CN107561701B - 近眼显示***、虚拟现实设备及增强现实设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近眼显示***、虚拟现实设备及增强现实设备，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列、瞳孔位置检测器和控制器，所述分光组件包括M*N个输出通道；所述激光光源用于输出根据影像信息调制的激光，在所述激光经过所述分光组件后，被分成M*N个光束；所述控制器，用于根据所述瞳孔位置检测器获取的瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与所述扫描光纤阵列的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开通和断开；所述扫描光纤阵列中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从所述分光组件输出的输出光束，并将所述输出光束投射至人眼。

Description

近眼显示***、虚拟现实设备及增强现实设备

技术领域

本发明涉及视觉技术领域，尤其涉及一种近眼显示***、虚拟现实设备及增强现实设备。

背景技术

增强现实(英文：Augmented Reality；简称：AR)，是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强的技术。增强现实技术通常基于摄像头等图像采集设备获得的真实物理环境影像，通过计算机***识别分析及查询检索，将与之存在关联的文本内容、图像内容或图像模型等虚拟生成的虚拟图像显示在真实物理环境影像中，从而使用户能够获得身处的现实物理环境中的真实物体的标注、说明等相关扩展信息，或者体验到现实物理环境中真实物体的立体的、突出强调的增强视觉效果。

现有的增强现实设备一般通过光学透镜将虚拟图像的光线会聚到用户的瞳孔中，对人眼观察的位置有较严格的限制。在用户的瞳孔位置发生变化时，例如用户的眼球转动，或者两个瞳距不同的用户先后使用同一个增强现实设备的时候，需要用户对增强现实设备的瞳距调节，或者由增强现实设备自动进行瞳距调节，但目前这两者的精度都不高，会导致虚拟图像的光线无法全部进入人眼，从而使得增强现实设备无法向用户发送虚拟图像，或者发送的虚拟图像的效果不佳，继而无法给用户以良好的增强现实体验。

因此，现有技术中存在的因增强现实设备对人眼观察的位置有较严格的限制，而导致无法给用户以良好的增强现实体验的技术问题。

发明内容

本发明提供一种近眼显示***、虚拟现实设备及增强现实设备，能够根据用户瞳孔位置自动开通对应的输出通道来输出光束，控制所述输出光束全部进入人眼，由此实现了对人眼观察的位置没有限制，能够给用户以良好的增强现实体验的效果。

本申请实施例第一方面提供了一种近眼显示***，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列、瞳孔位置检测器和控制器，所述分光组件包括M*N个输出通道，M和N均为不小于2的整数；

所述激光光源用于输出根据影像信息调制的激光；所述激光光源输出的激光经过所述分光组件后，被分成M*N个光束；所述瞳孔位置检测器用于获取用户瞳孔的瞳孔位置；所述控制器分别电性连接所述分光组件和所述瞳孔位置检测器，用于根据获取的所述瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与所述扫描光纤阵列的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开通和断开；所述扫描光纤阵列中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从所述分光组件输出的输出光束，并将所述输出光束投射至人眼。

可选的，所述激光光源包括三色激光光源、准直镜组、合束器、耦合器和耦合光纤，其中，所述三色激光光源输出三色激光；所述准直镜组设置于所述三色激光光源的出射光路上，用于对所述三色激光进行准直处理；所述合束器设置于所述准直镜组的出射光路上，用于将所述准直镜组出射的激光进行合束处理；所述耦合器设置于所述合束器的出射光路上，用于将所述合束器出射的激光耦合到所述耦合光纤中；所述耦合光纤与所述耦合器相连，所述耦合光纤用于传输经过所述耦合器的激光。

可选的，所述扫描光纤阵列包括水平方向扫描光纤束和垂直方向扫描光纤束，所述水平方向扫描光纤束用于对水平出射光束进行扩束；所述垂直方向扫描光纤束用于对垂直出射光束进行扩束。

可选的，所述水平方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，所述垂直方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，其中，所述紧密排布为每相邻两束光纤之间的间隔不大于预设距离。

可选的，每束扫描光纤包括扫描器，所述扫描器设置在所述扫描光纤上，用于将所述扫描光纤进行偏转，使得所述扫描光纤出射的光束也随之偏转。

可选的，所述分光组件包括1个1*M型的第一光分路器、M个1*N型的第二光分路器和M*N个通道开关，所述第一光分路器的入射端与所述激光光源的出射端相连，所述M个第二光分路器与所述第一光分路器的M个出射端一一相连；所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开通和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应。

可选的，所述分光组件包括1个M*N型的光分路器，所述M*N型的光分路器集成了M*N个通道开关，所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开通和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应。

可选的，所述控制器电性连接所述扫描光纤阵列，用于根据预设条件，将所述扫描光纤阵列中的扫描光纤划分成S个非干涉区域，在同一时刻控制所述S个非干涉区域显示S个视场光，S为不小于2的整数。

可选的，所述控制器用于根据出瞳直径的大小，将所述扫描光纤阵列中的扫描光纤划分成所述S个非干涉区域。

可选的，所述近眼显示***还包括会聚透镜阵列组，所述会聚透镜阵列组包括第一会聚透镜阵列和第二会聚透镜阵列，所述第一会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的靠近人眼一侧，所述第二会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的远离人眼一侧。

可选的，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列均为准直透镜阵列，且所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列组成1:1的望远***。

可选的，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列均为电控液体微透镜阵列，且所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列组成1:1的无焦***。

可选的，所述近眼显示***还包括会聚透镜阵列，所述会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的靠近人眼一侧。

可选的，所述近眼显示***还包括调光结构，所述调光结构设置于所述扫描光纤阵列的远离人眼一侧。

本申请实施例第二方面还提供了一种虚拟现实设备，包括两套如第一方面所述的近眼显示***，其中第一近眼显示***与人的左眼对应，第二近眼显示***与人的右眼对应。

本申请实施例第三方面还提供了一种增强现实设备，包括两套如第一方面所述的近眼显示***，其中第一近眼显示***与人的左眼对应，第二近眼显示***与人的右眼对应；外界环境光通过所述第一近眼显示***的会聚透镜阵列组进入人的左眼，并通过所述第二近眼显示***的会聚透镜阵列组进入人的右眼。

