CN105579889B - 包括防眩屏幕的数据显示眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种眼镜(1)，所述眼镜配置有至少一个镜片(2)并且用于由用户佩戴，所述眼镜(1)包括允许数据投射于用户视场中的显示装置(7)，和设置有可变透射系数的防眩屏幕(8)，所述可变透射系数允许用于穿过镜片(2)朝所述用户的入射光的强度减弱，所述显示装置(7)和所述防眩屏幕(8)被定位成使得所述显示装置(7)所发出的一些光线碰撞所述防眩屏幕(8)以显示所述数据，所述眼镜(1)被构造成用于根据入射光的强度而调整防眩屏幕(8)的透射系数，显示装置(7)此外被联接到防眩屏幕(8)，使得显示装置(7)在防眩屏幕(8)透射光时显示数据。

Description

包括防眩屏幕的数据显示眼镜

技术领域

本发明涉及一种配置有防眩屏幕的数据显示眼镜。

背景技术

在配置有与传输数据和通知的技术领域相关的技术的便携式光学设备的技术领域中，能够显示佩戴其的用户可以看到的数据或信息的数据显示眼镜是已知的。信息被透明地或不透明地叠加在用户通常可以通过眼镜观察的场景上。

所述显示设备是光电设备，其允许用户观察其视场中的诸如文字、图像或视频之类的信息，而无需转动或降低其头部。因而，用户可以在访问信息的同时来回移动并且观察其环境。

所述信息可以与通过眼镜可见的物体和位置直接地关联；图像可以甚至通过例如添加与被观察场景相关的光信号而被制成交互式的。信息还可以不依赖于用户的瞬时视觉，并且例如访问因特网和/或电子信息，这些可供用户查阅，同时保持允许其自由地移动或行动的视野。

存在配置有不同显示技术的眼镜。

专利申请FR2976089描述了包括放置在眼镜腿上的一个或两个投影仪的一副眼镜。投影仪在眼镜的佩戴者前方投射图像，佩戴者在其前方需要介质以感知图像。如专利申请FR2941786所述，尤其是在设想提供增强现实功能的眼镜的情况下，眼镜的镜片可以用作介质。

更精细的显示系统允许使用配置有引导镜片中的光的表面的镜片来显示图像，形成的图像对用户可见，如专利US7751122所述。

然而，当前系统的困难与信息在亮度较高时的能见度相关。具体地，在这些条件下，如果相对于较高强度的入射光，信息的强度不足够高，则信息的对比度难以或不可能被看到。另外，当用户移动时，亮度产生规律性且快速地改变。

此外，对于配置有太阳眼镜镜片的一副眼镜，这些镜片减少了信息的能见度，尤其在太阳眼镜镜片是彩色的情况下是这样。另外，太阳眼镜镜片不能够与所有数据显示技术兼容。

发明内容

本发明的目的是补救这些缺陷，并且旨在提供如下一副数据显示眼镜，该数据显示眼镜无论环境光强度如何都可用于且能适应任意情况。

为此，配置有至少一个镜片并且旨在由用户佩戴的眼镜包括允许数据投射于用户视场中的显示装置，和设置有可变透射系数的防眩屏幕，所述可变透射系数允许用于穿过镜片朝所述用户的入射光的强度减弱，所述显示装置和所述防眩屏幕被定位成使得所述显示装置所发出的一些光线碰撞所述防眩屏幕以显示所述数据，所述眼镜被构造成用于根据入射光的强度而调适防眩屏幕的透射系数，显示装置此外被联接到防眩屏幕，使得显示装置在防眩屏幕透射光时显示数据。

因而，所述眼镜允许尽管在较高亮度的情况下，使用包含所有必要功能的规定介质，显示在显示区域上的数据被读取。此外，无论入射光的亮度如何，眼镜允许屏幕的透射系数被改变，使得眼镜的佩戴者在任何状态下都感知合适强度的亮度。

