一种近眼显示装置、增强现实眼镜和使用方法与流程

1.本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种近眼显示装置、增强现实眼镜和使用方法。


背景技术：

2.近年来，近眼显示技术正飞速发展，其中，虚拟现实(virtue reality，vr)和增强现实(augmentde reality，ar)技术最具代表性，为人们带来了极佳的视听体验。近眼显示技术是可将图像直接投射到观看者眼中的技术，从而实现浸入式的显示体验，因此如何解决视觉辐辏调节冲突问题是亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题至少之一，本发明第一个实施例提供一种近眼显示装置，其特征在于，包括依次层叠设置的：
4.发光器件，包括阵列排布的多个重复的发光单元，每个发光单元包括多个像素岛，每个像素岛包括多个像素；
5.成像阵列，包括与所述发光单元一一对应的成像单元，每个成像单元包括与各像素岛一一对应的成像部，各成像部将对应的像素岛发射的光线进行成像并形成处于不同位置的第一虚像；以及
6.透镜单元，用于对所述成像阵列的各成像部形成的第一虚像分别进行成像以使得各像素岛发出的光线进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像。
7.在一个具体实施例中，相邻发光单元的一个像素岛发出的光线经对应的成像部形成的第一虚像位于所述透镜单元的焦平面处以使得所述像素岛发出的光线准直进入人眼并在距离人眼无穷远处形成完整的第二虚像；
8.相邻发光单元的其他像素岛发出的光线分别经对应的成像部形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内以使得各像素岛发出的光线进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像。
9.在一个具体实施例中，所述发光单元包括第一像素岛、第二像素岛、第三像素岛和第四像素岛，所述成像阵列包括微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜，各微透镜的焦距不同，所述微透镜单元包括与所述第一像素岛对应的第一微透镜、与所述第二像素岛对应的第二微透镜、与所述第三像素岛对应的第三微透镜、以及与所述第四像素岛对应的第四微透镜，其中
10.相邻发光单元的第一像素岛发出的第一光线经对应的第一微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的焦平面处，所述第一光线经所述透镜单元形成第一准直光线进入人眼并在距离人眼无穷远处形成完整的第二虚像，其中，相邻发光单元的第一像素岛经过所述第一微透镜中心的第一光线形成的第一准直光线的夹角的角度相同；
11.相邻发光单元的第二像素岛发出的第二光线经对应的第二微透镜形成的第一虚
像位于所述透镜单元的一倍焦距内，所述第二光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第一距离的位置处形成完整的第二虚像；
12.相邻发光单元的第三像素岛发出的第三光线经对应的第三微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，所述第三光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第二距离的位置处形成完整的第二虚像；
13.相邻发光单元的第四像素岛发出的第四光线经对应的第四微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，所述第四光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第三距离的位置处形成完整的第二虚像。
14.在一个具体实施例中，所述第一微透镜的焦距小于所述第二微透镜的焦距，所述第二微透镜的焦距小于所述第三微透镜的焦距，所述第三微透镜的焦距小于所述第四微透镜的焦距；
15.所述第一距离大于所述第二距离，所述第二距离大于所述第三距离。
16.在一个具体实施例中，所述成像阵列包括平板层、以及设置在所述平板层远离所述发光器件一侧的微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜。
17.在一个具体实施例中，所述平板层为液晶平板层，所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，各微透镜的焦距相同或不同，各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同。
18.在一个具体实施例中，所述微透镜为液晶微透镜，响应于加载的电压实时调整焦距以使得所述微透镜单元的各微透镜的焦距不同。
19.在一个具体实施例中，所述微透镜为pmma透镜、液晶透镜和玻璃透镜中的一个。
20.在一个具体实施例中，所述微透镜阵列的各微透镜的材料相同、孔径相同、周期相同；
21.和/或
22.所述透镜单元为单片透镜、多片透镜、球面镜、非球面镜和自由曲面镜中的一个，所述透镜单元的材料为pmma或光学玻璃。