本发明的有益效果如下：

基于上述技术方案，本发明实施例中控制器分别电性连接分光组件和瞳孔位置检测器，使控制器根据所述瞳孔位置检测器获取的瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开通和断开，由此可知，能够根据所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置自动开通对应的输出通道来输出光束，使得选取的K*F个输出通道均匀分布在所述瞳孔位置的四周，从而能够确保所述输出光束全部进入人眼，使得人眼在任意观察位置均可以接收到所有输出光束，由此实现了对人眼观察的位置没有限制，能够给用户以良好的增强现实体验的效果；并且无需用户对增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的增强现实体验的缺陷。

附图说明

图1为本发明实施例中近眼显示***的结构示意图；

图2为本发明实施例中激光光源的结构示意图；

图3为本发明实施例中第二光分路器2021的结构示意图；

图4为本发明实施例中扫描光纤的第一种结构示意图；

图5为本发明实施例中扫描光纤的第二种结构示意图；

图6为本发明实施例中扫描光纤阵列和准直透镜阵列组的结构示意图；

图7为本发明实施例中1:1的望远***的光路原理图；

图8为本发明实施例中M行N列扫描光纤的排列图；

图9为本发明实施例中用户瞳孔与透明基板的相对位置的结构示意图；

图10为本发明实施例中扫描光纤阵列和电控液体透镜阵列组的结构示意图；

图11为本发明实施例中扫描光纤阵列、电控液体透镜阵列和调光结构的结构示意图；

图12为本发明实施例中扫描光纤阵列划分成S个非干涉区域的分布图。

附图中有关标记如下：

10——激光光源，101——红色激光光源，102——绿色激光光源，103——蓝色激光光源，104——准直镜组，1041——准直镜组，1042——准直镜组，1043——准直镜组，105——合束器，1051——二向色镜，1052——二向色镜，1053——二向色镜，106——耦合器，107——耦合光纤，20——分光组件，201——1*M型的第一光分路器，202——M个1*N型的第二光分路器，2021——第二光分路器，203——1*N个通道开关，204——N根耦出光纤，30——扫描光纤阵列，301——扫描光纤，302——PZT压电陶瓷，303——套管，304——固定座，305——透明基板，40——控制器，50——第一准直透镜阵列，51——第二准直透镜阵列，52——第一电控液晶微透镜阵列，53——第二电控液晶微透镜阵列，54——调光结构。

具体实施方式

本发明提供一种近眼显示***、虚拟现实设备及增强现实设备，能够根据用户瞳孔位置自动开通对应的输出通道来输出光束，控制所述输出光束全部进入人眼，由此实现了对人眼观察的位置没有限制，能够给用户以良好的增强现实体验的效果。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例第一方面提供了一种近眼显示***，包括激光光源10、分光组件20、扫描光纤阵列30、瞳孔位置检测器和控制器40，分光组件20包括M*N个输出通道，M和N均为不小于2的整数；激光光源10用于输出根据影像信息调制的激光；激光光源10输出的激光经过分光组件20后，被分成M*N个光束；所述瞳孔位置检测器用于获取用户瞳孔的瞳孔位置；控制器40分别电性连接分光组件20和所述瞳孔位置检测器，用于根据获取的所述瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与扫描光纤阵列30的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制分光组件20中的每个输出通道的开通和断开；扫描光纤阵列30中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从分光组件20输出的输出光束，并将所述输出光束投射至人眼。

其中，激光光源10可以为单色激光光源或多色激光光源，在为单色激光管光源时，用于显示单色图像；在为多色激光光源时，用于显示单色图像和多色图像；进一步的，激光光源10具体可以为三色激光光源，例如为RGB激光光源等，下面具体以三色激光光源为例。

本申请实施例中，所述影像信息的显示视场灰度为当前显示视场对应的像素点灰度，可以根据所述影像信息可以获取到所述影像信息对应的图像中每一个像素的灰度来获取所述显示视场灰度，例如当前显示视场为0°视场，则获取0°视场对应的像素点灰度例如为0～255中的一个值。

具体的，参见图2，激光光源10包括红色激光光源101、绿色激光光源102和蓝色激光光源103，其中，红色激光光源101用于发射红色激光，绿色激光光源用于发射绿色激光，蓝色激光光源103用于发射蓝色激光。

继续参见图2，激光光源10还包括准直镜组104、合束器105、耦合器106和耦合光纤107，准直镜组104设置于激光光源10的出射光路上，用于对激光光源10发射的激光进行准直处理，其中，准直镜组104包括准直镜1041、准直镜1042和准直镜1043，准直镜1041设置于红色激光光源101的出射光路上，用于对红色激光进行准直处理；准直镜1042设置于绿色激光光源102的出射光路上，用于对绿色激光进行准直处理；准直镜1043设置于蓝色激光光源103的出射光路上，用于对蓝色激光进行准直处理。当然，激光光源10还可以是由红色激光光源101、绿色激光光源102、蓝色激光光源103、合束器105、耦合器106和耦合光纤107组成，而未包含准直镜组104，其中，耦合光纤107可以是晶状体纤维光纤例如二氧化硅光导纤维。

继续参见图2，合束器105设置于准直镜组104的出射光路上，用于将准直镜组104出射的激光进行合束处理，其中，合束器105包括二向色镜1051、二向色镜1052和二向色镜1053，其中，二向色镜1051反射红光和透射绿光，二向色镜1052透射绿光，二向色镜1053透射红绿光和反射蓝光，从而将准直镜组104发出的激光合成为一个光路，在此就不再赘述了。

继续参见图2，耦合器106设置于合束器106的出射光路上，用于将合束器105出射的激光耦合到耦合光纤107中；耦合光纤107与耦合器106相连，耦合光纤107用于传输经过耦合器106的激光。

