CN109991746A - 图像源模组及近眼显示*** - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了图像源模组及近眼显示***。可位移调制器改变与透镜之间的物距，使得图像光经过透镜后所成的像的大小可调而像素数量不变，成像清晰度高，显示效果好，同时，可位移调制器可以在垂直于光路的方向上移动，从而改变成像的位置，从而实现在近眼显示场景中对图像大小、位置的调节。

Description

图像源模组及近眼显示***

技术领域

本申请涉及激光扫描显示技术领域，具体涉及图像源模组及近眼显示***。

背景技术

现如今，随着增强现实(Augmented Reality，AR)、虚拟现实(Virtual Reality，VR)等显示技术的快速发展，诸如头戴式显示器(Head-Mounted Display，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实现较大视场的图像显示，使用者便可观看到较大的图像区域、丰富的图像内容，从而获得良好的显示效果。但在一些应用场景中，可能需要近眼显示设备调节所显示的图像区域的大小，以满足用户的需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种图像源模组及近眼显示***，用来解决在近眼显示中图像调节的问题。

本申请实施例提供一种图像源模组，包括：图像数据单元、可位移调制器及透镜，其中，

所述光源产生光输出至所述可位移调制器；

所述图像数据单元与所述可位移调制器相连接，以向所述可位移调制器提供待显示图像的图像数据；

所述可位移调制器根据所述图像数据，对所述光源输出的光进行调制，得到图像光并输出至所述透镜，经所述透镜输入至外部光学元件；并且，所述可位移调制器根据控制信号进行移动，改变所述可位移调制器自身与所述透镜的距离，及所述图像光作用在所述透镜的位置，以调节图像光透过所述透镜后所对应的图像大小及图像位置。

进一步地，所述透镜为变焦透镜；所述外部光学元件包括：波导。

进一步地，当所述可位移调制器移动时，所述图像光经过所述变焦透镜后所对应的像面的位置不变。

进一步地，所述可位移调制器产生的像的视场角小于或等于所述波导对应的最大视场角。

进一步地，所述可位移调制器包括调制器以及与所述调制器固定连接的驱动部，所述调制器在所述驱动部带动下移动；

其中，所述调制器包括：反射式的调制器或透射式的调制器。

进一步地，所述驱动部为多节机械臂式驱动结构。

进一部地，所述多节机械臂式驱动结构包括：旋转云台、第一机械臂、第二机械臂，其中，所述第一机械臂的一端与所述旋转云台的转动部相连，所述第一机械臂的另一端与所述第二机械臂一端以可转动方式连接，所述第二机械臂的末端与所述调制器固定连接；

在所述旋转云台转动部、所述第一机械臂及所述第二机械臂的带动下，所述调制器的位置可调。

进一步地，所述调制器为反射式调制器，所述多节机械臂驱动结构中机械臂的末端固定连接于所述调制器靶面相对的一面。

进一步地，所述调制器为透射式调制器，所述多节机械臂驱动结构中机械臂的末端固定连接于所述调制器上垂直于受光方向的侧面。

进一步地，所述驱动部为三维位移台。

进一步地，所述调制器为反射式调制器，所述反射式调制器上与靶面相对的表面固定连接于所述三维位移台上。

进一步地，所述调制器为透射式调制器，所述反射式调制器上与受光方向垂直的一表面固定连接于所述三维位移台上。

进一步地，当所述调制器为反射式调制器时，所述图像源模组中还包括：偏振分光器，将所述光源输出的光偏转至所述调制器上，且将经所述调制器调制后的图像光透射至所述透镜中。

进一步地，所述反射式调制器的靶面面积小于所述偏振分束单元入射图像光的靶面面积。

进一步地，所述图像源模组中还包括：控制单元，根据外部控制指令，生成控制信号并发送给所述可位移调制器。更为具体地，控制单元向所述可位移调制器中的驱动部发送控制信号。

本申请实施例还提供另一种图像源模组，包括：光源、图像数据单元、可位移调制器、第一透镜、位移台及第二透镜，其中，

所述光源产生光输出至所述可位移调制器；

所述图像数据单元与所述可位移调制器相连接，以向所述可位移调制器提供待显示图像的图像数据；

所述可位移调制器根据所述图像数据，对所述光源输出的光进行调制，产生图像光并输出，以顺序透过所述第一透镜及第二透镜；并且，所述可位移调制器根据控制信号进行移动，改变所述可位移调制器自身与所述第一透镜的距离，及所述图像光作用在所述第一透镜的位置；

