CN111103692A - 一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及近眼显示技术领域，特别涉及一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备，所述近眼显示系统包括：微显示屏，所述微显示屏显示图像；波导系统，所述波导系统包括波导片，所述波导片呈现所述自然光以供观看，并且在所述自然光上呈现来自所述微显示屏所显示图像进入人眼；可变色层，所述可变色层使所述波导片呈现自然光的部分变暗或使其无法被看到。该近眼显示系统可随外界光线增强自动降低透明度，使用户在户外强光作用下也可以正常使用，扩展显示设备的场景适用范围。

Description

一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备

技术领域

本发明涉及近眼显示技术领域，特别涉及一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备及近眼显示设备。

背景技术

增强现实是将虚拟信息和真实世界相融合的技术，其中近眼显示设备是增强现实技术中的关键环节。近眼显示设备可以让用户看到真实世界的同时看到计算机构建的虚拟图像，受微显示屏图像光源亮度限制，人眼看到的虚拟图像亮度有限，当用户在户外使用近眼显示设备时外界光源太强会导致虚拟图像对比度下降，从而难以看清叠加在真实世界上的虚拟图像，影响用户使用体验。目前常用的方式是在近眼显示设备前面加一片滤光片，减少外界光源的进光量，这种方案存在明显缺陷，即透明度不可调节，不能对外界光线强弱变化做出相应调整，适用场景范围有限，在光线不足的室内使用时需要将滤光片取下，操作繁琐。

专利US20190324274A1提出了一种可调节透明度的头戴式显示器，该专利在显示器中设置了紫外线光源和光致变色层，可以控制紫外线的发射来调节光致变色层的透明度，从而改善虚拟图像的对比度。但该专利过于复杂，不但需要增添紫外线光源，还需要添加紫外线吸收层防止紫外线进入用户眼睛，另外还需要设计额外的光学器件，添加加热元件，明显提升了显示设备的成本、体积和功耗。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备及近眼显示设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明解决现有技术中的问题所采用的技术方案为：一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备，所述近眼显示系统包括：

微显示屏，所述微显示屏显示图像；

波导系统，所述波导系统包括波导片，所述波导片呈现所述自然光以供观看，并且在所述自然光上呈现来自所述微显示屏所显示图像进入人眼；

可变色层，所述可变色层使所述波导片呈现自然光的部分变暗或使其无法被看到。

作为本发明的优选方案，所述可变色层设于所述波导片上方，所述自然光依次透过所述可调节透明度系统和所述波导片。

作为本发明的优选方案，所述可变色层为光致变色层，是在紫外线作用时对光线透射率和反射率能产生可逆变化的材料。

作为本发明的优选方案，所述可变色层材料为金属卤化物等无机物或螺吡喃类等有机物。

作为本发明的优选方案，所述波导片可采用阵列波导、浮雕光栅波导和全息体光栅波导等。

一种近眼显示设备，所述近眼显示装置设有上述任意一项所述的近眼显示系统。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明中一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备，该近眼显示系统具有以下技术效果，近眼显示系统的透明度可调节，当外界光线过强时，随外界光线增强设备自动降低透明度，使用户在户外强光作用下也可以正常使用，扩展显示设备的场景适用范围。

附图说明

图1是本发明中一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备的结构图；

图2是本发明中一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备中可变色层的结构图。

图中标号：10、微显示屏；20、透镜组；30、波导片；40、可变色层；50、眼睛；60、自然光；70、图像。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，近眼显示系统包括微显示屏，该微显示屏10可用于为近眼显示系统的用户显示图像70。微显示屏10可以是透明微显示屏10，使得用户可以通过微显示屏10观察真实世界物体，同时通过在显示器上呈现计算机生成的图像70，将计算机生成的内容覆盖在真实世界物体上。微显示屏10可由可由透明像素阵列(例如，透明有机发光二极管显示面板)形成，或者可由显示设备形成，该显示设备通过分束器、全息耦合器或其他光学耦合器(例如，显示设备诸如硅显示器上的液晶)向用户提供图像70。

近眼显示系统包括波导系统，微显示屏10创建的图像70由波导系统反射入用户眼睛50里。波导系统包括呈现所述自然光60以供观看，并且在所述自然光60上呈现来自所述微显示屏10所显示图像70进入人眼的波导片30，在本实施例中该波导片30采用的是阵列波导，除此之外，波导片30还可以是浮雕光栅波导和全息体光栅波导等。

