CN107783289A - 多模式头戴式可视设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多模式头戴式可视设备，其中，该多模式头戴式可视设备包括：框架(10)，用于将头戴式可视设备佩戴于用户头部；图像源(20)，设置于所述框架(10)上，用于播放虚拟图像；光学组件(30)，设置于所述框架(10)上，用于展示所述虚拟图像以便用户观看；电控薄膜(40)，贴覆在所述光学组件(30)上远离用户眼睛的一侧，用于根据施加电压的大小改变自身的透明度；液体透镜组件(50)，设置于所述光学组件(30)靠近用户眼睛的一侧，用于根据施加电压的大小改变自身的屈光度。本发明提供的多模式头戴式可视设备可以实现虚拟现实模式和增强现实模式的自由切换。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种头戴式可视设备，具体来说就是一种多模式头戴式可视设备。
背景技术
近年来，头戴式可视设备的大量涌现，例如，联想眼镜、谷歌眼镜、虚拟现实(VR)游戏眼镜等，虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality，AR)及混合现实(Mixed Reality，MR)技术逐渐进入我们的日常生活中。头戴式显示器(HMD，也称为头戴式可视设备)是把二维图像直接反射到观看者的眼睛里，具体就是通过一组光学系统(主要是精密光学透镜)放大超微显示屏上的图像，将影像投射于视网膜上，进而将大屏幕图像呈现在观看者眼中，形象点说就是拿放大镜看物体呈现出放大的虚拟物体图像。图像可以直接通过发光二极管(LED)、主动式矩阵液晶显示器(AMLCD)、有机发光二极管(OLED)或液晶附硅(LCOS)获得，也可以通过光纤等传导方式间接获得。显示系统通过准直透镜成像在无穷远处，然后通过反射面把图像反射进人的眼睛里。头戴式可视设备由于其具有便携性、娱乐性等特点，正在悄然改变人们的现代生活。
现有头戴式可视设备的工作模式都是单一的，换句话来说，就是现有头戴式可视设备要么是VR头戴式可视设备、要么是AR头戴式可视设备、要么是MR头戴式可视设备，头戴式可视设备在设计、生产时，它的工作模式就已经确定了，用户拿到头戴式可视设备产品时，是无法变换其工作模式的，例如一个用户购买一个VR眼镜，如果想实现AR的一些功能，必须购买一个AR眼镜，这无疑增加了用户的消费成本，同时也浪费了社会资源，不利于头戴式可视设备的发展、壮大。
因此，如何开发出同时具备VR工作模式和AR工作模式的头戴式可视设备，从而降低消费者的购买成本，促进头戴式可视设备的健康发展，是本领域技术人员长期亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种多模式头戴式可视设备，解决了现有头戴式可视设备不能同时具备AR工作模式和VR工作模式的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种多模式头戴式可视设备，包括：框架，用于将头戴式可视设备佩戴于用户头部；图像源，设置于所述框架上，用于播放虚拟图像；光学组件，设置于所述框架上，用于展示所述虚拟图像以便用户观看；电控薄膜，贴覆在所述光学组件上远离用户眼睛的一侧，用于根据施加电压的大小改变自身的透明度；液体透镜组件，设置于所述光学组件靠近用户眼睛的一侧，用于根据施加电压的大小改变自身的屈光度。
根据本发明的上述具体实施方式可知，多模式头戴式可视设备至少具有以下有益效果：在光学组件上涂抹电控薄膜，当头戴式可视设备工作在AR模式时，给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜没有焦距，电控薄膜全透；当头戴式可视设备工作在VR模式时，停止给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜有焦距，电控薄膜不透；可以实现虚拟现实(VR)模式和增强现实(AR)模式的自由切换，满足用户的多种需求，降低用户购买设备的成本，提高用户体验度。由于液体透镜没有焦距时，视角为30度，液体透镜有焦距时，视角为120度，通过调整液体透镜的焦距还可以增大用户视角的效果。此外，利用液体透镜的放大功能，用户还可以重点观看特定区域。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
图1为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备的整体结构示意图；
图2为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备的剖面结构示意图；
图3为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在VR模式时液体透镜组件的组成示意图；
图4为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在AR模式时液体透镜组件的组成示意图；
图5为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在VR模式时的光路图；
