本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頭戴式可視設(shè)備，具體來說就是一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來，頭戴式可視設(shè)備的大量涌現(xiàn)，例如，聯(lián)想眼鏡、谷歌眼鏡、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)游戲眼鏡等，虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，AR)及混合現(xiàn)實(shí)(Mixed Reality，MR)技術(shù)逐漸進(jìn)入我們的日常生活中。頭戴式顯示器(HMD，也稱為頭戴式可視設(shè)備)是把二維圖像直接反射到觀看者的眼睛里，具體就是通過一組光學(xué)系統(tǒng)(主要是精密光學(xué)透鏡)放大超微顯示屏上的圖像，將影像投射于視網(wǎng)膜上，進(jìn)而將大屏幕圖像呈現(xiàn)在觀看者眼中，形象點(diǎn)說就是拿放大鏡看物體呈現(xiàn)出放大的虛擬物體圖像。圖像可以直接通過發(fā)光二極管(LED)、主動(dòng)式矩陣液晶顯示器(AMLCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或液晶附硅(LCOS)獲得，也可以通過光纖等傳導(dǎo)方式間接獲得。顯示系統(tǒng)通過準(zhǔn)直透鏡成像在無窮遠(yuǎn)處，然后通過反射面把圖像反射進(jìn)人的眼睛里。頭戴式可視設(shè)備由于其具有便攜性、娛樂性等特點(diǎn)，正在悄然改變?nèi)藗兊默F(xiàn)代生活。

然而，由于頭戴式可視設(shè)備都是針對(duì)正常視力的人群設(shè)計(jì)的，對(duì)于很多近視眼或者遠(yuǎn)視眼人群來說，需要佩戴近視鏡或者遠(yuǎn)視鏡后才能正常佩戴頭戴式可視設(shè)備，用戶帶上近視鏡或者遠(yuǎn)視鏡后，很難再佩戴頭戴式可視設(shè)備，用戶一般采用先佩戴隱形眼鏡，然后再佩戴頭戴式可視設(shè)備。眾所周知，隱形眼鏡長(zhǎng)期佩戴會(huì)讓用戶感覺不適，而且有損眼鏡健康，因此，非正常視力人群利用頭戴式可視設(shè)備非常不方便，用戶體驗(yàn)效果差，而且也不利于非正常視力人群用戶的拓展。

因此，如何讓非正常視力人群不用佩戴眼鏡就能直接使用頭戴式可視設(shè)備是本領(lǐng)域技術(shù)人員長(zhǎng)期亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備，解決了非正常視力用戶不能直接佩戴頭戴式可視設(shè)備的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式提供一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備，包括：框架，用于將頭戴式可視設(shè)備佩戴于用戶頭部；照明光源，設(shè)置于所述框架上，用于照明；分光棱鏡，設(shè)置于所述照明光源的傳送光路上，用于分光；第一1/4波片，設(shè)置于所述分光棱鏡的一側(cè)，用于將所述分光棱鏡反射的P光轉(zhuǎn)換成S光；動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器，設(shè)置于所述第一1/4波片的遠(yuǎn)離所述分光棱鏡的一側(cè)，用于根據(jù)用戶瞳孔與所述分光棱鏡之間的距離匯聚或發(fā)散來自所述第一1/4波片的光；第二1/4波片，設(shè)置于所述分光棱鏡的另一側(cè)，用于將從所述第一1/4波片射出的S光轉(zhuǎn)換成P光；全息光柵，設(shè)置于所述第二1/4波片的遠(yuǎn)離所述分光棱鏡的一側(cè)，用于匯聚來自所述第二1/4波片的光，以便利用所述分光棱鏡將所述第二1/4波片轉(zhuǎn)換的P光聚焦在用戶瞳孔上，進(jìn)而投射到用戶視網(wǎng)膜上。

其中，所述分光棱鏡進(jìn)一步包括：與所述第一1/4波片對(duì)著的第一斜面；設(shè)置于所述第一斜面上的第一偏振分光膜；與所述第二1/4波片對(duì)著的第二斜面；設(shè)置于所述第二斜面上的第二偏振分光膜。

