)根據(jù)有線通信方法與外部電子設(shè)備執(zhí)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，通信器可以包括諸如通用串行總線(USB)的接口模塊。通過接口模塊，通信器可以在物理地連接到諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的外部終端的同時(shí)發(fā)送或接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)或者發(fā)送或接收固件數(shù)據(jù)以執(zhí)行固件升級(jí)。

通過上述過程，根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD 100可以通過利用有源元件240測(cè)量用戶的視力為用戶提供最優(yōu)化的圖像。

圖2B是簡(jiǎn)要地示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD的光學(xué)部分的配置的框圖。

參考圖2B，光學(xué)部分260可以包括有源元件240、顯示屏270、分束器275、透鏡280、透鏡反射鏡(lens mirror)285、多個(gè)偏振器290(四分之一波片或半波片)、以及棱鏡295。構(gòu)成光學(xué)部分260的單元不限于上述；還可以包括其它新的單元。將參考圖5具體解釋每個(gè)單元的特征。

顯示屏270可以在HMD 100的左眼和右眼上生成光線。顯示屏270可以是平面的或曲面的。顯示屏270可以包括光學(xué)指示器(indicator optics)。在HMD 100的左眼和右眼中的每一只眼上可以包括一個(gè)顯示屏270，或者在HMD 100的左眼和右眼的每一只眼上可以包括兩個(gè)顯示屏270。以下解釋在 HMD 100的左眼和右眼中每一只眼上包括一個(gè)顯示屏270的本公開的實(shí)施例。

分束器275可以包括第一分束器和第二分束器，第一分束器能夠反射從顯示屏270發(fā)射的光線，而第二分束器能夠反射從有源元件240發(fā)射的光線。透鏡280(例如，凹透鏡、凸透鏡、柱面透鏡)可以會(huì)聚從分束器275反射的光線。有源元件240可以通過會(huì)聚或發(fā)散來反射從透鏡280發(fā)射的光線。透鏡反射鏡285可以會(huì)聚從分束器275反射的光線并向用戶發(fā)射光線。

偏振器290可以包括多個(gè)偏振器(四分之一波片、半波片)。棱鏡295可以拓寬用戶的視場(chǎng)。棱鏡295可以是自由曲面棱鏡，其能夠擴(kuò)展從顯示屏270會(huì)聚的光線并引導(dǎo)到用戶的眼睛。

圖3是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的能夠矯正用戶的視力的HMD的示圖。

參考圖3，在相關(guān)技術(shù)中，通過將組成HMD 100的光學(xué)器件的透鏡反射鏡301和顯示屏300布置在均勻光路上、以及調(diào)整透鏡反射鏡301和顯示屏300之間的距離(即，光路長(zhǎng)度)以便將圖像聚焦在用戶的眼睛302，可以矯正用戶的視力。

而且，在相關(guān)技術(shù)中，可以通過將配置HMD 100的光學(xué)器件的顯示屏300、透鏡反射鏡301和反光鏡(reflecting mirror)(未示出)布置在均勻光路上、以及調(diào)整從顯示屏300到反光鏡(未示出)的第一光路和從反光鏡(未示出)到透鏡反射鏡301的第二光路中的至少一個(gè)，來矯正用戶的視力。

但是，上述技術(shù)可能具有以下問題：用戶的視力不能被精確地測(cè)量，以及當(dāng)HMD 100的用戶改變時(shí)用戶的視力不能被自動(dòng)地矯正。

圖4是根據(jù)本公開的實(shí)施例的作為HMD的光學(xué)設(shè)計(jì)的瞳孔形成設(shè)計(jì)的示圖。

作為用于HMD 100的光學(xué)設(shè)計(jì)，有非瞳孔形成設(shè)計(jì)和瞳孔形成設(shè)計(jì)。非瞳孔形成設(shè)計(jì)能夠被容易地建立。同時(shí)，因?yàn)榉峭仔纬稍O(shè)計(jì)具有短路徑長(zhǎng)度，所以可以獲得源圖像和虛擬現(xiàn)實(shí)圖像之間的短的投射距離。短路徑長(zhǎng)度表示HMD 100的顯示器位于靠近用戶的臉部和用戶的眼睛之處。這樣的HMD 100的光學(xué)設(shè)計(jì)具有很難建立修改的缺點(diǎn)。

同時(shí)，瞳孔形成設(shè)計(jì)具有與在顯微鏡、雙筒鏡或潛艇潛望鏡中生成圖像類似的配置。

參考圖4，瞳孔形成設(shè)計(jì)可以生成從顯示器400發(fā)送到第一透鏡集合401 的源圖像的中間圖像(medium image)402。所生成的中間圖像402可以利用第二透鏡集合403被中繼到用戶的眼睛404。用戶的眼睛404可以位于作為虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的出瞳區(qū)域。

瞳孔形成設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)可以提供從圖像平面到用戶的眼睛的期望的路徑長(zhǎng)度。而且，瞳孔形成設(shè)計(jì)可以被實(shí)施以提供比非瞳孔形成設(shè)計(jì)更長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度，并且移動(dòng)得進(jìn)一步遠(yuǎn)離用戶的臉部。而且，因?yàn)橥仔纬稍O(shè)計(jì)可以包括更多的透鏡和反射鏡，所以能夠增強(qiáng)光學(xué)矯正。