另外，随着当显示装置显示数据时防眩屏幕透射光，来自显示在显示区域上的数据和被引导向防眩屏幕的光传输通过防眩屏幕。该特征防止该光被从防眩屏幕反射并且，因此，重影妨碍数据被正确地观察和容易地读取。

可以使用整体形成至眼镜中或定位在远处的控制装置控制防眩屏幕和/或显示装置的透射系数。同样地，涉及亮度的信息将可以源自定位在眼镜上和/或定位在远处的传感器。

根据本发明的多个实施例，这些实施例将可以一起或分别地使用：

通过根据防眩屏幕的透射系数以控制显示数据的光强度以形成联接，显示数据的光强度与透射系数成反比例地改变，以便无论在任何入射光量的情况下都能使用户获得对数据的相似的感知。

透射系数由具有设定的占空比的脉冲宽度调制确定；

显示数据的光强度被具有设定的占空比的脉冲宽度调制确定；

光强度和透射系数处于相同的相位并且具有相同的占空比；

通过固定频率和可变占空比以执行调制；

眼镜包括用于控制占空比或多个占空比的装置；

防眩屏幕由镜片承载；

防眩屏幕被放置在镜片的第二侧，入射光用于从镜片的第二侧穿过镜片到第一侧；

所述防眩屏幕设置有放置在镜片上的微机电层；

微机电层能够激活以阻挡光或透射光；

所述显示装置包括透射基板以通过镜片中的内部反射引导光线；

用于显示数据的装置包括能够将所述光线发射进入镜片中的光源；并且

用于显示数据的装置包括图像发生器。

附图说明

根据以下描述伴随附图，将更好地理解本发明，所述描述仅通过示例方式被示出并且不旨在进行限制，其中：

图1示意性地图示了根据本发明的一副数据显示眼镜的透视图；

图2示意性地图示了根据本发明的眼镜的一个实施例的操作原理；

图3示出了与展示显示数据的强度的曲线图相比的、展示防眩屏幕的光透射的曲线图；并且

图4示意性地图示了使用眼镜的车辆的局部剖视图。

具体实施方式

如图1和2所示，根据本发明的眼镜1此处具有两个镜片2、两个眼镜腿3和其中固定镜片2的框架4。在本发明的描述中，术语镜片表示固定在框架中的物体，眼镜的佩戴者通过所述镜片观看在其前方的场景。镜片2可以例如由矿物或有机玻璃材料制造，但是也可以由为此本领域的技术人员已知的任一其它材料制造。

眼镜1的佩戴者定位在镜片2的第一侧，并且其观测的场景定位在镜片2的第二侧。因而，撞击镜片2的入射光li来自第二侧，然后经由镜片的外表面传输通过镜片，并且经由内表面朝眼镜的佩戴者离开。

眼镜1包括用于在用户视场的方向上显示数据的装置7。所述显示装置被构造成用于发射允许数据被显示的光线re。

包括所述数据的图像有利地形成在虚拟介质上，虚拟介质放置在数米远或位于无穷远点处以具有足够的尺寸以显示所述数据。

用于显示数据的装置7被构造成用于使用镜片透射所述光线。显示装置7然后包括，例如，能够将光线发射进入镜片2中的例如图像发生器的光源，和透射基板，以通过镜片中的内部反射引导光线re。

眼镜还包括防眩屏幕8。所述显示装置7和所述防眩屏幕8相对于彼此定位，使得由所述显示装置7发出的光线碰撞所述防眩屏幕8以显示所述数据。例如，防眩屏幕8放置在镜片2的第二侧，例如在镜片的外表面上，在相对于眼镜的用户的另一侧。

