发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种激光束扫描显示设备及增强现实眼镜,用以减小显示设备的体积,使其可以更好地应用于增强现实设备上。
本发明实施例提供一种激光束扫描显示设备,包括:
聚焦透镜、位于所述聚焦透镜焦点上的激光发射器、光束合成器、微机电组件以及投影镜头;
所述激光发射器,用于发射三原色激光信号;
所述光束合成器,用于将通过所述聚焦透镜对所述三原色激光信号进行会聚后得到的会聚激光信号反射至所述微机电组件;
所述微机电组件,用于对接收到的所述会聚激光信号进行扫描,以生成待显示内容,通过所述投影镜头将所述待显示内容显示在增强现实眼镜的镜片上。
可选地,所述设备还包括:
与所述激光发射器连接的安全监测组件,用于根据获取到的所述三原色激光信号中每路激光的信号功率控制所述激光发射器的工作状态。
可选地,所述安全监测组件具体用于:
若所述三原色激光信号中每路激光信号的信号功率都小于或等于预设安全功率,则控制所述激光发射器发射所述三原色激光信号;
若所述三原色激光信号中任一路激光信号的信号功率大于所述预设安全功率,则控制所述激光发射器停止发射所述三原色激光信号。
可选地,所述设备还包括:
与所述激光发射器连接的第一驱动器,用于驱动所述激光发射器,以使所述激光发射器根据所述待显示内容中各个像素点在三原色分别对应的三个颜色通道中的颜色值,确定在预设时间段内的发光次数;
与所述微机电组件连接的第二驱动器,用于根据接收到所述会聚激光信号驱动所述微电机组件。
可选地,所述设备还包括:
分别与所述第一驱动器以及所述第二驱动器连接的控制器,用于产生第一驱动信号和第二驱动信号,用以分别驱动所述第一驱动器和所述第二驱动器。
可选地,所述待显示内容类型为视频,所述设备还包括:
与所述控制器连接的转码器,用于对原始视频内容进行转码处理,以生成与所述待显示内容对应的转码后视频内容。
可选地,所述设备还包括:
与所述转码器连接的第一存储器,用于存储所述转码后视频内容;
与所述转码器连接的第二存储器,用于存储所述原始视频内容。
可选地,所述控制器还用于:向所述微机电组件发送角度调整指令;
所述微机电组件,用于根据所述角度调整指令中包括的预设调整角度调整所述微机电组件中配置的反射镜的角度,以使所述微机电组件按照预设形状以及预设扫描方式对所述会聚信号进行扫描。
可选地,所述控制器还用于:
计算所述反射镜的实际调整角度与所述预设调整角度之间的误差角度;
根据所述预设调整角度以及所述误差角度校准所述反射镜的调整角度。
本发明实施例提供一种增强现实眼镜,包括镜片、固定所述镜片的眼镜支架以及上述涉及的激光束扫描显示设备中的任一种,其中,
所述激光束扫描显示设备设置在所述眼镜支架的外侧;
所述镜片为所述屏幕。
本发明实施例提供的激光束扫描显示设备及增强现实眼镜,激光束扫描显示设备包括聚焦透镜、位于聚焦透镜焦点上的激光发射器、光束合成器、微机电组件以及投影镜头。激光束扫描显示设备中的激光发射器在发出三原色激光信号后,通过聚焦透镜将三原色激光信号照射到光束合成器中,光束合成器可以将红绿蓝三路三原色激光信号会聚成一路会聚激光信号,并将此会聚激光信号反射至微机电组件。微电机组件对接收到的会聚激光信号进行扫描,以生成待显示内容。投影镜头将扫描后产生的待显示内容显示在增强现实眼镜的镜片上。可见,上述激光束扫描显示设备中,在产生会聚信号后,可以直接将微机电组件产生的待显示内容通过投影镜头显示在增强现实眼镜的镜片上,在微机电组件与投影镜头之间不需要任何激光信号的反射或者透射装置,由于用于反射或者透射激光信号的装置通常是由多个反射镜或透射镜组成的,结构复杂并且体积大,因此,本发明提供的激光束扫描显示设备去除了此大体积的激光信号反射或者透射装置,也即是大大减小了激光束扫描显示设备的体积,使此激光束扫描显示设备可以更好地应用于增强现实设备上。
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,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义,“多种”一般包含至少两种,但是不排除包含至少一种的情况。