所述位移台带动所述可位移调制器及所述第一透镜相对于所述第二透镜移动；

所述第二透镜设于所述第一透镜的出射光路上，从所述第一透镜出射的图像光经过所述第二透镜输入至外部光学元件。

本申请实施例还提供一种图像源模组，包括：图像源、合束器、可位移光纤扫描器及变焦透镜，其中，

所述图像源产生多束图像光束输出至合束器；

所述合束器将所述图像源输出的多束图像光束合束后通过光纤输出至所述可位移扫描器；

所述可位移光纤扫描器对合束后的图像光束进行二维扫描输出，扫描输出的图像光束经所述变焦透镜输入至外部光学元件；并且，所述可位移光纤扫描器根据控制信号进行移动，改变所述可位移光纤扫描器自身与所述变焦透镜的距离，及所述图像光作用在所述变焦透镜的位置，以调节图像光透过所述变焦透镜后所对应的图像大小及图像位置。

本申请实施例还提供另一种图像源模组，包括：图像源、合束器、可位移光纤扫描器、第一透镜、位移台及第二透镜，其中，

所述图像源产生多束图像光束输出至合束器；

所述合束器将所述图像源输出的多束图像光束合束后通过光纤输出至所述可位移光纤扫描器；

所述可位移光纤扫描器对合束后的图像光束进行二维扫描输出，扫描输出的图像光束顺序透过所述第一透镜及第二透镜；并且，所述可位移光纤扫描器根据控制信号进行移动，改变所述可位移光纤扫描器自身与所述第一透镜的距离以及所述图像光束作用在所述第一透镜的位置；

所述位移台带动所述可位移光纤扫描器及所述第一透镜相对于所述第二透镜移动；

所述第二透镜设于所述第一透镜的出射光路上，从所述第一透镜出射的图像光经过所述第二透镜输入至外部光学元件。

针对前述的图像源模组，本申请实施例提供一种图像源模组的控制方法，所述方法包括：

光源产生光输出至可移动图像源；

图像数据单元生成待显示的图像数据输出至可位移调制器；

可位移调制器根据图像数据对光源输出的光进行调制，得到图像光并输出至透镜；并且，所述可位移调制器根据接收到的控制信号进行移动，改变所述可位移调制器自身出光表面与透镜的物距，及所述可位移调制器输出的图像光作用在透镜的位置；

在可位移调制器与透镜之间距离改变的同时，所述透镜进行变焦。

本申请实施例还提供另一种图像源模组的控制方法，所述方法包括：

光源产生光输出至可移动图像源；

图像数据单元生成待显示的图像数据输出至可位移图像源；

可位移图像源根据图像数据对光源输出的光进行调制，得到图像光并输出至第一透镜；所述可位移调制器根据接收到的控制信号进行移动，改变可位移调制器自身出光表面与第一透镜的距离及图像光作用在第一透镜的位置；

在可位移调制器与第一透镜之间距离改变的同时，位移台带动可位移调制与第一透镜一同相对于第二透镜进行移动，以改变与第二透镜之间的距离。

本申请实施例还提供一种近眼显示***，包括波导及前述的图像源模组，其中，

所述图像源模组生成包含图像信息的光输出至所述波导，且图像源模组所输出的光的视场角及成像位置可调；

所述波导对所述图像源模组输入的光进行第一方向和第二方向上的扩展后输出。

进一步地，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，其中，

所述耦入部件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，所述耦出部件朝向人眼一侧出光。

采用本申请实施例中的技术方案可以实现以下技术效果：

在本申请的方案中，无论是光纤扫描器或是调制器，均可进行三维方向的移动，既可以改变与透镜之间的物距，也可以改变图像光作用于透镜上的位置，通过改变与透镜之间的物距，能够实现对成像大小的调节；而通过改变图像光作用于透镜上的位置，能够实现改变成像的位置。从而以此方式实现对近眼显示设备所显示的图像的调节。

特别是对于采用可位移调制器的方案，区别于改变调制器上有效调制区域的大小进行图像调节的方式，本申请中上述方案并不会减少调制器上有效的调制区域，一旦有效的调制区域减少，也就意味着调制图像光所对应的像素也相应减少，显然，在成像时，将进一步造成画面清晰度较低，显示效果较差的缺陷。因此，本申请中通过可位移图像源改变与透镜之间的物距，使得图像光经过透镜后所成的像减少而像素数量不变，成像清晰度高，显示效果好，同时，可位移图像源可以在垂直于光路的方向上移动，从而改变成像的位置，在近眼显示场景中，改变成像的位置，可以避免遮挡用户的视线。