23.在一个具体实施例中，所述发光器件为液晶显示器件，所述液晶显示器件包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板的材料和第二基板的材料为si3n4；
24.或者
25.所述发光器件为电致发光二极管显示器件，所述电致发光二极管显示器件包括衬底，所述衬底的材料为玻璃或透明pmma塑料。
26.本发明第二个实施例提供一种增强现实眼镜，包括如第一个实施例中任一项所述的近眼显示装置。
27.本发明第三个实施例提供一种使用如第一个实施例中任一项所述的近眼显示装置的使用方法，包括：
28.成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像；
29.透镜单元对各成像部形成的第一虚像分别进行成像以使得各像素岛发出的光线
进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像。
30.在一个具体实施例中，所述发光单元包括第一像素岛、第二像素岛、第三像素岛和第四像素岛，所述成像阵列包括微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜，各微透镜的焦距不同，所述微透镜单元包括与所述第一像素岛对应的第一微透镜、与所述第二像素岛对应的第二微透镜、与所述第三像素岛对应的第三微透镜、以及与所述第四像素岛对应的第四微透镜，
31.所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像进一步包括：
32.相邻发光单元的第一像素岛发出的第一光线经对应的第一微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的焦平面处，
33.相邻发光单元的第二像素岛发出的第二光线经对应的第二微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，
34.相邻发光单元的第三像素岛发出的第三光线经对应的第三微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，
35.相邻发光单元的第四像素岛发出的第四光线经对应的第四微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内；
36.所述透镜单元对各成像部形成的第一虚像分别进行成像以使得各像素岛发出的光线进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像进一步包括：
37.所述第一光线经所述透镜单元形成第一准直光线进入人眼并在距离人眼无穷远处形成完整的第二虚像，其中，相邻发光单元的第一像素岛经过所述第一微透镜中心的第一光线形成的第一准直光线的夹角的角度相同，
38.所述第二光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第一距离的位置处形成完整的第二虚像，
39.所述第三光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第二距离的位置处形成完整的第二虚像，
40.所述第四光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第三距离的位置处形成完整的第二虚像；
41.其中，所述第一微透镜的焦距小于所述第二微透镜的焦距，所述第二微透镜的焦距小于所述第三微透镜的焦距，所述第三微透镜的焦距小于所述第四微透镜的焦距；所述第一距离大于所述第二距离，所述第二距离大于所述第三距离。
42.在一个具体实施例中，所述成像阵列包括平板层、以及设置在所述平板层远离所述发光器件一侧的微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜；
43.所述平板层为液晶平板层，所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，各微透镜的焦距相同或不同，在所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像之前，所述使用方法还包括：各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同；
44.或者
45.所述平板层为液晶平板层，所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，所述微透镜为液晶微透镜，在所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像之前，所述使用方法还包括：
46.各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同；
47.响应于加载的电压实时调整焦距以使得所述微透镜单元的各微透镜的焦距不同；
48.或者
49.所述微透镜为液晶微透镜，在所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像之前，所述使用方法还包括：响应于加载的电压实时调整焦距以使得所述微透镜单元的各微透镜的焦距不同。