其中，所述第一斜面與所述第二斜面平行，用戶瞳孔與所述照明光源位于所述分光棱鏡的兩側(cè)。

其中，所述第一斜面與所述第二斜面垂直，用戶瞳孔與所述照明光源位于所述分光棱鏡的同側(cè)。

其中，所述第一斜面與所述第一1/4波片之間的夾角為45度。

其中，所述第二斜面與所述第二1/4波片之間的夾角為45度。

其中，所述第一1/4波片與所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的入射光面平行。

其中，所述第二1/4波片與所述全息光柵平行。

其中，所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào)制器。

其中，所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器為液晶附硅空間光調(diào)制器或者為數(shù)字微晶空間光調(diào)制器；所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器通過改變自身的微結(jié)構(gòu)排布，并基于衍射再現(xiàn)原理調(diào)制來自所述第一1/4波片的光，從而再現(xiàn)圖像的同時(shí)調(diào)整所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器波面的匯聚或者發(fā)散程度。

根據(jù)本實(shí)用新型的上述具體實(shí)施方式可知，可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備至少具有以下有益效果：通過控制動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的微結(jié)構(gòu)排布，改變衍射光的分布，以適應(yīng)不同用戶瞳孔與分光棱鏡之間的距離，從而可以滿足不同頭型、臉型用戶佩戴頭戴式可視設(shè)備時(shí)，動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器生成的虛擬圖像可以剛好在不同頭型、臉型的用戶瞳孔處聚焦；利用全息光柵對(duì)圖像光線進(jìn)行聚焦，將圖像信息通過用戶瞳孔直接投射到用戶視網(wǎng)膜上，從而可以讓近視或遠(yuǎn)視用戶均能看清楚動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器生成的虛擬圖像，近視或遠(yuǎn)視用戶不用佩戴近視鏡或者遠(yuǎn)視鏡就能利用頭戴式可視設(shè)備，用戶體驗(yàn)度好，有利于頭戴式可視設(shè)備的推廣應(yīng)用。

應(yīng)了解的是，上述一般描述及以下具體實(shí)施方式僅為示例性及闡釋性的，其并不能限制本實(shí)用新型所欲主張的范圍。

附圖說明

下面的所附附圖是本實(shí)用新型的說明書的一部分，其繪示了本實(shí)用新型的示例實(shí)施例，所附附圖與說明書的描述一起用來說明本實(shí)用新型的原理。

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2中的頭戴式可視設(shè)備的分光棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖3中的頭戴式可視設(shè)備的分光棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種頭戴式可視設(shè)備的動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種頭戴式可視設(shè)備的動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將以附圖及詳細(xì)敘述清楚說明本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容的精神，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本實(shí)用新型內(nèi)容的實(shí)施例后，當(dāng)可由本實(shí)用新型內(nèi)容所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本實(shí)用新型內(nèi)容的精神與范圍。

本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。另外，在附圖及實(shí)施方式中所使用相同或類似標(biāo)號(hào)的元件/構(gòu)件是用來代表相同或類似部分。

關(guān)于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特別指稱次序或順位的意思，也非用以限定本實(shí)用新型，其僅為了區(qū)別以相同技術(shù)用語描述的元件或操作。

關(guān)于本文中所使用的方向用語，例如：上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本創(chuàng)作。

關(guān)于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限于。

關(guān)于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部組合。

關(guān)于本文中所使用的用語“大致”、“約”等，用以修飾任何可以微變化的數(shù)量或誤差，但這些微變化或誤差并不會(huì)改變其本質(zhì)。一般而言，此類用語所修飾的微變化或誤差的范圍在部分實(shí)施例中可為20％，在部分實(shí)施例中可為10％，在部分實(shí)施例中可為5％或是其他數(shù)值。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，前述提及的數(shù)值可依實(shí)際需求而調(diào)整，并不以此為限。