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说明性光学***的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种近眼显示***的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种近眼显示***中图像源模组的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种图像源模组中增加控制单元后的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的可位移图像源移动后相应的像面位置示意图；

图6a是本申请实施例提供的采用反射式调制器的图像源模组的结构示意图；

图6b是本申请实施例提供的可位移调制器中驱动部的具体结构示意图；

图7是本申请实施例提供的采用透射式调制器的图像源模组的结构示意图；

图8a是本申请实施例提供的调制器靶面尺寸与偏振分光器尺寸的示意图；

图8b是本申请实施例提供的调制器与透镜之间距离及位置关系的示意图；

图8c是相对于图8b成像变化的示意图；

图9a是本申请实施例提供的另一种图像源模组的结构示意图；

图9b是图9a的图像源模组中元件移动后像面位置的示意图；

图10是本申请实施例提供的一种基于图像源模组的控制方法流程图；

图11是本申请实施例提供的另一种基于图像源模组的控制方法流程图。

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发明，而非对该发明的限定。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发明相关的部分。

说明性光学***

为了便于理解，现提供一种说明性光学***的简要描述，具体地，可参考图1，该说明性光学***中主要可包括：图像数据单元100、光源110、调制单元120、波导130。

在显示成像时，光源110发出的光输入至调制单元120，同时，图像数据单元100将所要显示的图像的数据输入至调制单元120，调制单元120据此对由光源110输入的光进行调制得到图像光，图像光便具有了相应的图像信息(如，分辨率、色彩、图像内容等)，图像光进一步输入至波导130，再经波导130扩瞳输出最终进入人眼，从而使人眼观看到相应的图像内容。

实际应用中，图1中所示的说明性光学***中还可能包括诸如合束器、准直镜和/或光阑等光学组件，并可能包括图像数据接收单元、数据编码单元等功能单元，具体将视实际应用的需要而定，这里便不再过多赘述。当然，图1中所示出的内容只是简单说明了光学***的基本结构，以便于理解本申请实施例中的技术方案，而不应作为对本申请的限定。通常来说，图1中的说明性光学***可认为是应用于近眼显示设备(如：AR设备或VR设备等)中的基础光学***。

需要说明的是，一般来说，受上述光学***中波导扩展的作用，可显示较大视场的图像，但在某些近眼显示场景下，用户可能需要较小的图像显示区域，例如：当用户在使用AR设备时，某些情况下过多的图像内容可能会干扰用户查看周围的现实环境，特别是当用户在步行、驾车时，需要保持良好的视野以观察实际环境，此时，AR设备如果仍以较大的视场显示图像，则图像内容会遮挡用户的视线，从而可能导致安全隐患的出现。

一种近眼显示***

为此，本申请实施例提供一种近眼显示***，如图2所示。该近眼显示***包括：图像源模组20及波导30，其中，

图像源模组20生成包含图像信息的图像光输入至波导30，图像源模组20输出的图像光所对应的图像的位置及大小可调节，经过调节后的图像光输入至波导30。波导30对图像光进行第一方向和第二方向上的扩展，经过扩展后的图像光从波导30输出。随着图像源模组20对输出的图像光进行调节，经由波导30扩展后所显示的图像的位置和大小也发生相应的改变，从而实现了近眼显示***所显示的图像大小及显示区域的调节。

需要说明的是，在实际应用时，图像源模组20可以进行独立封装，从而形成与波导30相互独立的光学组件，并能够容纳在近眼显示设备中。

如图2所示，第一方向和第二方向分别表征了光束在波导30中纵深及纵长的传播方向，在使用者实际使用上述近眼显示***所对应的近眼显示设备时，第一方向可看作是人眼视野平面上的垂直方向，而第二方向可看作是人眼视野平面上的水平方向，因此，第一方向和第二方向，又可称为：垂直方向和水平方向。容易理解，这里的“第一”和“第二”是为了区别，并不应理解为顺序上的限定。

应理解，图2中所示出的图像源模组20和波导30的尺寸仅是一种示例，并不应认为是对本申请的限制，在实际应用中，图像源模组20通常采用更大的体积，当然，具体将视实际应用的需要而定，这里并不进行过多限制。

