CN109491107B - 一种液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置，该液晶眼镜的镜片包括相对而置的面电极层和点电极层，以及位于面电极层与点电极层之间的液晶层；点电极层包括呈阵列排布的多个点电极。由于通过控制液晶眼镜的镜片中被驱动的点电极构成同心环排布，以使镜片中的液晶在被驱动的点电极和镜片中面电极层之间电场的作用下发生偏转，可调节镜片形成与用户的眼睛度数匹配的透镜，因此有助于在AR/VR应用产品中，提高用户的舒适度。

Description

一种液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置。

背景技术

目前虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的产品以眼镜、头盔为主。此类产品因缺乏主动视觉调节功能，用户佩戴VR/AR眼镜或头盔后，需要手动更换镜片，以实现清晰观看画面。但是，现有VR/AR眼镜或头盔镜片仅提供个别度数的镜片，以致近视的用户需同时佩戴近视镜和VR/AR眼镜或头盔，远视的用户需同时佩戴远视镜和VR/AR眼镜或头盔，如此，对用户造成的压迫感较强，舒适感较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置，用以根据不同用户主动调节眼镜度数，以提高舒适度。

因此，本发明实施例提供了一种液晶眼镜，所述液晶眼镜的镜片包括相对而置的面电极层和点电极层，以及位于所述面电极层与所述点电极层之间的液晶层；所述点电极层包括呈阵列排布的多个点电极。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶眼镜中，所述点电极层，还包括：位于所述多个点电极所在区域周围的非可调区面电极。

相应地，本发明实施例还提供了一种眼镜度数的调节方法，包括：

获取佩戴液晶眼镜的用户信息；

根据所述用户信息，确定与所述用户信息匹配的镜片驱动参数；

采用所述镜片驱动参数驱动镜片中点电极层的点电极，且被驱动的所述点电极构成同心环排布，以使镜片中的液晶在被驱动的所述点电极和镜片中面电极层之间电场的作用下发生偏转，来控制所述镜片形成与用户的眼睛度数匹配的透镜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述调节方法中，所述获取佩戴液晶眼镜的用户信息，具体包括：

识别佩戴液晶眼镜的用户为已知用户或未知用户。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述调节方法中，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为未知用户时，所述确定与所述用户信息匹配的镜片驱动参数，具体包括：

确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数；

根据所述瞳距、所述左眼度数和所述右眼度数，确定左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压、以及所述点电极层中待加载所述驱动电压的点电极的位置。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述调节方法中，所述确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数，具体包括：

检测该用户的所述瞳距、所述左眼度数和所述右眼度数。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述调节方法中，所述确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数，具体包括：

接收输入的该用户的所述瞳距、所述左眼度数和所述右眼度数。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述调节方法中，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为未知用户时，在所述确定与该用户匹配的镜片驱动参数之后，还包括：

存储与该用户匹配的所述镜片驱动参数。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述调节方法中，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为已知用户时，所述确定与所述用户信息匹配的镜片驱动参数，具体包括：

直接调用与该用户匹配的左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压、以及所述点电极层中待加载所述驱动电压的点电极的位置。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，用于虚拟现实技术领域或增强现实技术领域，包括上述液晶眼镜。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的一种液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置中，该液晶眼镜的镜片包括相对而置的面电极层和点电极层，以及位于面电极层与点电极层之间的液晶层；点电极层包括呈阵列排布的多个点电极。由于通过控制液晶眼镜的镜片中被驱动的点电极构成同心环排布，以使镜片中的液晶在被驱动的点电极和镜片中面电极层之间电场的作用下发生偏转，可调节镜片形成与用户的眼睛度数匹配的透镜，因此有助于在AR/VR应用产品中，提高用户的舒适度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的液晶眼镜的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的点电极层的结构示意图；

图3a至图3c分别为本发明实施例提供的可调区点电极的排布示意图；

图4为本发明实施例提供的眼镜度数的调节方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的被驱动的点电极的同心环示意图；

