CN106324841B - 增强现实显示装置及增强现实眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种增强现实显示装置及增强现实眼镜，该装置包括屈光可调模块、透明显示模块以及控制模块，屈光可调模块以及透明显示模块层叠设置且具有预设距离，所述控制模块分别电性连接于所述屈光可调模块以及所述透明显示模块。在第一显示时域内，控制模块用于控制所述透明显示模块，使透明显示模块处于全透光状态，控制屈光可调模块，使通过所述屈光可调模块的光线不产生折射；在第二显示时域内，控制模块控制所述透明显示模块，使所述透明显示模块显示图像，控制所述屈光可调模块，使所述屈光可调模块对显示的图像进行放大。该增强现实显示装置及增强现实眼镜通过时分复用方式，实现虚实景象的融合，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及增强显示技术领域，具体而言，涉及一种增强现实显示装置及增强现实眼镜。
背景技术
增强现实技术作为一种实现虚拟与现实结合的技术，已经得到越来越多的关注。
增强现实眼镜可以实现增强现实技术，当使用者佩戴这样的增强现实眼镜并透过其观看真实场景时，通过增强现实眼镜显示数字图像，从而使得使用者在真实场景的基础上感受到数字图像所产生的虚拟效果。
现有的增强现实显示装置，通常通过空间复用的方式实现虚拟景象与实际景象的融合。但对于近眼显示而言，由于光路中同时存在用于虚景视场扩放和虚景实景融合叠加的光学组件，以空间复用的方式，***架构会变得较为复杂、臃肿。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种增强现实显示装置及增强现实眼镜，通过时分复用方式，使透明显示模块在第一显示时域与第二显示时域内交替进行显示与处于全透光状态，利用视觉暂留效应，实现虚实景象的融合，结构简单，以改善上述现有的增强现实显示装置结构复杂的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种增强现实显示装置，包括屈光可调模块、透明显示模块以及控制模块，所述屈光可调模块以及透明显示模块层叠设置且具有预设距离，所述控制模块分别电性连接于所述屈光可调模块以及所述透明显示模块，其中，在第一显示时域内，所述控制模块用于控制所述透明显示模块，使所述透明显示模块处于全透光状态，控制所述屈光可调模块，使通过所述屈光可调模块的光线不产生折射；在第二显示时域内，所述控制模块控制所述透明显示模块，使所述透明显示模块显示图像，控制所述屈光可调模块，使所述屈光可调模块对来自于所述透明显示模块的光进行偏折以对显示的图像进行放大。
一种增强现实眼镜，所述眼镜包括镜架以及上述的增强现实显示装置，所述增强现实显示装置设置于所述镜架的镜框内。
本发明实现的有益效果：本发明实施例提供的增强现实显示装置及增强现实眼镜，第一显示时域内，控制模块控制透明显示模块处于全透光状态，屈光可调模块不产生屈光作用，使透过该增强现实显示装置看到的为实际景象，第二显示时域内，控制模块控制透明显示模块进行虚拟图像显示，并且控制屈光可调模块对来自于所述透明显示模块的光进行偏折以对显示的图像进行放大，使此时可以看到放大的虚拟图像。控制模块控制第一显示时域以及第二显示时域交替进行，通过视觉暂留效应，人眼将虚拟图像与显示图像进行融合，实现增强现实显示，结构简单。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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。
图1示出了本发明实施例提供的增强现实显示装置的一种结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的增强现实显示装置的一种使用场景图；
图3示出了本发明实施例提供的屈光单元的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的增强现实眼镜的一种结构示意图。
图标：100-增强现实显示装置；120-屈光可调模块；140-透明显示模块；160-控制模块；121-偏振单元；122-屈光单元；123-互补层；124-基底层；161-同步单元；162-第一控制单元；163-第二控制单元；200-增强现实眼镜；210-镜架；220-镜框。
具体实施方式
现有的增强显示显示装置利用空间服用机智实现现实场景与虚拟图像的融合，结构复杂。
