CN113467079B - 智能眼镜遮挡片、智能眼镜以及可穿戴系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种智能眼镜遮挡片。该智能眼镜遮挡片包括基底及覆盖在基底表面的膜层。基底的光线透过率均匀,且基底的光线透过率随环境光强的增加而降低,从而使得智能眼镜的遮挡片在不同的使用场景下其光线透过率能够相应变化。膜层包括沿着第一方向排布的第一部分及第二部分,第一部分的光线透过率小于第二部分的光线透过率。智能眼镜遮挡片包括低透射区,低透射区与第一部分对应。当将智能眼镜遮挡片用于智能眼镜上时,能够通过低透射区遮挡智能眼镜的横梁,从而使得智能眼镜有较好的外观效果。
Description
技术领域
本申请涉及增强现实技术领域,尤其涉及一种智能眼镜遮挡片、智能眼镜及可穿戴系统。
背景技术
用于实现增强现实的智能眼镜能够将虚拟的信息叠加到真实世界,使真实的环境和虚拟的物体能够实时地叠加到同一个画面中,实现两种信息的相互补充。具体的,通过微投影仪将虚拟图像信息投影至镜片上并传输至人眼。并且,真实世界的景象反射的光线能够透过镜片入射至人眼,此时,人眼观察到的场景即为真实世界与虚拟物体的叠加。现有的智能眼镜的镜片的透光率一般是恒定不变的。当镜片的透光率较高,在室内等光线较照度较低的使用场景下能够清楚的看到真实世界的画面,而当转移至室外等照度较高的使用场景时,由于现实的虚拟画面的画面亮度不变,此时,虚拟画面与真实世界的画面的对比度较低,用户无法看清虚拟画面;或者,当镜片的透光率较低,在室外等照度较高的使用场景时,虚拟画面与真实世界的画面的对比度较为恰当,用户能够看清虚拟画面,而当转移到室内等光线较照度较低的使用场景下时,就不能够清楚的看到真实世界的画面。
发明内容
本申请提供一种智能眼镜遮挡片、智能眼镜以及可穿戴系统,使得在不同的使用场景下均能够较清楚的看清真实世界及虚拟画面。
第一方面,本申请提供一种智能眼镜遮挡片。所述智能眼镜遮挡片用于与智能眼镜的显示镜片匹配使用,所述智能眼镜遮挡片用于在所述显示镜片背离人眼的一侧遮挡所述显示镜片,所述智能眼镜遮挡片包括基底及覆盖在所述基底表面的膜层,所述基底具有均匀的光线透过率,且所述基底的光线透过率随环境光强的增加而降低;所述膜层包括沿着第一方向排布的第一部分及第二部分,所述第一部分的光线透过率小于所述第二部分的光线透过率,沿着所述第一方向,所述第二部分的光线透过率逐渐增大。所述第一部分的位置处为所述智能眼镜遮挡片的低透射区,所述第二部分的位置处为所述智能眼镜遮挡片的渐变区,所述渐变区的光线透过率从所述低透射区至远离所述低透射区的方向上逐渐增大。其中,第一部分的位置处是指膜层的第一部分对应的智能眼镜遮挡片的区域,该区域包括膜层的第一部分及膜层的第一部分覆盖的部分基底,本实施方式中,膜层的第一部分对应的智能眼镜遮挡片的区域为智能眼镜遮挡片的低透射区;第二部分的位置处是指膜层的第二部分对应的智能眼镜遮挡片的区域,该区域包括膜层的第二部分及膜层的第二部分覆盖的部分基底,本实施方式中,膜层的第二部分对应的智能眼镜遮挡片的区域为智能眼镜遮挡片的渐变区。
本申请实施方式中,智能眼镜遮挡片的基底的光线透过率随环境光强的增加而减低,从而使得智能眼镜的遮挡片在不同的使用场景下其光线透过率能够相应变化,从而保证在光线较好的使用场景时,能够降低智能眼镜遮挡片的光线透过率,以保证真实世界画面与虚拟画面之间有较好的对比度,能够清楚的看到真实世界画面与虚拟画面;当在光线不足的使用场景下,能够提高智能眼镜遮挡片的光线透过率,以看清真实世界画面,从而能够清楚的看到真实世界画面与虚拟画面。并且,由于膜层的第一部分的光线透过率小于所述第二部分的光线透过率,基底的光线透过率均匀,因而第一部分对应的智能眼镜遮挡片的低透射区的光线透过率较低。当将智能眼镜遮挡片用于智能眼镜上时,能够通过低透射区遮挡智能眼镜的横梁,从而使得智能眼镜有较好的外观效果。所述渐变区的光线透过率从所述低透射区至远离所述低透射区的方向上逐渐增大,从而智能眼镜遮挡片的光线透过率能够逐渐变化,而不会产生突兀的变化,佩戴包括本实施方式的智能眼镜遮挡片的智能眼镜时能够有更好的体验。一些实施方式中,所述膜层还包括第三部分,在所述第一方向上,所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分依次排列,所述第三部分位于所述第二部分远离所述第一部分的一侧,所述第三部分的光线透过率大于所述第二部分的光线透过率。所述第三部分的位置处为所述智能眼镜遮挡片的高透射区,所述高透射区的光线透过率大于所述渐变区。本实施方式中的膜层设置第三部分,第三部分的位置处对应智能眼镜的透射率大于渐变区的高透射区,外界的光线能够更容易的经高透射区入射,即用户佩戴智能眼镜时能够很好的观察到真实世界的场景。并且,通过渐变区连接高透射区及低透射区,能够避免智能眼镜的透过率的突兀变化,使得用户能够有更好的佩戴体验。