为进一步理解本申请，下面以不同实施例详细说明本申请中的技术方案。

图像源模组

参考图3，为本申请实施例中的一种图像源模组20的具体结构，其中主要可包括：图像数据单元201、光源202、可位移调制器203及透镜204。

图像数据单元201配置为：提供待显示的图像内容。图像数据单元201可以将与待显示的图像内容相关联的视频、图片或文本信息转换为适于进行3D、2.5D或2D投影的图像数据。例如：在进行3D投影显示时，对于所显示的图像而言，其中的部分图像内容可能需要显示于特定的深度平面上，而另一部分的图像内容可能需要显示于另一深度平面上，以实现3D显示效果，那么，图像数据单元201就需要针对待显示的图像进行处理，以使得处理后的图像的格式适于进行3D投影显示。

图像数据单元201中可以包括存储器、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者其它进行图像处理所需的芯片或电路，这里并不进行具体限定。

光源202产生光输出至所述可位移调制器203。光源202可采用单个发光源，如，LED或激光器，设置后可发出特定颜色的光。在另一种实施例中，光源202可以包括多个空间上分离的子光源，子光源同样可以为LED或激光器，多个子光源的颜色可以相同也可以不同，具体将视实际应用的需要而定。在某些应用场景中，光源202还可以经由光纤(并未在图3中示出)输出光，至于采用何种方式，具体将视实际应用需要而定，这里并不进行限制。

可位移调制器203中包含调制器2031以及驱动部2032，调制器2031固定在驱动部2032上，驱动部2032可在相应的控制信号作用下进行三维方向的移动，进而带动调制器2031移动。

通常，调制器2031与图像数据单元201具有连接关系，调制器2031可根据图像数据单元201生成的用以向用户显示的虚拟内容，对来自于光源202的光进行调制处理。

在一些实施例中，调制器2031可采用空间光调制器(Spatial Light Modulators，SLM)，具体可以是反射式的，如：数字光处理(Digital Light Processing，DLP)数字微镜设备(Digital Micromirror Device，DMD)，微机电***(Micro Electro MechanicalSystem，MEMS)振镜，或者硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)等；也可以是透射式的，如：LCD；还可以是发射式的，如：OLED。

而在另一些实施例中，调制器2031还可以替换为光纤扫描器，相应地，光源202可以采用内调制光源(即，从光源202输出的光是已经经过调制的图像光)，并且，在图像源模组中，将增加合束器，用于将光源202输出的多束激光进行合束，通过光纤输出至光纤扫描器，再由光纤扫描器进行扫描输出。当然，采用何种结构具体将根据实际应用的需要而定，这里并不作出限制。

驱动部2032可以采用三维位移台或机械臂式的驱动结构(后续将进行详细说明)。

透镜204可以采用变焦透镜，当然，在其他实施例中也可能采用定焦透镜，后续将进行详细说明。

在本实施例中，前述元件可以封装于外壳205之内，使得图像源模组20作为一个独立的光学器件。当然，图3中所示出的各元件之间的位置关系仅是一种示例，并不应理解为对本申请的限定。

需要说明的是，由调制器2031调制后的图像光经过透镜204后输入至波导30，其中，调制器2031至透镜204的距离(物距)的改变将影响图像光透过透镜204后的成像大小。在本申请实施例中，若透镜204为凸透镜，则当物距大于焦距时，物距增大，像距减小，所成的像随之减少；物距减小，像距增大，所成的像随之增大。因此，本实施例中可位移调制器203便可通过改变与透镜204之间的距离，实现对成像大小的调节。并且，可位移调制器203还可在垂直于光路的平面内任意移动，从而也能够改变图像光的成像位置。

在实际应用中，当调制器2031采用调制器时，某些调整图像大小的方式是通过改变调制器上有效调制区域的大小进一步改变成像的大小，但此种方式由于减小了调制器上有效的调制区域，导致生成的图像光所对应的像素也相应减少，在成像时，画面清晰度较低，显示效果较差。而采用本申请中改变物距的方式对图像大小进行调整，可以保证调制器上有效的调制区域并不减少，也就是说，图像的像素数量不会减少，图像的大小即使缩小，其清晰度也不受影响，因此可以保证清晰的显示效果。