应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解,尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX,但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX彼此区分开。例如,在不脱离本发明实施例范围的情况下,第一XXX也可以被称为第二XXX,类似地,第二XXX也可以被称为第一XXX。
取决于语境,如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地,取决于语境,短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
图1为本发明实施例提供的激光束扫描显示设备实施例一的结构示意图,如图1所示,本实施例提供的该激光束扫描显示设备可以包括:
聚焦透镜11、位于聚焦透镜焦点上的激光发射器12、光束合成器13、微机电组件14以及投影镜头15。
激光发射器12可以发射三原色激光信号,其中,可选地,三原色激光信号可以为至少一组三原色激光信号,每一组三原色激光信号包括红绿蓝三路激光信号。可选地,激光发射器12中可以包括N个激光发射管,每个激光发射管都可以直接发射出预设波长的激光信号,并且激光信号的预设波长对应于红绿蓝三种颜色中某种颜色,其中,N≥3。可选地,激光发射器12中可以包括N个激光发射管以及分别与N个激光发射管连接的N个倍频电路。N个倍频电路分别用于将激光发射管发射的激光信号的波长变为二分之一波长。经过倍频处理后得到的二分之一波长可以对应于红绿蓝三种颜色中的某种颜色。并且上述不同结构的激光发射器12中每个激光发射管发射出的激光信号都具有较小的信号功率,通常低于激光安全标准规定的0.385mw,可选地,在实际应用中,任一路激光信号的信号功率一般可以为0.27mw,信号功率远小于激光安全标准的规定。
上述激光发射器12通常可以位于聚焦透镜11的焦点处,这样可以使聚焦透镜11在对激光发射器12发射出的相同颜色的激光信号进行聚焦时可以产生最佳的聚焦效果。可选地,聚焦透镜11可以是透射式透镜例如,平凸透镜、正凹凸透镜、非球面镜等等,也可以是反射式透镜,例如反射透镜等等。
光束合成器13,可选地,可以由多个反射镜组成,承接上述对激光发射器12的相关描述,激光发射器12中反射镜的个数可以是N+1个,三原色激光信号中的每一路激光信号都有一个对应的反射镜。可选地,当激光发射器12中包括三个激光发射管时,分别用于发射红色激光信号、绿色激光信号以及蓝色激光信号。红色激光信号、绿色激光信号以及蓝色激光信号对应的反射镜可以分别为反射镜1、反射镜2以及反射镜3。这三个反射镜分别用于对红色激光信号、绿色激光信号以及蓝色激光信号进行反射。同时,光束合成器13中还设置有反射镜4。此反射镜4能够将经过反射镜1、反射镜2以及反射镜3反射后的激光信号进行会聚,也即是使光束合成器13对激光发射器12发射出的三原色激光信号进行了会聚处理,从而形成会聚激光信号。光束合成器13可以利用自身设置的反射镜4将会聚激光信号反射至微机电组件14。在这种情况下,本实施例提供的激光束扫描显示设备的一种可选的结构示意图可以如图2所示。
光束合成器13,可选地,还可以由准直器和反射镜组成。此时准直器可以用于对激光发射器12发出的三原色激光信号进行会聚,从而形成会聚激光信号,光束合成器13可以利用自身设置的反射镜4将会聚激光信号反射至微机电组件14。
在微机电组件14接收到会聚激光信号后,微机电组件14可以将会聚激光信号反射到投影镜头15中。由于微机电组件14是一个可以按照预设方式调整自身角度的组件,因此,随着微机电组件14自身角度的不同,投影镜头15接收到的会聚激光信号在投影镜头15上的位置也会随之发生变化,也即是使微机电组件14完成对会聚信号的扫描,从而生成待显示内容。可选地,扫描方式可以是逐行扫描或者隔行扫描。
最终,激光束扫描显示设备利用投影镜头15将扫描生成的待显示内容显示到屏幕上。当此激光束扫描显示设备的应用场景是与增强现实设备配合使用,并且增强现实设备为AR眼镜时,此时屏幕为AR眼镜的镜片;当增强现实设备为AR头盔时,此时屏幕为AR头盔中的配置的显示屏幕。
