CN112612153A - 一种光学显像模组及穿戴装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种光学显像模组及穿戴装置。所述光学显像模组包括显像光机模块、护目镜模块和控制器，所述控制器均与所述显像光机模块、护目镜模块连接，所述控制器用于根据所述显像光机模块和/或所述护目镜模块传输的光学参数数据，触发预设光学调整控制程序进行可变色保护膜的变色调整操作，所述预设光学调整控制程序包括预设光学调整预测模型和/或预设光学堆叠动态调整算法本申请实施例提供的光学显像模组及穿戴装置，实现了光学显像模组的智能控制调整，实现了用户对光学显像模组及穿戴装置的灵活调节功能，满足当前用户的高标准观看需求，并能够缓解用户观看及佩戴常常会出现的疲劳，极大地提高了用户体验。
Description
技术领域
本申请涉及光学器件及信息处理技术领域，特别涉及一种光学显像模组及穿戴装置。
背景技术
随着科技的发展，AR（增强现实，Augmented Reality）、VR（虚拟现实，VirtualReality）、MR（介导现实，Mediated Reality）、XR等眼镜及穿戴设备越来越得到人们的关注，应用领域已分布于教育培训、远程指导、能源勘探、智慧医疗、文化旅游、安防执法等多个行业领域，同时用户对AR/MR/VR/XR眼镜及穿戴设备的功能需求和佩戴体验也日益提升。
显像光机模块及护目镜模块作为上述眼镜及穿戴设备的关键功能组件，其功能实现及结构设计对整个眼镜及穿戴设备的性能优化尤为重要。目前市面普遍存在的是，显像光机模块及护目镜模块的显像及护目功能较为单一或固定，不能满足用户日益提高的智能化功能需求。
发明内容
本申请实施例提供的光学显像模组及穿戴装置，实现了光学显像模组的智能控制调整，实现用户对光学显像模组及穿戴装置的灵活调节功能，满足当前用户的高标准观看需求，并能够缓解用户观看及佩戴常常会出现的疲劳，极大地提高了用户体验。
本申请实施例之一提供一种光学显像模组，包括显像光机模块、护目镜模块和控制器，所述显像光机模块包括液晶显示器和光学膜片，所述护目镜模块包括护目镜片，所述护目镜片包括可变色保护膜，所述控制器均与所述显像光机模块、护目镜模块连接，所述控制器用于根据由所述显像光机模块和/或所述护目镜模块传输的光学参数数据，触发预设光学调整控制程序进行所述可变色保护膜的变色调整操作，所述预设光学调整控制程序包括预设光学调整预测模型和/或预设光学堆叠动态调整算法；
所述显像光机模块上设有用于采集外部环境状况数据的至少一个环境传感器，所述环境传感器与所述控制器连接，所述环境传感器包括光强传感器，所述光强传感器用于获取入射人眼的环境光强度；所述护目镜片还包括光强可变层，所述光强可变层设于所述光学膜片与所述可变色保护膜之间；所述光强可变层包括阵列设置的薄膜晶体管，所述控制器用于根据所述环境光强度、液晶显示器的光强强度计算得到的光强比值与预设比值范围进行比较，并根据比较结果，触发所述预设光学调整控制程序，对所述光强可变层和/或所述显像光机模块的所述液晶显示器的光强强度进行第一光强调整操作，所述第一光强调整操作至少包括：通过激励电压使得所述光强可变层中的阵列的液晶分子的旋转状态改变以调整透光率；
所述环境传感器还包括温度传感器，所述光学显像模组还包括疲劳检测模块以及阵列布置的环境氛围灯，所述控制器用于根据所述环境光强度、所述疲劳检测模块基于用户瞳孔变化状态确定的疲劳状况数据、所述温度传感器获取的环境温度数据，触发所述预设光学调整控制程序对所述可变色保护膜进行第二光强调整操作，所述第二光强调整操作包括：将所述环境光强度、所述疲劳状况数据的疲劳度、所述环境温度数据的环境温度、所述环境氛围灯的氛围灯强度，输入第一预设计算模型计算并输出所述可变色保护膜的变色冷暖值和变色强度值。
在一些实施例中，在所述光学膜片、所述光强可变层、所述可变色保护膜两两之间分别设有光学胶层以实现所述光学膜片、所述光强可变层、所述可变色保护膜的两两全贴合。
在一些实施例中，所述显像光机模块包括显示屏，所述显示屏包括外屏、液晶显示器、背光层和所述光学膜片，所述外屏、所述液晶显示器、所述背光层、所述光学膜片依次层叠设置；所述外屏、所述液晶显示器、所述背光层、所述光学膜片的相邻两层间分别均设有光学胶层以实现两两全贴合。
在一些实施例中，所述外屏包括层叠设置的触摸屏保护层和触摸屏传感器，所述触摸屏传感器设于所述触摸屏保护层与所述液晶显示器之间。
在一些实施例中，在所述背光层与所述光学膜片之间还设有扩散板。
在一些实施例中，所述光学膜片为镀有减反射膜的光学滤片。
本申请实施例之一提供一种穿戴装置，包括根据上述方案任一项所述的光学显像模组，所述穿戴装置还包括穿戴本体和连接件，所述连接件连接所述光学显像模组与所述穿戴本体。
在一些实施例中，在所述穿戴本体上靠近所述光学显像模组还设有支撑架，所述支撑架上的预设传感区域上设有用于采集佩戴用户生物状态数据的至少一个生物传感器。