50.本发明的有益效果如下：
51.本发明针对目前现有的问题，制定一种近眼显示装置、增强现实眼镜和使用方法，通过采用不同的成像部在不同位置形成第一虚像，透镜单元对第一虚像成像后，使得各像素岛发出的光线以相同角度进入人眼，形成了多组从发光器件
‑
成像阵列
‑
透镜单元到人眼的光学通路，从而在距离人眼的不同位置成像以实现多焦面成像，在解决了视觉辐辏调节冲突的同时无需考虑到分辨率的需求以及不受限于微透镜的口径，保证了图像的成像质量，重量轻，方便使用，具有广泛的应用前景。
附图说明
52.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
53.图1示出本发明的一个实施例所述近眼显示装置的结构示意图；
54.图2示出本发明的一个实施例所述微透镜和像素岛示意图；
55.图3示出本发明的一个实施例所述近眼显示装置成像拼接示意图；
56.图4示出本发明的一个实施例所述近眼显示装置实现视场连续示意图；
57.图5示出本发明的另一个实施例所述近眼显示装置的结构示意图；
58.图6示出本发明的另一个实施例所述液晶平板层的示意图；
59.图7示出本发明的另一个实施例使用所述近眼显示装置的方法流程图。
具体实施方式
60.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
61.需要说明的是，本文中所述的“在
……
上”、“在
……
上形成”和“设置在
……
上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即
两层之间还存在其它的层。在本文中，除非另有说明，所采用的术语“位于同一层”指的是两个层、部件、构件、元件或部分可以通过同一构图工艺形成，并且，这两个层、部件、构件、元件或部分一般由相同的材料形成。
62.在现实生活中，人眼可以自动对焦到一个物体，其他物体则会虚化。而人们在使用vr或ar设备时，无论在vr设备中看多远的物体，我们都只是聚焦到屏幕上，即聚焦到相同的距离。也就是说，由晶状体调节产生的聚焦深度一直固定在显示屏上，而由眼部运动产生的会聚深度会随着3d物体的空间位置而变化，这就导致聚焦深度与会聚深度不一致，导致视觉辐辏调节冲突，从而引起视觉疲劳。
63.为了解决视觉辐辏调节冲突问题，现有常用的解决方法一种是利用多个显示屏幕以实现多焦面显示，但是器件体积随着平面显示器的数量增加而变得庞大，在不便于使用的同时成本也相应的提升；第二种是采用微透镜阵列(micro
‑
lens array)光场显示技术，但此技术会严重降低图像的成像质量。
64.为了解决上述问题，如图1和图2所示，本发明的一个实施例提供了一种近眼显示装置，包括依次层叠设置的：
65.发光器件10，包括阵列排布的多个重复的发光单元101，每个发光单元包括多个像素岛，每个像素岛包括多个像素，其中每个像素岛相当于一块微小的显示屏，多个像素岛可以按照眼睛的观看需求排布；
66.成像阵列20，包括与所述发光单元一一对应的成像单元，每个成像单元包括与各像素岛一一对应的成像部，各成像部将对应的像素岛发射的光线进行成像并形成处于不同位置的第一虚像；以及
67.透镜单元30，用于对所述成像阵列的各成像部形成的第一虚像分别进行成像以使得各像素岛发出的光线进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像。
68.本实施例提供的近眼显示装置通过采用不同成像部在不同位置形成第一虚像，透镜单元对第一虚像成像后，使得各像素岛发出的光线以相同角度进入人眼，形成了多组从发光器件
‑
成像阵列
‑
透镜单元到人眼的光学通路，从而在距离人眼的不同位置成像以实现多焦面成像，在解决了视觉辐辏调节冲突的同时无需考虑到分辨率的需求以及不受限于微透镜的口径，保证了图像的成像质量，重量轻，方便使用。
69.为了更好的说明本技术如何在解决视觉辐辏调节冲突问题的同时保证图像的成像质量，以一个具体实施例进行说明，如图2所示，所述发光单元101包括第一像素岛1011、第二像素岛1012、第三像素岛1013和第四像素岛1014，所述成像阵列20包括微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元201，所述成像部包括微透镜，各微透镜的焦距不同，所述微透镜单元201包括与所述第一像素岛对应的第一微透镜2011、与所述第二像素岛对应的第二微透镜2012、与所述第三像素岛对应的第三微透镜2013、以及与所述第四像素岛对应的第四微透镜2014，其中
70.相邻发光单元的第一像素岛发出的第一光线经对应的第一微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的焦平面处，所述第一光线经所述透镜单元形成第一准直光线进入人眼并在距离人眼无穷远处形成完整的第二虚像，其中，相邻发光单元的第一像素岛经过所述第一微透镜中心的第一光线形成的第一准直光线的夹角的角度相同。
71.在本实施例中，每个第一像素岛显示图像的一部分，以第一发光单元和第二发光