图6为现有技术中菲涅尔波带片的原理示意图；

图7为本发明实施例提供的调节眼镜度数的原理示意图；

图8为本发明实施例提供的根据瞳距确定镜片的光学中心的示意图；

图9为本发明实施例提供的液晶眼镜应用于AR场景中的示意图；

图10为本发明实施例提供的液晶眼镜应用于VR场景中的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置的具体实施方式进行详细的说明。需要说明的是本说明书所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；此外，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

附图中各膜层的形状和大小不反映其在液晶眼镜中的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的一种液晶眼镜，如图1所示，液晶眼镜的镜片包括相对而置的面电极层101和点电极层102，以及位于面电极层101与点电极层102之间的液晶层103。

在本发明实施例提供的上述液晶眼镜中，由于通过控制液晶眼镜的镜片中被驱动的点电极1021构成同心环排布，以使镜片中的液晶在被驱动的点电极1021和镜片中面电极层101之间电场的作用下发生偏转，可调节镜片形成与用户的眼睛度数匹配的透镜，因此有助于在AR/VR应用产品中，提高用户的舒适度。

具体地，在本发明实施例提供的上述液晶眼镜中，为匹配镜片的形状，点电极层102，还包括：位于多个点电极1021所在区域周围的非可调区面电极1022，如图2所示。

需要说明的是，可调区点电极1021的形状可以为如图3a至图3c所示的正方形，也可以为长方形，还可以为三角形等其他几何图形，在此不做限定；并且，可调区点电极1021的排布方式可以为图3a所示的矩阵排布，也可以为图3b所示的菱形排布，还可以为图3c所示的交错排布等，在此也不做限定。

针对本发明实施例提供的上述液晶眼镜，本发明提供了一种眼镜度数的调节方法，如图4所示，具体可以包括以下步骤：

S401、获取佩戴液晶眼镜的用户信息；

S402、根据用户信息，确定与用户信息匹配的镜片驱动参数；

S403、采用镜片驱动参数驱动镜片中点电极层的点电极，且被驱动的点电极构成同心环排布(如图5所示)，以使镜片中的液晶在被驱动的点电极和镜片中面电极层之间电场的作用下发生偏转，来控制镜片形成与用户的眼睛度数匹配的透镜。

由上述描述可以看出，在本发明实施例提供的上述调节方法中，根据不同的用户可以将液晶眼镜的镜片调整为与该用户的眼睛度数匹配的透镜，从而有助于在AR/VR应用产品中，提高佩戴该液晶眼镜的用户的舒适度。可以理解的是，在用户为近视用户时，镜片形成与用户的眼睛度数匹配的凹透镜；在用户为远视用户时，镜片形成与用户的眼睛度数匹配的凸透镜。

菲涅尔波带片既具有凸透镜的作用，又具有凹透镜的作用，其由同心的透明圆环W和不透明圆环B交替组成，同心圆环外密里疏，是台阶状设计的，如图6所示。每个圆环的半径r_j满足公式：

其中，j代表在沿环心指向该圆环的半径方向上各圆环的序号，f代表焦距，λ代表光的波长。则每个圆环的宽度d_j满足公式：d_j＝r_j-r_j-1。具体地，图6中以j＝1、2、3、4、5、6为例进行说明的。

并且，菲涅尔波带片台阶的实现，可通过设置面电极层101与点电极之间的不同压差，控制液晶偏转不同角度来形成液晶等效台阶。一般地，菲涅尔波带片的台阶可以设置为2台阶、4台阶、6台阶、8台阶等对应一组透明圆环W和不透明圆环B，且一般透明圆环W和不透明圆环B对应阶数相同。

例如，当设置为2台阶时，如图6中T_2所示，t₁、t₃、t₅台阶分别对应透明圆环W，t₂、t₄、t₆台阶分别对应不透明圆环B。其中，t₁～t₆台阶的宽度分别对应d₁～d₆。并且控制液晶偏转形成与t₁、t₃、t₅台阶对应的液晶等效台阶的点电极与面电极层101之间的压差相同，控制液晶偏转形成与t₂、t₄、t₆台阶对应的液晶等效台阶的点电极与面电极层101之间的压差相同。