本申请实施例提供的光学显像模组及穿戴装置，通过综合采集入射人眼的环境光强度状况、环境温度状况以及基于用户瞳孔变化从细微角度获取的用户疲劳状况数据，结合预测计算模型或动态调整算法的智能数据处理手段，对光学显像模组中护目镜模块中进行相应设置的可变色保护膜、光强可变层以及显像光机模块的液晶显示器，进行包括变色、透光率、光照强度等性能指标在内的多维度光学性能调整，以便实现用户对光学显像模组及穿戴装置的灵活调节功能，满足当前用户的高标准观看需求，并能够缓解用户观看及佩戴常常会出现的疲劳，极大地提高了用户体验。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的光学显像模组的应用场景示意图；
图2是根据本申请一些实施例所示的光学显像模组的示例性剖视结构图；
图3是根据本申请一些实施例所示的外屏的示例性层状结构图；
图4是根据本申请一些实施例所示的计算模型训练过程的示例性流程图；
图5是根据本申请一些实施例所示的穿戴装置的示例性结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
图1是根据本申请一些实施例所示的光学显像模组的应用场景示意图。
在应用场景中可以包括光学显像模组10和通信互联的终端20。
在一些应用场景中，光学显像模组10可以用于AR（增强现实，Augmented Reality）技术、VR（虚拟现实，Virtual Reality）技术、MR（介导现实，Mediated Reality）技术等实现的智能眼镜或智能佩戴设备进行图像显示功能。
在一些应用场景中，光学显像模组10可以包括显像光机模块11、护目镜模块12和控制器13。
在一些应用场景中，在显像光机模块11与护目镜模块12之间可以设置光学胶层，实现显像光机模块11与护目镜模块12的全贴合，使得两者无缝贴合，降低了光学显像模组10整体的厚度和体积，使得结构设计更为合理，用户佩戴体验更佳，且由于光学显像模组10采用的显示屏及护目镜更为轻薄，显像及其他光学功能更为灵敏高效，产品性能优化。
在一些应用场景中，显像光机模块11可以用于显示供用户观看的图像。显像光机模块11可以包括显示屏，显示屏可以采用触控显示器或非触控显示器。显示屏可以采用LCD（液晶显示器，Liquid Crystal Display）、LCOS（硅基液晶显示器，Liquid Crystal OnSilicon）或OLED（有机电激光显示器，Organic Light-Emitting Diode）。进一步地，OLED可以包括mini-OLED显示器或micro-OLED显示器，LCD可以包括扭曲向列型(TN-TwistedNematic)显示器、超扭曲向列型(STN-Super TN)显示器、双层超扭曲向列型(DSTN-DualScan Tortuosity Nomograph)显示器和薄膜晶体管型(TFT-Thin Film Transistor)显示器。
在一些应用场景中，护目镜模块12可以用于实现对佩戴用户的护目功能。护目镜模块12可以包括护目镜片，护目镜片可以包括可变色保护膜，可变色保护膜的光学性能可调，该光学性能可以是光透射率、光反射率、光折射率、光照强度、颜色、亮度，光照强度可以包括光照度、光照温度、辐射度、UV指数、环境光的频谱信息、光散射参数等。护目镜片可以采用玻璃镜片、塑胶镜片、树脂镜片，优选地，采用塑胶镜片或树脂镜片，使得护目镜模块12重量较轻，并且在受到冲击时，不易发生碎裂。
在一些应用场景中，显示屏的外屏上设有用于采集外部环境状况数据的至少一个环境传感器，环境传感器与控制器13连接，环境传感器包括光强传感器，光强传感器用于获取入射人眼的环境光强度；护目镜片还包括光强可变层，光强可变层包括阵列设置的薄膜晶体管（TFT，Thin Film Transistor），控制器13用于根据环境光强度、液晶显示器的光强强度计算得到的光强比值与预设比值范围进行比较，并根据比较结果对光强可变层和/或液晶显示器的光强强度进行第一光强调整操作，第一光强调整操作至少包括：通过激励电压使得光强可变层中的阵列的液晶分子的旋转状态改变以调整透光率。
在一些应用场景中，光学显像模组10还包括疲劳检测模块以及阵列布置的环境氛围灯，环境传感器还包括温度传感器，控制器13用于根据环境光强度、疲劳检测模块基于用户瞳孔变化状态确定的疲劳状况数据、温度传感器获取的环境温度数据，对可变色保护膜进行第二光强调整操作，第二光强调整操作可以包括：将环境光强度、疲劳状况数据的疲劳度、环境温度数据的环境温度、环境氛围灯的氛围灯强度，输入第一预设计算模型计算并输出可变色保护膜的变色冷暖值和变色强度值，其中，预设计算模型可以包括以下计算公式：
变色膜冷暖值=疲劳度/（氛围灯强度 *（环境温度-温度中性值））+冷暖中性值；变色膜强度值＝log(疲劳度) * 环境光强 * sqrt(氛围灯强度)
