CN104407439A - 一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置。包括透明显示屏和变焦透镜。所述的透明显示屏用于显示图像信息，在不显示图像时，所述的透明显示屏等效于一块透明的平板；所述的变焦透镜施加电压时，用于将所述的透明显示屏发出的光线折射入人眼的瞳孔，并成像在人眼视网膜上，在所述的透明显示屏不显示图像时，所述的变焦透镜可以作为视力矫正镜片，在所述变焦透镜不施加电压时，其等效于一块透明的平板；本发明提供了一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置包括两种成像模式，成像模式一和成像模式二，成像模式一适用于正常和近视眼群体，成像模式二适用于正常和远视眼群体。

Description

一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置

【技术领域】

本发明涉及可穿戴显示设备，尤指一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置。

【背景技术】

穿戴式智能设备作为一种未来科技，无论在时尚界还是在电子消费产品市场上，都是人们关注的焦点。随着科学技术的发展，越来越多的智能手表、智能腕带和智能眼镜等开始走近人们的生活中。而这其中，头戴式显示设备无疑是穿戴式智能设备中的先驱者。早期的头戴式显示设备典型实例是头盔显示和眼镜电视，但由于头盔显示过于笨重，而眼镜电视也存在体积大，不透明等缺点。随着头戴式显示设备的进一步发展，小型化，多功能和透明式的智能眼镜应运而生。

眼镜的发明之初，是以矫正视力或保护眼睛为目的而制作的光学器件。如今市场上的智能眼镜的设计对象大都是正常人，智能眼镜的多功能也以正常人的使用范畴为前提。对于有视力缺陷的人群，如近视眼和远视眼，在使用智能眼镜时则产生了很多不必要的麻烦，甚至无法使用智能眼镜。例如，用户自身为近视眼患者，日常生活中，需佩戴一副近视眼镜，若要使用智能眼镜，则需要摘下近视眼镜，再佩戴智能眼镜。长期以往，用户要交替地佩戴这两种眼镜，不仅增添了很多麻烦，而且还有可能进一步加大眼睛的近视度数，有损用户的眼部健康。为此，有必要提出一种既有常规眼镜视力矫正功能，又有智能显示功能的眼镜。

【发明内容】

本发明提供了一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置。包括透明显示屏和变焦透镜。

所述的透明显示屏用于显示图像信息，在不显示图像时，所述的透明显示屏等效于一块透明的平板；所述的变焦透镜施加电压时，用于将所述的透明显示屏发出的光线折射入人眼的瞳孔，并成像在人眼视网膜上，在所述的透明显示屏不显示图像时，所述的变焦透镜可以作为视力矫正镜片，在所述变焦透镜不施加电压时，其等效于一块透明的平板。

其中，所述的透明显示屏包括一整块透明显示屏幕，也可以由一个微型透明显示屏幕嵌入透明材质中构成。

其中，所述的透明显示屏的透明显示屏幕或微型透明显示屏幕是自发光的透明显示屏幕。

其中，所述的变焦透镜包括液晶透镜，也包括液体透镜。

其中，所述的变焦透镜包括单片透镜，也包括多片透镜的组合。

其中，所述的变焦透镜可以根据驱动电压的大小改变所述变焦透镜的焦距。

本发明提供的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，在用于图像显示时，包含两种成像模式：

成像模式一适用于正常和近视眼群体，所述的透明显示屏显示图像位于所述的变焦透镜一倍焦距以内，所述的透明显示屏的显示图像在所述的变焦透镜的物方成放大正立的虚像，人眼透过所述的变焦透镜则观看到所述的透明显示屏显示图像放大正立的虚像。

成像模式二适用于正常和远视眼群体，所述的透明显示屏的显示图像位于所述的变焦透镜一倍焦距与两倍焦距之间，所述的透明显示屏的显示图像在所述的变焦透镜的像方成放大倒立的实像，该实像进入人眼瞳孔后成像在视网膜上，其效果等同于人眼直接观看到物空间中正立放大的图像。