圖5是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD的顯示光學(xué)器件的詳細(xì)配置的示圖。

參考圖5，HMD 100的光學(xué)器件可以包括顯示器500、有源元件501、棱鏡502、偏振分束器503、透鏡反射鏡504、透鏡506、第一偏振器507、第二偏振器508、以及第三偏振器509。

顯示器500可以是平面顯示器或曲面顯示器。顯示器500可以是諸如LCD的液晶顯示器或諸如OLED的發(fā)光二極管顯示器。

有源元件501可以實(shí)施為包括多個(gè)微反射鏡的MEMS反射鏡。微反射鏡包括可以通過朝著X軸或Y軸旋轉(zhuǎn)來調(diào)整光焦度和修改掩模圖案的粒子。

HMD 100可以利用基于變化的光焦度生成的掩模圖案來檢測(cè)用戶的視力，其中光焦度通過控制有源元件501中的微反射鏡中的至少一些微反射鏡的傾斜度來變化。而且，用戶的視力可以通過基于檢測(cè)到的視力控制有源元件501中的微反射鏡中的至少一些微反射鏡的傾斜度和調(diào)整提供到顯示器的圖像的焦距來矯正。

通過上述過程，HMD 100可以更精確地測(cè)量和矯正用戶的視力。而且，HMD 100可以利用微反射鏡的精確的視力測(cè)量來減少公差。將參考圖7A到圖7E具體地解釋通過改變有源元件501的掩模圖案來測(cè)量視力的方法。

有源元件501可以被排列成垂直于光路，也可以被排列成垂直于顯示器500。以下將參考圖6A和圖6B解釋關(guān)于有源元件501的配置的具體的說明。

棱鏡502可以拓寬用戶的視場(chǎng)。偏振分束器503可以扮演通過穿透(penetrate)或反射光來分離入射光的角色?？梢允褂闷矫娴幕蛄⒎襟w的分束器。

透鏡反射鏡504可以是凹透鏡反射鏡、凸透鏡反射鏡、以及柱面透鏡反射鏡中的一個(gè)。透鏡506可以包括凹透鏡、凸透鏡、以及柱面透鏡中的一個(gè) 或多個(gè)。透鏡506和透鏡反射鏡504可以被配置為單一結(jié)構(gòu)，或者可以由多個(gè)不同的透鏡來配置。

第一偏振器507和第三偏振器509可以由1/4波片(四分之一波片)組成，而第二偏振器508可以由1/2波片(半波片)組成。1/4波片507、509和1/2波片508可以根據(jù)入射光線的狀態(tài)生成各種偏振狀態(tài)。

顯示器500可以發(fā)射光線，而排列在有源元件501的正面上的第一偏振分束器503可以反射由顯示器500發(fā)射的光線。由第一偏振分束器503反射的光線可以會(huì)聚在透鏡506上，穿過1/4波片，并會(huì)聚在有源元件501上。

有源元件501可以通過會(huì)聚或發(fā)散來反射從透鏡506發(fā)射的光線。從有源元件501發(fā)射的光線可以穿過1/4波片并會(huì)聚在透鏡506上。會(huì)聚在透鏡506上的光可以穿過第一偏振分束器503，穿過1/2波片508，通過第二偏振分束器502反射，穿過1/4波片509，并進(jìn)入透鏡反射鏡504。透鏡反射鏡504可以反射入射光線。從透鏡反射鏡504反射的光線可以穿過1/4波片509，穿過第二偏振分束器502，并且在用戶的視網(wǎng)膜505上形成為圖像。

具體地，當(dāng)顯示器500發(fā)射X偏振光時(shí)，X偏振光可以從第一偏振分束器反射并進(jìn)入有源元件501。這里，在進(jìn)入有源元件501之前，X偏振光可以穿過1/4波片507。從有源元件501反射的光線可以再次穿過1/4波片507，而Y偏振光可以穿過第一偏振分束器503。

穿過第一偏振分束器503的Y偏振光可以在被入射在1/2波片508上時(shí)生成虛擬現(xiàn)實(shí)圖像，而穿過1/2波片508的Y偏振光可以作為X偏振光進(jìn)入透鏡反射鏡504。作為X偏振光的入射光線可以穿過1/4波片509兩次(進(jìn)入的/反射的)，并且從透鏡反射鏡504發(fā)散Y偏振光在瞳孔505上。

這里，根據(jù)瞳孔形成設(shè)計(jì)的實(shí)施例，用戶可以在出瞳上觀看虛擬現(xiàn)實(shí)圖像。

圖6A和圖6B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的組成HMD的有源元件的示圖。

圖6A是根據(jù)本公開的實(shí)施例的被提供用來解釋作為有源元件的MEMS反射鏡形成圖像的示圖。

參考圖6A，MEMS反射鏡610可以包括多個(gè)微反射鏡601。MEMS反射鏡610可以在微反射鏡601的位置方面被控制。自動(dòng)分散的光線可以會(huì)聚在圖像平面的一個(gè)點(diǎn)P 600上。