鉴于上述情况，发明人经过长期的研究和大量的实践，提供了一种增强现实显示装置及增强现实眼镜以改善现有问题。该增强现实显示装置及增强现实眼镜通过十分复用的方式实现显示与虚拟景象的融合，结构简单。
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的增强现实显示装置100。如图1所示，该增强现实显示装置100包括屈光可调模块120、透明显示模块140以及控制模块160。
其中，屈光可调模块120以及透明显示模块140层叠设置且具有预设距离，该预设距离小于屈光可调模块120的一倍焦距，如图1所示，其具体值在本实施例中并不作为限制，可以由需要达到的视场角具体决定。另外，屈光可调模块120的等效焦距、口径等参数也可以根据需要达到的视场角决定。控制模块160分别电性连接于屈光可调模块120以及所述透明显示模块140，用于控制屈光可调模块120以及所述透明显示模块140。
在控制模块160的控制下，屈光可调模块120可以实现对通过的光线具有屈光作用和不具有屈光作用两种状态的切换。具有屈光作用时，使通过的光线发生偏折，当该光线对应的物体在屈光可调模块120的一倍焦距以内时，对该物体成的像起放大作用。不具有屈光作用时，通过该屈光可调模块120的光线不发生偏折，不会对该光线对应的物体产生缩放作用。
另外，在控制模块160的控制下，透明显示模块140可以在透明显示和透明无显示的状态切换。透明显示即为透明显示模块140对接收到的图像信息进行图像显示，透明无显示即为透明显示模块140处于全透光状态，不显示图像，呈透明状态。
在本实施例中，该透明显示模块140为透明显示屏，除了全透光状态外，应具备在光亮环境中也能呈现纯黑的画面以及在较黑暗的背景下也能自发光的能力，使在第二显示时域内，背景光不至于干扰该透明显示模块呈现的图像，以达到时分复用效果。具体的，可以是，该透明显示模块不具有背光组件，可以是基于低温多晶硅的透明OLED显示屏或者基于柔性制造工艺的透明OLED显示屏，或基于无机电致发光材料的透明显示屏。当然，该透明显示模块也可以是其他满足要求的透明显示屏。
具体的，在本实施例中，控制模块160控制交替进行的第一显示时域以及第二显示时域。
在第一显示时域内，所述控制模块160用于控制所述透明显示模块140，使所述透明显示模块140处于全透光状态，控制所述屈光可调模块120，使通过所述屈光可调模块120的光线不产生折射。
即在第一显示时域内，控制透明显示模块140不显示图像，屈光可调模块120不产生屈光作用，此时，透明显示模块140呈透明状态，透过屈光可调模块120以及透明显示模块140可以看到现实场景中的景象，如图2中T1所示。
在第二显示时域内，所述控制模块160控制所述透明显示模块140，使所述透明显示模块140显示图像，控制所述屈光可调模块120，使所述屈光可调模块120对来自于所述透明显示模块140的光进行偏折以对显示的图像进行放大，如图2中T2所示。
即在第二显示时域内，透明显示模块140进行图像的显示，屈光可调模块120具有屈光作用，将透明显示模块140显示的虚拟图像进行放大，通过该增强现实显示装置100看到的为放大的透明显示模块140显示的虚拟图像。
控制模块160控制第一显示时域以及第二显示时域交替进行，则通过该增强现实显示装置100看到现实场景与虚拟景象不断交替变化。控制该第一显示时域与第二显示时域的交替周期小于人眼的视觉暂留时间，以使使用者感觉不到图像的闪烁，而是感知到虚拟图像和实景图像的融合，实现增强现实显示。
在本实施例中，在满***替周期小于人眼的视觉暂留时间的情况下，第一显示时域以及第二显示时域的具体时间长度并不作为限制，可以通过调整第一显示时域与第二显示时域的不同时间长度来调整实景图像与虚拟图像的亮度混合比例。
进一步的，如图1及图2所示，在本实施例中，屈光可调模块120可以包括偏振单元121以及屈光单元122。其中，所述偏振单元121与所述屈光单元122层叠设置，所述偏振单元121位于所述透明显示模块140与所述屈光单元122之间，使来自于透明显示模块140的光线通过偏振单元121进入到屈光单元122。
其中，偏振单元121可以使通过该偏振单元121的光以两种偏振状态出射，在本实施例中，偏振单元121出射的两种偏振状态分别为第一偏振状态以及第二偏振状态。偏振单元121的两种偏振状态优选为两种正交的偏振状态，如分别可以是S和P两种偏振状态。当偏振单元121处于第一电平状态下时，通过偏振单元121的光以第一偏振状态出射，当偏振单元121处于第二电平状态下时，通过偏振单元121的光以第二偏振状态出射。其中，第一电平状态可以是高电平状态，第二电平状态可以为低电平状态。