在一些应用场景中，控制器13可以均与显像光机模块11、护目镜模块12连接，控制器13可以用于根据由显像光机模块11和/或护目镜模块12传输的光学参数数据进行相应光学调整操作，光学调整操作可以包括：对可变色保护膜的光学调整操作和/或光强可变层的光学调整操作，对可变色保护膜的光学调整操作至少包括对可变色保护膜的变色调整操作、第二光强调整操作，对光强可变层的光学调整操作至少包括对光强可变层的第一光强调整操作。控制器13可以预存预设光学调整控制程序，例如预设光学调整预测模型和/或预设光学堆叠动态调整算法等等，并根据预设光学调整控制程序执行数据处理过程，以及与光学显像模组10的显像光机模块11、护目镜模块12进行数据传输和/或信号传输的电连接及通信连接。
终端20指用户所使用的一个或多个终端设备或软件，终端20与光学显像模组10通信连接，使得用户在其终端20上就可实现对光学显像模组10的光学功能调整及操作。在一些实施例中，使用终端20的可以是一个或多个用户，可以包括直接使用服务的用户，也可以包括其他相关用户。在一些实施例中，终端20可以是移动设备、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机等其他具有输入和/或输出功能的设备中的一种或其任意组合。
在一些实施例中，控制器13、终端20以及其他可能的系统组成部分中可以包括存储设备（图1中未示出）。
在一些实施例中，控制器13、用户终端20以及其他可能的系统组成部分中可以包括处理器（图1中未示出）。
在一些实例中，可以在不同的设备上分别进行不同的功能，比如数据的筛选、查询、预处理、模型的训练、模型的执行等等，本申请对此不作限制。
控制器13可以用于管理资源以及处理来自本系统至少一个组件或外部数据源（例如，云数据中心）的数据和/或信息。在一些实施例中，控制器13可以是单一服务器或服务器组。该服务器组可以是集中式或分布式的（例如，控制器13可以是分布式系统），可以是专用的也可以由其他设备或系统同时提供服务。在一些实施例中，控制器13可以是区域的或者远程的。在一些实施例中，控制器13可以在云平台上实施，或者以虚拟方式提供。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。
处理器可以处理从其他设备或系统组成部分中获得的数据和/或信息。处理器可以基于这些数据、信息和/或处理结果执行程序指令，以执行一个或多个本申请中描述的功能。在一些实施例中，处理器可以包含一个或多个子处理设备（例如，单核处理设备或多核多芯处理设备）。仅作为示例，处理器可以包括中央处理器（CPU）、专用集成电路（ASIC）、专用指令处理器（ASIP）、图形处理器（GPU）、物理处理器（PPU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、可编辑逻辑电路（PLD）、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑（RISC）、微处理器等或以上任意组合。
存储设备可以用于存储数据和/或指令。存储设备可以包括一个或多个存储组件，每个存储组件可以是一个独立的设备，也可以是其他设备的一部分。在一些实施例中，存储设备可包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器等或其任意组合。示例性的，大容量储存器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。在一些实施例中，所述存储设备可在云平台上实现。
数据指对信息的数字化表示，可以包括各种类型，比如二进制数据、文本数据、图像数据、视频数据等。指令指可控制设备或器件执行特定功能的程序。
需要注意的是，以上对于光学显像模组10及其组成模块的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个单元进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，图1中披露的显像光机模块11、护目镜模块12和控制器13可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个单元实现上述的两个或两个以上单元的功能。例如，各个单元块可以共用一个存储模块，各个单元也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。
本申请实施例提供的光学显像模组及穿戴装置，通过综合采集入射人眼的环境光强度状况、环境温度状况以及基于用户瞳孔变化从细微角度获取的用户疲劳状况数据，结合预测计算模型或动态调整算法的智能数据处理手段，对光学显像模组中护目镜模块中进行相应设置的可变色保护膜、光强可变层以及显像光机模块的液晶显示器，进行包括变色、透光率、光照强度等性能指标在内的多维度光学性能调整，以便用户实现对光学显像模组及穿戴装置的灵活调节功能，满足当前用户的高标准观看需求，并能够缓解用户观看及佩戴常常会出现的疲劳，极大地提高了用户体验。因此，本申请实施例中的光学显像模组可以应用于AR/MR/VR/XR等领域，其实现的AR/MR/VR/XR等设备可以在游戏、教育、零售以及医疗等领域得到广泛应用。