某些用以描述本申請(qǐng)的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員在有關(guān)本申請(qǐng)的描述上額外的引導(dǎo)。

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1-圖3所示，通過控制動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的微結(jié)構(gòu)排布，改變衍射光的分布，以適應(yīng)不同用戶瞳孔與分光棱鏡之間的距離；利用分光棱鏡對(duì)光線進(jìn)行聚焦，將光線聚焦在瞳孔處，并穿過瞳孔直接投射到視網(wǎng)膜上。

該附圖所示的具體實(shí)施方式中，該頭戴式可視設(shè)備包括框架10、照明光源20、分光棱鏡30、第一1/4波片40、動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50、第二1/4波片60和全息光柵70，其中，框架10用于將頭戴式可視設(shè)備佩戴于用戶頭部；照明光源20設(shè)置于所述框架10上，照明光源20用于照明；分光棱鏡30設(shè)置于所述照明光源20的傳送光路上，分光棱鏡30用于分光；第一1/4波片40設(shè)置于所述分光棱鏡30的一側(cè)，第一1/4波片40用于將所述分光棱鏡30反射的P光轉(zhuǎn)換成S光；動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50設(shè)置于所述第一1/4波片40的遠(yuǎn)離所述分光棱鏡30的一側(cè)，動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50用于根據(jù)用戶瞳孔與所述分光棱鏡30之間的距離匯聚或發(fā)散來自所述第一1/4波片40的光；第二1/4波片60設(shè)置于所述分光棱鏡30的另一側(cè)，第二1/4波片60用于將從所述第一1/4波片40射出的S光轉(zhuǎn)換成P光；全息光柵70設(shè)置于所述第二1/4波片60的遠(yuǎn)離所述分光棱鏡30的一側(cè)，全息光柵70用于匯聚來自所述第二1/4波片60的光，以便利用所述分光棱鏡30將所述第二1/4波片60轉(zhuǎn)換的P光聚焦在用戶瞳孔上，進(jìn)而投射到用戶視網(wǎng)膜上。本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述第一1/4波片40與所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50的入射光面平行；所述第二1/4波片60與所述全息光柵70平行；所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50為反射式空間光調(diào)制器；所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50為液晶附硅(LCOS)空間光調(diào)制器或者為數(shù)字微晶(DMD)空間光調(diào)制器；所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50通過改變自身的微結(jié)構(gòu)排布，并基于衍射再現(xiàn)原理調(diào)制來自所述第一1/4波片40的光，從而再現(xiàn)圖像(虛擬圖像)的同時(shí)調(diào)整所述動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50波面的匯聚或者發(fā)散程度。

參見圖1，通過控制動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的微結(jié)構(gòu)排布，改變衍射光的分布，以適應(yīng)不同用戶瞳孔與分光棱鏡之間的距離，從而可以滿足不同頭型、臉型用戶佩戴頭戴式可視設(shè)備時(shí)，動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器生成的虛擬圖像可以剛好在不同頭型、臉型用戶的瞳孔處聚焦；利用全息光柵對(duì)虛擬圖像進(jìn)行聚焦，將虛擬圖像通過瞳孔直接投射到視網(wǎng)膜上，可以讓非正常視力人群(近視用戶或遠(yuǎn)視用戶)不用佩戴近視鏡或者遠(yuǎn)視鏡就能利用頭戴式可視設(shè)備，用戶體驗(yàn)度好，有利于頭戴式可視設(shè)備的推廣、應(yīng)用。

圖4為圖2中的頭戴式可視設(shè)備的分光棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖3中的頭戴式可視設(shè)備的分光棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4、圖5所示，利用偏振分光膜和1/4波片將動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器生成的虛擬圖像投射至用戶視網(wǎng)膜上。