单元的第一像素岛的图像进行拼接显示为例，第一发光单元与第二发光单元相邻。第一发光单元的第一像素岛上每一点发射的第一光线经过对应第一微透镜的折射后，形成位于所述透镜单元的焦平面处的第一虚像，透镜单元对第一虚像进行成像以使得所述第一发光单元的第一像素岛发出的多束第一光线经所述透镜单元形成第一准直光线进入人眼；同时，与第一发光单元相邻的第二发光单元的第一像素岛上每一点发射的第一光线经过对应第一微透镜的折射后，形成位于所述透镜单元的焦平面处的第一虚像，透镜单元对第一虚像进行成像以使得所述第一发光单元的第一像素岛发出的多束第一光线经所述透镜单元形成第一准直光线进入人眼。
72.应当理解的是，在实际应用中可以由更多的第一像素岛进行拼接显示。如图3所示，相邻发光单元的两个第一像素岛拼接形成“boe”图样，第一发光单元的第一像素岛显示倒置的字母“b”和倒置的字母“o”的一部分，第二发光单元的第一像素岛显示倒置的字母“o”的另一部分和倒置的字母“e”。其中，第一发光单元的第一像素岛的最顶端像素经第一微透镜成像后进入人眼的角度与第二发光单元的第一像素岛的最底端像素经第一微透镜成像后进入人眼的角度形同，从而实现字母o的拼接。在本实施例中，第一发光单元的第一像素岛发出的光线径第一微透镜成像后落在人眼的a区域，第二发光单元的第一像素岛发出的光线径第一微透镜成像后落在人眼的b区域，从而拼接成正置的“boe”图样。值得说明的是，本领域技术人员应当理解，图3仅用于解释说明相邻像素岛的拼接显示原理，未包括透镜单元。
73.如图4所示，多束由不同发光单元发射的角度间隔相同均为α的相邻主光线(经对应的第一微透镜中心的第一光线)经微透镜和透镜单元后形成入射角度范围也为α的第一准直光线进入人眼，例如第一发光单元的第一像素岛经第一微透镜和透镜单元的成像视场角为
‑2°
到2
°
，第二发光单元的第一像素经第一微透镜和透镜单元的成像视场角为2
°
到6
°
，第三发光单元的第一像素经第一微透镜和透镜单元的成像视场角为6
°
到10
°
，从而实现了视场的连续性。应当理解的是，第一像素岛与相应的第一微透镜之间的距离不超过第一微透镜的焦距，这样第一像素岛发射的光射到第一微透镜上后，才能使第一像素岛显示的图像在第一像素岛远离第一微透镜的一侧形成放大的第一虚像。其中，像素岛与微透镜之间的距离是指，像素岛到微透镜的垂直距离。
74.需要说明的是，在本实施例中，对所述第一像素岛、第二像素岛、第三像素岛和第四像素岛的形状不进行具体限定，所述第一像素岛、第二像素岛、第三像素岛和第四像素岛的形状可以为圆形、正方形、六边形等。所述第一像素岛、第二像素岛、第三像素岛和第四像素岛可以发射多种不同颜色的光线，其中每个像素岛中包括多个单色或者多色的像素，像素的颜色可以为红色、蓝色和绿色。每个发光器件为oled(organic light
‑
emitting diode，有机电致发光二极管)器件或micro
‑
led(micro
‑
light
‑
emitting diode，微型发光二极管)器件。
75.以第一像素岛为例，当第一像素岛的像素颜色为多色时，待显示的目标图像可以看做红色分量图像、绿色分量图像和蓝色分量图像的叠加，当近眼显示装置进行显示时，每个红色像素显示红色分量图像的一部分，每个绿色像素显示上述绿色分量图像的一部分，每个蓝色像素显示上述蓝色分量图像的一部分。所有的红色像素所显示的图像可以拼接形成红色分量图像，所有的绿色像素所显示的图像可以拼接形成绿色分量图像，所有的蓝色
像素所显示的图像可以拼接形成上述蓝色分量图像，红色分量图像、蓝色分量图像和绿色分量图像在人眼的视网膜上叠加，形成完整的目标图像。
76.在一个具体的实施例中，为了使像素岛的光线能够透过微透镜进入人眼，所述微透镜为pmma透镜、液晶透镜和玻璃透镜中的一个。由于pmma的质量较小，因此当所述微透镜的材料采用pmma时，有利于减小近眼显示装置的重量。
77.其中，所述微透镜阵列的各微透镜的材料相同、孔径相同、周期相同，从而各微透镜间紧密连接。
78.在本实施例中，对于微透镜的形状不进行具体限定，微透镜的形状可以为圆形、正方形、六边形等。本实施例以微透镜的形状为圆形为例进行说明。其中，微透镜的直径在30μm～10mm之间，例如，微透镜的直径为500μm或者1mm或者2mm。同一行中相邻两个微透镜之间的间距以及同一列中相邻两个微透镜之间的间距均在0～10mm之间，例如，500μm或者1mm或者2mm。
79.在另一个具体的实施例中，所述透镜单元为单片透镜、多片透镜、球面镜、非球面镜和自由曲面镜中的一个，以实现对微透镜阵列所成像的二次成像。其中，所述透镜单元的材料为pmma或光学玻璃。
80.值得说明的是，本技术对微透镜和透镜单元不作具体限定，可以为上述实施例的任意组合，以实现对发光器件的多焦面成像为设计准则，在此不再赘述。
81.在一个可选的实施例中，所述发光器件为液晶显示器件，所述液晶显示器件包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板的材料和第二基板的材料为si3n4。
82.在本实施例中，使用液晶显示器件作为发光器件，通过调整加载在液晶上的像素电极的电压、以及加载在液晶上的公共电极的电压调整各像素的灰阶显示；本实施例采用si3n4作为液晶基板的材料。