图6为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在AR模式时的光路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
图1为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备的整体结构示意图；图2为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备的剖面结构示意图，如图1-图2所示，在光学组件上涂抹电控薄膜，当头戴式可视设备工作在AR模式时，给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜的屈光度为0，即液体透镜为平面透镜，电控薄膜完全透明，平面透镜不改变外界光线的传输方向，从而让用户看清楚光学组件上的虚拟图像的同时，用户通过平面透镜观看真实世界的景物不会发生畸变；当头戴式可视设备工作在VR模式时，停止给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜的屈光度大于0，即液体透镜为凸透镜，电控薄膜完不透明。
该附图所示的具体实施方式中，该多模式头戴式可视设备包括框架10、图像源20、光学组件30、电控薄膜40、液体透镜组件50和电源60，其中，框架10用于将头戴式可视设备佩戴于用户头部；图像源20设置于所述框架10上，图像源20用于播放虚拟图像；光学组件30设置于所述框架10上，光学组件30用于展示所述虚拟图像以便用户观看；电控薄膜40贴覆于所述光学组件30上远离用户眼睛的一侧，电控薄膜40用于根据施加电压的大小改变自身的透明度；液体透镜组件50设置于所述光学组件30靠近用户眼睛的一侧，液体透镜组件50用于根据施加电压的大小改变自身的屈光度；电源60与所述电控薄膜40和所述液体透镜组件50连接，电源60用于向所述电控薄膜40和所述液体透镜组件50施加电压，具体来说，电源60向所述电控薄膜40和所述液体透镜组件50施加的电压大于第一预定电压时，多模式头戴式可视设备工作在增强现实模式，电控薄膜40完全透明，液体透镜组件50为平面透镜，所述平面透镜不改变外界光线的传输方向，从而让用户看清楚光学组件上的虚拟图像的同时，用户通过平面透镜观看真实世界的景物不会发生畸变；电源60向所述电控薄膜40和所述液体透镜组件50施加的电压小于第二预定电压时，电控薄膜40不透明，液体透镜组件50为凸透镜，用户通过所述凸透镜观看所述光学组件30的视角为120度。本发明的具体实施例中，图像源20为微显示器；光学组件30为光波导器件；电控薄膜40涂抹于所述光学组件30上远离人眼的一侧；第一预定电压为4V；第二预定电压为0.5V。
参见图1-图2，在光学组件上涂抹电控薄膜，当头戴式可视设备工作在AR模式时，给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜的屈光度为0，电控薄膜40完全透明；当头戴式可视设备工作在VR模式时，停止给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜的屈光度大于0，电控薄膜40不透明。液体透镜的屈光度大于0时，通过液体透镜观看光学组件30的视角为120度，通过调整液体透镜的屈光度还可以增大用户视角的效果。此外，利用液体透镜的放大功能，用户还可以重点观看特定区域。
再次参见图2，电控薄膜40涂抹于所述光学组件30上远离人眼的一侧；例如，当光学组件30为光波导镜片时，电控薄膜40涂抹于光波导镜片远离人眼的一侧，从而当多模式头戴式可视设备工作在虚拟现实VR模式，所述电控薄膜40不透明时，用户可以正常观看光波导镜片上显示的图像。本发明的具体实施例中，多模式头戴式可视设备工作在增强现实AR模式时，所述电控薄膜40完全透明，所述液体透镜组件50的为平面透镜，用户观看视角为30度，平面透镜不改变外界光线的传输方向，从而让用户看清楚光学组件上的虚拟图像的同时，用户通过平面透镜观看真实世界的景物不会发生畸变；多模式头戴式可视设备工作在虚拟现实模式时，所述电控薄膜40不透明，所述液体透镜组件50为凸透镜，用户观看视角为120度。
图3为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在VR模式时液体透镜组件的组成示意图；图4为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在AR模式时液体透镜组件的组成示意图，如图3、图4所示，液体透镜组件可以由多个液体透镜组成，例如，液体透镜组件由两个液体透镜组成。
该附图所示的具体实施方式中，所述液体透镜组件50进一步包括第一液体透镜501和第二液体透镜502，其中，第一液体透镜501设置于所述光学组件30靠近人眼的一侧；第二液体透镜502设置于所述第一液体透镜50的一侧。
参见图3、图4，所述液体透镜组件50进一步包括第一液体透镜501和第二液体透镜502，可以模拟望远镜的放大功能，放大光学组件30上的虚拟图像，而且在特殊应用场景，可以满足用户重点观看虚拟图像的特定区域。图3中，头戴式可视设备工作在虚拟现实VR模式下，第一液体透镜501和第二液体透镜502均具有焦距(屈光度大于0)，可以对虚拟图像进行放大，此时，电控薄膜40不透明；图4中，头戴式可视设备工作在增强现实AR模式下，第一液体透镜501和第二液体透镜502均没有焦距(即第一液体透镜501和第二液体透镜502相当于两块平面透镜)，电控薄膜40完全透明，外界现实世界的图像可以穿过光学组件30、第一液体透镜501和第二液体透镜502进入用户眼中，用户可以观看到现实世界中的图像。多模式头戴式可视设备工作在增强现实模式时，用户的视角为30度；多模式头戴式可视设备工作在虚拟现实模式时，用户的视角为120度。
