CN104967839A - 一种智能眼镜及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能眼镜及其使用方法，所述智能眼镜的镜架两侧均配有用以采集真实环境图像的摄像头，配戴者眼睛瞳孔前为两个带显示芯片的光调制器，两套带有驱动电路的三色光光引擎分别安装在两侧的镜架上。本发明还包括一种智能眼镜的使用方法，包括以下步骤：图像采集步骤；全息计算步骤；图像再现步骤。本发明所述图像再现步骤通过三色光光引擎以高频方式轮流照射对应颜色的全息图，以实现全息再现。本发明结构简洁，利用全息技术以及光调制技术实现可穿戴设备，通过双摄像头采集三维实景，通过计算全息图的重构，实现虚拟和现实世界影像的融合和交互，不仅有虚拟现实，实景扩增以及混合实景的功能，也可用于现有智能设备的显示交互平台。

Description

一种智能眼镜及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种智能眼镜及其使用方法，主要用于基于全息技术和光调制器装置的电子眼镜及其应用。

背景技术

光调制技术包括各种显示芯片技术，如LCD，DMD，LCOS，FLCOS，以及其他新型显示芯片（例如磁光调制器）。随着显示技术的日新月异，高分辨率显示芯片成为了主流，这样就为全息技术在高分辨率显示芯片上的实现奠定了基础。

摄像头采集图像技术是通过镜头将物体成像在光敏器件如CCD，CMOS等，并形成数字化图像的方式。

    全息技术，也称虚拟成像技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来，便成为一张全息图，或称全息照片；其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光全息术栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。

     传统的全息术是用光学的办法,用干涉记录的方法制作全息图，而计算全息是建立在数字计算与现代光学的基础上，利用计算机编码制作全息图，它可以全面记录光波的振幅和相位，且噪声低，重复性高，可记录任何甚至不存在物体的全息图，比传统全息图具有明显优势。

据申请人的检索，目前还没有将以上三者融合起来的可穿戴设备-智能眼镜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是融合了现有技术中优点，从而提供一种新的可穿戴式的智能显示设备及其应用，本发明充分融合了现有的高分辨率光调制技术，高清图像采集技术以及计算全息技术，并以眼镜的形式用于随身佩戴，方便使用。同时由于该智能眼镜属于近眼影像显示，对于光引擎的发光亮度要求不高，故可使用低功率LED或激光，从而具有省电的特性，因此特别适合随身携带使用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种智能眼镜，其特征是所述智能眼镜的镜架两侧均配有用以采集真实环境图像的摄像头，配戴者眼睛瞳孔前为两个带显示芯片的光调制器，可采用如LCD，DMD，LCOS，FLCOS或未来更高分辨率光调制器，两套带有驱动电路的三色光光引擎分别安装在两侧的镜架上。

本发明所述三色光光引擎采用三色LED或激光，采用时分技术，以高频分别照射显示芯片上对应颜色的全息图，以实现全息再现的三维图象。所述高频通常采用60Hz频率。

计算全息技术是一种利用光学干涉现象实现真实三维显示的技术。通过对双摄像头采集的3D影像的全息计算，可以把三维影像转变成二维全息影像显示在光调制芯片上，通过LED（或激光）光引擎发出的光进行全息图的光学衍射重构，将三维影像显示在人眼前。

本发明集成有微处理器（含存储芯片），微处理器与摄像头和光调制器均连接，提供全息计算功能以及操作系统载入。

本发明所述智能眼镜，在做全息计算时可将虚拟图像插入采集到的真实场景图像中，全息重构时，虚拟图像也将融合在真实图像里，实现虚拟现实。

本发明集成通讯芯片，如wifi，蓝牙等实现和其他智能设备互联，如智能手机，电脑等。所述通讯芯片与摄像头和光调制器均连接，所述智能眼镜通过通讯芯片与其它智能设备互联，利用其他智能设备计算全息图并传递到眼镜显示芯片上。

本发明所述智能眼镜，通过计算全息的方式可将重构图像投放到人眼的明视距离上，故此可根据不同人眼视力进行调整，从而可被各类视力人群使用配戴。

本发明所述智能眼镜，不仅集成可充电电池提供电力续航，还集成耳机等设备提供音频输出，耳机与微处理器连接。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：一种智能眼镜的使用方法，其特征是包括以下步骤：图像采集步骤；全息计算步骤；图像再现步骤。

