一種透射式立體顯示眼鏡裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種透射式立體顯示眼鏡裝置，其解決現(xiàn)有的頭戴顯示器因?yàn)樾枰扰臄z后顯示外界環(huán)境事物而使系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高，有延遲，視場小，難適應(yīng)不同遠(yuǎn)近視程度的人等問題；該眼鏡裝置包括：左右眼顯示芯片；顯示芯片控制模塊；左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組；可調(diào)鏡架。不需要外加攝像頭，直接透過觀看外界環(huán)境事物，結(jié)構(gòu)簡單，沒有延遲，設(shè)備輕??；可以顯示立體圖像，也可以切換為平面顯示；此外，調(diào)焦透鏡的焦距可以在成像和非成像時(shí)的焦距的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)，以適應(yīng)不同遠(yuǎn)近視程度人的需求。
【專利說明】—種透射式立體顯示眼鏡裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頭戴立體顯示的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種透射式的立體顯示眼鏡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著可穿戴設(shè)備的流行，頭戴式立體顯示設(shè)備在近幾年發(fā)展較快。通常的顯示設(shè)備使用LCD或類似不透明顯示芯片，利用目鏡系統(tǒng)將顯示芯片的圖像成在人眼前方明視距離外。這種目鏡系統(tǒng)一般由普通玻璃或樹脂鏡片組成，利用復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)目鏡的焦距。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)備往往較大較重，且機(jī)械調(diào)焦速度慢，成本較高。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)外界環(huán)境事物的顯示，這種設(shè)備往往需要配備3D攝像頭，將拍攝畫面在顯示芯片上同時(shí)顯示出來，這導(dǎo)致觀看外界環(huán)境事物的視角較小，立體感一般，有一定延遲，且設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高。隨著透明自發(fā)光顯示芯片和電控可變焦透鏡的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)透射式顯示，并且簡化目鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將設(shè)備進(jìn)一步小型化輕便化。
[0003]本發(fā)明包括:左右眼顯示芯片；顯示芯片控制模塊；左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組；可調(diào)鏡架。不需要外加攝像頭，直接透過觀看外界環(huán)境事物，結(jié)構(gòu)簡單，沒有延遲，設(shè)備輕??；可以顯示立體圖像，也可以切換為平面顯示；此外，調(diào)焦透鏡的焦距可以在成像和非成像時(shí)的焦距的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)，以適應(yīng)不同遠(yuǎn)近視程度人的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種透射式立體顯示眼鏡裝置，其為利用透明顯示芯片和電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組的結(jié)構(gòu)簡單、臨場感佳的頭戴立體顯示眼鏡。
[0005]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種透射式立體顯示眼鏡裝置，包括:
[0007]左右眼顯示芯片，用于顯示供觀看的圖像；
[0008]顯示芯片控制模塊，用于控制顯示芯片生成視差圖像；
[0009]左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組，用于將顯示芯片上圖像成像與人眼合適觀看距離處；
[0010]可調(diào)鏡架，用于固定器件和調(diào)節(jié)瞳距；
[0011]其中，所述顯示芯片是透明OLED顯示芯片，具有自發(fā)光和不顯示時(shí)有高透射率等特性；
[0012]其中，所述顯示芯片控制模塊用于產(chǎn)生左右眼視差圖像并通過左右眼顯示芯片進(jìn)行立體顯示，或者用于產(chǎn)生獨(dú)立的圖像分別在左右眼顯示芯片上進(jìn)行平面顯示。
[0013]其中，所述電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組可以通過透鏡控制模塊調(diào)節(jié)焦距，調(diào)節(jié)范圍從能使正?；蛴胁煌h(yuǎn)、近視程度的人看清環(huán)境事物到能看清顯示芯片圖像在眼鏡前方人眼明視距離外所成的像；[0014]其中，所述透鏡可以是液晶透鏡、液體透鏡、聚合物透鏡或者其他類似原理的可調(diào)焦透鏡；