本实施例中,激光束扫描显示设备包括聚焦透镜、位于聚焦透镜焦点上的激光发射器、光束合成器、微机电组件以及投影镜头。激光束扫描显示设备中的激光发射器在发出三原色激光信号后,通过聚焦透镜将三原色激光信号照射到光束合成器中,光束合成器可以将红绿蓝三路三原色激光信号会聚成一路会聚激光信号,并将此会聚激光信号反射至微机电组件。微电机组件对接收到的会聚激光信号进行扫描,以生成待显示内容。投影镜头将扫描后产生的待显示内容显示到屏幕上。可见,上述激光束扫描显示设备中,在产生会聚信号后,可以直接将微机电组件产生的待显示内容通过投影镜头显示在增强现实眼镜的镜片上,在微机电组件与投影镜头之间不需要任何激光信号的反射或者透射装置,由于用于反射或者透射激光信号的装置通常是由多个反射镜或透射镜组成的,结构复杂并且体积大,因此,本发明提供的激光束扫描显示设备去除了此大体积的激光信号反射或者透射装置,也即是大大减小了激光束扫描显示设备的体积,使此激光束扫描显示设备可以更好地应用于增强现实设备上。
当本发明提供的激光束扫描显示设备与增强现实设备配合使用时,则屏幕与人眼之间的距离会比较近。要想避免激光信号对用户眼睛造成伤害,就需要对激光信号的信号功率进行监测。基于此,图3为本发明实施例提供的激光束扫描显示设备实施例二的结构示意图,如图3所示,在图1所示实施例基础上,可选地,本实施例提供的该激光束扫描显示设备还可以包括:与激光发射器12连接的安全监测组件21。
激光发射器12会向安全监控组件21发射激光信号,安全监控组件21在接收到三原色激光信号后,会获取三原色激光信号中每路激光的信号功率,并根据信号功率的大小控制激光发射器12的工作状态。
可选地,控制激光发射器12的工作状态的控制规则具体可以为:若三原色激光信号中每路激光信号的信号功率都小于或等于预设安全功率,则控制激光发射器12发射三原色激光信号,以使聚焦透镜11可以接收到此三原色激光信号。若三原色激光信号中任一路激光信号的信号功率大于预设安全功率,表明激光信号的信号功率过大,在这种情况下进行观看则会对用户的眼睛造成损害,此时,安全监控组件21便会控制激光发射器12停止发射三原色激光信号。
可选地,该激光束扫描显示设备还可以包括:与激光发射器12连接的第一驱动器22。第一驱动器22用于在接收到的第一驱动信号之后,驱动激光发射器12。然后,激光发射器12才会发射出三原色激光信号。
可选地,该激光束扫描显示设备还可以包括:与微机电组件14连接的第二驱动器23。第二驱动器23具体用于在接收到第二驱动信号后,驱动微机电组件14。
另外,在激光发射器12被第一驱动器22驱动后,激光发射器12便可以发射出的三原色激光信号,可选地,三原色激光信号中的每一路激光信号是在预设时间段内才发光的,并且在此预设时间段内,激光信号并不是持续发光的,而是间隔发光的,也即是在一个预设时间段内,激光发射器12会控制每一路激光信号发光若干次。在实际应用中,微机电组件14生成的待显示内容可以理解为一帧或多帧图像,并且任一帧图像中的任一像素点都具有不同的RGB值。激光发射器12发射出的三原色激光信号中的红色激光信号、绿色激光信号以及蓝色激光信号在预设时间段内的发光次数分别对应于像素点的R值、G值和B值。举例来说,若某个像素点的RGB值分别为242,156,177,则激光发射器12中用于发射红绿蓝三种颜色激光信号的激光发射管在预设时间段内的发光此时分别242次,156次,177次。也就是说,光束合成器13在对不同发光次数的激光信号进行会聚后,可以产生不同颜色的会聚激光信号。微机电组件14通过对不同颜色的会聚激光信号进行扫描,便可以生成待显示内容。
根据上述描述可知,第一驱动器22和第二驱动器23都是通过驱动信号来控制的。因此,可选地,该激光束扫描显示设备还可以包括:分别与第一驱动器22以及第二驱动器23连接的控制器24。此控制器24用于产生第一驱动信号和第二驱动信号,用以分别驱动第一驱动器22和第二驱动器23。
在实际应用中,激光束扫描显示设备中可以显示多种类型的待显示内容,例如图片、视频等等。当待显示内容的类型为视频时,可选地,该激光束扫描显示设备还可以包括:与控制器24连接的转码器25。
转码器25用于将原始视频内容的数据格式转换为适用于激光束扫描显示设备的数据格式,也即是生成转码后视频内容。可选地,上述涉及到的第一驱动信号以及第二驱动信号可以是基于转码处理而产生的。具体地,一种可选地方式:控制器24可以在转码器25完成转码处理后,向第一驱动器22和第二驱动器23分别发送第一驱动信号以及第二驱动信号。另一种可选地方式:控制器24还可以在转码器25转码处理开始后,向第一驱动器22和第二驱动器23分别发送第一驱动信号以及第二驱动信号。