再如，当设置为4台阶时，如图6中T_4所示，t₁、t₃、t₅、t₇、t₉、t₁₁台阶分别对应透明圆环W，t₂、t₄、t₆、t₈、t₁₀、t₁₂台阶分别对应不透明圆环B。其中，控制液晶偏转形成与t₁、t₅、t₉台阶对应的液晶等效台阶的点电极与面电极层101之间的压差相同，控制液晶偏转形成与t₂、t₆、t₁₀台阶对应的液晶等效台阶的点电极与面电极层101之间的压差相同，控制液晶偏转形成与t₃、t₇、t₁₁台阶对应的液晶等效台阶的点电极与面电极层101之间的压差相同，控制液晶偏转形成与t₄、t₈、t₁₂台阶对应的液晶等效台阶的点电极与面电极层101之间的压差相同。控制液晶偏转形成与t₁～t₄台阶对应的液晶等效台阶的点电极与面电极层101之间的压差不同。并且，t₁与t₂台阶的宽度之和为d₁，t₃与t₄台阶的宽度之和为d₂，并且，t₁台阶的宽度大于t₂台阶的宽度，且t₂～t₄台阶的宽度相同。同理，t₅与t₆台阶的宽度之和为d₃，t₇与t₈台阶的宽度之和为d₄，并且，t₅台阶的宽度大于t₆台阶的宽度，且t₆～t₈台阶的宽度相同。t₉与t₁₀台阶的宽度之和为d₅，t₁₁与t₁₂台阶的宽度之和为d₆，并且，t₉台阶的宽度大于t₁₀台阶的宽度，且t₁₀～t₁₂台阶的宽度相同。其余以此类推，在此不作赘述。

由上述描述可知，在本发明实施例提供的上述调节方法中，步骤S403采用镜片驱动参数驱动镜片中点电极层的点电极，且被驱动的点电极构成同心环排布，以使镜片中的液晶在被驱动的点电极和镜片中面电极层之间电场的作用下发生偏转，来控制镜片形成与用户的眼睛度数匹配的凸透镜或凹透镜的工作原理可以参考菲涅尔波带片的原理，如图7所示。

在图7中示例性地给出了被驱动的点电极构成同心环(图7中实线所示)中的每一个分别对应菲涅尔波带片中的一个透明圆环W或不透明圆环B，且为4台阶设计。由图7可以看出，通过施加不同规律的电压，可形成近视镜或远视镜。具体地，通过对t₁、t₂、t₃、t₄台阶对应同心环不同区域的点电极分别加载电压V₁₁、V₁₂、V₁₃、V₁₄，使得加载电压V₁₁和V₁₂的点电极对应的液晶偏转，形成与菲涅尔波带片的透明圆环W对应的电压环(即点电极构成的同心环的内侧小圆环)；并使得加载电压V₁₃和V₁₄的点电极对应的液晶偏转，形成与菲涅尔波带片的不透明圆环B对应的电压环(即点电极构成的同心环的外侧大圆环)，如此，使镜片呈凹透镜，以适用于近视用户。通过对t₁、t₂、t₃、t₄台阶对应同心环不同区域的点电极分别加载电压V₂₁、V₂₂、V₂₃、V₂₄，使得加载电压V₂₁和V₂₂的点电极对应的液晶偏转，形成与菲涅尔波带片的不透明圆环B对应的电压环(即点电极构成的同心环的内侧小圆环)；并使得加载电压V₂₃和V₂₄的点电极对应的液晶偏转，形成与菲涅尔波带片的透明圆环W对应的电压环(即点电极构成的同心环的外侧大圆环)，如此，使镜片呈凸透镜，以适用于远视用户。

需要说明的是，在实际应用中，不仅可以使被驱动的点电极构成同心环中的每一个分别对应菲涅尔波带片中的一个透明圆环W或不透明圆环B，还可以使被驱动的点电极构成同心环中的多个环对应菲涅尔波带片中的一个透明圆环W或不透明圆环B，在此不做限定。

并且，可基于菲涅尔波带片的台阶数，以及上述被驱动的点电极构成同心环中的每一个分别对应菲涅尔波带片中的一个透明圆环W或不透明圆环B的条件下，对同心环的各环所在区域中的点电极的电压加载情况的类似原理，来具体确定同心环中的多个环对应菲涅尔波带片中的一个透明圆环W或不透明圆环B的情况下，同心环的各环所在区域中的点电极的电压加载情况。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述调节方法中，步骤S401获取佩戴液晶眼镜的用户信息，具体可以包括：