具体的，分光组件20可以为1个M*N型的光分路器，所述M*N型的光分路器集成了M*N个通道开关，所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开通和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应；当然，分光组件20还可以是1个M*N型的光分路器和M*N个通道开关，其中，所述通道开关可以是光开关或光衰减器等，在所述通道开关为光开关时，能够控制输出通道的开通和断开；在所述通道开关为光衰减器时，通过所述光衰减器不仅能够控制输出通道的开通和断开，还能够控制输出通道输出光束的能量，其中，在输出通道开通时，光束通过输出通道传输至扫描光纤阵列30；在输出通道断开时，光束不能通过输出通道传输至扫描光纤阵列30，下面具体以光开关为例。

其中，在所述通道开关为光衰减器时，通过光衰减器控制对应的输出通道的输出能量为0，即可以确定该输出通道已断开；若通过光衰减器控制对应的输出通道的输出能量大于0，即可以确定该输出通道已开通。

具体来讲，参见图1，分光组件20还可以是1个1*M型的第一光分路器201、M个1*N型的第二光分路器202和所述M*N个通道开关，第一光分路器201的入射端与激光光源10的出射端相连，即第一光分路器201的入射端与耦合光纤107相连，M个第二光分路器202与第一光分路器201的M个出射端一一相连；所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开通和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应，进而使得每个输出通道可以通过相应的通道开关来独立控制该输出通道的开通和断开，其中，每个输出通道均为一根光纤，使得所述M*N个输出通道即为M*N根光纤。

其中，分光组件20在将激光光源10输出的激光分成M*N个光束时，用于将激光光源10输出的激光分成能量相等的M*N个光束，例如红色激光光源101设置的最大输出能量为ER，经分光组件20分束后最终光纤分束器的每一输出通道的出射端出射的最大能量为ER/(M*N)；图像的灰度等级受扫描光纤的约束，M*N束扫描光纤可以实现M*N个灰度等级；若所述影像信息对应的图像的灰度等级为8位，即有256个灰度等级，单位灰度对应的红色激光需求能量为ER/256。

继续参见图3，以M个第二光分路器202中的一个第二光分路器2021为例，第二光分路器2021的入射端与第一光分路器201的一个出射端相连，第二光分路器2021的N个出射端与1*N个通道开关203一一相连，1*N个通道开关203的输出端还可以连接N根耦出光纤204，用于与扫描光纤阵列30中的扫描光纤相连，其中，1*N个通道开关203用于控制第二光分路器2021的N个出射端的开通和断开，进而控制第二光分路器2021的N个输出通道的开通和断开。

具体的，扫描光纤阵列30包括M*N束扫描光纤，所述M*N个输出通道输出的光束耦合进所述M*N束扫描光纤，再通过所述M*N束扫描光纤将所述M*N个输出通道输出的光束进行偏转，将偏转后的光束投射至人眼。

具体的，参见图1，扫描光纤阵列30可以组成一个扫描光纤面板，进一步的，扫描光纤阵列30可以包括水平方向扫描光纤束和垂直方向扫描光纤束，所述水平方向扫描光纤束用于对水平出射光束进行扩束；所述垂直方向扫描光纤束用于对垂直出射光束进行扩束，如此，通过水平和垂直方向的扩束，以提高所述近眼显示***的显示视场，例如可以显示120°、130°和140°的视场，使得显示视场与人眼的视场更匹配。

其中，所述水平方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，所述垂直方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，其中，所述紧密排布为每相邻两束光纤之间的间隔不大于预设距离，所述间隔排布为每相邻两束光纤之间的间隔大于预设距离，其中，所述预设距离根据实际情况来设定，所述预设距离可以为不小于25微米(um)的值，例如为25um、30um和35um等，本申请不作具体限制。

具体的，每束扫描光纤包括扫描器，所述扫描器设置在所述扫描光纤上，用于将所述扫描光纤进行偏转，使得所述扫描光纤出射的光束也随之偏转，从而实现了水平和垂直方向上的扩束，其中，所述扫描器具体可以为二维扫描器如PZT压电陶瓷等，扫描光纤在PZT压电陶瓷驱动下在水平方向和垂直方向进行偏转(二维扫描)，将激光光源10输出的激光处理为图像光束，从而实现将虚拟图像发送到用户眼睛中的目的。

具体来讲，参见图4，扫描光纤阵列30中的一束扫描光纤301包括PZT压电陶瓷302，扫描光纤301设置在套管303中，PTZ压电陶瓷302通过固定座304固定在套管303中，且PZT压电陶瓷302设置在扫描光纤301上，固定座304的两端均与套管303的内壁连接，以使得固定座304固定在套管303中；当然，固定座304还可以仅一端与套管303的内壁连接，同样使得固定座304固定在套管303中，具体参见图5。

本申请实施例中，扫描光纤阵列30中的扫描光纤的出射端面可以是平面，也可以是曲面，扫描光纤可以是晶状体纤维光纤例如二氧化硅光导纤维，该种光纤可以获得出射光斑束腰极小和大数值孔径的光束；在扫描光纤的出射端面具有一定弧度的凹曲面时，凹曲面会会聚光束，使得每一根扫描光纤的最大扫描角度减小，进而提高扫描光纤阵列30中光纤扫描的频率；在扫描光纤的出射端面具有一定弧度的凸曲面时，凸曲面会发散光束，使得每一根扫描光纤的最大扫描角度增大，进而降低扫描光纤阵列30中光纤扫描的频率。

本申请实施例中，参见图6，扫描光纤阵列30可以封装在透明基板305中，扫描光纤301为裸光纤外层涂覆一层极薄的透明保护胶即涂覆层，每相邻两根扫描光纤之间的空隙用与所述涂覆层折射率相同或近似的材料填充，其中，透明基板305为透明度大于预设透明度的基板，所述预设透明度的取值范围为75％-100％，即可以为75％-100％之间的任意一个值，例如为75％、85％和100％等。

本申请另一实施例中，所述近眼显示***还包括会聚透镜阵列组，所述会聚透镜阵列组包括第一会聚透镜阵列和第二会聚透镜阵列，所述第一会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧，所述第二会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的远离人眼一侧。

具体的，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列可以均为准直透镜阵列，如图6所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一准直透镜阵列50，在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置第二准直透镜阵列51，且第一准直透镜阵列50和第二准直透镜阵列51组成1:1的望远***，由于扫描光纤阵列30是封装在透明基板305中，使得外界环境光通过1:1的望远***进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的望远***进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境，其中，1:1的望远***的光路原理具体如图7所示。