同时,激光束扫描显示设备可以通过设置独立的存储空间来方便显示内容设备对视频内容进行管理。因此,可选地,该激光束扫描显示设备还可以包括与转码器25连接的第一存储器26,以及与转码器25连接的第二存储器27。
其中,第一存储器26用于存储转码后视频内容。第二存储器27用于存储转码前的原始视频内容。
根据上述实施例一中的相关描述可知,微机电组件14是一个可以按照预设方式调整自身角度的组件。微机电组件14中配置有反射镜,通常情况下,可以将此反射镜的角度看作此微机电组件14的角度。基于此,可选地,该激光束扫描显示设备中的控制器24还用于:根据角度调整指令中包括的预设调整角度调整微机电组件14中配置的反射镜的角度,以使微机电组件14可以根据预设调整角度,再按照预设形状以及预设扫描方式对会聚信号进行扫描。其中,可选地,角度调整指令可以是以预设时间间隔发送至微机电组件14的。可选地,预设形状可以是圆锥形,预设扫描方式可以是隔行扫描,这样从中心点向外延伸进行扫描可以使中心点图像最清晰,满足人眼视觉聚焦的需求。当然,可选地,预设扫描方式也还可以是逐行扫描。
容易理解地,任何组件都会存在误差,微机电组件14也是如此。微机电组件14的误差可以理解为微机电组件14内配置的反射镜的误差,也即是反射镜的实际调整角度与角度调整指令中的预设调整角度不一致。这样就会影响微机电组件14扫描所生成的待显示内容的显示效果。如果误差过大,甚至有可能会出现待显示图像出现无法观看的情况。为了避免上述问题的出现,激光束扫描显示设备中的控制器24还用于:
首先,计算反射镜的实际调整角度与预设调整角度之间的误差角度。
进而,根据预设调整角度以及误差角度校准反射镜的调整角度。
具体地,控制器24在每次反射镜的角度发生调整后,都会获取角度调整后反射镜当前的角度。若反射镜当前的角度为角度1,同时,在控制器24发出角度调整指令之后,反射镜会在角度1的基础上根据角度调整指令中包括的预设调整角度继续对反射镜的角度进行调整,以得到角度2。角度2与角度1之间的差值即为反射镜的实际调整角度。再利用实际调整角度与预设调整角度计算出二者之间的误差角度。
控制器24可以将此误差角度发送至微机电组件14,微机电组件14记录此误差角度。当控制器24再次发送角度调整指令至微机电组件14后,微机电组件14中的反射镜可以根据预设调整指令以及前述计算得到的误差角度对反射镜的角度进行调整,也即是实现对调整角度的校准。
本实施例中,在实施例一的基础上,激光束扫描显示设备还包括安全监测组件,通过判断激光发射器发出的每一路激光信号的信号功率是否大于预设安全功率,当激光信号的信号功率过大时,则控制激光发射器停止发射激光信号,从而达到保护用户眼睛安全的效果。并且当显示内容的类型为视频时,激光束扫描显示设备还包括两个独立的第一存储器和第二存储器用于存储不同的处理阶段的视频内容,便于激光束扫描显示设备对不同处理阶段的视频内容的管理。另外,激光束扫描显示设备还包括控制器,控制器用于对微机电组件的调整角度进行校准,保证微机电组件可以生成完整、观看效果良好的待显示内容。
图4为本发明实施例提供的增强现实眼镜实施例一的结构示意图,如图4所示,该增强现实眼镜包括:镜片、固定镜片的眼镜支架以及上述实施例涉及的激光束扫描显示设备。其中,激光束扫描显示设备设置在眼镜支架的外侧,镜片为屏幕。
一种可选地方式,此激光束扫描显示设备与增强现实眼镜的镜片之间的位置关系可以如图4所示。在实际应用中,也可以根据不同的使用需求改变激光束扫描显示设备与镜片之间的距离。
本实施例未详细描述的部分,可参考对图1-3所示实施例的相关说明。该技术方案的执行过程和技术效果参见图1-3所示实施例中的描述,在此不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件和软件结合的方式来实现。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以产品的形式体现出来,该计算机产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机,服务器,或者网络装置等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。