识别佩戴液晶眼镜的用户为已知用户或未知用户。在一些实施例中，可通过识别用户的虹膜、指纹、声纹等信息来确定是已知用户还是未知用户。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述调节方法中，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为未知用户时，步骤S402确定与用户信息匹配的镜片驱动参数，具体可以包括：

确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数；

根据瞳距S、左眼度数和右眼度数，确定左眼镜片和右眼镜片的光学中心O1和O2(如图8所示)、驱动电压、以及点电极层中待加载驱动电压的点电极的位置，以使镜片形成基于菲涅尔波带片原理的凸透镜或凹透镜来匹配用户的眼睛度数。在实际应用时，驱动电压可由电源芯片提供，也可由输出多种电压的芯片来提供，例如伽马芯片(GAMMAIC)，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述调节方法中，确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数，具体可以包括：

检测该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数；或者，接收输入的该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数。

具体地，检测该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数的过程可通过语音提示或文字提示进行引导。在一些实施例中，可通过以下方式进行瞳距测量：其一，采用瞳距传感器进行测量；其二，给出测试画面，使眼球直视目标物，用红外摄像头拍摄瞳孔画面，再进行数据处理得出。在一些实施例中，可通过以下方式进行眼睛度数测量：给出系列测试画面，单眼进行测试，液晶眼镜的镜片按照递增规律进行施压变化，直到看清物体结束，记录相应眼睛度数；双眼进行测试，调整并更新单眼度数。

具体地，在接收输入的该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数的情况下，可采用语音输入或键盘输入等方式来实现。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述调节方法中，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为未知用户时，在确定与该用户匹配的镜片驱动参数之后，还可以包括：

存储与该用户匹配的镜片驱动参数。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述调节方法中，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为已知用户时，步骤S402确定与用户信息匹配的镜片驱动参数，具体可以包括：

直接调用与该用户匹配的左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压、以及点电极层中待加载驱动电压的点电极的位置，以使镜片形成基于菲涅尔波带片原理的凸透镜或凹透镜来匹配用户的眼睛度数。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，该程序在计算机上运行时，使得计算机执行上述调节方法。该存储介质可以为微控制单元(MCU)、现场可编辑门阵列(FPGA)、系统级芯片(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)之一或任意组合。由于该存储介质解决问题的原理与上述调节方法解决问题的原理相似，因此，本发明实施例提供的该存储介质的实施可以参见本发明实施例提供的上述调节方法的实施，重复之处不再赘述。

此外，本发明实施例还提供了一种显示装置，用于虚拟现实技术领域或增强现实技术领域，该显示装置包括上述液晶眼镜。即本发明实施例给出了将上述液晶眼镜应用于AR场景以及VR场景中的示例。

如图9所示，为本发明实施例提供的液晶眼镜应用于AR场景中的示意图。在图9中，901表示AR眼镜的镜架，902表示本发明实施例提供的液晶眼镜的镜片，903表示用于采集用户瞳距的传感器或摄像头，904表示用于进行用户眼睛度数采集过程中所需的语音输入元件(例如麦克)、以及根据瞳距和眼睛度数确定左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压和点电极层中待加载驱动电压的点电极的位置的处理电路，904表示检测眼睛度数过程中提供测试画面的投影区，或在实现AR功能的过程中显示画面的投影区。

可以理解的是，904所表示的投影区可以设置在眼镜的侧面(如图9所示)；在实际应用时，还可以设置在两镜片中间，在此不做限定。此外，如需防护片和光栅等其他部分，参考现有技术中的AR眼镜进行添加设置即可。

如图10所示，为本发明实施例提供的液晶眼镜应用于VR场景中的示意图。其中，1001表示本发明实施例提供的液晶眼镜的镜片，1002表示显示屏幕。对于VR头盔的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。