具体的，第一准直透镜阵列50设置在扫描光纤阵列30的出射光路上，用于对扫描光纤阵列30出射的光束进行准直处理，下面具体以第一准直透镜阵列50中的一个准直透镜为例。

参见图4和图5，在本申请实施例中，扫描光纤301的出射光路上还设置有准直透镜501，准直透镜501用于将PZT压电陶瓷302扫描出射的锥形光束进行准直处理，使得其能够以近似平行的方式投射到人眼中。

本申请实施例中，所述瞳孔位置检测器可以设置在透明基板305的侧面上，当然也可以设置在透明基板305的下方，所述瞳孔位置检测器具体可以为位置检测传感器，用于实时获取用户瞳孔的瞳孔位置，并将所述瞳孔位置传输给控制器40；当然，也可以是由控制器40实时获取所述瞳孔位置检测器获取到的所述瞳孔位置。

本申请实施例中，控制器40获取到所述瞳孔位置之后，根据所述瞳孔位置和预先存储的扫描光纤阵列30的阵列位置，获取到用户瞳孔与扫描光纤阵列30的相对位置，具体可以是获取用户瞳孔与扫描光纤阵列30中心的相对位置；在扫描光纤阵列30封装在透明基板305中时，所述相对位置还可以是用户瞳孔相对于透明基板305中心的位置，其中，所述阵列位置可以存储在外部存储硬件中，此时，控制器40从所述外部存储硬件中读取所述阵列位置，所述外部存储硬件例如可以是存储卡、硬盘、USB设备等存储设备；当然，所述阵列位置还可以存储在控制器40中的存储空间中，本申请不作具体限制。

本申请实施例中，控制器40可以是单片机、处理芯片和控制电路等；进一步的，所述近眼显示***应用于单眼，双眼需要使用两套所述近眼显示***。

本申请实施例中，控制器40根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制分光组件20中的每个输出通道的开通和断开，具体为：控制器40根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，从所述M*N个输出通道中选取K*F个输出通道并将其开通，而将未被选取的输出通道断开；由于扫描光纤阵列30中的M*N根扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，在K*F个输出通道开通时，K*F个输出通道输出的输出光束会传输至与其对应的K*F根扫描光纤，然后K*F根扫描光纤将所述输出光束进行扫描并投射至人眼，其中，K和F为正整数。

由于K*F个输出通道是根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度来选取的，而所述相对位置是用户瞳孔相对于扫描光纤阵列30中心的位置，由此可以确定K*F个输出通道是根据所述瞳孔位置来选取的，使得选取的K*F个输出通道均匀分布在所述瞳孔位置的四周，如此，能够确保选取K*F个输出通道输出的输出光束通过扫描光纤能够全部进入人眼，使得人眼在任意观察位置均可以接收到所有输出光束，由此实现了对人眼观察的位置没有限制，能够给用户以良好的增强现实体验的效果。

本申请实施例中，控制器40可以根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，采用插值法从所述M*N个输出通道中选取K*F个输出通道，使得选取的K*F个输出通道均匀分布在所述瞳孔位置的四周，能够确保选取K*F个输出通道输出的输出光束通过扫描光纤能够全部进入人眼，使得人眼在任意观察位置均可以接收到所有输出光束，其中，所述插值法例如可以是最近邻点插值法等。

本申请实施例中，控制器40可以首先根据所述影像信息的显示视场灰度，从所述M*N个输出通道中确定需要开通的输出通道的数量，再根据所述相对位置，采用最近邻点插值法选取所述K*F个输出通道。

例如，参见图8和图9，每个视场对应的通道均为M*N个输出通道，相应的，由于分光组件20具有M*N个输出通道，使得扫描光纤阵列30必然会存在与M*N个输出通道对应的M行N列的扫描光纤，即M*N根扫描光纤；若M＝N＝30，则有30*30个输出通道；所述近眼显示***在初始状态下，默认为用户瞳孔60中心位于透明基板305的中心轴线306上，若所述影像信息对应的图像为8bit，有256个灰度级别，而当前显示的零视场的灰度值为160，对应的需开通的输出通道的数量为

即需要在30*30个输出通道中选取563个输出通道并将其开通，再采用最近邻点插值法在30*30通道中均匀的选取563通道，采取最近邻点插值法得到输出通道开通的行和列具体如下表1所示：

表1

由表1可知，开通的输出通道的数量为24×24＝576，其中，K＝F＝24，开通的输出通道的行列号具体如表1所示。

而当用户瞳孔60中心不位于透明基板305的中心轴线306时，如图9所示，用户瞳孔60向左偏移了3毫米(mm)，对于上述的零视场显示，需要从30*30个输出通道中选取563个输出通道并将其开通，通过采用最近邻点插值法在30*30通道中均匀的选取563通道，采取最近邻点插值法得到输出通道开通的行和列具体如下表2所示：

表2

由表2可知，开通的输出通道的数量为24×24＝576，但是由于用户瞳孔60向左偏移了3mm，使得开通的输出通道也随之发生变化，使得开通的输出通道均匀分布在用户瞳孔60的四周，能够确保选取K*F个输出通道输出的输出光束通过扫描光纤能够全部进入人眼，使得人眼在任意观察位置均可以接收到所有输出光束。

由于所述M*N个输出通道与扫描光纤阵列30中的M行N列扫描光纤对应，由此可知，表1和表2中的第一行同样也表示光纤扫描阵列30中扫描光纤的行序号，表1和表2中的第二行表示光纤扫描阵列30中扫描光纤的列序号，由此根据开通的输出通道行列号即可确定对应的扫描光纤的行列号；如表1和表2所示，在用户瞳孔60向左偏移了3mm时，开通的输出通道对应的扫描光纤也相应往左偏移了一些，从而能够确保选取K*F个输出通道输出的输出光束通过扫描光纤能够全部进入人眼。

本申请实施例中，若所述通道开关为光开关，将所述K*F个输出通道对应的光开光开通，将未被选取的输出通道对应的光开光断开，进而控制所述K*F个输出通道输出所述输出光束；而未被选取的输出通道处于断开状态，没有光束传输至相应的扫描光纤中进行输出。