本发明所述图像采集步骤，用以采集周围真实场景图像。

本发明所述全息计算步骤，根据设定需要展示的图像（包含真实图像以及插入的虚拟图像），计算对应三个颜色的全息图。

本发明所述图像再现步骤，通过三色光光引擎以高频方式轮流照射对应颜色的全息图，以实现全息再现。

本发明智能眼镜，可根据需求加入图像识别处理，帮助人眼对观察到的图像进行识别帮助。

本发明可通过软件方式可实现视力辅助功能。

本发明结构简洁，利用全息技术以及光调制技术实现可穿戴设备，通过双摄像头采集三维实景，通过计算全息图的重构，实现虚拟和现实世界影像的融合和交互，不仅有虚拟现实，实景扩增以及混合实景的功能，同时也可用于现有智能设备的显示交互平台。

附图说明

图1是本发明实施例的正面示意图。

图2是图1的俯视示意图。

图3是本发明实施例的立体图。

图4是本发明实施例的工作流程示意图。

图5是本发明实施例三色光光引擎和光调制器配合同步工作实现三种颜色再现图的混光时序示意图。

图6是供审查员实质审查参考用的真实场景图像采集示意图。

图7是供审查员实质审查参考用的用于全息计算的加入虚拟图像的真实场景图。

图8是供审查员实质审查参考用的由全息图再现的可由人眼观察到图像示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，以下结合具体实施案例并参照附图，对本发明做进一步详细说明。

本发明两组摄像头用于模拟双眼采集周围环境影像，通过计算全息，可将虚拟影像和现实环境采集到的景象很好的融合，给用户以真实的体验。

本发明实施例有如下几个模块：

带有显示芯片的光调制器1，左右眼各一套，安装在眼镜正对人眼瞳孔的位置；

带有驱动电路的三色光光引擎2，可采用LED或激光光源，左右各一套，安装在两侧的眼镜架上；

视频采集用的摄像头3，左右各一套，安装在眼镜框上；

全息计算模块，全息计算模块既可以安装在眼镜上，也可以分离出眼镜主体安装在附近或者其他位置，通过无线通讯模块将计算全息图发送到光调制器1上。

本发明的基本工作程序如下：

1）图像采集

左右摄像头3模拟真实人眼分别采集各自一套图像，分别送入全息计算模块中。

2）全息计算：

计算全息图可采用采集到的图像，预先设定需要加入场景中的虚拟图像，视距（根据使用人的视力具体情况决定，正常人眼为250毫米），光引擎2中光源波长等。

3）图像再现

将所计算的左右全息图发送至对应的光调制器1上。由光引擎2分别发射三色激光在光调制器1上的全息图上产生衍射。（三色激光分别有60hz的闪耀频率，这样可以按照时分方式，分别同步照亮对应波长的全息图。）全息图经过激光照明产生衍射，在预设的视距位置上形成同时含有采集图像和虚拟图像的影像，其过程可参见图7和图8。

综合上述，该智能眼镜最重要的工作流程如图4、图5所示。

1）本发明可实现真实场景和虚拟图像实时结合；

2）图像再现和人眼捕捉图像过程不需要额外镜片，可实现外观设计的个性化；

3）视距的可设置化使得本发明的电子眼镜适用于各种眼力的人群；

4）与其他便携式智能设备相连互通，可实现智能化。

Claims (9)

1.一种智能眼镜，其特征是：所述智能眼镜的镜架两侧均配有用来采集真实环境图像的摄像头，配戴者眼睛瞳孔前为两个带显示芯片的光调制器，两套带有驱动电路的三色光光引擎分别安装在两侧的镜架上。

2.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征是：所述三色光光引擎采用三色LED或激光，以高频分别照射显示芯片上对应颜色的全息图。

3.根据权利要求2所述的智能眼镜，其特征是：所述高频为60Hz。

4. 根据权利要求1或2所述的智能眼镜，其特征是：智能眼镜集成有微处理器，微处理器与摄像头和光调制器均连接。

5. 根据权利要求1或2所述的智能眼镜，其特征是：设置有通讯芯片，通讯芯片与摄像头和光调制器均连接，智能眼镜通过通讯芯片与其他智能设备互联。

6. 根据权利要求4所述的智能眼镜，其特征是：智能眼镜镜架处集成有耳机，耳机与微处理器连接。

7. 根据权利要求1或2所述的智能眼镜，其特征是：集成有可充电电池。

8.一种权利要求1或2所述智能眼镜的使用方法，其特征是包括以下步骤：图像采集步骤；全息计算步骤；图像再现步骤。

9.根据权利要求8所述的智能眼镜的使用方法，其特征是：所述图像再现步骤通过三色光光引擎以高频方式轮流照射对应颜色的全息图。