如果需要，在微显示屏10与波导系统之间可设置透镜组20，微显示屏10创建的图像70经透镜组20的调整后，由波导系统反射入用户眼睛50里。

如图2所示：近眼显示系统包括可变色层40，可变色层40被设置在波导片30的上方，并覆盖在波导片30上，并使得用户可通过波导片30和变色层观察真实世界物体。可通过不同强度的紫外线实现近眼显示系统透明度的调节。

可变色层40可以是光致变色层。光致变色层所采用材料为可在阳光强烈的户外紫外线作用下导致该光变色层发生变色反应的金属卤化物等无机物或螺吡喃类等有机物。可变色层40可被紫外线控制，在透明状态和不透明状态之间调节这些区域。在透明状态下，透射率可为100％或接近100％(例如，大于99％、大于95％等)。在不透明状态下，透射率为0％或接近0％(例如，小于1％、小于5％等)。在不同外界光线强度下可变色层会选择性地产生中间水平的光透射率(例如，0％和100％之间的透射率值。

具体地，自然光60依次穿过可变色层40和波导片30进入人眼。在操作期间，来自微显示屏10中的光可被引导至波导片30，波导片30可将光引导向用户的眼睛50，来自真实世界的自然光60也可穿过可变色层40和波导片30到达用户的眼睛50。这样，用户可同时看到真实世界内容和叠放图像70(例如，计算机生成的图像70)，从而实现虚拟图像与现实环境的叠加。

进一步地，可变色层40和波导系统可被放置在用户眼睛50前面并且为透明的，使得用户可通过可变色层40和波导系统查看外部物体。

运用在近眼显示设备的近眼显示系统可用于向用户提供覆盖在真实世界内容顶部的计算机生成的内容。真实世界内容可由用户直接查看(例如，通过透明显示面板观察真实世界物体，或通过透明显示系统中的波导系统来观察，该波导系统将来自真实世界物体的光与来自显示面板的光合并)。还可使用其中真实世界物体的图像70由前向相机捕获并且在显示器上显示给用户的构型。

近眼显示系统可用于近眼显示设备。这些设备可包括便携式消费电子设备(如，便携式电子设备，诸如移动电话、平板电脑、眼镜、其他可穿戴设备)、在驾驶舱、车辆等中的头顶显示器、基于显示器的设备(投影仪、电视机等)。诸如这些设备的设备可包括透明显示器和其他光学部件。将其中虚拟现实和/或增强现实内容提供给具有头戴式显示器的用户的设备构型在本文中作为示例描述。然而，这仅为例示性的。任何合适的设备都可用于向用户提供虚拟现实和/或增强现实内容)。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明中一种自动调节透明度的近眼显示系统及设备，该近眼显示系统具有以下技术效果，近眼显示系统的透明度可调节，当外界光线过强时，随外界光线增强设备自动降低透明度，使用户在户外强光作用下也可以正常使用，扩展显示设备的场景适用范围。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动调节透明度的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统包括：

微显示屏，所述微显示屏显示图像；

波导系统，所述波导系统包括波导片，所述波导片呈现所述自然光以供观看，并且在所述自然光上呈现来自所述微显示屏所显示图像进入人眼；

可变色层，所述可变色层使所述波导片呈现自然光的部分变暗或使其无法被看到。

2.根据权利要求1所述的一种自动调节透明度的近眼显示系统，其特征在于：所述可变色层设于所述波导片上方，所述自然光依次透过所述可调节透明度系统和所述波导片。

3.根据权利要求1所述的一种自动调节透明度的近眼显示系统，其特征在于：所述可变色层为光致变色层，可在紫外线作用时对光线透射率和反射率能产生可逆变化的材料。

4.根据权利要求1或3所述的一种自动调节透明度的近眼显示系统，其特征在于：所述可变色层材料为金属卤化物等无机物或螺吡喃类等有机物。

5.根据权利要求1所述的一种自动调节透明度的近眼显示系统，其特征在于：所述波导片可采用阵列波导、浮雕光栅波导和全息体光栅波导等。

6.一种近眼显示设备，其特征在于：所述近眼显示装置设有如权利要求1～5中任意一项所述的近眼显示系统。

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