本申请实施例中，若所述通道开关为光衰减器，通过光衰减器调节所述K*F个输出通道中每个输出通道的输出能量，使得所述K*F个输出通道的总输出能量与显示视场灰度所需能量的差值不大于预设阈值，所述预设阈值根据实际情况来设定，所述预设阈值例如可以取不大于20*ER/(M*N)的值，以使得所述K*F个输出通道的总输出能量与显示视场灰度所需能量相同或差值很小，并通过光衰减器控制未被选取的输出通道的输出能量为0，如此，能够有效提高图像显示的效果。

在本申请另一实施例中，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列还可以均为电控液体微透镜阵列，其中，所述电控液体微透镜阵列例如可以为电控液晶微透镜阵列，如图10所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一电控液晶微透镜阵列52，在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置第二电控液晶微透镜阵列53，且第一电控液晶微透镜阵列52和第二电控液晶微透镜阵列53组成1:1的无焦***，由于扫描光纤阵列30是封装在透明基板305中，使得外界环境光通过1:1的无焦***进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的无焦***进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境。

具体的，第一电控液晶微透镜阵列52设置在扫描光纤阵列30的出射光路上，用于对扫描光纤阵列30出射的光束进行准直处理。

由于第一电控液晶微透镜阵列52和第二电控液晶微透镜阵列53不加电压不工作，第一电控液晶微透镜阵列52和第二电控液晶微透镜阵列53无光汇聚或发散的功能，即不呈现光偏折的作用，不对外界环境光有光转折，如此，使得外界环境光能够通过第一电控液晶微透镜阵列52和透明基板305之后通过第二电控液晶微透镜阵列53进入人眼，实现观察到现实外界环境。

在本申请的另一实施例中，所述近眼显示***还可以包括会聚透镜阵列，所述会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧，且所述会聚透镜阵列设置在扫描光纤阵列30的出射光路上，用于对扫描光纤阵列30出射的光束进行准直处理，其中，所述会聚透镜阵列可以为准直透镜阵列或电控液体微透镜阵列，下面具有以所述会聚透镜阵列为电控液晶微透镜阵列为例。

如图11所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一电控液晶微透镜阵列52，用于对扫描光纤阵列30出射的光束进行准直处理，从而显示虚拟图像。

本申请实施例中，在使用包含第一电控液晶微透镜阵列52的近眼显示***用于进行增强现实显示时，需要在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置调光结构54，调光结构54具体可以是带有光开关的聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，简称：PDLC)膜层，采用分时段显示虚拟图像和现实外界环境；设人眼的刷新率为30Hz,将该刷新率对应的时间段分成2段，一段时间用于显示虚拟图像，此段时间内使PDLC膜层的光开关断开，使得PDLC膜层呈不透明状态；另一段时间用于观察到现实外界环境，此段时间内使PDLC膜层的光开关开通，从而对PDLC膜层施加电压，使其呈透明状态，使得外界环境光能够通过PDLC膜层和透明基板305；且不施加电压给第一电控液晶微透镜阵列52，由于第一电控液晶微透镜阵列52不加电压不工作，第一电控液晶微透镜阵列52无光汇聚或发散的功能，即不呈现光偏折的作用，不对外界环境光有光转折，如此，使得外界环境光能够通过PDLC膜层和透明基板305之后通过第一电控液晶微透镜阵列52进入人眼，实现观察到现实外界环境。

本发明的有益效果如下：

基于上述技术方案，本发明实施例中控制器分别电性连接分光组件和瞳孔位置检测器，使控制器根据所述瞳孔位置检测器获取的瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开通和断开，由此可知，能够根据所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置自动开通对应的输出通道来输出光束，使得选取的K*F个输出通道均匀分布在所述瞳孔位置的四周，从而能够确保所述输出光束全部进入人眼，使得人眼在任意观察位置均可以接收到所有输出光束，由此实现了对人眼观察的位置没有限制，能够给用户以良好的增强现实体验的效果；并且无需用户对增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的增强现实体验的缺陷。

实施例二：

如图1所示，本发明实施例第一方面还提供了一种近眼显示***，包括激光光源10、分光组件20、扫描光纤阵列30、瞳孔位置检测器和控制器40，分光组件20包括M*N个输出通道，M和N均为不小于2的整数；激光光源10用于输出根据影像信息调制的激光；激光光源10输出的激光经过分光组件20后，被分成M*N个光束；所述瞳孔位置检测器用于获取用户瞳孔的瞳孔位置；控制器40分别电性连接分光组件20和所述瞳孔位置检测器，用于根据获取的所述瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与扫描光纤阵列30的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制分光组件20中的每个输出通道的开通和断开；扫描光纤阵列30中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从分光组件20输出的输出光束，并将所述输出光束投射至人眼。

本申请实施例中，控制器40中可以预存扫描光纤阵列30中的扫描光纤和S个非干涉区域的对应关系，且所述对应关系包括每个非干涉区域对应的区域视场信息，其中，一个非干涉区域对应一个区域视场，S为不小于2的整数。

具体来讲，控制器40中预存有所述对应关系时，扫描光纤阵列30中的扫描光纤输出所述输出光束时，控制器40根据所述对应关系，控制扫描光纤阵列30中的扫描光纤，使其出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼，如此，使得每一时刻所述近眼显示***能够显示S个视场光即S个像素点，而现有技术中每一时刻仅能显示一个像素点，且S为不小于2的整数，如此，能够有效降低通道开关的开关频率，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。

具体的，在控制器40控制扫描光纤阵列30中的扫描光纤之前，由于控制器40已开通了从所述M*N个输出通道中选取所述K*F个输出通道，则控制器40可以根据所述对应光纤，控制K*F个输出通道对应的K*F根扫描光纤出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼。

具体来讲，在获取所述对应关系时，控制器40可以根据预设条件，将扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成S个非干涉区域，从而获取到所述对应关系，并将获取到的所述对应关系存储到控制器40的存储空间中，或存储在外部存储硬件中，此时，控制器40需要从所述外部存储硬件中读取所述对应关系，所述外部存储硬件例如可以是存储卡、硬盘、USB设备等存储设备。