为减少眩目，防眩屏幕8设置有允许入射光的强度被减弱的可变透射系数。根据透射系数的值，防眩屏幕8允许或多或少的入射光穿过。

通过脉冲宽度调制确定透射系数。通过限定屏幕的透射系数的占空比，以固定频率，优选地以至少100Hz的频率来执行调制。

因此防眩屏幕8具有在以下端值之间周期性地变化的光透射系数：

-最大值，在时间t1期间，在所述最大值处，透明度最大；

-最小值，在时间t2期间，在所述最小值处，透明度最小；

由透射为最大值时的持续时间t1与周期的持续时间T的比率确定占空比α，并且因此占空比α从0％变化到100％:

通过改变占空比，相对于光不传输时的时间t2，透明度为最大时的时间t1被延长或缩短。因而，通过增加t1，占空比增加，并且通过增加t2，占空比减少。透射系数的平均值因而取决于占空比α的值。

定位在眼镜1的佩戴者前方的场景因此仅在等于占空比α的一小部分时间内可见。通过可变透射屏幕8看到的亮度因此相对于实际亮度减少等于(1-α)的因子。

并且，所述眼镜1被构造成用于根据入射光的强度以调适屏幕8的透射系数。除了为用户显示数据，眼镜因而允许用户被保护以免于较高的亮度。因此，即使亮度等级较高，用户也可以读取显示数据。因而，一副数据显示眼镜和防眩系统的联接允许保持用于显示的信息的令人满意的对比度，而不依赖于所述眼镜的佩戴者所在的前方场景的光强度或眩光强度。

为此，此处眼镜1包括用于控制透射系数的装置9，装置9控制透射系数的瞬时值或平均值。例如，通过选择给定的占空比而限定对应的透射系数。

因而，可根据入射光的光强度改变和选择占空比。为测量入射光的光强度，眼镜1将可以包括将测量值传输到控制装置9的亮度传感器(未示出)。控制装置9根据该测量值设置占空比的值。

在第一实施例中，防眩屏幕8配置有放置在镜片上的竖直偏振层和水平偏振层，和布置在两个偏振层之间的液晶层。偏振层分别使入射光在不同方向上偏振。在液晶层中，偏振光的方向被液晶改变。液晶的方向确定光的偏振方向。因而，当液晶以一定方式被定向成将偏振改变成与随后的偏振层的偏振方向相同的方向时，光传输通过。相反，如果方向是不同的，则光不透射到眼镜1的佩戴者。

通过在时间t1期间将液晶定向在与随后的偏振层的偏振方向相同的方向上以执行调制，以透射光，然后在时间t2期间将液晶定向在不同方向上以阻挡光。

在第二实施例中，防眩屏幕8配置有放置在镜片2上的MEMS类型微机电层(MEMS表示微机电系统)。该层由阻挡入射光或传输入射光的可电驱动的微电子元件组成。微机电系统例如是文件US 7 684 105中描述的类型。此处，通过在时间t1期间传输入射光而执行调制，并且在时间t2期间通过致动微机电层以阻挡入射光。

在图2中可以看到，入射光li首先传输通过防眩屏幕8然后通过镜片2以到达用户的眼睛19处。防眩屏幕8的透射系数允许入射光li的强度针对用户的舒适度而减少。同时地，显示装置7投射光线re，所述光纤re首先遭遇镜片2。镜片2上的数据的显示朝用户发出光线ru，允许用户感知数据。其它的光线rr在防眩屏幕8的方向上透射，并且至少部分地通过镜片2朝用户的眼睛19反射。因此，数据的第二图像易于显示在镜片2上,相对于正常图像有偏移。

为防止该反射，显示装置7和防眩屏幕8被联接使得当防眩屏幕8透射光时，即在占空比的时间t1期间，显示装置7显示数据。因而，当在占空比的时间t2期间防眩屏幕8不透射光时，显示装置7不显示数据，以限制来自防眩屏幕8的反射，防眩屏幕8在时间t2期间不透射光。