下面将结合附图对该光学显像模组进行详细描述。
图2是根据本申请一些实施例所示的光学显像模组的示例性剖视结构图。
本申请一些实施例提供的光学显像模组10，包括显像光机模块11、护目镜模块12和控制器13。显像光机模块11可以用于显示接收到的图像等信息。护目镜模块12可以用于对佩戴用户起到护目作用。控制器13可以用于调控光学显像模组10的相关元器件，进行光学调整操作。
如图2所示，在一些实施例中，显像光机模块11包括显示屏，显示屏包括外屏111、液晶显示器112、背光层113、光学膜片114，外屏111、液晶显示器112、背光层113、光学膜片114从外到内依次层叠设置，其中，外层是指使用者穿戴时朝向外界的一层，内层是指使用者穿戴时靠近人眼的一层。外屏111位于最外层，可以用于保护液晶显示器112及整个显像光机模块11。在一些实施例中，外屏111可以采用透光的材质，例如，玻璃、树脂等。液晶显示器112可以用于显示信息，液晶显示器112可以采用液晶显示屏，例如，TFT、TFD、UFB、STN和OLED。背光层113是在液晶显示器112背面加荧光层制得的高亮发光体，用于向液晶显示器112射出背光。光学膜片114位于液晶显示器112背面，用于调整光路的薄膜元件，可以采用反射膜元件、减反射膜元件、偏振膜元件等等。
如图2所示，在一些实施例中，护目镜模块12可以包括护目镜片，护目镜片可以包括可变色保护膜121，在光学膜片114与可变色保护膜121之间设有光学胶层14以实现光学膜片114与可变色保护膜121全贴合。可变色保护膜121是一种可以进行光学调整的薄膜，可进行的光学调整至少有变色调整和/或透光度调整，以便根据需要调整入射光线的光照强度或透光度。
光学胶层14是由光学胶固化后形成的粘结层，光学胶可以包括有机硅胶、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂、光固化胶等胶粘剂。在一些实施例中，光学胶层14可以采用透明光学胶层，例如OCR水胶层、OCA光学胶层等。光学胶层14的厚度的取值范围可以是0.3-0.1 mm。如此由显像光机模块11与护目镜模块12共同构成的全贴合光学显像模组10，将显像光机模块11与护目镜模块12以无缝隙方式完全黏贴在一起，实现两者的全贴合，改变传统两者具有间隙的结构形式，变得更轻薄，显像功能灵敏度更高，极大提升了机身简易性、组装效率及佩戴舒适性。
控制器13与显像光机模块11、护目镜模块12均连接，控制器13用于根据由显像光机模块11和/或护目镜模块12传输的光学参数数据触发预设光学调整控制程序进行可变色保护膜121的变色调整操作，预设光学调整控制程序包括预设光学调整预测模型和/或预设光学堆叠动态调整算法。当可变色保护膜121变为透明时，光学显像模组10为AR模式；当可变色保护膜121变为黑色时，光学显像模组10为VR模式，从而实现模式自动切换。
在一些实施例中，可以通过控制器13预存的预设光学调整控制程序对从显像光机模块11和/或护目镜模块12获取光学参数数据进行预测计算处理，获取预测结果，然后控制器13根据预测结果触发预设光学调整控制程序中对护目镜模块12中可变色保护膜121的相应变色调整操作。
在一些实施例中，外屏111、液晶显示器112、背光层113、光学膜片114的相邻两层间分别均设有光学胶层以实现两两全贴合。具体地，外屏111、液晶显示器112之间通过液体光学胶全贴合，光学胶填充两者间的空隙，两者紧密贴合，粉尘和水汽无处可入，可以提高屏幕的洁净度。进一步地，液晶显示器112、背光层113之间通过光学胶全贴合，背光层113、光学膜片114之间也可以通过光学胶全贴合。通过全贴合技术将各层固定，可以减轻整体自重和厚度，使得产品更加轻薄化，增强穿戴舒适度；并且由于减少了光折射，使得显像功能更灵敏且显示效果更好；组装工艺更简单便捷，每层组装更牢固不易脱落。
在一些实施例中，外屏111、液晶显示器112、背光层113、光学膜片114的相邻两层间设置的光学胶层也可以采用透明光学胶层，例如OCR水胶层、OCA光学胶层等。光学胶层的厚度的取值范围可以是0.3-0.1 mm。
图3是根据本申请一些实施例所示的外屏的示例性层状结构图。
如图3所示，在一些实施例中，外屏111包括层叠设置的触摸屏保护层111a和触摸屏传感器111b，所述触摸屏传感器111b设于所述触摸屏保护层111a与所述液晶显示器112之间。使得AR/MR/VR/XR设备外屏可以如智能手机终端可进行触屏操作，接收触发信号，便于用户进行触屏功能操作。
在一些实施例中，触摸屏保护层111a与触摸屏传感器111b之间设有光学胶层以实现两者的全贴合，减少了光折射，使得显像功能更灵敏且显示效果更加清晰逼真，并具有良好的防尘效果。光学胶层也可以采用透明光学胶层，例如OCR水胶层、OCA光学胶层等，光学胶层的厚度的取值范围可以是0.3-0.1 mm。