該附圖所示的具體實(shí)施方式中，所述光學(xué)組件30進(jìn)一步包括第一斜面301、第一偏振分光膜302、第二斜面303和第二偏振分光膜304，其中，第一斜面301與所述第一1/4波片40對(duì)著；第一偏振分光膜302設(shè)置于所述第一斜面301上；第二斜面303與所述第二1/4波片60對(duì)著；第二偏振分光膜304設(shè)置于所述第二斜面303上。本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，所述第一斜面301與所述第二斜面303平行，用戶瞳孔與所述照明光源20位于所述分光棱鏡30的兩側(cè)，如圖2所示；所述第一斜面301與所述第二斜面303垂直，用戶瞳孔與所述照明光源20位于所述分光棱鏡30的同側(cè)，如圖3所示；所述第一斜面301與所述第一1/4波片40之間的夾角為45度；所述第二斜面303與所述第二1/4波片60之間的夾角為45度。

參見圖2-圖5，照明光源20的光線照射到第一偏振分光膜302上，P光被反射，S光透過，被反射的P光穿過第一1/4波片40進(jìn)入動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50的入射光面；動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50對(duì)入射光進(jìn)行衍射后反射，再次穿過第一1/4波片40變成S光；S光依次穿過第一偏振分光膜302、分光棱鏡30、第二偏振分光膜304和第二1/4波片60后，進(jìn)入全息光柵70；全息光柵70對(duì)入射光進(jìn)行匯聚后，反射出反射光，反射光再次穿過第二1/4波片60轉(zhuǎn)換成P光，P光被第二偏振分光膜304反射后，穿過用戶瞳孔投影到用戶視網(wǎng)膜上，此時(shí)用戶就能看到動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50生成的虛擬圖像了。P光被第二偏振分光膜304反射后，剛好在用戶瞳孔處聚焦，從而可以穿過用戶瞳孔在用戶視網(wǎng)膜上成像，因此可以讓近視或遠(yuǎn)視用戶均能看清動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50生成的虛擬圖像，近視或遠(yuǎn)視用戶不用佩戴近視鏡或者遠(yuǎn)視鏡就能利用頭戴式可視設(shè)備，用戶體驗(yàn)度好，有利于頭戴式可視設(shè)備的推廣、應(yīng)用。

圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種頭戴式可視設(shè)備的動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種頭戴式可視設(shè)備的動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50的微結(jié)構(gòu)排布用于將平面波匯聚或者發(fā)散成球面波。如圖6所示，入射光經(jīng)過動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50衍射后由平面光變成球面光；如圖7所示，入射光經(jīng)過動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50衍射后由平面光變成匯聚光，從而可以滿足不同頭型、臉型用戶佩戴頭戴式可視設(shè)備時(shí)，動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50生成的虛擬圖像的光線剛好能夠穿過用戶瞳孔投影到用戶視網(wǎng)膜上，即虛擬圖像的光線剛好在用戶瞳孔處聚焦，進(jìn)一步擴(kuò)大了頭戴式可視設(shè)備的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步提高了用戶體驗(yàn)度。

本實(shí)用新型提供一種可以進(jìn)行視網(wǎng)膜投影的頭戴式可視設(shè)備，通過控制動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器的微結(jié)構(gòu)排布，改變衍射光的分布，以適應(yīng)不同用戶瞳孔與分光棱鏡之間的距離，從而可以滿足不同頭型、臉型的用戶佩戴頭戴式可視設(shè)備時(shí)，動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器50生成的虛擬圖像可以剛好在不同頭型、臉型用戶瞳孔處聚焦，進(jìn)而在用戶視網(wǎng)膜上投影；利用全息光柵對(duì)圖像光線進(jìn)行聚焦，將虛擬圖像通過用戶瞳孔直接投射到用戶視網(wǎng)膜上，從而可以讓近視或遠(yuǎn)視用戶均能看清動(dòng)態(tài)空間光調(diào)制器生成的虛擬圖像，近視或遠(yuǎn)視用戶不用佩戴近視鏡或者遠(yuǎn)視鏡就能直接佩戴頭戴式可視設(shè)備，用戶體驗(yàn)度好，有利于頭戴式可視設(shè)備的推廣、應(yīng)用。

以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。