圖6B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的示出作為有源元件的MEMS反射鏡610 的平面圖的示圖。

參考圖6B，MEMS反射鏡610可以以圓形排列的微反射鏡620來配置，并且微反射鏡620可以具有到反射鏡的單值函數(shù)(uniform function)。微反射鏡620具有高反射度。微反射鏡620中的每一個(gè)微反射鏡可以具有扇形形狀，以增加能夠增強(qiáng)光效率的反射區(qū)域。但是，圓形排列和扇形形狀僅僅是用于解釋的本公開的實(shí)施例之一；本公開不限于上述。

因?yàn)槲⒎瓷溏R620具有非常小的尺寸和較小的質(zhì)量，所以具有MEMS反射鏡排列的透鏡(有源元件)具有最快的響應(yīng)速度。例如，微反射鏡620的響應(yīng)速度可以超過100KHz。因此，微反射鏡620的焦距的改變的速度可以實(shí)施為大于或等于100KHz。

而且，微反射鏡620可以被控制，以便修改透鏡的焦距。MEMS反射鏡610可以控制分別關(guān)于微反射鏡620的平移(translation)或旋轉(zhuǎn)以便改變焦距。微反射鏡620的旋轉(zhuǎn)可以將光線的方向朝向X軸和Y軸改變，并且平移可以調(diào)整朝向Z軸的光線的相位。

因此，本公開的實(shí)施例可以被實(shí)施，從而由多個(gè)微反射鏡620組成的平面MEMS反射鏡610可以被相對(duì)于HMD 100的光路垂直地排列，并且用于視力測(cè)量的特定光線可以形成在MEMS反射鏡610的中心附近。通過上述過程，只有從顯示器發(fā)射的光線當(dāng)中的用于視力測(cè)量的主光線(chief ray)可以在用戶的視網(wǎng)膜上形成為圖像，并且視力可以被測(cè)量。

而且，光焦度可以通過經(jīng)由微反射鏡620的旋轉(zhuǎn)和平移而改變焦距來調(diào)整。視力可以通過上述過程矯正。

圖7A到圖7E是根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于使用HMD的有源元件測(cè)量用戶的視力的方法的示圖。

圖7A是當(dāng)使用光學(xué)器件測(cè)量視力時(shí)根據(jù)用戶的視力利用有源元件變化的掩模圖案的示圖。

參考圖7A，當(dāng)顯示屏700發(fā)射光線時(shí)，像素701可以在顯示器700中被開啟，并且被開啟的點(diǎn)狀(spot-like)像素701可以進(jìn)入透鏡。當(dāng)從顯示屏700發(fā)射的光線穿過透鏡時(shí)，作為點(diǎn)狀光線的像素701的尺寸可以利用透鏡變成擴(kuò)展的點(diǎn)狀光線。當(dāng)穿過透鏡的光線702進(jìn)入有源元件時(shí)，只有特定光線可以利用有源元件的微反射鏡的旋轉(zhuǎn)和共振，在有源元件的中心附近被遮掩(masked)。因此，穿過透鏡的點(diǎn)狀光線702當(dāng)中的特定區(qū)域光線703可以 在有源元件上形成為圖像。在有源元件上形成為圖像的特定區(qū)域光線703可以會(huì)聚到透鏡，而其它區(qū)域光線可能不能穿透透鏡。因此，穿過有源元件的光線可以變成先前形成在有源元件上的特定區(qū)域的點(diǎn)狀圖像704。

根據(jù)作為視力測(cè)量的原則的Scheiner原則，因?yàn)閷?duì)于正常視力而言光線被聚焦在一個(gè)點(diǎn)705上、而光線706則關(guān)于近視或遠(yuǎn)視而被劃分，所以一般的視力測(cè)量方法可以測(cè)量視力。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，通過應(yīng)用Scheiner原則和使用有源元件，HMD 100可以通過控制至少一些微反射鏡的傾斜度和驅(qū)動(dòng)其它光線遠(yuǎn)離中心、從而只有用于視力測(cè)量的光線能夠形成在視網(wǎng)膜的中心，來測(cè)量視力。

根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD 100可以被動(dòng)地使用有源元件來執(zhí)行視力測(cè)量。因此，HMD 100可以被實(shí)施以便通過接收用戶命令和改變組成有源元件的微反射鏡的傾斜度來測(cè)量用戶的視力。

例如，HMD 100可以被實(shí)施以便由用戶通過用于視力測(cè)量的UI或菜單按鈕來修改組成有源元件的微反射鏡的傾斜度。這里，用于視力測(cè)量的UI或菜單按鈕可以實(shí)施在HMD 100中或由外部設(shè)備(例如，遙控器)來實(shí)施。