[0015]其中，所述液晶透鏡，通過透鏡控制模調(diào)節(jié)，液晶透鏡的折射率分布等效為單一透鏡、菲涅爾透鏡或微透鏡陣列的一種；
[0016]其中，所述可調(diào)鏡架可以橫向調(diào)節(jié)瞳距，適應(yīng)不同人需求。鏡架將顯示模塊中的顯示芯片置于液晶透鏡/透鏡組后方合適距離處，并固定兩者位置。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備輕小，便于佩戴。
[0019]2、摒棄了對環(huán)境事物先拍攝后成像的設(shè)計(jì)，減小了處理器運(yùn)算量，并且成像沒有延遲，降低成本。
[0020]3、調(diào)焦透鏡的焦距可以在成像時(shí)焦距的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)，以適應(yīng)不同近視程度人的需求。
[0021]4、可以在立體顯示和平面顯示間切換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1示意性地從系統(tǒng)正上方角度給出了根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的透射式立體顯示眼鏡裝置；
[0023]圖2示意性地從系統(tǒng)側(cè)面角度給出了根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的透射式立體顯示眼
鏡裝置；
[0024]圖3示意性地給出了根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的系統(tǒng)顯示成像的光路；
[0025]圖4示意性地給出了實(shí)施例1的等效菲涅爾式的透鏡；
[0026]圖5示意性地給出了實(shí)施例1的等效菲涅爾式的透鏡的光路圖；
[0027]圖6示意性地給出了實(shí)施例1的透鏡陣列式的透鏡，圖(a)為俯視圖，圖(b)為主視圖；
[0028]圖7示意性地給出了實(shí)施例1的透鏡陣列式的透鏡的光路圖；其中，20為透鏡陣列，21為顯示芯片顯示的像，22為經(jīng)過透鏡陣列呈的像，23為顯示芯片，24為顯示區(qū)域，25為非顯示區(qū)域。
[0029]圖中，IlL和IlR分別為左眼顯示芯片和右眼顯示芯片；12L和12R分別為左眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組和右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組；13為顯示芯片控制模塊；14為透鏡控制模塊；15為可調(diào)鏡架；16為在眼鏡前方人眼明視距離外的左右眼圖像；17為等效菲涅爾式的透鏡；18為透鏡陣列式的透鏡；19為透鏡陣列式的透鏡中的子透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，附圖中相同的標(biāo)號表不相同的部件。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]參照圖1，圖2，圖3，該射式立體顯示眼鏡裝置包括:左眼顯示芯片IlL ;右眼顯示芯片IlR ;左眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L ;右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12R ;顯示芯片控制模塊13 ;透鏡控制模塊14 ;可調(diào)鏡架15 ;眼鏡前方人眼明視距離外呈的左右眼圖像16 ；
[0033]左右眼顯示芯片IlL和11R，是透明自發(fā)光的OLED顯示芯片；顯示芯片控制模塊13控制左右眼顯示芯片IlL和IlR分別顯示左右眼圖像；透鏡控制模塊14控制左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R，配合顯示芯片控制模塊13控制左右眼顯示芯片IlL和I IR具有兩種狀態(tài)，狀態(tài)I為成像狀態(tài)，即顯示芯片控制模塊13控制左右眼顯示芯片IIL和IlR分別顯示左右眼圖像，同時(shí)透鏡控制模塊14控制左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R曲率變大，可以將左右眼顯示芯片IlL和IlR顯示的左右眼圖像放大顯示在眼鏡前方人眼明視距離外，為左右眼圖像16 ;狀態(tài)2為非成像狀態(tài)，即顯示芯片控制模塊13控制左右眼顯示芯片IlL和IlR不顯示圖像，為高透過率狀態(tài)，透鏡控制模塊14控制左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R曲率為零，使人眼可以看清眼鏡前方的環(huán)境事物；為適應(yīng)眼睛具有一定遠(yuǎn)視或近視度數(shù)的人，應(yīng)當(dāng)對狀態(tài)I和狀態(tài)2進(jìn)行改進(jìn)；狀態(tài)I改為狀態(tài)I’，即在成像狀態(tài)時(shí)，修正(增大或減小)左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R曲率，使眼鏡具有一定度數(shù)的人仍能看清所成的像；狀態(tài)2改為狀態(tài)2’，即在非成像狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R的曲率為一定的正值或負(fù)值，使眼鏡具有一定度數(shù)的人可以看清眼鏡前方的環(huán)境事物；狀態(tài)I和狀態(tài)2 (或狀態(tài)I’和狀態(tài)2’ )之間以一定頻率快速切換，由于人眼的視覺殘留效應(yīng)，可以同時(shí)看到左右眼圖像16和周圍環(huán)境事物；或者，手動(dòng)控制在狀態(tài)I和狀態(tài)2 (或狀態(tài)I’和狀態(tài)2’)之間切換，在需要觀看顯示左右眼圖像16時(shí)調(diào)至狀態(tài)I (或狀態(tài)I’)，在需要觀看環(huán)境事物時(shí)調(diào)至狀態(tài)2 (或狀態(tài)2’)；調(diào)節(jié)可調(diào)鏡架15的瞳距，透射式立體顯示眼鏡裝置佩戴者可以舒適的觀看左右眼圖像16 ;如果是立體顯示，左右眼圖像16為視差圖像，使觀看者獲得立體感；如果是平面顯示，可以使左右眼圖像16為兩個(gè)不同的圖像，在成像區(qū)域上錯(cuò)開，使觀看者觀看到兩個(gè)不重疊的圖像，也可以只在左眼顯示，右眼不顯示，觀看者可以同時(shí)看到顯示圖像和外界環(huán)境事物，右眼顯示左眼不顯示亦然。
[0034]圖4示意性地給出了一種等效菲涅爾式的透鏡17，即左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R的一種實(shí)現(xiàn)方式。通過透鏡控制模塊14的控制，左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R的折射率分布等效為一塊菲涅爾式透鏡17。該方式可以有效增大左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組12L和12R的面積，減小其厚度。
[0035]由于所用的液晶或液體電控可調(diào)焦透鏡具有厚度小、面積大的特性，所以菲涅爾透鏡具有細(xì)小齒距(螺紋小，深度淺)。此時(shí)，螺紋的弧面可以近似為平面，等效圖為圖5。
[0036]根據(jù)圖中的角度關(guān)系，可以得到:
[0037]θη = un; αη= Θ，η+βη; β ' = u' η
[0038]根據(jù)光的折射公式，有:
【權(quán)利要求】
1.一種透射式立體顯示眼鏡裝置，其特征在于:包括: 左右眼顯示芯片，用于顯示供觀看的圖像； 顯示芯片控制模塊，用于控制顯示芯片顯示視差圖像； 左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組，用于將顯示芯片上圖像成像在人眼合適觀看距離處； 可調(diào)鏡架，用于固定器件和調(diào)節(jié)瞳距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式立體顯示眼鏡裝置，其特征在于:所述左右眼顯示芯片是透明OLED芯片，具有自發(fā)光和不顯示時(shí)有高透射率特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式立體顯示眼鏡裝置，其特征在于:所述顯示芯片控制模塊用于產(chǎn)生左右眼視差圖像并通過左右眼顯示芯片進(jìn)行立體顯示，或者用于產(chǎn)生獨(dú)立的圖像分別在左右眼顯示芯片上進(jìn)行平面顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式立體顯示眼鏡裝置，其特征在于:所述左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組可以通過透鏡控制模塊調(diào)節(jié)焦距，調(diào)節(jié)范圍從能使正?；蛴胁煌h(yuǎn)、近視程度的人看清環(huán)境事物到能看清顯示芯片圖像在眼鏡前方人眼明視距離外所成的像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透射式立體顯示眼鏡裝置，其特征在于:所述左右眼電控可調(diào)焦透鏡/透鏡組中透鏡可以是液晶透鏡、液體透鏡、聚合物透鏡或者其他類似原理的可調(diào)焦透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透射式立體顯示眼鏡裝置，其特征在于:所述透鏡為所述液晶透鏡時(shí)，通過透鏡控制模調(diào)節(jié)，液晶透鏡的折射率分布等效為單一透鏡、菲涅爾透鏡或微透鏡陣列的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式立體顯示眼鏡裝置，其特征在于:所述可調(diào)鏡架可以橫向調(diào)節(jié)瞳距，適應(yīng)不同人需求，鏡架將顯示模塊中的顯示芯片置于液晶透鏡/透鏡組前方合適距離處，并固定兩者位置。
【文檔編號】G02B3/14GK103605209SQ201310544753
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】張雨蒙, 王安廷, 王書路, 明海 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)