本申请实施例中，所述非干涉区域表征该区域与任何一个其它区域均不重叠。

由于扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成了S个非干涉区域，使得扫描光纤阵列30能够在同一时刻控制所述S个非干涉区域显示S个视场光，即每一时刻可以显示S个视场光，其中一个视场光对应一个像素点。

具体的，所述预设条件可以是预设划分方式，所述预设划分方式可以是根据扫描光纤阵列30中的扫描光纤的数量来将其划分成S个非干涉区域，在所述扫描光纤的数量大于预设数量时，将扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成H个非干涉区域，这时S＝H；在所述扫描光纤的数量不大于预设数量时，将扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成J个非干涉区域，这时S＝J；其中，H和J为不小于2的整数，且H和J可以相同或不同。

当然，所述预设划分方式可以根据所述近眼显示***的显示视场来划分，显示视场越大，其S的取值也越大；显示视场越小，其S的取值也越小，本申请不作具体限制。当然，所述预设划分方式还可以是直接设置S的取值，然后将扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成S个非干涉区域。

具体的，控制器40根据预设条件，将扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成S个非干涉区域，具体为：控制器40还可以根据出瞳直径的大小，将扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成所述S个非干涉区域，其中，所述出瞳直径越大时，S的取值越大；所述出瞳直径越小时，S的取值越小；例如所述出瞳在水平和垂直方向的直径为10*8mm，则S＝8；若所述出瞳在水平和垂直方向的直径为10*10mm，则S取大于8的整数例如为10。

本申请实施例中，控制器40还可以根据出瞳直径的大小和所述近眼显示***的显示视场，将扫描光纤阵列30中的扫描光纤划分成所述S个非干涉区域。

具体来讲，出瞳在水平方向的直径用B₁表示，出瞳在垂直方向的直径用B₂表示；所述近眼显示***在水平方向的显示视场用C₁表示；所述近眼显示***在水平方向的显示视场用C₂表示，则可以将扫描光纤阵列30中M*N根扫描光纤划分成S个非干涉区域，其中，

S＝[(2L*tan(C₁/2)+B₁)/B₁]*[(2L*tan(C₂/2)+B₂/B₂]。公式1

其中，公式1中L表示人眼到扫描光纤阵列30的距离。

例如设定出瞳在水平和垂直方向的直径为8*8mm，所述近眼显示***的在水平和垂直方向的显示视场为40*40度；则，M*N束光通道可以分成S＝[(2L*tan(40°/2)+8)/8]*[(2L*tan(40°/2)+8)/8]个非干涉区域。

具体的，所述近眼显示***每一时刻可同时显示s个视场光，每一非干涉区域分别对应一个区域视场；取L＝20mm，则计算出S＝9；如此，将扫描光纤阵列30的水平方向分成3个区域，每个区域均不重叠；以及将扫描光纤阵列30的垂直方向也分成3个区域，每个区域均不重叠，从而获取到9个非干涉区域，如图12所示，所述9个非干涉区域为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和A9非干涉区域，且每个非干涉区域均不重叠。

其中，参见图12，A1在水平方向显示的视场为-20°～-7°，A1在垂直方向显示的视场为7°～20°，如此可知，A1显示的区域视场为{(-20°～-7°),(7°～20°)}；同理，A2显示的区域视场为{((-7°～7°),(7°～20°)}；A3显示的区域视场为{(7°～20°),(7°～20°)}；A4显示的区域视场为{(-20°～-7°),(-7°～7°)}；A5显示的区域视场为{(-7°～7°),(-7°～7°)}；A6显示的区域视场为{(7°～20°),(-7°～7°)}；A7显示的区域视场为{(-20°～-7°),(-20°～-7°)}；A8显示的区域视场为{(-7°～7°),(-20°～-7°)}和A9显示的区域视场为{(7°～20°),(-20°～-7°)}。

在实际应用过程中，在每一时刻所述近眼显示***能够显示9个视场光即显示9个像素点，若显示图像为RGB彩色图像，则需要的通道开关的开关频率最低为扫描光纤的扫描频率最低为

而现有技术中每一时刻仅能显示一个视场光即一个像素点，例如以显示一幅800*600的单色图像为例，人眼的刷新率取最低要求30Hz，则通道开关的开关频率最低为

扫描光纤的扫描频率最低为

若需显示RGB彩色图像，显示彩色图像需采用时序的方法，故需要的通道开关的开关频率最低为

扫描光纤的扫描频率最低为

而4.8MHz远远小于43MHz，与现有技术相比，采用本申请上述实施例能够解决现有技术中通道开关的开关频率高的技术问题，实现有效降低通道开关的开关频率的效果，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。

进一步的，由于本申请实施例中的一个干涉区域仅对应一个区域视场，使得一个干涉区域中的扫描光纤的最大扫描角为该区域视场对应的扫描角；而现有技术中扫描光纤阵列中的每根光纤需要对应所述近眼显示***的总显示视场，使得每根扫描光纤为与所述总显示视场对应的扫描角，而一个区域视场仅是所述总显示视场中的一部分，必然使得区域视场对应的扫描小于所述总显示视场对应的扫描角，使得本申请实施例中扫描光纤所需的最大扫描角减小了，从而能够提高扫描光纤的扫描频率。

本申请实施例中，扫描光纤阵列30中的扫描光纤被划分为S个非干涉区域之后，每个非干涉区域均能够显示所述影像信息对应的图像的所有灰度等级。

例如，如图12所示，以30*30根扫描光纤为例，将30*30根扫描光纤划分成9个非干涉区域，每一个非干涉区域具有的扫描光纤的数量为30*30/9＝100；若所述影像信息对应的图像的灰度等级为8位，即有256个灰度等级，则以A1为例，A1使用100根扫描光纤来显示256个灰度等级，在100根扫描光纤对应的通道开关均开通时，则显示的灰度等级为256；在A1显示的视场灰度值为180时，则需要通过100*180/256＝70.3，由于扫描光纤为整数，则需要使用71根扫描光纤进行显示为180的视场灰度。

本申请另一实施例中，所述近眼显示***还包括会聚透镜阵列组，所述会聚透镜阵列组包括第一会聚透镜阵列和第二会聚透镜阵列，所述第一会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧，所述第二会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的远离人眼一侧。