在一些实施例中，触摸屏保护层111a可以采用触摸屏保护玻璃层。
在一些实施例中，液晶显示器112采用触控显示器或非触控显示器，例如LCD、LCOS或OLED等等。进一步地，OLED可以采用mini-OLED显示器或micro-OLED显示器等，LCD可以采用TN-Twisted Nematic显示器、STN-Super TN显示器、DSTN-Dual Scan TortuosityNomograph显示器和TFT-Thin Film Transistor显示器等。
背光层113可以用于向液晶层显示器112射出背光。在一些实施例中，液晶显示器112、背光层113之间还设置光转化膜层，该光转化膜层可以吸收背光层发出的背光中的紫外光，使得液晶层中的可聚合反应单体不会发生反应，从而液晶层中的液晶的预倾角不会发生变化，能够提升显示屏的显示质量。
在一些实施例中，在背光层113、光学膜片114之间还设有扩散板，扩散板可以用于将光源的光进行均匀扩散，实现显示屏的光扩散功能，优化图像显示效果。
在一些实施例中，扩散板可以采用表面设有防静电液的涂层和/或防静电膜的防静电型的扩散板，从而在调整光线、使光线发生不同方向的折射、反射与散射，从而改变光的行进路线，实现入射光充分散色以此产生光学扩散效果进而增强防炫目功能的同时，还兼具防静电功能，进一步优化了光学显像模组的显像性能。
在一些实施例中，扩散板可以采用防蓝光型的扩散板。该扩散板的主要结构包括扩散板主体及保护层。扩散板主体上可以设置分布有红光量子点和绿光量子点；保护层设置在扩散板本体的出光面上，其上包括能够反射蓝光的薄膜。该种扩散板可配合蓝光LED光源，大幅度提高显示光色域，同时该扩散板不仅能够选择性的反射入射光中420-460nm短波段的有害蓝光，降低出射光中420-460nm波段的蓝光比例，从而起到防止扩散板在长期使用过程中，本体内量子点氧化失效而引起的蓝光过剩的问题，进而保护使用者的眼睛的作用；同时具有较好的高亮度、低色偏和防蓝光波段可调控的优异效果，可以满足光学显像模组中显像光机模块对防多波段蓝光的需求。
在一些实施例中，光学膜片114可以采用镀有减反射膜的光学滤片。在一些实施例中，光学膜片114的厚度范围可以是0.3-0.1 mm。减反射膜又称为AR膜或增透膜，可以用于减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学滤片表面的反射光，从而增强这些光学元件的透光量。在一些实施例中，光学膜片114可以采用单面AR镀膜的光学滤片或双面AR镀膜的光学滤片，优选地采用双面AR镀膜的光学滤片，该种光学滤片通常可以达到99.9%以上的透过率，从而强化光学膜片的减反射功能，减少反射光，增加透光量，能够较好地满足光学显像模组中显像光机模块的光过滤性能。
在一些实施例中，光学膜片114可以采用以下类型的光学滤片：其具有相对的主表面的玻璃基板，以及在玻璃基板的至少一面主表面或所有主表面设有多层薄膜，玻璃基板的厚度范围为0.15～l.0 mm；玻璃基板的热膨胀系数与多层薄膜的各薄膜的热膨胀系数的差都小于100/（×10 7／℃）；上述玻璃基板的热膨胀系数为50～200/（×10 7／℃）。上述多层薄膜为减反射膜（AR膜）。优选地，上述减反射膜从主表面至少依次由高折射率物质层、低折射率物质层、高折射率物质层与低折射率物质层组成；进一步优选地，上述高折射率物质层、低折射率物质层、高折射率物质层与低折射率物质层依次为LaTi03层、MgF2层、LaTi03层与MgF2层；更为优选地，上述的LaTi03层、MgF2层、LaTi03层与MgF2层的厚度依次为10～20nm、20～40nm、120～140nm、与80～100nm。另外优选地，上述减反射膜从主表面至少依次由高折射率物质层、中折射率物质层、高折射率物质层与低折射率物质层组成；进一步优选地，上述的高折射率物质层、中折射率物质层、高折射率物质层与低折射率物质层依次为LaTi03层、Al203层、LaTi03层与MgF2层；更为优选地，上述的LaTi03层、Al203层、LaTi03层与MgF2层的厚度依次为3～15nm、40～70nm、110～130nm、与80～100nm。该种光学滤片出现脱落细微膜块的膜缺陷率均有大幅度降低，尤其是双面AR镀膜光学滤片出现脱落细微膜块的膜缺陷率至少降低了80%，进一步保障了显像光机模块的光过滤性能。