其中，所述的成像模式一和所述的成像模式二，可以根据所述的变焦透镜焦距的改变进行切换。

其中，所述的透明显示屏的显示图像尺寸k应满足：

$k\≤(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},$

g为所述的透明显示屏与所述的变焦透镜的间距，d为所述的变焦透镜与人眼瞳孔的间距，f为所述的变焦透镜的焦距，p为所述的变焦透镜的尺寸，e为人眼瞳孔的大小。

其中，在所述的成像模式一时，还应满足：

$\frac{\mathrm{fg}}{f-g}+d>{2f}^{\′},$

f′为人眼前焦距。

其中，在所述的成像模式二时，还应满足：

$\frac{\mathrm{gf}}{g-f}-d>t,$

t为人眼瞳孔和视网膜的间距。

本发明提供的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，在用于图像显示时，所述的变焦透镜为正透镜。

本发明提供的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，在不显示图像时，所述的变焦透镜若为正透镜，则所述的变焦透镜可以作为一远视矫正镜片。

本发明提供的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，在不显示图像时，所述的变焦透镜若为负透镜，则所述的变焦透镜可以作为一近视矫正镜片。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，在显示图像时，透明显示屏为自发光显示屏，增强了图像和外界光线的光强对比度；变焦透镜具有自适应变焦功能，可根据变焦透镜的焦距调节成像画面的大小和成像距离，也可以根据焦距的调节实现两种成像模式成像模式一和成像模式二的切换，适用于不同的人群；本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，可以适用于单目显示的智能眼镜，也可以适用于双目显示的智能眼镜，用于双目显示的智能眼镜时，可以实现3D显示的功能。本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，在不显示图像时，透明显示屏等同于一块透明平板，通过驱动电压可自适应地改变变焦透镜为正透镜或负透镜，从而将本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置变为一个远视矫正或近视矫正装置。

【附图说明】

图1是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例一的结构示意图。

图2是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例一透明显示屏的结构示意图。

图3是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例一成像模式一的原理示意图。

图4是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例一成像模式二的原理示意图。

图5是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二的结构示意图。

图6是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二成像模式一的原理示意图。

图7是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二成像模式二的原理示意图。

图8是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二双眼宽间距自适应调节示意图。

图9是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二双眼窄间距自适应调节示意图。

图10是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二进行3D显示的原理示意图。

图11是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二作为一种远视矫正眼镜的原理示意图。

图12是本发明的一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置实施例二作为一种近视矫正眼镜的原理示意图。

【具体实施方式】

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行进一步详细描述。需要说明的是，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的具体范围。

实施例一

本发明实施例一提供了一种单目智能眼镜，其结构示意图如图1所示，具体包括智能眼镜框架1和自适应透明显示装置2。

智能眼镜框架1上设置有耳机3，***头4，耳挂5和镜腿11。

需要说明的是，本实施例中除去显示装置2，其他所有功能模块均内置于镜腿11中，如微处理器，移动通信模块，WIFI，蓝牙和供电模块等。

自适应透明显示装置2由透明显示屏21和变焦透镜22贴合而成。其中，透明显示屏21由矩形的微型透明显示屏211嵌入透明材质212中构成，如图2所示。优选的，所述的微型透明显示屏211为有源矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)透明显示屏，透明材质212为光学树脂。优选的，变焦透镜22由单片液晶透镜构成。

本实施例中，微型透明显示屏211显示图像时，其出射光线经过变焦透镜22的折射进入人眼，产生画面。调节变焦透镜22的焦距f，使其大于微型透明显示屏211与变焦透镜22的间距g，则人眼透过变焦透镜22将看到微型透明显示屏211放大正立的虚像。再次调节变焦透镜22的焦距f，使得1/2g<f<g，则人眼透过变焦透镜22将看到等同于空间中正立放大的实物的像。

具体的，请参阅图3和图4，图3所示为本实施例成像模式一的原理示意图，图4为本实施例成像模式二的原理示意图。微型透明显示屏211的节距k＝10mm，变焦透镜22的尺寸p＝20mm，微型透明显示屏211与变焦透镜22的间距g＝5mm，变焦透镜22和人眼瞳孔61的间距d＝8mm，通常人眼瞳孔61大小为e＝4mm，人眼前焦距f′＝17.05mm，人眼瞳孔61和视网膜62的间距t＝24mm。