具体的，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列可以均为准直透镜阵列，如图6所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一准直透镜阵列50，在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置第二准直透镜阵列51，且第一准直透镜阵列50和第二准直透镜阵列51组成1:1的望远***，由于扫描光纤阵列30是封装在透明基板305中，使得外界环境光通过1:1的望远***进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的望远***进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境，其中，1:1的望远***的光路原理具体如图7所示。

在本申请另一实施例中，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列还可以均为电控液体微透镜阵列，其中，所述电控液体微透镜阵列例如可以为电控液晶微透镜阵列，如图10所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一电控液晶微透镜阵列52，在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置第二电控液晶微透镜阵列53，且第一电控液晶微透镜阵列52和第二电控液晶微透镜阵列53组成1:1的无焦***，由于扫描光纤阵列30是封装在透明基板305中，使得外界环境光通过1:1的无焦***进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的无焦***进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境。

在本申请的另一实施例中，所述近眼显示***还可以包括会聚透镜阵列，所述会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧，且所述会聚透镜阵列设置在扫描光纤阵列30的出射光路上，用于对扫描光纤阵列30出射的光束进行准直处理，其中，所述会聚透镜阵列可以为准直透镜阵列或电控液体微透镜阵列，下面具有以所述会聚透镜阵列为电控液晶微透镜阵列为例。

如图11所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一电控液晶微透镜阵列52，用于对扫描光纤阵列30出射的光束进行准直处理，从而显示虚拟图像。

本申请实施例中，在使用包含第一电控液晶微透镜阵列52的近眼显示***用于进行增强现实显示时，需要在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置调光结构54，调光结构54具体可以是带有光开关的PDLC膜层，采用分时段显示虚拟图像和现实外界环境；设人眼的刷新率为30Hz,将该刷新率对应的时间段分成2段，一段时间用于显示虚拟图像，此段时间内使PDLC膜层的光开关断开，使得PDLC膜层呈不透明状态；另一段时间用于观察现实外界环境，此段时间内使PDLC膜层的光开关开通，从而对PDLC膜层施加电压，使其呈透明状态，使得外界环境光能够通过PDLC膜层和透明基板305；且不施加电压给第一电控液晶微透镜阵列52，由于第一电控液晶微透镜阵列52不加电压不工作，第一电控液晶微透镜阵列52无光汇聚或发散的功能，即不呈现光偏折的作用，不对外界环境光有光转折，如此，使得外界环境光能够通过PDLC膜层和透明基板305之后通过第一电控液晶微透镜阵列52进入人眼，实现观察到现实外界环境。

当然，还可以将所述刷新率对应的时间段分成至少3段，其中的一段或多段时间用于显示虚拟图像，剩下的至少一段时间用于观察现实外界环境。

本发明的有益效果如下：

其一、本发明实施例中控制器分别电性连接分光组件和瞳孔位置检测器，使控制器根据所述瞳孔位置检测器获取的瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开通和断开，由此可知，能够根据所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置自动开通对应的输出通道来输出光束，使得选取的K*F个输出通道均匀分布在所述瞳孔位置的四周，从而能够确保所述输出光束全部进入人眼，使得人眼在任意观察位置均可以接收到所有输出光束，由此实现了对人眼观察的位置没有限制，能够给用户以良好的增强现实体验的效果；并且无需用户对增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的增强现实体验的缺陷。

其二、本发明实施例中在通过扫描光纤阵列中的扫描光纤输从分光组件输出的输出光束时，控制器根据所述扫描光纤阵列中的扫描光纤和S个非干涉区域的对应关系，控制所述扫描光纤阵列中的扫描光纤，使其出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼，如此，使得每一时刻所述近眼显示***能够显示S个视场光即S个像素点，而现有技术中每一时刻仅能显示一个像素点，且S为不小于2的整数，如此，能够有效降低通道开关的开关频率，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。

实施例三：

本发明实施例第二方面还提供了一种虚拟现实设备，包括两套如第一方面介绍的近眼显示***，其中第一近眼显示***与人的左眼对应，第二近眼显示***与人的右眼对应。

在第一方面中已经详细介绍了近眼显示***的具体结构以及运行过程，在此就不再赘述了。

具体的，所述虚拟现实设备还可以包括外壳，所述第一近眼显示***和所述第二近眼显示***均设置在所述外壳中。

实施例四：

本发明实施例第三方面还一种增强现实设备，包括两套如第一方面介绍的近眼显示***，其中第一近眼显示***与人的左眼对应，第二近眼显示***与人的右眼对应；外界环境光通过所述第一近眼显示***的会聚透镜阵列组进入人的左眼，并通过所述第二近眼显示***的会聚透镜阵列组进入人的右眼。

在第一方面中已经详细介绍了近眼显示***的具体结构以及运行过程，在此就不再赘述了。

具体的，所述增强现实设备还可以包括外壳，所述第一近眼显示***和所述第二近眼显示***均设置在所述外壳中。

具体的，所述会聚透镜阵列组包括第一会聚透镜阵列和第二会聚透镜阵列，所述第一会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧，所述第二会聚透镜阵列设置于扫描光纤阵列30的远离人眼一侧。

具体的，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列可以均为准直透镜阵列，如图6所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一准直透镜阵列50，在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置第二准直透镜阵列51，且第一准直透镜阵列50和第二准直透镜阵列51组成1:1的望远***，由于扫描光纤阵列30是封装在透明基板305中，使得外界环境光通过1:1的望远***进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的望远***进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境，其中，1:1的望远***的光路原理具体如图7所示。

在本申请另一实施例中，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列还可以均为电控液体微透镜阵列，其中，所述电控液体微透镜阵列例如可以为电控液晶微透镜阵列，如图10所示，在扫描光纤阵列30的靠近人眼一侧设置第一电控液晶微透镜阵列52，在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置第二电控液晶微透镜阵列53，且第一电控液晶微透镜阵列52和第二电控液晶微透镜阵列53组成1:1的无焦***，由于扫描光纤阵列30是封装在透明基板305中，使得外界环境光通过1:1的无焦***进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的无焦***进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境。