在一些实施例中，显像光机模块11的外屏111上或其他位置还设有用于采集外部环境状况数据的至少一个环境传感器，环境传感器可以包括光强传感器15，环境传感器的光强传感器15与控制器13连接，用于获取入射人眼的环境光强度。护目镜模块12的护目镜片还可以包括光强可变层122，光强可变层设置在光学膜片114与可变色保护膜121之间。在光学膜片114、光强可变层122、可变色保护膜121两两之间分别设有光学胶层以实现光学膜片114、光强可变层122、可变色保护膜121的两两全贴合。光强可变层可以包括阵列设置的薄膜晶体管。控制器用于根据环境光强度、液晶显示器112的光强强度计算得到的光强比值与预设比值范围进行比较，并根据比较结果，触发预设光学调整控制程序，对光强可变层122和/或液晶显示器112的光强强度进行第一光强调整操作，第一光强调整操作至少包括：通过激励电压使得光强可变层122中的阵列的液晶分子的旋转状态改变以调整透光率。
在一些实施例中，环境传感器还可以包括温度传感器16，光学显像模组10还可以包括疲劳检测模块（图2中未示出）以及阵列布置的环境氛围灯（图2中未示出）。控制器13用于根据环境光强度、疲劳检测模块基于用户瞳孔变化状态确定的疲劳状况数据、温度传感器获取的环境温度数据，触发预设光学调整控制程序对可变色保护膜121进行第二光强调整操作，第二光强调整操作可以包括：将环境光强度、疲劳状况数据的疲劳度、环境温度数据的环境温度、环境氛围灯的氛围灯强度，输入第一预设计算模型计算并输出可变色保护膜121的变色冷暖值和变色强度值。
其中，第一预设计算模型包括以下计算公式：
变色膜冷暖值=疲劳度/（氛围灯强度 *（环境温度-温度中性值））+冷暖中性值；
变色膜强度值＝log(疲劳度) * 环境光强 * sqrt(氛围灯强度)
其中，log(疲劳度)函数、sqrt(氛围灯强度)可以用于表征不同数据段的影响系数不同。在一些实施例中，温度中性值和/或冷暖中性值可以根据需要由用户来进行设定，例如将温度中性值设定为20℃等。另外，本申请实施例对上述变色膜冷暖值、疲劳度、氛围灯强度、环境温度、温度中性值、冷暖中性值、变色膜强度值、环境光强的数值单位不作特别限定，可以根据实际需要进行相应设定。
在一些实施例中，进行上述第二光强调整操作的预设光学调整控制程序可以设置为：当疲劳状况为一级疲劳状态、环境温度未超过预设温度阈值时，将光强可变层122、液晶显示器112调整为红色显示模式，并将环境氛围灯的颜色切换为红色；当疲劳状况为一级疲劳状态、环境温度超过预设温度阈值时，将光强可变层122、液晶显示器112调整为浅红色显示模式，并将环境氛围灯的颜色切换为浅红色；当疲劳状况为次级疲劳状态、环境温度超过预设温度阈值时，将光强可变层122、液晶显示器112调整为浅红色显示模式，并将环境氛围灯的颜色切换为浅红色；当疲劳状况为次级疲劳状态、环境温度未超过预设温度阈值时，将光强可变层122、液晶显示器112调整为绿色显示模式，并将环境氛围灯的颜色切换为绿色。
在一些实施例中，可以基于环境传感器获取的原始环境光源光强φ0，并且φ1/φ0=透射率γ；在获取需要获得的入射人眼的环境光源强度φ1后，即可确定透射率γ，进而基于透射率γ调整激励电压，以基于激励电压调整光强可变层中的阵列的液晶分子的旋转状态。将疲劳状态表征值k以及环境温度表征值输入第二预设计算模型，判断入射人眼总亮度BRT以及色彩值COL。其中，第二预设计算模型可以包括以下公式：
色彩值COL=f(k,T)；
入射人眼总亮度BRT= g(k,T)=φ1+φ2；
其中，COL表示环境氛围灯的颜色和液晶显示器的颜色；k为疲劳状态表征值（k=1表示一级疲劳状态，k=0表示次级疲劳状态），T为环境温度是否超过预设温度阈值的表征值（T=1表示环境温度超过预设温度阈值，T=0表示环境温度未超过预设温度阈值）；φ0为原始环境光源光强，φ1为入射人眼的环境光源强度，φ2为入射人眼的图像光源强度，且光强比值β=φ1/φ2，（β为0.4~0.6之间的某一定值定值，优选地设置为0.5），通过总亮度BRT的值以及光强比值β，可以求得φ1、φ2，进而基于此调整获得的入射人眼的环境光源强度以及入射人眼的图像光源强度。
利用光强可变层通过激励电压使得所述光强可变层中的阵列的液晶分子的旋转状态改变以调整透光率，实现根据环境光强度、液晶显示器强度的不同状况的光强适应性调节，进一步优化了光学显像模组的显示性能。
在一些实施例中，可以将上述第一预设计算模型、第二预设计算模型及上述预设光学调整控制程序进行相应适应性的组合设置，在不脱离本发明发明构思的情况下，可以任何可以想见或可能的方式，以便取得更智能、更能满足用户对光学显像模组光学调整需求的使用效果，进一步提高用户体验。
通过进一步考虑用户疲劳状况、环境温度结合环境光强状况，通过增加环境氛围灯，并利用计算模型获取可变色保护膜的变色膜调节参数，综合考虑用户的疲劳状态及外界环境温度状况，进一步优化光学显像模组的光强调整操作功能，最终起到适用不同佩戴用户状态的智能化和灵活多样化调整，较大程度上提高了用户体验。
在一些实施例中，预设光学调整控制程序可以包括根据不同预测结果确定的多种光学调整操控指令与相应光学调整操作选项的映射关系表。