调节变焦透镜22的焦距f＝5.102mm，则各参数满足关系：

f>g,

$k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},$

$\frac{\mathrm{fg}}{f-g}+d>{2f}^{\&prime;}.$

此时，本实施例中的自适应透明显示装置2处于成像模式一，人眼6通过自适应透明显示装置2看到的是微型透明显示屏211放大正立的虚像7，如图3所示。

调节变焦透镜22的焦距f＝4.5mm，则各参数满足关系：

1/2g<f<g,

$k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},$

$\frac{\mathrm{gf}}{g-f}-d>t.$

此时，本实施例中的自适应透明显示装置2处于成像模式二，人眼6通过自适应透明显示装置2看到的如同物空间中放大正立的实物8，如图4所示。

本实施例中，自适应透明显示装置2在用于图像显示时，所述的变焦透镜22为正透镜。

实施例二

本发明实施例二提供了一种双目智能眼镜，其结构示意图如图5所示，具体包括智能眼镜框架1和自适应透明显示装置2。

自适应透明显示装置2设置在智能眼镜框架1的镜框12上，智能眼镜的其他智能功能模块内嵌入镜框12和镜腿11中，如微处理器，移动通信模块，WIFI，蓝牙和供电模块等。

自适应透明显示装置2由一整块透明显示屏21和两块变焦透镜22组成。优选的，所述的透明显示屏21为透明电致发光(TASEL)显示屏。除了透明显示，TASEL显示屏还具有可钻孔、弯折和切割任意形状的特点。优选的，变焦透镜22由两片矩形液晶透镜组成，每一片液晶透镜对应一只人眼。

本实施例中，透明显示屏21显示图像时，包括两个图像显示区域，分别对应人的左右眼。两个图像显示区域的大小及相对位置可根据不同人的双眼间距的不同而进行自适应地调节，从而使得双眼所见画面能够重合，当左右两个图像显示区域分别显示左右视差图像时，用户将能观看到3D图像。调节变焦透镜22的焦距f，可以自适应的调节透明显示装置2的成像模式。透明显示屏21不显示图像时，其等效于一块透明平板，通过改变变焦透镜为正透镜或负透镜，可以使本实施例的智能眼镜变为一个远视眼镜或近视眼镜。

具体的，变焦透镜22和人眼瞳孔61的间距d＝12mm，为眼镜与人眼的常规间距，透明显示屏21显示图像区域大小为k＝7.322mm，变焦透镜尺寸为p＝15mm，透明显示屏21和变焦透镜22的间距g＝5mm，通常人眼瞳孔61大小为e＝4mm，人眼前焦距f′＝17.05mm，人眼瞳孔61和视网膜62的间距t＝24mm。

调节变焦透镜22的焦距f＝5.15mm，则各参数满足关系：

f>g,

$k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},$

$\frac{\mathrm{fg}}{f-g}+d>{2f}^{\&prime;}.$

此时，本实施例中的自适应透明显示装置2处于成像模式一，人眼6通过自适应透明显示装置2看到的是显示图像213放大正立的虚像7，如图6所示。

调节变焦透镜22的焦距f＝4.8mm，则各参数满足关系：

1/2g<f<g,

$k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},$

$\frac{\mathrm{gf}}{g-f}-d>t.$

此时，本实施例中的自适应透明显示装置2处于成像模式二，人眼6通过自适应透明显示装置2看到的如同物空间中放大正立的实物8，如图7所示。

图8为双眼宽间距自适应调节示意图，图9为双眼窄眼间距自适应调节示意图。针对双眼间距w较大的用户，如成年人，增大透明显示屏21上显示图像213的位置间距w'从而使得用户观看到重合画面214；针对双眼间距w较小的用户，如儿童，减小透明显示屏21上显示图像213的位置间距w'从而使得用户观看到重合画面214。