根据一个特定实施例，显示数据的光强度还被具有可变占空比和固定频率的脉冲宽度调制设置。数据仅在时间t1期间以规定的参照强度出现，显示装置7不在时间t2期间在显示区域11中显示数据。通过改变系数α控制数据的强度，从而相对于恒定周期持续时间T增加或减小显示时间t1。在这种情况下，控制装置9还控制数据的光强度的占空比。

为使数据的光强度和透射系数相关联，光强度和透射系数处于相同的相位，并且具有相同的比率α。因而，数据在防眩屏幕8传输光时被显示，并且如果防眩屏幕8是不透明的则不被显示。然而，无论比率α为何值，参照强度都将可以适于保持相似的感知强度。因而，如果时间t1由于较低亮度而增加，则参照强度按比例减少。相同地，如果时间t1由于较高亮度而减少，则参照强度按比例增加。

作为一个变型，显示装置7的显示强度将可以与防眩屏幕8的透射系数的值关联，目的是保持来自显示数据的和到达眼镜1的佩戴者的眼睛的恒定量的光。为此，显示数据的光强度16与透射系数14成反比例地改变，以无论在任何入射光量的情况下使用户获得对数据的相似的感知，如图3所示，其中两个曲线图15、17叠加。在曲线图15中，透射系数14在时间t内在0和1之间变化。在曲线图17中，光强度16在时间t内在最小值Imin和最大值Imax之间变化。当防眩屏幕的透射增加时，数据的光强度按比例并且相反地减少。

换句话说，眼镜同时地允许屏幕的透射系数根据入射光的强度而改变，使得眼镜的佩戴者不被眩目，并且允许显示在显示区域中的数据的光强度根据屏幕的透射系数而改变，以便无论在什么状态下这些数据以相似的方式被感知。

在下文所述的特定应用中，眼镜1用作用于辅助驾驶汽车20的设备。本申请通过示例的方式被描述，但是不将本发明的眼镜1的应用限制到该示例。

图4示出使用根据本发明的眼镜21辅助驾驶的该设备，但是本申请不被认为是限制性的。

可以看到，当阳光充足时，尤其在白天结束时，当太阳S在地平线上方的高度较低时，车辆20前方的道路场景SR被明亮地照射。司机24因此具有不仅被眩目的危险，还具有不能够区别该道路场景中对其安全性很重要的细节，例如警示附近危险源的道路标记，或其驾驶所在路面的状态的危险。夜间驾驶存在相同的情况，在此期间司机可能被其它车辆的灯眩目。

眼镜21然后用于保护佩戴眼镜21的司机或乘客免遭任何形式的眩目或入射光强度的极大变化。然而，司机24必须例如能够视觉上访问与驾驶相关的信息，例如常规地显示在仪表板上的信息，和如果透射系数的平均值较低则不可访问的信息。凭借本发明，该信息直接地显示在眼镜21上，具有确定的光强度，使得信息被眼镜21的佩戴者可见。

本发明因此在本申请中规定为司机24配置一副合适的眼镜21以调整到达司机19的眼睛的光的量，同时为司机19展示信息。为了附图清楚起见，单个的眼镜片已经被示出。

此外，该设备包括用于控制透射系数的装置30，此处装置30距眼镜21定位在远处。所述控制装置30例如布置在车辆20的车厢中，并且将控制命令发送到眼镜21。

为控制眼镜片21的透射系数，本发明提供光敏传感器31以用于测量车辆前方的道路场景SR的亮度。

感光传感器31此处被定位例如在车辆20的挡风玻璃26的内表面上，与内部的后视镜(未示出)一样高，即在挡风玻璃26的上部分的中部处。该位置使得可以采集从道路场景SR发出的、特别表示车辆20外侧的亮度的信息。

从该感光传感器31输出的信号SL被电路33接收和处理，所述电路33能够将该输出信号SL转换成信号SC以用于控制眼镜片21的透射系数，信号SC又被装置30接收以用于控制眼镜片21的透射系数。