具體地，用戶可以在觸摸HMD 100的屏幕或操作菜單按鈕的同時(shí)修改組成有源元件的微反射鏡的傾斜度。在組成有源元件的微反射鏡的傾斜度根據(jù)用戶的視力而改變的同時(shí)，用戶可以存儲(chǔ)從HMD 100觀看到清楚的圖案的時(shí)刻的用戶的視力。HMD 100可以被實(shí)施為在由用戶輸入視力存儲(chǔ)命令時(shí)存儲(chǔ)基于組成有源元件的微反射鏡的傾斜度信息檢測(cè)到的視力信息，并且將視力信息與用戶信息(例如，用戶標(biāo)識(shí)符(ID)和用戶的生物特征信息)一起存儲(chǔ)。這里，用戶信息可以是由用戶先前存儲(chǔ)在HMD 100中的用戶信息或由用戶與視力信息一起輸入的信息。

圖7B到圖7E是當(dāng)測(cè)量正常視力和遠(yuǎn)視時(shí)利用有源元件的對(duì)掩模圖案的修改的示圖。圖7B和圖7C是示出當(dāng)測(cè)量正常視力時(shí)利用有源元件的掩模圖案的示圖。

參考圖7B和圖7C，在圖7A中解釋的從顯示屏700發(fā)射的點(diǎn)狀光線701可以在穿過透鏡710時(shí)被擴(kuò)展。如上在圖7A中所述，穿過透鏡的光線可以擴(kuò)展到點(diǎn)狀圖像702。從透鏡發(fā)散的光線702可以進(jìn)入有源元件720。

進(jìn)入有源元件720的光線702可以通過組成有源元件720的微反射鏡的平移和旋轉(zhuǎn)來修改掩模圖案。因此，只有根據(jù)用戶的焦距的特定區(qū)域光線可 以在有源元件720上形成為圖像。

如上在圖7A中所述，形成在有源元件上的光線可以具有特定光線的掩模圖案703。而且，光線在穿過有源元件之后可以變成先前形成在有源元件上的特定區(qū)域的點(diǎn)狀圖像704。參考圖7B和圖7C，穿過有源元件720的光線704(見圖7A)可以形成在用戶的視網(wǎng)膜730的中心上，并且用于用戶的視力測(cè)量的光線705可以生成在顯示屏700上。因此，視力能夠被測(cè)量。

圖7D和圖7E是示出當(dāng)測(cè)量近視時(shí)利用有源元件的掩模圖案的示圖。

參考圖7D和圖7E，有源元件720可以通過會(huì)聚在透鏡710上的光線702的組成有源元件720的微反射鏡的旋轉(zhuǎn)和平移，來生成與正常視力(圖7B和圖7C)不同的掩模圖案。這里，在圖7D和圖7E中，具有在有源元件720上形成和生成的掩模圖案的光線704可以形成在用戶的視網(wǎng)膜730的前面區(qū)域(front area)上，而用于用戶視力測(cè)量的光線706可以被分離和生成。因此，通過使用上述過程能夠測(cè)量近視。而且，通過調(diào)整利用由有源元件720生成的掩模圖案的方位角的旋轉(zhuǎn)而生成的掩模圖案，能夠測(cè)量散光。

如上所述，HMD 100可以控制顯示屏700生成用于視力測(cè)量的光線，控制有源元件720以在用戶視網(wǎng)膜730上形成用于視力測(cè)量的光線，并且將在圖像被形成在用戶視網(wǎng)膜730上時(shí)的時(shí)間點(diǎn)處的有源元件720的信息注冊(cè)為用戶視力信息。

這里，所測(cè)量的視力信息可以存儲(chǔ)在HMD 100的存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器可以一起存儲(chǔ)用戶的生物特征信息。例如，用戶的生物特征信息可以存儲(chǔ)各種信息，諸如虹膜識(shí)別、語音識(shí)別、面部識(shí)別、以及指紋識(shí)別。因此，在用戶再次使用HMD 100時(shí)，HMD 100可以基于用戶的生物特征信息，來矯正自動(dòng)地適合于用戶的視力信息的視力。

具體地，當(dāng)HMD 100識(shí)別用戶的生物特征信息時(shí)，用戶可以通過用戶命令選擇執(zhí)行識(shí)別，諸如提供用戶識(shí)別菜單的UI，或者當(dāng)用戶將HMD 100戴在頭上時(shí)，可以自動(dòng)地執(zhí)行識(shí)別。當(dāng)用戶被識(shí)別時(shí)，HMD 100可以基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的與用戶的生物特征信息匹配的用戶的視力信息來矯正視力。當(dāng)存儲(chǔ)和識(shí)別用戶的生物特征信息的技術(shù)被應(yīng)用到HMD 100時(shí)，能夠應(yīng)用保護(hù)用戶信息的加密技術(shù)。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，用于在HMD 100中矯正用戶視力的方法可以通過利用有源元件調(diào)整用戶光焦度來矯正用戶視力。

光焦度可以指示透鏡焦度(lens power)，并且可以與焦距成反比。因此，HMD 100可以根據(jù)用戶視力具有不同的焦距。由多個(gè)微反射鏡組成的有源元件可以控制基于用戶視力表示的不同的焦距。如圖6A中所示，包括MEMS反射鏡的有源元件可以利用微反射鏡的旋轉(zhuǎn)來修改光線的方向，利用平移來調(diào)整光線的相位，以及修改有源元件的焦距。因此，視力能夠被矯正。