图10为本实施例进行3D显示的原理示意图。透明显示屏21左图像显示区域显示左视差图像215，右图像显示区域显示右视差图216，经过用户大脑融合产生3D图像217。

本实施例中，自适应透明显示装置2在用于图像显示时，所述的变焦透镜22为正透镜。

本实施例中，自适应透明显示装置2不显示图像时，透明显示屏21等效于一块透明平板，调节变焦透镜22为正透镜，则其将外部光线在进入人眼瞳孔61前提前汇聚，构成一远视矫正镜片，如图11所示。调节变焦透镜22为负透镜，则其将外部光线在进入人眼瞳孔61前提前发散，构成一近视矫正镜片，如图12所示。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效阵列或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述装置包括透明显示屏和变焦透镜；

所述透明显示屏为自发光透明显示屏幕，用于显示图像信息，在不显示图像时，所述透明显示屏等效于一块透明的平板；

所述变焦透镜在施加电压时，用于将所述的透明显示屏发出的光线折射入人眼瞳孔，并成像在人眼视网膜上，在所述透明显示屏不显示图像时，所述变焦透镜可以作为视力矫正镜片，所述变焦透镜不施加电压时，其等效于一块透明的平板。

2.根据权利要求1所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述装载在用于图像显示时，包括两种成像模式：成像模式一和成像模式二。

3.根据权利要求2所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述成像模式一适用于正常和近视眼群体，所述透明显示屏的显示图像位于所述的变焦透镜一倍焦距以内，所述透明显示屏的显示图像在所述的变焦透镜的物方成放大正立的虚像，人眼透过所述的变焦透镜则观看到所述的透明显示屏显示图像放大正立的虚像，各参数之间满足以下关系：

$k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},\frac{\mathrm{fg}}{f-g}+d>{2f}^{\&prime;},$

k为透明显示屏的显示图像尺寸，g为所述的透明显示屏与所述的变焦透镜的间距，d为所述的变焦透镜与人眼瞳孔的间距，f为所述的变焦透镜的焦距，p为所述的变焦透镜的尺寸，e为人眼瞳孔的大小，f′为人眼前焦距。

4.根据权利要求2所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述成像模式二适用于正常和远视眼群体，所述透明显示屏的显示图像位于所述的变焦透镜一倍焦距与两倍焦距之间，所述透明显示屏的显示图像在所述的变焦透镜的像方成放大倒立的实像，该实像进入人眼瞳孔后成像在视网膜上，其效果等同于人眼直接观看到物空间中正立放大的图像，各参数之间满足以下关系：

$k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},\frac{\mathrm{gf}}{g-f}-d>t,$

k为透明显示屏的显示图像尺寸，g为所述的透明显示屏与所述的变焦透镜的间距，d为所述的变焦透镜与人眼瞳孔的间距，f为所述的变焦透镜的焦距，p为所述的变焦透镜的尺寸，e为人眼瞳孔的大小，t为人眼瞳孔和视网膜的间距。

5.根据权利要求1所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述透明显示屏包括一整块透明显示屏幕，也可以由一个微型透明显示屏幕嵌入透明材质中构成。

6.根据权利要求1所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述变焦透镜为液晶透镜或液体透镜，所述变焦透镜的焦距可以根据驱动电压的大小进行改变。

7.根据权利要求1所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述变焦透镜包括单片透镜，也包括多片透镜的组合。

8.根据权利要求1所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，在所述的自适应透明显示装置进行图像显示时，所述的变焦透镜为正透镜。

9.根据权利要求1所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，在所述的自适应透明显示装置不图像显示时，所述的变焦透镜若为正透镜，则所述的变焦透镜可以作为一远视矫正镜片。

10.根据权利要求1所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，在所述的自适应透明显示装置不图像显示时，所述的变焦透镜若为负透镜，则所述的变焦透镜可以作为一近视矫正镜片。

11.根据权利要求2所述的用于智能眼镜的自适应透明显示装置，其特征在于，所述成像模式一和所述成像模式二，可以根据所述变焦透镜焦距的改变进行切换。