83.在一个可选的实施例中，所述发光器件为电致发光二极管显示器件，所述电致发光二极管显示器件包括衬底，所述衬底的材料为玻璃或透明pmma塑料。
84.在本实施例中，考虑到pmma的质量较小，因此衬底采用pmma，有利于减小近眼显示装置的重量。
85.在本实施例中，考虑到成像距离越近，焦距越大，所以所述第一微透镜的焦距小于所述第二微透镜的焦距，所述第二微透镜的焦距小于所述第三微透镜的焦距，所述第三微透镜的焦距小于所述第四微透镜的焦距，所以相邻发光单元的第二像素岛发出的第二光线经对应的第二微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，所述第二光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第一距离的位置处形成完整的第二虚像，例如在距离人眼2米的位置处形成完整的第二虚像；
86.相邻发光单元的第三像素岛发出的第三光线经对应的第三微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，所述第三光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第二距离的位置处形成完整的第二虚像，例如在距离人眼1米的位置处形成完整的第二虚像；
87.相邻发光单元的第四像素岛发出的第四光线经对应的第四微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，所述第四光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第三距离的位置处形成完整的第二虚像，例如在距离人眼500毫米的位置处形成完整的第
二虚像。
88.需要说明的是，本实施例提供的第二像素岛、第三像素岛和第一像素岛与上述第一像素岛成像的原理及拼接原理相似，只是第一微透镜、第二微透镜第三微透镜和第四微透镜之间的焦距不同，从而实现了多焦面成像，其余相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。
89.考虑到发光单元和成像阵列间的间距，在一个可选的实施例中，所述成像阵列包括设置在发光器件和微透镜阵列之间的平板层。
90.在本实施例中，所述成像阵列包括平板层、以及设置在所述平板层远离所述发光器件一侧的微透镜阵列，所述平板层用于限定发光单元和成像阵列间的间距，从而提高近眼显示装置的结构稳定性。
91.在上述实施例中，由于受到空间位置的限制仅能实现如图2所述的每个发光单元包括四个像素岛、每个成像单元包括四种微透镜的变换，即实现4个焦面成像，在具体制作过程中各微透镜的焦距按照预设焦距制作，一旦加工后无法改变。
92.为了实现更多的焦面成像，在上述实施例的基础上，在一个可选的实施例中，所述平板层为液晶平板层、所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，各微透镜的焦距相同，各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同。
93.在本实施例中，近眼显示装置的结构如图5所示，各液晶平板部示意图如图6所示，不同的液晶平板部根据加载的电压具有不同的液晶转向，则从各液晶平板部出射的光线具有不同的光程，从而使得各像素岛发射的光线因具有不同光程分别经对应的微透镜后经透镜单元进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像。
94.本实施例提供的近眼显示装置通过采用液晶平板部使得各像素岛发射的光线因具有不同光程，虽然各微透镜的焦距相同，仍然可以在不同位置形成第一虚像，透镜单元对第一虚像成像后，使得各像素岛发出的光线以相同角度进入人眼，形成了多组从发光器件
‑
液晶平板层
‑
微透镜
‑
透镜单元到人眼的光学通路，从而在距离人眼的不同位置成像以实现多焦面成像，在解决了视觉辐辏调节冲突的同时无需考虑到分辨率的需求以及不受限于微透镜的口径，保证了图像的成像质量，重量轻，方便使用。
95.在另一个实施例中，所述平板层为液晶平板层、所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，各微透镜的焦距不同，各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同。
96.本实施例提供的近眼显示装置通过采用液晶平板部和不同焦距的微透镜使得各像素岛发射的光线因具有不同光程和不同焦距的微透镜从而在不同位置形成第一虚像。例如，不同的液晶平板部根据加载的电压具有不同的液晶转向，则从各液晶平板部出射的光线在进入微透镜之前具有不同的光程；同时，所述微透镜为前述实施例中的第一微透镜、第二微透镜、第三微透镜和第四微透镜，各微透镜本身具有不同的焦距，进一步改变对应像素岛出射光线的光程。具体的，透镜单元对第一虚像成像后，使得各像素岛发出的光线以相同角度进入人眼，形成了多组从发光器件
‑
液晶平板层
‑
微透镜
‑
透镜单元到人眼的光学通路，