本申请另一实施例中，所述会聚透镜阵列组还可以为第一电控液晶微透镜阵列52和调光结构54，在使用包含第一电控液晶微透镜阵列52的近眼显示***用于进行增强现实显示时，需要在扫描光纤阵列30的远离人眼一侧设置调光结构54，调光结构54具体可以是带有光开关的PDLC膜层，采用分时段显示虚拟图像和现实外界环境；设人眼的刷新率为30Hz,将该刷新率对应的时间段分成2段，一段时间用于显示虚拟图像，此段时间内使PDLC膜层的光开关断开，使得PDLC膜层呈不透明状态；另一段时间用于观察到现实外界环境，此段时间内使PDLC膜层的光开关开通，从而对PDLC膜层施加电压，使其呈透明状态，使得外界环境光能够通过PDLC膜层和透明基板305；且不施加电压给第一电控液晶微透镜阵列52，由于第一电控液晶微透镜阵列52不加电压不工作，第一电控液晶微透镜阵列52无光汇聚或发散的功能，即不呈现光偏折的作用，不对外界环境光有光转折，如此，使得外界环境光能够通过PDLC膜层和透明基板305之后通过第一电控液晶微透镜阵列52进入人眼，实现观察到现实外界环境。

当然，还可以将所述刷新率对应的时间段分成至少3段，其中的一段或多段时间用于显示虚拟图像，剩下的至少一段时间用于观察现实外界环境。

本发明的有益效果如下：

基于上述技术方案，本发明实施例中控制器分别电性连接分光组件和瞳孔位置检测器，使控制器根据所述瞳孔位置检测器获取的瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开通和断开，由此可知，能够根据所述用户瞳孔与扫描光纤阵列的相对位置自动开通对应的输出通道来输出光束，使得选取的K*F个输出通道均匀分布在所述瞳孔位置的四周，从而能够确保所述输出光束全部进入人眼，使得人眼在任意观察位置均可以接收到所有输出光束，由此实现了对人眼观察的位置没有限制，能够给用户以良好的增强现实体验的效果；并且无需用户对增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的增强现实体验的缺陷。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种近眼显示***，其特征在于，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列、瞳孔位置检测器和控制器，所述分光组件包括M*N个输出通道，M和N均为不小于2的整数；

所述激光光源用于输出根据影像信息调制的激光；所述激光光源输出的激光经过所述分光组件后，被分成M*N个光束；所述瞳孔位置检测器用于获取用户瞳孔的瞳孔位置；所述控制器分别电性连接所述分光组件和所述瞳孔位置检测器，用于根据获取的所述瞳孔位置，获取所述用户瞳孔与所述扫描光纤阵列的相对位置，再根据所述相对位置和所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开通和断开；所述扫描光纤阵列中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从所述分光组件输出的输出光束，并将所述输出光束投射至人眼。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述激光光源包括三色激光光源、准直镜组、合束器、耦合器和耦合光纤，其中，所述三色激光光源输出三色激光；所述准直镜组设置于所述三色激光光源的出射光路上，用于对所述三色激光进行准直处理；所述合束器设置于所述准直镜组的出射光路上，用于将所述准直镜组出射的激光进行合束处理；所述耦合器设置于所述合束器的出射光路上，用于将所述合束器出射的激光耦合到所述耦合光纤中；所述耦合光纤与所述耦合器相连，所述耦合光纤用于传输经过所述耦合器的激光。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述扫描光纤阵列包括水平方向扫描光纤束和垂直方向扫描光纤束，所述水平方向扫描光纤束用于对水平出射光束进行扩束；所述垂直方向扫描光纤束用于对垂直出射光束进行扩束。

4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述水平方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，所述垂直方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，其中，所述紧密排布为每相邻两束光纤之间的间隔不大于预设距离。

5.如权利要求4所述的***，其特征在于，每束扫描光纤包括扫描器，所述扫描器设置在所述扫描光纤上，用于将所述扫描光纤进行偏转，使得所述扫描光纤出射的光束也随之偏转。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述分光组件包括1个1*M型的第一光分路器、M个1*N型的第二光分路器和M*N个通道开关，所述第一光分路器的入射端与所述激光光源的出射端相连，所述M个第二光分路器与所述第一光分路器的M个出射端一一相连；所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开通和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应。

7.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述分光组件包括1个M*N型的光分路器，所述M*N型的光分路器集成了M*N个通道开关，所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开通和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应。

8.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器电性连接所述扫描光纤阵列，用于根据预设条件，将所述扫描光纤阵列中的扫描光纤划分成S个非干涉区域，在同一时刻控制所述S个非干涉区域显示S个视场光，S为不小于2的整数。

9.如权利要求8所述的***，其特征在于，所述控制器用于根据出瞳直径的大小，将所述扫描光纤阵列中的扫描光纤划分成所述S个非干涉区域。

10.如权利要求1-9任一项所述的***，其特征在于，所述近眼显示***还包括会聚透镜阵列组，所述会聚透镜阵列组包括第一会聚透镜阵列和第二会聚透镜阵列，所述第一会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的靠近人眼一侧，所述第二会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的远离人眼一侧。

11.如权利要求10所述的***，其特征在于，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列均为准直透镜阵列，且所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列组成1:1的望远***。

12.如权利要求10所述的***，其特征在于，所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列均为电控液体微透镜阵列，且所述第一会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列组成1:1的无焦***。

13.如权利要求1-9任一项所述的***，其特征在于，所述近眼显示***还包括会聚透镜阵列，所述会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的靠近人眼一侧。

14.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述近眼显示***还包括调光结构，所述调光结构设置于所述扫描光纤阵列的远离人眼一侧。

15.一种虚拟现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求1-14中任一项所述的近眼显示***，其中第一近眼显示***与人的左眼对应，第二近眼显示***与人的右眼对应。

16.一种增强现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求10-12中任一项所述的近眼显示***，其中第一近眼显示***与人的左眼对应，第二近眼显示***与人的右眼对应；外界环境光通过所述第一近眼显示***的会聚透镜阵列组进入人的左眼，并通过所述第二近眼显示***的会聚透镜阵列组进入人的右眼。

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