本实施例提供的偏振单元121可以由双折射晶体制成，如液晶、方解石等。该偏振单元具体可以是不带有偏振片的透射式的液晶光阀、扭曲向列相液晶盒等。
在本实施例中，屈光单元122为对于第一偏振状态的光不具有屈光作用，对于第二偏振状态的光具有屈光作用的光学器件。即第一偏振状态的光线通过屈光单元122不会发生偏折，第二偏振状态的光线通过屈光单元122会发生偏折。于是，对于发射第二偏振态的光且处于屈光单元122的一倍焦距以内的图像，屈光单元122对该图像的像具有放大作用。
具体的，在本实施例中，屈光单元122可以包括层叠设置的互补层123与基底层124。如图3中a及b所示，所述互补层123与所述基底层124相接触，且在物理形状上可以形成互补。
其中，所述基底层124由带屈光度的光学透明各向同性基地材料制成，所述互补层123由双折射材料制成，并且，互补层123满足在一个主轴上的折射率等于该基底层124的折射率。第一偏振状态的光通过该屈光单元122时，在互补层123以及基底层124的折射率均等于基底层124的折射率，使第一偏振状态的光通过该屈光单元122时不发生偏折。第二偏振状态的光经过该屈光单元122时，在互补层123的折射率不等于在基底层124的折射率，使光发生偏折，产生屈光作用。
在本实施例中，基底层124可以是菲涅尔透镜，互补层123可以是液晶涂层。当然，也可以是其他，如基底层124是普通的透镜，互补层123为冰洲石晶体层。
当屈光可调模块120包括偏振单元121以及屈光单元122，控制模块160对屈光可调模块120的控制可以主要为对偏振单元121的控制。如图1及图2所示，所述偏振单元121电性连接于所述控制模块160，控制模块160通过控制偏振单元121的电平状态实现对屈光可调模块120的控制。
于是，在第一显示时域内，所述控制模块160控制所述偏振单元121处于第一电平状态，使通过所述偏振单元121出射至所述屈光单元122的光处于第一偏振状态，以使通过该增强现实显示装置100看到的为实景图像。
在第二显示时域内，所述控制模块160控制所述偏振单元121处于第二电平状态，使通过所述偏振单元121出射至所述屈光单元122的光处于第二偏振状态，以使该第二偏振状态的光在屈光单元122产生屈光作用，对透明显示模块140的显示图像进行放大，看到放大后的虚拟图像。
进一步的，在本实施例中，对透明显示模块140的控制也可以通过电平控制实现。具体的，所述控制模块160通过控制所述透明显示模块140处于低电平状态使所述透明显示模块140处于全透光状态；所述控制模块160通过控制所述透明显示模块140处于高电平状态使所述透明显示模块140显示图像。
进一步的，为实现对屈光可调模块120以及透明显示模块140的同步控制作用，控制模块160还可以包括同步单元161、第一控制单元162以及第二控制单元163。所述第一控制单元162用于控制所述屈光可调模块120的电平状态，所述第二控制单元163用于控制所述透明显示模块140的电平状态，所述同步单元161连接于所述第一控制单元162以及所述第二控制单元163，用于向所述第一控制单元162以及第二控制单元163同步发送电平控制信号以使第一控制单元162以及第二控制单元163分别对屈光可调模块120以及透明显示模块140进行电平控制。以使在第一显示时域内，屈光可调模块120以及透明显示模块140接收到电平信号的时间一致，在第二显示时域内，屈光可调模块120以及透明显示模块140接收到电平信号的时间一致，实现同步控制。
第二实施例
本实施例提供了一种增强现实眼镜200，请参见图4，所述眼镜包括镜架210以及增强现实显示装置100，该增强现实显示装置100设置于所述镜架210的镜框220内。
可以理解的，当增强现实眼镜200如图4所示，分为左右眼时，设置于镜架210的增强现实显示装置100包括两个透明显示模块140、两个屈光可调模块120，通过一个控制模块160进行控制。
另外，也可以是，左右眼分别设置一个增强现实显示装置100，通过两个增强现实显示装置100的分别控制实现该增强现实眼镜200的增强现实显示。