在本发明实施例提供的上述液晶眼镜、眼镜度数的调节方法及显示装置中，该液晶眼镜的镜片包括相对而置的面电极层和点电极层，以及位于面电极层与点电极层之间的液晶层；点电极层包括呈阵列排布的多个点电极。通过控制液晶眼镜的镜片中被驱动的点电极构成同心环排布，以使镜片中的液晶在被驱动的点电极和镜片中面电极层之间电场的作用下发生偏转，可调节镜片形成与用户的眼睛度数匹配的透镜。

具体地，本发明实施例提供的针对上述液晶眼镜的眼镜度数的调节方法，可以进行用户识别，如是已知用户，会直接调用镜片驱动参数进行眼镜驱动，以使镜片形成基于菲涅尔波带片原理的凸透镜或凹透镜来匹配用户的眼睛度数；如是未知用户，可进行采集用户瞳距与眼睛度数，并根据瞳距和眼睛度数确定左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压、以及点电极层中待加载驱动电压的点电极的位置等镜片驱动参数，记录与保存用户相应的镜片驱动参数，且采用镜片驱动参数驱动眼镜，以使镜片形成基于菲涅尔波带片原理的凸透镜或凹透镜来匹配用户的眼睛度数。

可以看出，本发明实施例可控制液晶眼镜的镜片形成与用户的眼睛度数匹配的凸透镜或凹透镜，由此使得液晶眼镜可单独作为智能眼镜使用；当然，液晶眼镜还可与AR/VR等智能产品嵌入使用，来提升产品附加价值，增强用户体验感。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种眼镜度数的调节方法，其特征在于，包括：

获取佩戴液晶眼镜的用户信息；

根据所述用户信息，确定与所述用户信息匹配的镜片驱动参数；所述镜片驱动参数包括左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压、以及点电极层中待加载所述驱动电压的点电极的位置；

采用所述镜片驱动参数驱动镜片中点电极层的点电极，且被驱动的所述点电极构成基于菲涅尔波带片原理的同心环排布，以使镜片中的液晶在被驱动的所述点电极和镜片中面电极层之间电场的作用下偏转不同角度后形成与菲涅尔波带片台阶相应的液晶等效台阶，来控制所述镜片形成与用户的眼睛度数匹配的透镜；其中，菲涅尔波带片由同心的透明圆环和不透明圆环交替组成，且同心圆环具有台阶状。

2.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述获取佩戴液晶眼镜的用户信息，具体包括：

识别佩戴液晶眼镜的用户为已知用户或未知用户。

3.如权利要求2所述的调节方法，其特征在于，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为未知用户时，所述确定与所述用户信息匹配的镜片驱动参数，具体包括：

确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数；

根据所述瞳距、所述左眼度数和所述右眼度数，确定左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压、以及所述点电极层中待加载所述驱动电压的点电极的位置。

4.如权利要求3所述的调节方法，其特征在于，所述确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数，具体包括：

检测该用户的所述瞳距、所述左眼度数和所述右眼度数。

5.如权利要求3所述的调节方法，其特征在于，所述确定该用户的瞳距、左眼度数和右眼度数，具体包括：

接收输入的该用户的所述瞳距、所述左眼度数和所述右眼度数。

6.如权利要求2所述的调节方法，其特征在于，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为未知用户时，在所述确定与该用户匹配的镜片驱动参数之后，还包括：

存储与该用户匹配的所述镜片驱动参数。

7.如权利要求2所述的调节方法，其特征在于，在识别出佩戴液晶眼镜的用户为已知用户时，所述确定与所述用户信息匹配的镜片驱动参数，具体包括：

直接调用与该用户匹配的左眼镜片和右眼镜片的光学中心、驱动电压、以及所述点电极层中待加载所述驱动电压的点电极的位置。

8.一种液晶眼镜，其特征在于，所述液晶眼镜的度数采用如权利要求1-7任一项所述的调节方法进行调节；

所述液晶眼镜的镜片包括相对而置的面电极层和点电极层，以及位于所述面电极层与所述点电极层之间的液晶层；所述点电极层包括呈阵列排布的多个点电极。

9.如权利要求8所述的液晶眼镜，其特征在于，所述点电极层，还包括：位于所述多个点电极所在区域周围的非可调区面电极。

10.一种显示装置，用于虚拟现实技术领域或增强现实技术领域，其特征在于，包括：如权利要求8或9所述的液晶眼镜。

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