而且，根據(jù)本公開的實(shí)施例，HMD 100能夠通過改變虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)來減少眼睛疲勞。當(dāng)HMD 100被長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦距可以被固定在一個(gè)位置上。這里，因?yàn)榻裹c(diǎn)被長(zhǎng)時(shí)間置于一個(gè)位置，可能發(fā)生眼睛疲勞，并且可能發(fā)生視力損傷(eyesight loss)。

為了解決上述問題，HMD 100可以通過控制有源元件在指定時(shí)間主動(dòng)地修改虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)。因此，HMD 100可以通過在特定時(shí)間調(diào)整有源元件的光焦度，來調(diào)整虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)。而且，HMD 100可以通過估計(jì)顯示在顯示屏上的對(duì)象位置和應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)，來修改虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)。這里，通過匹配在環(huán)境對(duì)象(ambient object)的位置上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)與有源元件，能夠減少眼睛疲勞。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，當(dāng)近視的用戶的視力是3屈光度時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)象可以形成為33厘米距離。這里，當(dāng)將與由正常視力代表的無限遠(yuǎn)處的對(duì)象距離一致的3屈光度視差(disparity)應(yīng)用在近視用戶的視力時(shí)(when applying a 3diopters disparity which is uniform to the object distance at infinity represented from normal eyesight to the eyesight of a myopic user)，近視的用戶可能會(huì)感到眩暈。順便提及，屈光度是透鏡或曲面反射鏡的光焦度的測(cè)量的單位，其等于以米測(cè)量的焦距的倒數(shù)(也就是說，1/米)。因此，本公開的實(shí)施例可以實(shí)施為從而可以通過提供其中所述視差被調(diào)節(jié)為適合于用戶的視力的圖像，應(yīng)用圖像失真(image distortion)的最優(yōu)化的值。

而且，根據(jù)本公開的實(shí)施例，HMD 100可以矯正高像差(aberration)。因?yàn)椴荒茉诔C正透鏡中測(cè)量眼睛的整個(gè)區(qū)域，所以只能夠矯正低像差。但是，有源元件可以由多個(gè)MEMS反射鏡組成，并且分別關(guān)于微反射鏡的區(qū)域的焦距可以被調(diào)整，其近似不同的透鏡焦度。因此，能夠執(zhí)行高像差的矯正。通過上述過程，通過應(yīng)用被實(shí)施來測(cè)量眼睛的整個(gè)區(qū)域(眼睛的全像差“指紋”)的高像差檢測(cè)技術(shù)，高像差可以被檢測(cè)，并且可以通過使用有源元件矯正檢測(cè)到的像差。

而且，根據(jù)本公開的實(shí)施例，HMD 100可以通過在組成光學(xué)器件的透鏡反射鏡的透鏡焦度上建立偏移值，來擴(kuò)展視力調(diào)整范圍。例如，對(duì)于組成有源元件的多個(gè)MEMS反射鏡，當(dāng)光焦度增加時(shí)，色像差(chromatic aberration)也隨著衍射增加。因此，HMD 100應(yīng)當(dāng)以較低的光焦度來驅(qū)動(dòng)，以便減少色像差。因?yàn)楣饨苟扰c焦距成反比，所以當(dāng)焦距大時(shí)，光焦度可以具有低值。

為了增加HMD 100中的焦距，可以在透鏡反射鏡上建立光焦度偏移，并且可以在有源元件中減去在透鏡反射鏡中建立的偏移值的光焦度。

例如，當(dāng)正常用戶的視力是60屈光度時(shí)，以及當(dāng)透鏡反射鏡的光焦度是27屈光度時(shí)，能夠由有源元件的MEMS反射鏡使用的光焦度可以假設(shè)為從+3屈光度到-3屈光度。當(dāng)沒有在透鏡反射鏡上建立光焦度的偏移值時(shí)，以及當(dāng)正常視力被測(cè)量時(shí)，透鏡反射鏡可以具有27屈光度的光焦度，而MEMS反射鏡可以具有從+3屈光度到-3屈光度的光焦度。這里，當(dāng)近視被測(cè)量時(shí)，透鏡反射鏡可以具有27屈光度的光焦度，而MEMS反射鏡可以將視力從0屈光度矯正到-3屈光度。

同時(shí)，根據(jù)本公開的實(shí)施例，當(dāng)在透鏡反射鏡上建立光焦度的偏移值時(shí)，以及當(dāng)正常視力被測(cè)量時(shí)，透鏡反射鏡可以具有24屈光度(27屈光度-3屈光度)的光焦度，而MEMS反射鏡可以具有從0屈光度到-6屈光度的光焦度。因此，當(dāng)近視被測(cè)量時(shí)，能夠測(cè)量和矯正到-6屈光度的視力。

上述僅僅是用于解釋的本公開的實(shí)施例之一，并且因此能夠通過借助各種方法和技術(shù)改變光焦度、測(cè)量和矯正視力來應(yīng)用和改變本公開的實(shí)施例。

圖8A和圖8B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的利用HMD的有源元件的高速傾斜來實(shí)施的高清顯示器的示圖。