图5为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在VR模式时的光路图；图6为本发明具体实施方式提供的一种多模式头戴式可视设备工作在AR模式时的光路图，如图5所示，多模式头戴式可视设备工作在虚拟现实VR模式时，图像源20播放的虚拟图像(如图中实线箭头所示)输送给光学组件30展开，展开后的虚拟图像穿过液体透镜组件50投射到人眼，此时由于没有给电控薄膜40和液体透镜组件50施加的电压小于第二预设电压，因此，电控薄膜40不透明，液体透镜组件50为一凸透镜，从而可以对虚拟图像进行放大，用户可以观看到清晰的播放图像；如图6所示，多模式头戴式可视设备工作在增强现实AR模式时，此时由于给电控薄膜40和液体透镜组件50施加的电压大于第一预设电压，因此，电控薄膜40完全透明，液体透镜组件50为一平面透镜，真实世界的图像(如图中虚线箭头所示)可以依次穿过电控薄膜40、光学组件30和液体透镜组件50投射到人眼，从而用户可以观看到现实世界中的图像。本发明通过给电控薄膜40和液体透镜组件50施加一个电压，可以实现多模式头戴式可视设备的虚拟现实VR模式和增强现实AR模式的自由切换，满足用户的多种需求，降低用户购买设备的成本，提高用户体验度。
本发明提供一种多模式头戴式可视设备，在光学组件上覆盖一层电控薄膜，当头戴式可视设备工作在AR模式时，给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜没有焦距，电控薄膜完全透明；当头戴式可视设备工作在VR模式时，停止给液体透镜和电控薄膜施加电压，液体透镜有焦距，电控薄膜不透明；可以实现虚拟现实(VR)模式和增强现实(AR)模式的自由切换，满足用户的多种需求，降低用户购买设备的成本，提高用户体验度。由于液体透镜没有焦距时，视角为30度，液体透镜有焦距时，视角为120度，通过调整液体透镜的焦距还可以增大用户视角的效果。此外，利用液体透镜的放大功能，用户还可以重点观看特定区域。
上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种多模式头戴式可视设备，其特征在于，该多模式头戴式可视设备包括：
框架(10)，用于将头戴式可视设备佩戴于用户头部；
图像源(20)，设置于所述框架(10)上，用于播放虚拟图像；
光学组件(30)，设置于所述框架(10)上，用于展示所述虚拟图像以便用户观看；
电控薄膜(40)，贴覆在所述光学组件(30)上远离用户眼睛的一侧，用于根据施加电压的大小改变自身的透明度；以及
液体透镜组件(50)，设置于所述光学组件(30)靠近用户眼睛的一侧，用于根据施加电压的大小改变自身的屈光度。
2.如权利要求1所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，该多模式头戴式可视设备还包括：
电源(60)，与所述电控薄膜(40)和所述液体透镜组件(50)连接，用于向所述电控薄膜(40)和所述液体透镜组件(50)施加电压。
3.如权利要求1所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，所述液体透镜组件(50)进一步包括：第一液体透镜(501)和第二液体透镜(502)。
4.如权利要求1所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，所述施加电压大于第一预定电压时，多模式头戴式可视设备工作在增强现实模式，所述电控薄膜(40)透明，所述液体透镜组件(50)为平面透镜，所述平面透镜不改变外界光线的传输方向，从而让用户看清楚虚拟图像的同时，真实世界的景物不会发生畸变。
5.如权利要求4所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，所述第一预定电压为4V。
6.如权利要求1所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，所述施加电压小于第二预定电压时，多模式头戴式可视设备工作在虚拟现实模式，所述电控薄膜(40)不透明，所述液体透镜组件(50)的为凸透镜。
7.如权利要求6所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，用户通过所述凸透镜观看所述光学组件(30)的视角为120度。
8.如权利要求6所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，所述第二预定电压为0.5V。
9.如权利要求1所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，所述图像源(20)为微显示器。
10.如权利要求1所述的多模式头戴式可视设备，其特征在于，所述光学组件(30)为光波导器件。
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