从而在人眼的不同位置成像以实现多焦面成像，在解决了视觉辐辏调节冲突的同时无需考虑到分辨率的需求以及不受限于微透镜的口径，保证了图像的成像质量，重量轻，方便使用。
97.值得说明的是，上述两个实施例的区别在于，第一个实施例仅通过改变液晶平板层的不同液晶平板部的液晶转向以使得出射光线具有不同的光程，即通过具有不同光程的光线经相同焦距的微透镜后在不同位置形成第一虚像；第二个实施例则通过改变液晶平板层的不同液晶平板部的液晶转向以使得出射光线具有不同的光程、同时还将具有不同光程的光线经不同焦距的微透镜后在不同位置形成第一虚像；本技术对此不作具体限定，本领域技术人员应当根据实际应用需求选择适当的设置，以实现不同像素岛发射的光线经对应的成像部在不同位置形成第一虚像，在此不再赘述。
98.在一个可选的实施例中，所述成像阵列包括微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜，各微透镜的焦距不同，
99.所述微透镜为液晶透镜，响应于加载的电压实时调整焦距以使得所述微透镜单元的各微透镜的焦距不同。
100.在本实施例中，通过控制加载在各液晶透镜上的电压实现不同微透镜具有不同的焦距，从而将各像素岛发射的光线成像在不同位置处。即本实施例仅通过实时控制各微透镜的焦距以实现多焦面显示，无需使用平板层或液晶平板层，在解决了视觉辐辏调节冲突的同时无需考虑到分辨率的需求以及不受限于微透镜的口径，保证了图像的成像质量，还可实时调整，满足多种应用需求，重量轻，方便使用。
101.在一个可选的实施例中，所述平板层为液晶平板层、所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同；所述微透镜为液晶微透镜，响应于加载的电压实时调整焦距以使得所述微透镜单元的各微透镜的焦距不同。
102.本实施例提供的近眼显示装置通过采用可改变光线光程的液晶平板部和可改变焦距的液晶微透镜进一步调整各像素岛发射的光线的不同光程，从而使得各像素岛发射的光线在不同位置形成第一虚像。
103.具体的，一方面利用不同的液晶平板部根据加载的电压具有不同的液晶转向，使得从各液晶平板部出射的光线在进入微透镜之前具有不同的光程；另一方面，通过控制加载在各液晶透镜上的电压实现不同微透镜具有不同的焦距，从而共同控制使得各像素岛发射的光线成像在不同位置处。
104.在本实施例中，透镜单元对第一虚像成像后，使得各像素岛发出的光线以相同角度进入人眼，形成了多组从发光器件
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液晶平板层
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液晶微透镜
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透镜单元到人眼的光学通路，从而在人眼的不同位置成像以实现多焦面成像，并且有效提高了多焦面的调整范围；在解决了视觉辐辏调节冲突的同时无需考虑到分辨率的需求以及不受限于微透镜的口径，保证了图像的成像质量，重量轻，方便使用。
105.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
106.本发明的另一个实施例还提供了一种增强现实眼镜，包括前述的近眼显示装置。
107.在本实施例中，增强现实眼镜可以是增强现实头戴显示器，也可以是其它具有近眼显示功能的装置。
108.与上述实施例提供的近眼显示装置相对应，如图7所示，本技术的一个实施例还提供一种使用上述的近眼显示装置的使用方法，包括：
109.成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像；
110.透镜单元对各成像部形成的第一虚像分别进行成像以使得各像素岛发出的光线进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像。
111.本实施例提供的使用近眼显示装置的方法，本实施例提供的近眼显示装置通过采用不同成像部在不同位置形成第一虚像，透镜单元对第一虚像成像后，使得各像素岛发出的光线以相同角度进入人眼，形成了多组从发光器件
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成像阵列
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透镜单元到人眼的光学通路，从而在距离人眼的不同位置成像以实现多焦面成像，在解决了视觉辐辏调节冲突的同时无需考虑到分辨率的需求以及不受限于微透镜的口径，保证了图像的成像质量，重量轻，方便使用。
112.在一个具体实施例中，所述发光单元包括第一像素岛、第二像素岛、第三像素岛和第四像素岛，所述成像阵列包括微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜，各微透镜的焦距不同，所述微透镜单元包括与所述第一像素岛对应的第一微透镜、与所述第二像素岛对应的第二微透镜、与所述第三像素岛对应的第三微透镜、以及与所述第四像素岛对应的第四微透镜，
113.所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像进一步包括：