参考图4，在一种实施例中，图像源模组20中还包括控制单元206，控制单元206与可位移调制器203中的驱动部2032具有连接关系，从而可根据外部的控制指令(通常由用户发出)向驱动部2032发出相应的驱动信号，以控制驱动部2032进行移动。

控制单元206中可包括CPU和/或相应的电路，为了能够安装设置于近眼显示设备中，控制单元206可以采用芯片的形式。在一种实施例中，近眼显示设备中还设有眼动追踪单元，则控制单元206也可与眼动追踪单元连接，以便在眼动追踪单元的信号作用下，控制可位移调制器203的位置，实现自动对显示的图像内容的大小、显示位置的调节。在另一种实施例中，近眼显示设备提供画面调整功能，用户可以主动触发该功能，对于此情况，控制单元206可以接收受用户触发而生成的图像调节指令，控制可位移调制器203的位置，从而实现对显示的图像内容的大小、显示位置的调节。

控制单元206除了可控制上述元件以外，在另一种实施例中，控制单元206还可与光源202之间也具有连接关系，从而控制单元206可对光源202的开关状态、输出光强度等进行控制。

在前述的图像源模组结构中，可位移调制器203通过移动改变与透镜之间的距离，可以进一步改变图像的大小，但是，如图5所示，可位移调制器203沿光传播的方向移动(图5中虚线框)会造成光束透过透镜204后的像面700的位置也沿着光传播的方向移动(图5中虚线)，对于此情况，如果应用于近眼显示设备上，那么，将造成用户所观看的图像变得模糊，还需要执行对焦操作，显然，这将导致较差的使用体验。

故在本实施例中，图像源模组中透镜204采用变焦透镜，作为一种可行的方式，透镜204同样与控制单元206具有连接关系，当可位移调制器203与透镜204之间的距离改变时，受控制单元206发出的控制信号控制，透镜204相应改变焦距，从而保证光束透过透镜204之后的像面700的位置不变。

此外，当本实施例中的图像源模组应用于近眼显示***时，可位移调制器203输出的光束透过透镜204所产生的像的视场角小于或等于***中波导30所对应的最大视场角。

参考图6a，在一种更为具体的实施例中，图像源模组20中还包含准直镜210、偏振片220、偏振分光器230，可位移调制器203中的调制器2031具体可为反射式调制器。在图6a所示的图像源模组20中，从光源202出射的光线经准直镜210准直处理后，通过偏振片220转换为统一偏振态的光线(假设转换后为S偏振光)，之后光线进入偏振分光器230，假设偏振分光器230的偏振选择面设置为：反射S偏振光，并透射与S偏振光垂直的P偏振光。从而，偏振分光器230可将光线反射至可位移调制器203的调制器2031上(即，调制器上)。经过调制器的调制处理得到图像光(调制过程中，调制器同时可将光线转换为P偏振光)，图像光便可透过偏振分光器230输入至透镜204中，并进一步输入至波导30。

在图6a所示的实施例中，可位移调制器203中的驱动部2032采用机械臂结构，具体地，参考图6b，机械臂500的远端固定于调制器上相对于受光靶面的另一面，为实现三维方向的运动，机械臂500进一步包含第一机械臂510和第二机械臂520，其中，第一机械臂510一端固定于旋转云台530的转动部上，旋转云台530的转动部可带动第一机械臂510转动。第一机械臂510另一端与第二机械臂520一端以可转动方式连接，第二机械臂520的远端与调制器固定连接。

在旋转云台530、第一机械臂510及第二机械臂520的带动下，调制器2031便可进行三维方向的移动。

参考图7，在另一种更为具体的实施例中，调制器2031采用透射式调制器，光源202发出的光线作为照明光照射于调制器的靶面后，调制器的另一面经过调制后产生图像光。为了不遮挡光路，故在图7所示的实施例中，驱动部2032设置于调制器上与光线传播方向垂直的一侧。

上述如图6及7所示的实施例中，调制器2031与驱动部2032之间固定连接的方式均可采用粘接固定、卡扣结构固定、铆接固定等固定方式，这里并不进行限制。

除了上述的驱动结构以外，在本申请的另一种实施例中，还可以采用三维位移台的结构，调制器2031可以固定于三维位移台的台面上，在三维位移台的带动下，可在三维方向上进行移动。当然，三维位移台的具体结构属于现有技术，这里便不再过多赘述。