控制装置30控制电路34以用于控制眼镜片21的透射系数，电路34自身包括发射器38，例如超声波、红外线或无线电波发射器，发射器38执行无线通信协议，例如满足蓝牙或Wi-Fi(注册商标)标准。眼镜21设置有相同的远程控制波RCW的接收器40。

具体地，响应于感光传感器31输出的、表示车辆20前方的道路场景SR的亮度的信号SL，电路33根据信号SL生成控制信号SC。控制信号SC然后被控制电路34的发射器38经由RCW波和接收器40发射到眼镜21。

眼镜片21的透射系数因而将根据被接收信号SC，即根据传感器31测量的亮度而被调制。

设备还包括用于产生待被显示的数据的装置36，装置36也将可以定位在车厢中，距眼镜21远处。所述产生装置36将所述数据发送到眼镜21。

用于产生数据的装置36和眼镜21之间的通信还经由无线通信被执行，例如所述无线通信可选地通过相同的发射器38和/或相同的接收器40执行与控制装置30和眼镜21使用的协议相同的协议。

因而，产生装置36传输具有规定强度命令的数据，所述规定强度命令根据控制装置30所限定的透射系数而被确定。

Claims (14)

1.一副眼镜(1)，所述一副眼镜配置有至少一个镜片(2)并且用于由用户佩戴，所述眼镜(1)包括允许数据被投射于用户的视场中的显示装置(7)，和设置有可变透射系数的防眩屏幕(8)，所述可变透射系数允许用于穿过镜片(2)朝所述用户的入射光的强度减弱，所述显示装置(7)和所述防眩屏幕(8)被定位成使得所述显示装置(7)所发出的一些光线碰撞所述防眩屏幕(8)以显示所述数据，所述眼镜(1)被构造成用于根据入射光的强度而调适防眩屏幕(8)的透射系数，显示装置(7)此外被联接到防眩屏幕(8)，使得显示装置(7)仅在防眩屏幕(8)透射光时显示数据，

其中，所述防眩屏幕(8)被放置在镜片(2)的第二侧，入射光用于从镜片(2)的第二侧穿过镜片到第一侧(6)。

2.根据权利要求1所述的眼镜，其中通过根据防眩屏幕(8)的透射系数(14)而控制显示数据的光强度(16)以形成联接，显示数据的光强度(16)与透射系数(14)成反比例地改变，以便无论入射光量为何值都能使用户获得对数据的相似的感知。

3.根据权利要求1所述的眼镜，其中所述透射系数由具有设定的占空比的脉冲宽度调制确定。

4.根据权利要求1和3中任一项所述的眼镜，其中显示数据的光强度(16)被具有设定的占空比的脉冲宽度调制确定。

5.根据权利要求2中所述的眼镜，其中所述透射系数(14)和光强度(16)处于相同的相位并且具有相同的占空比。

6.根据权利要求3所述的眼镜，其中通过固定频率和可变占空比执行所述调制。

7.根据权利要求3所述的眼镜，其中所述眼镜(1)包括用于控制一个占空比或多个占空比的装置(9)。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的眼镜，其中所述防眩屏幕(8)由所述镜片(2)承载。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的眼镜，其中所述防眩屏幕(8)配置有放置在镜片(2)上的微机电层。

10.根据权利要求9所述的眼镜，其中所述微机电层能够被激活以阻挡光或透射光。

11.根据权利要求1-3中的任一项所述的眼镜，其中所述显示装置(7)包括透射基板以通过镜片(2)中的内部反射引导光线。

12.根据权利要求11所述的眼镜，其中显示装置包括能够将所述光线发射进入镜片中的光源。

13.根据权利要求1至3中的任一项所述的眼镜，其中显示装置(7)包括图像发生器。

14.一种用于在夜晚辅助驾驶汽车(20)的设备，包括根据前述权利要求中的任一项所述的眼镜(1)。