综上所述，本发明实施例提供的增强现实显示装置100及增强现实眼镜200，通过在第一显示时域内，控制模块160控制透明显示模块140处于全透光状态，屈光可调模块120不产生屈光作用，使透过该增强现实显示装置100看到的为实际景象，第二显示时域内，控制模块160控制透明显示模块140进行虚拟图像显示，并且控制屈光可调模块120对来自于所述透明显示模块140的光进行偏折以对显示的图像进行放大，使此时可以看到放大的虚拟图像。控制模块160控制屈光可调模块120以及所述透明显示模块140交替运行于第一显示时域以及第二显示时域，通过视觉暂留效应，人眼将虚拟图像与显示图像进行融合，实现增强现实显示，结构简单。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (9)
1.一种增强现实显示装置，其特征在于，包括屈光可调模块、透明显示模块以及控制模块，所述屈光可调模块以及透明显示模块层叠设置且具有预设距离，所述控制模块分别电性连接于所述屈光可调模块以及所述透明显示模块，其中，
在第一显示时域内，所述控制模块用于控制所述透明显示模块，使所述透明显示模块处于全透光状态，控制所述屈光可调模块，使通过所述屈光可调模块的光线不产生折射；
在第二显示时域内，所述控制模块控制所述透明显示模块，使所述透明显示模块显示图像，控制所述屈光可调模块，使所述屈光可调模块对来自于所述透明显示模块的光进行偏折以对显示的图像进行放大；
其中，所述屈光可调模块包括偏振单元以及屈光单元，所述偏振单元与所述屈光单元层叠设置，所述偏振单元位于所述透明显示模块与所述屈光单元之间，所述偏振单元电性连接于所述控制模块，
在第一显示时域内，所述控制模块用于控制所述偏振单元处于第一电平状态，使通过所述偏振单元出射至所述屈光单元的光处于第一偏振状态，所述第一偏振状态的光为通过所述屈光单元不发生偏折的光；
在第二显示时域内，所述控制模块用于控制所述偏振单元处于第二电平状态，使通过所述偏振单元出射至所述屈光单元的光处于第二偏振状态，所述第二偏振状态的光为通过所述屈光单元会发生偏折的光。
2.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一电平状态为高电平状态；所述第二电平状态为低电平状态。
3.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述偏振单元为双折射晶体。
4.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一偏振状态与所述第二偏振状态正交。
5.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述屈光单元包括层叠设置的互补层与基底层，所述互补层与所述基底层相接触，所述基底层由带屈光度的光学透明各向同性基地材料制成，所述互补层由双折射材料制成。
6.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述控制模块用于通过控制所述透明显示模块处于低电平状态使所述透明显示模块处于全透光状态；所述控制模块用于通过控制所述透明显示模块处于高电平状态使所述透明显示模块显示图像。
7.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述控制模块包括同步单元、第一控制单元以及第二控制单元，所述第一控制单元用于控制所述屈光可调模块，所述第二控制单元用于控制所述透明显示模块，所述同步单元连接于所述第一控制单元以及所述第二控制单元，用于向所述第一控制单元以及第二控制单元同步发送电平控制信号以使第一控制单元以及第二控制单元分别对屈光可调模块以及透明显示模块进行电平控制。
8.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述透明显示模块为基于低温多晶硅的透明OLED显示屏或者基于柔性制造工艺的透明OLED显示屏。
9.一种增强现实眼镜，其特征在于，所述眼镜包括镜架以及权利要求1至8任一项所述的增强现实显示装置，所述增强现实显示装置设置于所述镜架的镜框内。
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Date of cancellation: 20211015 Granted publication date: 20190531 Pledgee: Ningbo Tianjin Enterprise Service Co.,Ltd. Pledgor: NINGBO THREDIM OPTOELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2020330000333 |
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