这里需要说明的是，当调制器2031采用反射式调制器的情况时，考虑到需要调整成像的位置，调制器需要在垂直于光路的方向上移动，但正如图6a所示，偏振分光器230将光源202输出的光反射至调制器的靶面，若调制器的靶面面积与偏振分光器230的出射面积相近，那么，一旦调制器在垂直光路的方向上移动，则调制器将部分超出偏振分光器230的出光面，导致调制器的一部分不能受光而进行调制，进一步使得调制后产生的图像光内容不完整。

因此，在本申请实施例中，具体可参考图8a，调制器的受光靶面的面积小于偏振分光器230的偏转出光面的面积，那么，当调制器在一定范围内移动时，并不会超出偏振分光器230偏转输出的光照范围，这就保证了调制器靶面能够充分受光，从而调制器能够以最大像素密度对照射光进行调制，生成图像光。其中，图8a中，虚线框表示调制器移动至某一位置上。

在一种实施例中，默认状态下，用户使用近眼显示设备可以观看到较大视场的图像，假设此时可位移调制器203与透镜204之间的距离(以下描述中简称为：距离)为d，而根据实际需要，将缩小图像的显示范围，则控制单元206可向可位移调制器203发送相应的控制信号，受控制信号作用，可位移调制器203中的驱动部2032带动调制器2031向远离透镜204的方向移动，使得调制器2031与透镜204之间的距离改变为D，其中，D>d。根据透镜的成像原理，此时图像光经过透镜204所成的像将减小。在一定的距离范围内，成像减小的比例与距离成反比。当然，距离的具体数值还与透镜204的类型、尺寸等参数有关，这里并不进行具体限制。

如前所述，调制器2031可能采用反射式调制器，相应地，在图像源模组20中将设置偏振分光器230，偏振分光器230设置于可位移调制器203和透镜204之间，那么，在此情况下，可位移调制器203根据控制信号进行三维移动，改变与透镜204之间的物距以及图像光作用在透镜204上的区域的过程，具体可为：可位移调制器203中的驱动部2032带动调制器2031向远离偏振分光器230的方向移动，增加调制器2031靶面与偏振分光器230偏转出光面之间的距离，从而进一步增加调制器2031与透镜204之间的距离。

成像变化的示意图具体可如图8b及8c所示。在图8b中，假设调制器2031从位置L1(图8b中虚线框)移动至位置L2，此时，相较于位置L1，调制器2031相对于透镜204的物距增加，且图像光所作用的位置改变，从而，参考图8c，其所成的像i1改变为像i2，其中，像i2小于像i1。

在其它实施例中的图像源模组

不同于前述的图像源模组，在其他实施例中，可以不采用变焦透镜，对此，提供一种图像源模组90，参考图9a，该图像源模组90包括：图像数据单元901、光源902、可位移图像源903、第一透镜904、位移台905、第二透镜906、封装壳907及控制单元908。其中，图9a中所示出的连接线代表元件之间具有连接关系，用于传输数据、指令等，仅是为了便于理解方案，具体的连接方式、布线结构等将根据实际应用的需要而定，这里并不应理解为对本申请的限定。

关于图像数据单元901、光源902、可位移图像源903的结构、连接关系和功能等可参考前述内容，在此不再过多赘述。

第一透镜904采用定焦透镜，设置于可位移图像源903的出射光路上，可位移图像源903可在三维方向上进行移动，其中，可位移图像源903通过移动改变与第一透镜904之间的距离，可实现对图像大小的调节；通过移动改变与第一透镜904之间的投影位置，可实现对图像位置的调节。

但由于本实施例中第一透镜904并非变焦透镜，从前述内容可知，当可位移图像源903与第一透镜904之间的距离改变后，光束经过第一透镜904所对应的像面的位置也将发生移动，此种情况的出现将影响近眼显示设备的显示效果。

为此，在本实施例中，增设了位移台905及第二透镜906。其中，前述的可位移图像源903及第一透镜904安装于位移台905上，并且，可位移图像源903可在位移台905上进行三维移动。位移台905可带动可位移图像源903及第一透镜904进行整体移动。而第二透镜906可采用非变焦透镜。

参考图9b，当可位移图像源903相对于第一透镜904移动时，光束透过第一透镜904所产生的像面800的位置也会发生改变，此时，位移台905带动可位移图像源903及第一透镜904进行整体移动，使得相对于第二透镜906的物距保持不变，从而当光束透过第二透镜906后，所对应的像面900的位置不变。

