CN105593744A - 包括防眩屏幕的数据显示眼镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及眼镜(1)，所述眼镜设置有至少一个镜片(2)并且旨在由用户佩戴，所述眼镜(1)包括可被用于将数据投射进用户的视场中的显示装置(7)和具有可变透射系数(14)的防眩屏幕(8)，所述防眩屏幕可被用于减弱旨在穿过镜片(2)朝向所述用户的入射光的强度。所述眼镜(1)被构造成根据入射光的强度调整防眩屏幕(8)的透射系数。

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
在配置有与传送数据和通知的领域有关的技术的便携式光学装置的技术领域中，已知有数据显示眼镜，该数据显示眼镜能够显示可以被穿戴该眼镜的用户看见的数据或信息。该信息被透明地或不透明地叠加在用户正常地经由该眼镜观察的场景上。
此种显示装置是允许用户在不需要转头或低头的情况下观察到他的视域中的诸如文字、图片或视频等的信息的光导发光装置。因此，用户可以在访问信息的同时四周移动和观察他的环境。
该信息可以直接与经由眼镜可视的物体和地点相关；图像甚至可以被制成交互式的，例如通过添加与观察到的场景相关的光信号。信息也可以与用户的瞬时视景无关，并且例如提供对因特网和/或电子信息的访问，在保持允许用户自由地移动或行动的视野的同时，用户能够查阅这些因特网和/或电子信息。
存在配置有不同的显示技术的眼镜。
专利申请FR2976089描述了包括放置在镜腿上的一个或两个投影仪的一副眼镜。投影仪将图像投影在眼镜的佩戴者的前方，佩戴者需要位于其前方的介质从而感知它们。如在专利申请FR2941786中描述的那样，眼镜的镜片可以用作介质，尤其是如果提供增强现实功能的眼镜被预期。
更精细的显示系统允许图像使用配置有在镜片中引导光的表面的镜片以被显示，形成的图像对用户可见，例如在专利US7751122中公开的。
然而，当前的系统的困难与当光度高时信息的可见性相关。具体地，在这些情况下，信息的对比度使得该信息很难或不可能被观察到，如果信息的强度相对于高强度的入射光而言不够高的话。另外，当用户移动时，光度发生规律和快速地改变。
此外，对于配置有太阳镜片的一副眼镜而言，这些镜片降低信息的可见性，尤其是如果该镜片是彩色的话。另外，太阳镜片不能与所有的数据显示技术兼容。
发明内容
本发明的目的是解决这些缺陷，并且旨在提供一副数据显示眼镜，无论周围的光强如何该眼镜都能够用在和适用于任何环境。
为此，根据本发明的眼镜，配置有至少一个镜片并且旨在由用户佩戴，所述眼镜包括允许数据被投射进用户的视场中的显示装置和设置有可变透射系数的防眩屏幕，所述防眩屏幕允许旨在穿过镜片朝向所述用户的入射光的强度被减弱，所述眼镜被构造成根据入射光的强度调整防眩屏幕的透射系数。
因此，尽管在较高光度下，使用包含所有必要功能的给定介质，眼镜允许显示在显示区域上的数据被读取。此外，无论入射光的光度如何，眼镜允许屏幕的透射系数被调整，使得眼镜的佩戴者在任何状态下都感知合适强度的光度。
将可以使用集成于眼镜中或远程地被定位的控制装置来控制防眩屏幕的透射系数和/或显示装置。同样地，涉及光度的信息将可以源自定位在眼镜上和/或远程地被定位的传感器。
根据本发明的将可以一起或分别地使用的多个实施例：
-所述防眩屏幕和所述显示装置相对于彼此定位以使得由所述显示装置发出的射线避开所述防眩屏幕以显示所述数据，从而避免由来自所述防眩屏幕的光线的反射而引起的效应；
-显示装置与防眩屏幕关联，使得显示区域中的被显示的数据的光强适应透射系数；
-通过如下的方式来产生关联：根据防眩屏幕的透射系数来控制被显示的数据的光强，被显示的数据的光强与透射系数成反比例地改变，从而无论入射光量如何，用户都能够获得对数据的相似感知；
-通过具有可变占空比和固定频率的脉宽调制来确定透射系数；
-通过具有可变占空比和固定频率的脉宽调制来确定被显示的数据的光强；
-光强和透射系数同相并且具有相同的占空比；
-所述眼镜包括用于控制占空比或多个占空比的装置；
-防眩屏幕被放置在镜片的第一侧上，入射光旨在从镜片的第二侧穿过镜片到达第一侧；
-所述防眩屏幕设置有放置在镜片上的竖直偏振层和水平偏振层；
-所述防眩屏幕被设置有布置在两个偏振层之间的液晶层；
-防眩屏幕由镜片承载；
-显示装置被构造为使用镜片传输射线；
-用于显示数据的装置包括透射基片，从而通过镜片中的内反射引导光，尤其是所述射线；
-用于显示数据的装置包括能够将所述射线发射到镜片中的光源；以及
-用于显示数据的装置包括图像生成器。
附图说明
参考所附的附图，在以下的说明的启示下本发明将更加容易被理解，这些说明仅仅通过显示性的而不是试图限定的方式给出，在附图中：
图1示意性示出了根据本发明的一副数据显示眼镜的立体图；
图2示意性示出了根据本发明的眼镜的一个实施例的操作原理；
图3示出了显示防眩屏幕的光透射的曲线图以及显示被显示的数据的强度的曲线图；以及
图4示意性示出了车辆的局部剖视图，眼镜被用于该车辆。
具体实施方式
如图1和2所示，根据本发明的眼镜1这里具有两个镜片2、两个镜腿3和框架4，镜片2固定在框架4中。在本发明的说明中，术语镜片表示固定在框架中的物体，眼镜的佩戴者经由该物体观察位于其前方的场景。镜片2可以由例如无机玻璃或有机玻璃材料制成，但是也可以由本领域的技术人员为此而知的任何其他材料制成。
眼镜1的佩戴者的眼睛19位于镜片的第一侧，并且其观察的场景位于镜片的第二侧。因此，照射在镜片上的入射光li源自于第二侧，然后经由镜片的外表面穿过镜片，并且经由内表面朝向眼镜1的佩戴者射出。
眼镜1包括用于在用户的视域的方向上显示数据的装置7。所述显示装置被构造为发出允许数据被显示的射线RE。
包含所述数据的图像有利地形成在被放置在几米远或无穷远的虚拟介质上，从而具有足够的尺寸来显示所述数据。