正常人眼睛的角分辨率是1/60弧分。因此，人眼每1弧分能夠區(qū)分60個(gè)像素?；》种甘疽粋€(gè)像素的角度；隨著弧分值變得更小，分辨率變得更高。當(dāng)前用于虛擬現(xiàn)實(shí)的HMD為大約15像素/度。因此，當(dāng)利用HMD 100觀看圖像時(shí)，可以在像素上觀看到點(diǎn)，從而惡化沉浸感(deteriorating the immersion)。

圖8A是由MEMS反射鏡組成的有源元件的高速驅(qū)動(dòng)的示圖。

參考圖8A，通過將有源元件801的多個(gè)微反射鏡802高速驅(qū)動(dòng)為朝向X軸方向和Y軸方向的傾斜，可以獲得大約雙倍的分辨率的效果。如在圖6B中所述，因?yàn)榫哂蠱EMS反射鏡的排列的有源元件包括很輕和很小的微反射 鏡620(小質(zhì)量)，可以獲得最快的響應(yīng)速度。例如，微反射鏡620的響應(yīng)速度可以超過100KHz。因此，微反射鏡620的焦距的改變速度可以大于或等于100KHz。

例如，如圖8A中所示，當(dāng)微反射鏡802以120KHz驅(qū)動(dòng)時(shí)，有源元件801的焦點(diǎn)可以在焦點(diǎn)平面上以高速朝向左側(cè)方向和右側(cè)方向(X方向、Y方向)搖動(dòng)。因此，可以組合在顯示器800的左側(cè)和右側(cè)的均勻的低分辨率屏幕，并且根據(jù)余像效果能夠獲得可以顯示高分辨率圖像的效果。

具體地，參考圖8B，一個(gè)像素可以具有10微米(micrometer)，并且顯示器可以包括3x3像素。例如，當(dāng)使用1,000x1,000顯示器(10微米像素)實(shí)施50度的視場(chǎng)時(shí)，每個(gè)分辨率810可以是大約1,000/30像素/度，即大約33像素/度。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，通過使用關(guān)于在圖8B中示出的3x3像素低分辨率顯示器810的每一個(gè)像素的在圖8A中示出的有源元件801，HMD 100可以被高速驅(qū)動(dòng)，從而畫出5微米的圓，其是每個(gè)像素的一半。這里，HMD 100的顯示器可以與每一個(gè)像素的位置同步，多個(gè)低分辨率圖像820可以被掃描，并且均勻的低分辨率屏幕可以被彼此組合并顯示。這里，HMD 100可以被實(shí)施從而多個(gè)組合的低分辨率屏幕820能夠成為根據(jù)余像效果分別具有大約60像素/度的分辨率的高分辨率圖像830。

圖9A到圖9C是根據(jù)本公開的實(shí)施例的通過利用有源元件控制虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)來控制一只眼的視覺適應(yīng)/會(huì)聚(visual accommodation/convergence)的HMD的示圖。

HMD 100可以在指定時(shí)間修改顯示在顯示器上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)。

參考圖9A到圖9C，可以通過分時(shí)(time-sharing)驅(qū)動(dòng)有源元件中的MEMS反射鏡的光焦度來調(diào)整分別關(guān)于3D圖像的層904-i的焦點(diǎn)。

而且，HMD 100可以根據(jù)圖像識(shí)別方法從顯示在顯示屏900上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像中估計(jì)在虛擬現(xiàn)實(shí)圖像內(nèi)的對(duì)象位置。這里，HMD 100可以通過基于估計(jì)的對(duì)象位置、利用有源元件改變虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的焦點(diǎn)，來調(diào)整該圖像的焦距。而且，HMD 100可以通過與從用戶的眼睛902到虛擬現(xiàn)實(shí)圖像內(nèi)的對(duì)象的距離成比例地改變有源元件901的焦度來調(diào)整虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的層的焦點(diǎn)。

例如，圖9A是當(dāng)用戶通過HMD 100在放置對(duì)象的、距離眼睛902的指 定距離904-i上觀看虛擬現(xiàn)實(shí)圖像時(shí)調(diào)整的有源元件901的光焦度的示圖。當(dāng)在指定距離904-i上觀看對(duì)象時(shí)，組成有源元件901的微反射鏡的傾斜沒有變化。

參考圖9B，當(dāng)存在對(duì)象被放置得比指定距離904-i更靠近眼睛的虛擬現(xiàn)實(shí)層904-n時(shí)，有源元件901的MEMS反射鏡可以根據(jù)對(duì)象分別在圖像中的焦距而在傾斜方面進(jìn)行改變，這將光焦度調(diào)整為+屈光度。

參考圖9C，當(dāng)存在對(duì)象被放置得比指定距離904-i更遠(yuǎn)離眼睛的虛擬現(xiàn)實(shí)層904-1時(shí)，有源元件901的MEMS反射鏡可以根據(jù)對(duì)象分別在圖像中的焦距而在傾斜方面進(jìn)行改變，這調(diào)整光焦度為-屈光度。