位移台905可以采用滑轨结构，当然，也可采用三维位移台或多节机械臂结构，具体将视实际应用需要而定。

在实际应用时，本实施例中的图像源模组90可以整体进行封装，在某些情况下，图像数据单元901、光源902、可位移图像源903及透镜904可进行封装，并整体安装于位移台905上，再与第二透镜906进行封装。当然，这里并不应理解为对本申请的限制。

以上实施例主要说明了可位移调制器的情形，在实际应用中，对于采用光纤扫描器的图像源模组，同样可适用于本申请中的方案，具体可以参考前述内容，这里便不再过多赘述。

图像调节方法

对于图像源模组中包含变焦透镜的实施例而言，其对应的图像调节方法可如图10所示，所述方法具体包括以下步骤：

步骤S1001：光源产生光束输出至可移动图像源。

步骤S1003：图像数据单元生成待显示的图像信息输出至可位移图像源。

步骤S1005：可位移图像源根据图像信息对光源输出的光束进行调制，生成图像光并输出至透镜；当图像调节功能被触发时，通过控制信号控制可位移图像源进行移动，改变可位移图像源出光表面与透镜的物距，及图像光作用在透镜的位置。

步骤S1007：在可位移图像源与透镜之间距离改变的同时，通过控制信号控制透镜进行变焦。

而对于图像源模组中包含非变焦透镜(即，包含第一透镜和第二透镜)的实施例而言，其对应的图像调节方法可如图11所示，所述方法具体包括以下步骤：

步骤S1101：光源产生光束输出至可移动图像源。

步骤S1103：图像数据单元生成待显示的图像信息输出至可位移图像源。

步骤S1105：可位移图像源根据图像信息对光源输出的光束进行调制，生成图像光并输出至第一透镜；当图像调节功能被触发时，通过控制信号控制可位移图像源进行移动，改变可位移图像源出光表面与第一透镜的距离及图像光作用在第一透镜的位置。

步骤S1107：在可位移图像源与第一透镜之间距离改变的同时，通过控制信号控制位移台带动可位移图像源与第一透镜进行移动，改变相对于第二透镜的距离。

以上方法均可以实现对成像大小、成像位置的调节，同时，也可使得从所述图像源模组输出的光束所成像的像面位置固定。

应用场景

在一些实际场景中，可以在近眼显示设备上设置相应的调节按键，用户按下调节按键，则近眼显示设备所显示的图像发生相应改变(通常是画面缩小并移至用户视野范围的周边区域，以避免产生对用户视野的遮挡)，当用户再次按下该调节按键，则图像还原为调节前的大小。当然，这仅是一种简单应用方式的举例。事实上，对图像进行调节的功能还可设置于近眼显示设备的操作***中，作为一种软件功能实现，用户可以预先自行定义图像缩放的比例、图像缩小后所处的位置、图像缩小后的亮度、透明度等，当用户设置完成后，如果在实际应用中需要对图像进行缩小(或还原放大)，则可以触发近眼显示设备操作***中的调节功能(如：驾车模式、行走模式等)，从而实现对近眼显示设备所显示的图像大小的调节。

在实际应用中，本申请实施例所提供的近眼显示***能够应用于诸如AR设备或VR设备等近眼显示设备上。具体而言，本申请实施例中的近眼显示设备包括至少一套前述内容所述的近眼显示***并可采用前述内容中至少一种控制方式进行控制。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和介质类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，这里就不再一一赘述。

至此，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。

在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅配置为将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。

当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)***在这两者之间。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (15)

1.一种图像源模组，其特征在于，包括：光源、图像数据单元、可位移调制器及透镜，其中，

所述光源产生光输出至所述可位移调制器；

所述图像数据单元与所述可位移调制器相连接，以向所述可位移调制器提供待显示图像的图像数据；

所述可位移调制器根据所述图像数据，对所述光源输出的光进行调制，得到图像光并输出至所述透镜，经所述透镜输入至外部光学元件；并且，所述可位移调制器根据控制信号进行移动，改变所述可位移调制器自身与所述透镜的距离及所述图像光作用在所述透镜的位置，以调节图像光透过所述透镜后所对应的图像大小及图像位置。