在一些实施例中，预设光学调整控制程序可以包括预设光学调整预测模型和/或预设光学堆叠动态调整算法，预设光学调整预测模型可以采用预设机器学习模型。在一些实施例中，控制器13可以实际需要对其存储的预设光学调整控制程序进行改善或升级，例如，可以对预设机器学习算法和/或预设光学堆叠动态调整算法进行算法更新或模型训练，至于算法更新过程、模型训练过程可以采用现有技术中任何可能的方式或手段实现，本申请实施例不对其作特别限制。利用控制器根据预设光学调整控制程序对光学显像系统的各个光学元件进行光学参数调整，并结合包含预设机器学习算法和/或预设光学堆叠动态调整算法在内的人工智能算法，提高光学显像模组光学调整的准确度和效率。
预设机器学习模型可以采用机器学习分类识别模型或其他任何可能的神经网络模型基础上适应性设计得到，机器学习分类识别模型可以采用CNN神经网络、BPTT神经网络、RTRL神经网络、LSTM神经网络、RBM神经网络、HTM神经网络等等。
预设光学堆叠动态调整算法可以设置为：执行对护目镜模块12中可变色保护膜121的受控光线的光度测量，以便跨整个视野来确定上述每个光学元件的光学参数数据。在一些实施例中，预设光学堆叠动态调整算法对上述每个光学元件的主动／动态控制其光学参数数据的校准和表征，可通过执行随时间变化的光度测量并监控电控制信号，以及按需执行额外调谐来实现。
光学参数可以是用于表征显像光机模块11和/或护目镜模块12的每个光学元件光学性能的参数，可以包括透射率、折射率、反射率中的至少一个。在一些实施例中，光学参数可以包括光透射率、光反射率、光折射率、光照强度，光照强度可以包括光照度、光照温度、辐射度、UV指数、环境光的频谱信息、光散射参数等。
在一些实施例中，对可变色保护膜121的光学调整操作和/或光强可变层122的光学调整操作中，对可变色保护膜121的光学调整操作至少包括对可变色保护膜121的变色调整和/或透光率调整，对光强可变层122的光学调整操作至少包括对光强可变层122的光强调整操作，除此之外，还可以包括现有技术中任何可能类别的其他光学调整操作，例如对护目镜模块12的光透射率、光反射率、光折射率等光学性能参数进行光学调整操作，对显像光机模块11的光透射率、光反射率、光折射率等光学性能参数进行光学调整操作。
在一些实施例中，可以采用训练样本数据及其标签数据，对上述控制器预存的计算模型进行训练，获取训练后的计算模型。这里，计算模型可以包括上述的第一预设计算模型、第二预设计算模型、预设机器学习模型中的至少一个，训练样本数据及其标签数据可以包括：疲劳状态表征值样本数据、环境温度表征值样本数据及其入射人眼总亮度标签数据、色彩值标签数据；和/或，环境光强度样本数据、疲劳状况数据的疲劳度样本数据、环境温度数据的环境温度样本数据、环境氛围灯的氛围灯强度样本数据及其变色冷暖值标签、变色强度值标签数据；和/或，光学参数样本数据及其预测结果标签数据。
具体训练过程如图4所示，计算模型的训练流程可以包括以下步骤：
步骤410，获取训练样本数据及其标签数据；
步骤420，将训练样本数据及其标签数据输入待训练模型，输出计算结果数据；
步骤430，根据计算结果数据和标签数据更新模型参数，并不断训练直至得到计算模型。
通过根据能够反映佩戴用户实际光学调整操作的训练样本数据及其标签数据进行训练得到的计算模型，在进行光学调整的计算结果预测时，精确度和适应性会更高，更能满足佩戴用户的智能化光学调整需求。
应当注意的是，上述有关计算模型的训练流程的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对计算模型的训练流程进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。
本申请实施例还提供了一种穿戴装置，该穿戴装置包括上述任一实施例所述的光学显像模组，关于光学显像模组的具体实施方式可详见上述实施例，在此不再赘述。
图5是根据本申请一些实施例所示的穿戴装置的示例性结构图。
穿戴装置可以包括显像光机模块11、护目镜模块12、控制器13、穿戴本体30及连接件40，连接件40连接由显像光机模块11、护目镜模块12、控制器13构成的光学显像模组与穿戴本体30，穿戴装置这种结构设置，便于将光学显像模组安装在适当位置，提高佩戴舒适度。
在一些实施例中，连接件40与穿戴本体30的连接方式可以设置为可拆卸连接且滑动可调，例如在连接件40上设有与穿戴本体30上滑轨适配的滑槽，并且在滑槽上还可以设有用于调节固定的固定部件，既便于穿戴装置的维修更换，又能满足不同用户对穿戴装置的适应性调节需求，提高了用户穿戴体验。
在一些实施例中，在穿戴本体30上靠近光学显像模组还设有支撑架31，支撑架31上的预设传感区域上设有用于采集佩戴用户生物状态数据的至少一个生物传感器50，生物传感器50的数量可以是两个或两个以上。在一些实施例中，预设传感区域可以是支撑架31用户额头对应位置或用户太阳穴对应位置，以便生物传感器50获取较为准确可靠的用户生物状态数据。生物传感器50可以包括体温传感器、心率传感器、血浓度传感器、血糖传感器等。通过增加生物感测功能，及时获取用户佩戴状态，提高用户体验。