在第一实施例中，用于显示数据的装置7包括这里被放置在镜腿3上的图像生成器。
在第二实施例中(未示出)，用于显示数据的装置7被构造为使用镜片传送所述射线。显示装置7然后包括例如能够发出到镜片2上的光源，以及透射基片，从而通过镜片中的内反射引导射线。
眼镜1还包括防眩屏幕8。有利地，所述防眩屏幕8和所述显示装置7相对于彼此定位以使得由所述显示装置7发出的射线避开所述防眩屏幕8以显示所述数据。因此避免了由于来自于所述防眩屏幕8的射线的反射引起的效应。例如，所述防眩屏幕8被放置在镜片2的第一侧上，例如，位于镜片的面对眼镜的佩戴者的内表面上。
为了减少目眩，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。通过脉宽调制确定透射系数。利用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具有周期性地在以下各项值之间变化的光透射系数：
-最大值，在时间t1期间，对于该最大值而言透明度是最大的；和
-最小值，在时间t2期间，对于该最小值而言透明度是最小的。
通过透射为最大值的持续时间t1与周期的持续时间T的比率来确定占空比α，并且因此占空比α从0变化到100％：
α = t 1 T
通过改变占空比，相对于光不传输的时间t2，透明度为最大的时间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依赖于占空比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的一小部分时间内是可见的。通过可变透射屏幕8看到的光度因此相对于实际光度以等于(1-α)的因子减少。
此外，所述眼镜1被构造成用于根据入射光的强度来调整屏幕8的透射系数。除了为用户显示数据之外，眼镜还因而允许用户被保护以免受较高的光度的影响。因此，即使光度等级较高，用户也可以读取被显示的数据。
为此，这里眼镜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，对应的透射系数被限定。
因此，占空比时可变的并且根据入射光的光强选择占空比。为测量入射光的光强，眼镜1将可以包括将测量值传输到控制装置9的光度传感器(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，以及布置在两个偏振层之间的液晶层。每个偏振层分别在不同方向上使入射光偏振。在液晶层中，偏振光的方向被液晶改变。液晶的取向确定光的偏振方向。因而，当液晶被取向成将偏振改变成与下面的偏振层的方向相同的方向时，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期间将液晶取向在与下面的偏振层的方向相同的方向上来执行调制，从而传输光线，然后通过在时间t2期间将液晶取向在不同方向上，从而来阻挡光线。
在第二实施例中，防眩屏幕8配置有放置在镜片2上的MEMS类型的微机电层(MEMS表示微机电系统)。该层由阻挡或传输入射光的可电致动的微电子元件组成。微机电系统例如是文件US7684105中描述的类型。此处，通过在时间t1期间使得入射光穿过、并且在时间t2期间通过致动微机电层来阻挡入射光，来执行调制。
在多个示出的实施例中，显示装置7和防眩屏幕8还被关联，使得允许数据被显示的光强被调节为佩戴者可以看到的透射系数。
为了保持相同量的到达眼镜1的佩戴者的眼睛的、源自被显示的数据的光，显示装置7的显示强度与防眩屏幕8的透射系数的值关联。为此，根据第一实施例，被显示的数据的光强16与透射系数14成反比例地改变，从而无论入射光量如何，用户都能够获得对数据的相似感知，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，数据的光强按比例地并且相反地减少。
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调整，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根据屏幕的透射系数调整，为了无论在什么情形下这些数据能够以相似方式被感知。
因此，一副数据显示眼镜和防眩系统的关联允许被显示的信息保持满意的对比度，无论所述眼镜的佩戴者自身所在的前方的场景的光级或眩光等级如何。
根据一个特定实施例，显示数据的光强还被通过具有可变占空比和固定频率的脉宽调制设置。数据仅在时间t1期间以给定的参考强度出现，显示装置7在时间t2期间不在显示区域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的持续时间T增加或减小显示时间t1。在这种情况下，控制装置9还控制数据的光强的占空比。
为使数据的光强和透射系数关联，光强和防眩屏幕8处于具有相同的比率α的相位中。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如何，参考强度将可以被调节以保持相似的感知强度。因而，如果时间t1由于较低光度而增加，则参考强度按比例地减少。相同地，如果时间t1由于较高光度而减少，则参考强度按比例地增加。
在下文所述的特定应用中，眼镜1用作用于辅助驾驶机动汽车20的设备。该应用通过示例的方式被描述，但是不将本发明的眼镜1的应用限制为该示例。
图4示出用于使用根据本发明的眼镜21辅助驾驶的该设备，但是本应用不被认为是限制性的。