114.相邻发光单元的第一像素岛发出的第一光线经对应的第一微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的焦平面处，
115.相邻发光单元的第二像素岛发出的第二光线经对应的第二微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，
116.相邻发光单元的第三像素岛发出的第三光线经对应的第三微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内，
117.相邻发光单元的第四像素岛发出的第四光线经对应的第四微透镜形成的第一虚像位于所述透镜单元的一倍焦距内；
118.所述透镜单元对各成像部形成的第一虚像分别进行成像以使得各像素岛发出的光线进入人眼并分别在距离人眼不同位置处形成完整的第二虚像进一步包括：
119.所述第一光线经所述透镜单元形成第一准直光线进入人眼并在距离人眼无穷远处形成完整的第二虚像，其中，相邻发光单元的第一像素岛经过所述第一微透镜中心的第一光线形成的第一准直光线的夹角的角度相同，
120.所述第二光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第一距离的位置处形成完整的第二虚像，
121.所述第三光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第二距离的位置处形成完整的第二虚像，
122.所述第四光线经所述透镜单元进入人眼并在距离人眼第三距离的位置处形成完
整的第二虚像；
123.其中，所述第一微透镜的焦距小于所述第二微透镜的焦距，所述第二微透镜的焦距小于所述第三微透镜的焦距，所述第三微透镜的焦距小于所述第四微透镜的焦距；所述第一距离大于所述第二距离，所述第二距离大于所述第三距离。
124.在本实施例中，所述第一微透镜、所述第二微透镜、所述第三微透镜和所述第四微透镜为固定焦距，即通过各微透镜的不同焦距实现4个焦面成像。换句话说，本实施例为根据空间位置的限制，在具体制作过程中将各微透镜的焦距按照预设焦距制作，一旦加工后无法改变。
125.在一个可选的实施例中，所述成像阵列包括平板层、以及设置在所述平板层远离所述发光器件一侧的微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜；
126.所述平板层为液晶平板层，所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，各微透镜的焦距相同或不同，在所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像之前，所述使用方法还包括：各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同。
127.在本实施例中，通过采用可改变光线光程的液晶平板部和焦距相同或不同的微透镜调整各像素岛发射的光线的不同光程，从而使得各像素岛发射的光线在不同位置形成第一虚像。
128.在一个可选的实施例中，所述成像阵列包括平板层、以及设置在所述平板层远离所述发光器件一侧的微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜；
129.所述平板层为液晶平板层，所述成像单元还包括与所述发光单元一一对应的液晶平板单元，所述成像部还包括液晶平板部，所述微透镜为液晶微透镜，在所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像之前，所述使用方法还包括：
130.各液晶平板部响应于加载的电压调整其内部的液晶转向以改变对应的像素岛发出的光线的光程，以使得入射不同微透镜的光线的光程不同；
131.响应于加载的电压实时调整焦距以使得所述微透镜单元的各微透镜的焦距不同。
132.在本实施例中，通过采用可改变光线光程的液晶平板部和可改变焦距的液晶微透镜调整各像素岛发射的光线的不同光程，从而使得各像素岛发射的光线在不同位置形成第一虚像。
133.在一个可选的实施例中，所述成像阵列包括平板层、以及设置在所述平板层远离所述发光器件一侧的微透镜阵列，所述成像单元包括与所述发光单元一一对应的微透镜单元，所述成像部包括微透镜；
134.所述微透镜为液晶微透镜，在所述成像阵列的各成像单元的各成像部将对应的发光器件的各发光单元的各像素岛发射的光线进行成像并形成第一虚像之前，所述使用方法还包括：响应于加载的电压实时调整焦距以使得所述微透镜单元的各微透镜的焦距不同
135.在本实施例中，通过可改变焦距的液晶微透镜调整各像素岛发射的光线的不同光程，从而使得各像素岛发射的光线在不同位置形成第一虚像。
136.由于本技术实施例提供的近眼显示装置的使用方法与上述几种实施例提供的近眼显示装置相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的液晶屏测试方法，在本实施例中不再详细描述。
137.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。