在一些实施例中，控制器13可以设于穿戴本体30上，控制器13与生物传感器50连接，可以用于接收生物传感器50获取的用户生物状态数据。
在一些实施例中，控制器13可以用于根据由显像光机模块11和/或护目镜模块12传输的光学参数数据结合上述用户生物状态数据进行相应光学调整操作，以便调节至适合用户观看的程度，进一步提高用户体验。
在一些实施例中，可以通过控制器13将用户生物状态数据显示在显像光机模块11的显示屏上，以便用于提醒用户。
在一些实施例中，穿戴本体30上还设有环境调节部件，环境调节部件与控制器13连接，例如环境调节部件可以是温控部件、湿度调节部件、充氧部件等，以便改善穿戴装置内的环境条件，进一步提高用户佩戴舒适度。
本申请实施例提供的光学显像模组及穿戴装置，通过综合采集入射人眼的环境光强度状况、环境温度状况以及基于用户瞳孔变化从细微角度获取的用户疲劳状况数据，结合预测计算模型或动态调整算法的智能数据处理手段，对光学显像模组中护目镜模块中进行相应设置的可变色保护膜、光强可变层以及显像光机模块的液晶显示器，进行包括变色、透光率、光照强度等性能指标在内的多维度光学性能调整，以便用户实现对光学显像模组及穿戴装置的灵活调节功能，满足当前用户的高标准观看需求，并能够缓解用户观看及佩戴常常会出现的疲劳，极大地提高了用户体验。上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件（当前或之后附加于本申请中的）也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。
Claims (8)
1.一种光学显像模组，其特征在于，包括显像光机模块、护目镜模块和控制器，所述显像光机模块包括液晶显示器和光学膜片，所述护目镜模块包括护目镜片，所述护目镜片包括可变色保护膜，所述控制器均与所述显像光机模块、护目镜模块连接，所述控制器用于根据所述显像光机模块和/或所述护目镜模块传输的光学参数数据，触发预设光学调整控制程序进行所述可变色保护膜的变色调整操作，所述预设光学调整控制程序包括预设光学调整预测模型和/或预设光学堆叠动态调整算法；
所述显像光机模块上设有用于采集外部环境状况数据的至少一个环境传感器，所述环境传感器与所述控制器连接，所述环境传感器包括光强传感器，所述光强传感器用于获取入射人眼的环境光强度；所述护目镜片还包括光强可变层，所述光强可变层设于所述光学膜片与所述可变色保护膜之间；所述光强可变层包括阵列设置的薄膜晶体管，所述控制器用于根据所述环境光强度、液晶显示器的光强强度计算得到的光强比值与预设比值范围进行比较，并根据比较结果，触发所述预设光学调整控制程序，对所述光强可变层和/或所述显像光机模块的所述液晶显示器的光强强度进行第一光强调整操作，所述第一光强调整操作至少包括：通过激励电压使得所述光强可变层中的阵列的液晶分子的旋转状态改变以调整透光率；
所述环境传感器还包括温度传感器，所述光学显像模组还包括疲劳检测模块以及阵列布置的环境氛围灯，所述控制器用于根据所述环境光强度、所述疲劳检测模块基于用户瞳孔变化状态确定的疲劳状况数据、所述温度传感器获取的环境温度数据，触发所述预设光学调整控制程序对所述可变色保护膜进行第二光强调整操作，所述第二光强调整操作包括：将所述环境光强度、所述疲劳状况数据的疲劳度、所述环境温度数据的环境温度、所述环境氛围灯的氛围灯强度，输入第一预设计算模型计算并输出所述可变色保护膜的变色冷暖值和变色强度值。
2.根据权利要求1所述的光学显像模组，其特征在于，在所述光学膜片、所述光强可变层、所述可变色保护膜两两之间分别设有光学胶层以实现所述光学膜片、所述光强可变层、所述可变色保护膜的两两全贴合。
3.根据权利要求1所述的光学显像模组，其特征在于，所述显像光机模块包括显示屏，所述显示屏包括外屏、所述液晶显示器、背光层和所述光学膜片，所述外屏、所述液晶显示器、所述背光层、所述光学膜片依次层叠设置；所述外屏、所述液晶显示器、所述背光层、所述光学膜片的相邻两层间分别均设有光学胶层以实现两两全贴合。
4.根据权利要求3所述的光学显像模组，其特征在于，所述外屏包括层叠设置的触摸屏保护层和触摸屏传感器，所述触摸屏传感器设于所述触摸屏保护层与所述液晶显示器之间。
5.根据权利要求4所述的光学显像模组，其特征在于，在所述背光层与所述光学膜片之间还设有扩散板。
6.根据权利要求5所述的光学显像模组，其特征在于，所述光学膜片为镀有减反射膜的光学滤片。
7.一种穿戴装置，其特征在于，包括根据权利要求1至6任一项所述的光学显像模组，所述穿戴装置还包括穿戴本体和连接件，所述连接件连接所述光学显像模组与所述穿戴本体。
8.根据权利要求7所述的穿戴装置，其特征在于，在所述穿戴本体上靠近所述光学显像模组还设有支撑架，所述支撑架上的预设传感区域上设有用于采集佩戴用户生物状态数据的至少一个生物传感器。
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