2.如权利要求1所述的图像源模组，其特征在于，所述透镜为变焦透镜；

所述外部光学元件包括：波导。

3.如权利要求2所述的图像源模组，其特征在于，当所述可位移调制器移动时，所述图像光经过所述变焦透镜后所对应的像面的位置不变。

4.如权利要求3所述的图像源模组，其特征在于，所述可位移调制器产生的像的视场角小于或等于所述波导对应的最大视场角。

5.如权利要求2所述的图像源模组，其特征在于，所述可位移调制器包括调制器以及与所述调制器固定连接的驱动部，所述调制器在所述驱动部带动下移动；

其中，所述调制器包括：反射式的调制器或透射式的调制器。

6.如权利要求5所述的图像源模组，其特征在于，所述驱动部为多节机械臂式驱动结构。

7.如权利要求6所述的图像源模组，其特征在于，当所述调制器为反射式的调制器时，所述多节机械臂驱动结构中机械臂的末端固定连接于所述调制器靶面相对的一面；

当所述调制器为透射式的调制器时，所述多节机械臂驱动结构中机械臂的末端固定连接于所述调制器上垂直于受光方向的侧面。

8.如权利要求5所述的图像源模组，其特征在于，所述驱动部为三维位移台。

9.如权利要求8所述的图像源模组，其特征在于，当所述调制器为反射式的调制器时，所述反射式调制器上与靶面相对的表面固定连接于所述三维位移台上；

当所述调制器为透射式的调制器，所述透射式调制器上与受光方向垂直的一表面固定连接于所述三维位移台上。

10.如权利要求7或9所述的图像源模组，其特征在于，当所述调制器为反射式的调制器时，所述图像源模组中还包括：偏振分光器，将所述光源输出的光偏转至所述调制器靶面上，且将所述调制器调制并反射后的图像光透射至所述透镜中；

所述反射式的调制器的靶面面积小于所述偏振分束单元入射图像光的靶面面积。

11.如权利要求1所述的图像源模组，其特征在于，所述图像源模组中还包括：控制单元，根据外部控制指令，生成控制信号并发送给所述可位移调制器。

12.一种图像源模组，其特征在于，包括：光源、图像数据单元、可位移调制器、第一透镜、位移台及第二透镜，其中，

所述光源产生光输出至所述可位移调制器；

所述图像数据单元与所述可位移调制器相连接，以向所述可位移调制器提供待显示图像的图像数据；

所述可位移调制器根据所述图像数据，对所述光源输出的光进行调制，产生图像光输出，顺序透过所述第一透镜及第二透镜；并且，所述可位移调制器根据控制信号进行移动，改变所述可位移调制器自身与所述第一透镜的距离以及所述图像光作用在所述第一透镜的位置；

所述位移台带动所述可位移调制器及所述第一透镜相对于所述第二透镜移动；

所述第二透镜设于所述第一透镜的出射光路上，从所述第一透镜出射的图像光经过所述第二透镜输入至外部光学元件。

13.一种图像源模组，其特征在于，包括：图像源、合束器、可位移光纤扫描器及变焦透镜，其中，

所述图像源产生多束图像光束输出至合束器；

所述合束器将所述图像源输出的多束图像光束合束后通过光纤输出至所述可位移扫描器；

所述可位移光纤扫描器对合束后的图像光束进行二维扫描输出，扫描输出的图像光束经所述变焦透镜输入至外部光学元件；并且，所述可位移光纤扫描器根据控制信号进行移动，改变所述可位移光纤扫描器自身与所述变焦透镜的距离，及所述图像光作用在所述变焦透镜的位置，以调节图像光透过所述变焦透镜后所对应的图像大小及图像位置。

14.一种图像源模组，其特征在于，包括：图像源、合束器、可位移光纤扫描器、第一透镜、位移台及第二透镜，其中，

所述图像源产生多束图像光束输出至合束器；

所述合束器将所述图像源输出的多束图像光束合束后通过光纤输出至所述可位移光纤扫描器；

所述可位移光纤扫描器对合束后的图像光束进行二维扫描输出，扫描输出的图像光束顺序透过所述第一透镜及第二透镜；并且，所述可位移光纤扫描器根据控制信号进行移动，改变所述可位移光纤扫描器自身与所述第一透镜的距离以及所述图像光束作用在所述第一透镜的位置；

所述位移台带动所述可位移光纤扫描器及所述第一透镜相对于所述第二透镜移动；

所述第二透镜设于所述第一透镜的出射光路上，从所述第一透镜出射的图像光经过所述第二透镜输入至外部光学元件。

15.一种近眼显示***，其特征在于，所述近眼显示***包括：波导以及前述权利要求1至14中任一权项所述的图像源模组。