可以看到，当阳光充足时，尤其在黄昏时期，当太阳S在地平线以上的高度较低时，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，其中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的司机或乘客以防止任何形式的眩目或入射光强的极大变化。然而，司机24必须例如能够视觉上访问驾驶相关信息，诸如惯例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，该信息以确定的光强直接地显示在眼镜21上，从而使得信息对眼镜21的佩戴者可见。
本发明因此在该应用中为司机24提供，以配置有一副自适应的眼镜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距离眼镜21远距离地定位。所述控制装置30例如布置在车辆20的乘客舱中，并且将控制命令发送给眼镜21。
为控制眼镜镜片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的光度。
光敏传感器31此处例如被定位在车辆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的上部分的中间。该位置使得可以采集从道路场景SR发出的、具体地表示车辆20外侧的光度的信息。
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转换成用于控制眼镜镜片21的透射系数的信号SC，信号SC又被装置30接收以用于控制眼镜镜片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、红外线或无线电波的发射器，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，响应于光敏传感器31输出的、表示车辆20前方的道路场景SR的光度的信号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发射，经由RCW波和接收器40，到达眼镜21。
眼镜镜片21的透射系数因而将根据被接收信号SC，即根据传感器31测量的光度，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也将可以距离眼镜21远距离地定位在乘客舱中。所述产生装置36将所述数据发送给眼镜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，例如可选地使用相同的发射器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传输具有给定强度命令的数据，所述给定强度命令根据控制装置30所限定的透射系数被确定。

Claims (15)

1.一副眼镜(1)，所述一副眼镜配置有至少一个镜片(2)并且旨在由用户佩戴，所述眼镜(1)包括允许数据被投射进用户的视场中的显示装置(7)和设置有可变透射系数(14)的防眩屏幕(8)，所述防眩屏幕允许旨在穿过镜片(2)朝向所述用户的入射光的强度被减弱，所述眼镜(1)被构造成根据入射光的强度调整防眩屏幕(8)的透射系数。
2.根据权利要求1所述的眼镜，其中，所述防眩屏幕(8)和所述显示装置(7)相对于彼此定位以使得由所述显示装置(7)发出的射线避开所述防眩屏幕(8)以显示所述数据。
3.根据权利要求1或2所述的眼镜，其中，显示装置(7)与防眩屏幕(8)关联，使得被显示的数据的光强(16)适应透射系数(14)。
4.根据权利要求3所述的眼镜，其中，通过如下的方式产生关联：根据防眩屏幕(8)的透射系数(14)来控制被显示的数据的光强(16)，被显示的数据的光强(16)与透射系数(14)成反比例地改变，从而无论入射光量如何，用户都能够获得对数据的相似感知。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的眼镜，其中，通过具有可变占空比和固定频率的脉宽调制来确定透射系数(14)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜，其中，通过具有可变占空比和固定频率的脉宽调制来确定被显示的数据的光强(16)。
7.根据权利要求5和6所述的眼镜，其中，光强(16)和透射系数(14)同相并且具有相同的占空比。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的眼镜，其中，眼镜(1)包括用于控制占空比或多个占空比的装置(9)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜，其中，防眩屏幕(8)由镜片(2)承载。
10.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜，其中，防眩屏幕(8)被放置在镜片(2)的第一侧上，入射光旨在从镜片(2)的第二侧穿过镜片到达第一侧(6)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜，其中，所述防眩屏幕(8)设置有放置在镜片(2)上的竖直偏振层和水平偏振层。
12.根据权利要求10所述的眼镜，其中，所述防眩屏幕(8)设置有布置在两个偏振层之间的液晶层。
13.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜，用于显示数据的装置(7)包括透射基片，从而通过镜片(2)中的内反射引导光，尤其是所述射线。
14.根据权利要求13所述的眼镜，其中，用于显示数据的装置包括能够将所述射线发射到镜片(2)中的光源。
15.一种用于尤其在夜晚辅助驾驶机动车辆(20)的设备，包括根据前述权利要求中任一项所述的眼镜(1)。
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