因此，當(dāng)觀看虛擬現(xiàn)實(shí)圖像時(shí)，HMD 100可以將從用戶的眼睛到虛擬現(xiàn)實(shí)圖像中的對(duì)象的距離的指定值(例如，1米)建立為閾值。根據(jù)所建立的標(biāo)準(zhǔn)，HMD 100可以利用對(duì)象進(jìn)一步遠(yuǎn)離眼睛超過1米的3D層中的-屈光度的光焦度來分時(shí)修改焦距。而且，HMD 100可以利用對(duì)象被放置得更靠近眼睛超過1米的3D層中的+屈光度的光焦度來分時(shí)修改焦距。

這里，比閾值距離更遠(yuǎn)的3D層可以遵循矯正近視的原理。而且，比閾值距離遠(yuǎn)得多的3D層可以導(dǎo)致二維(2D)圖像905被觀看的效果。

具體地，3D層的數(shù)量可以被劃分，例如，劃分為16，并且可以在例如30Hz的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個(gè)3D圖像。在10KHz的MEMS設(shè)備中，則有源元件的MEMS反射鏡可以被配置為以30x16＝480Hz驅(qū)動(dòng)。

圖10A和圖10B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的被提供用來解釋HMD 100根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的距離利用有源元件執(zhí)行兩只眼的視覺適應(yīng)和視覺會(huì)聚的示圖。

如上在圖9A到圖9C中所述，HMD 100可以通過分時(shí)驅(qū)動(dòng)有源元件901中的MEMS反射鏡的光焦度來調(diào)整分別關(guān)于3D圖像的層的焦點(diǎn)。

圖10A和圖10B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的利用有源元件、根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)圖像的距離來執(zhí)行視覺適應(yīng)/會(huì)聚的HMD的示圖。

參考圖10A，HMD 100能夠減少眼睛疲勞，因?yàn)閮芍谎?000-1、1000-2的視覺適應(yīng)和視覺會(huì)聚可以被調(diào)節(jié)到虛擬現(xiàn)實(shí)圖像1001內(nèi)的對(duì)象1002、1003當(dāng)中的被放置在更遠(yuǎn)距離上的對(duì)象1003。

虛擬現(xiàn)實(shí)圖像1001可以包括對(duì)象1002、1003。HMD 100可以利用圖像識(shí)別技術(shù)來估計(jì)顯示在顯示器上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像內(nèi)的對(duì)象的位置。因此， HMD 100可以估計(jì)對(duì)象1002、1003當(dāng)中被放置在距眼睛更近距離的對(duì)象1002-1和被放置在距用戶眼睛更遠(yuǎn)距離的對(duì)象1003-1。

當(dāng)存在其中對(duì)象1002-1被放置得更靠近眼睛的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像層1004時(shí)，有源元件901的MEMS反射鏡可以根據(jù)該圖像內(nèi)的對(duì)象1002-1的焦距在傾斜方面進(jìn)行改變，其將光焦度調(diào)整為+屈光度，如上在圖9B中所述。因此，能夠減少眼睛疲勞，因?yàn)橛脩舻难劬?000-1的視覺適應(yīng)和視覺會(huì)聚適于放置在更近距離的對(duì)象1002-2。

參考圖10B，HMD 100可以減少眼睛疲勞，因?yàn)閮芍谎?000-1、1000-2的視覺適應(yīng)和視覺會(huì)聚適于虛擬現(xiàn)實(shí)圖像內(nèi)的對(duì)象1002、1003當(dāng)中的在更近距離上的對(duì)象1002。

虛擬現(xiàn)實(shí)圖像1001可以包括對(duì)象1002、1003。HMD 100可以利用圖像識(shí)別技術(shù)估計(jì)顯示在顯示器上的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像內(nèi)的對(duì)象位置。因此，HMD 100可以估計(jì)對(duì)象1002、1003當(dāng)中距眼睛更近距離處的對(duì)象1002-1和距用戶眼睛更遠(yuǎn)距離處的對(duì)象1003-1。

當(dāng)存在其中對(duì)象1003-1被放置得距眼睛更遠(yuǎn)距離的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像層1005時(shí)，有源元件901的MEMS反射鏡可以根據(jù)該圖像內(nèi)的對(duì)象1003-1的焦距在傾斜方面進(jìn)行改變，這將光焦度調(diào)整為-屈光度，如上在圖9C中所述。而且，能夠減少眼睛疲勞，因?yàn)橛脩粞劬?000-1、1000-2的視覺適應(yīng)和視覺會(huì)聚適于放置在更長(zhǎng)距離的對(duì)象1003-2。

通過上述方法，HMD 100可以通過在指定時(shí)間過去時(shí)改變用戶的焦點(diǎn)來最小化眼睛疲勞。因此，當(dāng)用戶的眼睛和HMD 100圖像之間的焦距是更長(zhǎng)距離時(shí)，以及在用戶觀看圖像超過指定時(shí)間時(shí)，HMD 100可以將用戶的焦點(diǎn)移動(dòng)到該圖像內(nèi)的對(duì)象當(dāng)中的焦距被放置在更近距離處的對(duì)象。同時(shí)，當(dāng)用戶的眼睛和HMD 100圖像之間的焦距是更近距離時(shí)，以及在用戶觀看圖像超過指定時(shí)間時(shí)，HMD 100可以將用戶的焦點(diǎn)移動(dòng)到該圖像內(nèi)的對(duì)象當(dāng)中的焦距被放置在更遠(yuǎn)距離處的對(duì)象。

圖11是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的使用有源元件和衍射元件的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像的HMD的配置的示圖。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是用于組合虛擬現(xiàn)實(shí)圖像與現(xiàn)實(shí)世界的物理環(huán)境維度的技術(shù)。這里，可能發(fā)生虛擬現(xiàn)實(shí)圖像和現(xiàn)實(shí)圖像之間的焦點(diǎn)不一致的問題。

參考圖11，從顯示屏1100發(fā)射的X偏振光線可以穿過透鏡1106，穿透 第一衍射元件1103，穿過1/4波片1107，并會(huì)聚在有源元件1101上。這里，透鏡1106可以實(shí)施為準(zhǔn)直透鏡，用于將X偏振光線生成為平行光線。

第一衍射元件1103可以排列在光導(dǎo)1105的內(nèi)部區(qū)域上，并且與有源元件1101平行。而且，第一衍射元件1103可以通過作為從顯示器1100發(fā)射的第一線性偏振光線的X偏振光線，并衍射作為相對(duì)于第一線性偏振光線垂直的第二線性偏振光線的Y偏振光線。

有源元件1101可以利用微反射鏡的旋轉(zhuǎn)和平移來調(diào)整傾斜度?？梢岳糜性丛?101的可修改的掩模圖案來測(cè)量用戶的視力。而且，有源元件1101可以通過調(diào)整光焦度來矯正用戶的視力。

有源元件1101可以通過利用1/4波片1107發(fā)散Y偏振光線并在第一衍射元件1103上全反射，來修改光線1108的角度。這里，第一衍射元件1103和第二衍射元件1104可以排列在光導(dǎo)1105的內(nèi)部區(qū)域上，并且光導(dǎo)可以是作為平面玻璃的波導(dǎo)。由第一衍射元件1103衍射的光線1108可以在光導(dǎo)1105內(nèi)被全反射，并在第二衍射元件1104上衍射。在第二衍射元件1104上衍射的光線1108可以在用戶的視網(wǎng)膜1102上形成為圖像。

這里，有源元件1101的光軸可以被放置為在出瞳軸上關(guān)于眼睛光軸(Z軸)的從0度到+/-15度的范圍附近。因此，HMD 100可以被建立成通過將有源元件布置在側(cè)表面上以便不妨礙眼睛1102的前視場(chǎng)，而在以薄玻璃的形式被制造的同時(shí)改進(jìn)在虛擬現(xiàn)實(shí)圖像和現(xiàn)實(shí)圖像之間的焦點(diǎn)不一致。

上述X偏振和Y偏振光線僅僅是用于解釋的本公開的實(shí)施例之一；本公開不限于上述，并且能夠?qū)嵤┢渌鞣N修改。

圖12是根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于通過使用HMD的有源元件測(cè)量和矯正用戶的視力的方法的流程圖。

在操作S1200，HMD 100可以通過使用由多個(gè)微反射鏡組成的有源元件檢測(cè)用戶的視力。用于檢測(cè)視力的方法在以上被具體地解釋，并且將不會(huì)在以下被進(jìn)一步地描述。

在操作S1210，HMD 100可以將檢測(cè)到的用戶的視力信息與用戶的生物特征信息一起進(jìn)行存儲(chǔ)。例如，用戶的生物特征信息可以包括各種信息，諸如虹膜識(shí)別、語音識(shí)別、面部識(shí)別、以及指紋識(shí)別。因此，在用戶再次使用HMD 100時(shí)，HMD 100可以基于用戶的生物特征信息，自動(dòng)地矯正適合于用戶的視力信息的視力。

在操作S1220，當(dāng)基于所存儲(chǔ)的用戶信息識(shí)別用戶時(shí)，HMD 100可以通過基于檢測(cè)到的視力信息來控制多個(gè)微反射鏡中的至少一些微反射鏡的傾斜度，來調(diào)整提供到顯示器的圖像的焦距。用于調(diào)整焦距的方法已經(jīng)被如上所述，并且不會(huì)在下面被進(jìn)一步地解釋

如上所述，根據(jù)本公開的實(shí)施例的HMD裝置可以通過利用有源元件測(cè)量和矯正用戶的視力來為用戶提供最優(yōu)化的圖像。而且，HMD裝置可以通過使用有源元件被小型化，并為用戶提供高清顯示屏。

而且，用于執(zhí)行上述控制方法的程序可以存儲(chǔ)在除了存儲(chǔ)器(未示出)以外的各種記錄介質(zhì)中，并且被提供有顯示裝置。

例如，可以提供存儲(chǔ)通過所述顯示裝置的處理器(未示出)執(zhí)行所述方法的程序的非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

具體地，上述各種應(yīng)用或程序可以存儲(chǔ)和提供在非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)中，諸如光盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)、硬盤、藍(lán)光盤、USB、存儲(chǔ)卡、或ROM，但是本公開不限于此。

雖然已經(jīng)參考本公開的各種實(shí)施例示出和描述了本公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在這里進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不脫離由所附權(quán)利要求書及其等同物定義的本公開的精神和范圍。