一些实施方式中,所述膜层为反射式薄膜,所述膜层为反射式薄膜,所述膜层在垂直于所述基底表面的方向上的尺寸为所述膜层的厚度,所述第一部分的厚度的为第一厚度,所述第三部分的厚度为第三厚度,所述第二部分的厚度呈渐变式分布,所述第二部分的最大厚度小于等于所述第一厚度,所述第二部分最小厚度大于等于所述第三厚度。膜层为反射式薄膜时,膜层的厚度越厚,其光线透过率越低。本实施方式中,所述第三部分的厚度小于所述第一部分的厚度,所述第二部分的厚度从所述第一部分至所述第三部分的方向上逐渐变小,从而能够使得第三部分的光线透过率大于第一部分的光线透过率,而第二部分的光线透过率从所述第一部分至所述第三部分的方向上逐渐增加,进而能够实现高透射区的光线透过率大于低透射区,所述渐变区的光线透过率从高透射区至低透射区逐渐降低。
一些实施方式中,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度从所述第一部分至所述第三部分的方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的厚度差值均相同。即本实施方式中,第二部分的厚度从所述第一部分至所述第三部分的方向上呈阶梯式的逐渐变小,即可以通过多层薄膜层堆叠的方式形成膜层,并能够通过控制不同区域的薄膜层的层数即可以使不同区域的膜层厚度不同。本实施方式中,通过控制各薄膜层的厚度相同,能够实现多个所述子区中相邻的两个所述子区的厚度差值均相同。
一些实施方式中,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度从所述第一部分至所述第三部分的方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的光线透过率的差值均相同。本实施方式中,相邻的两个所述子区的光线透过率的差值相同时,相邻的两个所述子区的厚度是不相同的,能够通过控制堆叠的各薄膜层的厚度来实现。并且,由于多个所述子区中相邻的两个所述子区的光线透过率的差值均相同,即使得渐变区的光线透过率的变化能够均匀的变化,从而通过智能眼镜遮挡片观察真实世界画面时会更加的舒适。
一些实施方式中,所述第二部分背离所述基底的表面为平滑表面,即第二部分的厚度变化为线性变化,此时可以通过实时膜厚修正板修正膜层得到,制作工艺简单。
一些实施方式中,所述膜层由凸起于所述基底的表面的多个微纳结构构成。不同密度的微纳结构能够对光线产生不同程度的反射,从而调整不同区域的光线透过率。位于所述第三部分内的所述微纳结构的密度小于位于所述第一部分内的所述微纳结构的密度,以实现第三部分的光线透过率大于第一部分;位于所述第二部分内的所述微纳结构的密度从所述第三部分至所述第一部分的方向上逐渐增大,以实现第二部分的光线透过率从所述第三部分至所述第一部分的方向上逐渐降低。
一些实施方式中,所述智能眼镜遮挡片还包括保护膜,所述保护膜覆盖所述多个微纳结构的表面,以通过保护膜保护微纳结构不受到损坏。
一些实施方式中,所述膜层通过在透明膜层中掺杂光致变色材料或电致变色材料制作形成,所述第三部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度小于所述第一部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度;所述第二部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度从所述第一部分至所述第三部分的方向上逐渐变小,以实现第二部分的光线透过率所述第一部分至所述第三部分的方向上逐渐变大。
一些实施方式中,在同样的光照条件下,所述第三部分的光线透过率与所述第二部分的最大的光线透过率的差值小于10%,所述第二部分的最小的光线透过率与所述第一部分的光线透过率的差值小于10%。智能眼镜遮挡片的光线透过率通过膜层的光线透过率及基底的光线透过率共同决定,当所述第三部分的光线透过率与所述第二部分的最大的光线透过率的差值小于10%,所述第二部分的最小的光线透过率与所述第一部分的光线透过率的差值小于10%,则必然所述高透射区的光线透过率与所述渐变区的最大的光线透过率的差值小于10%,所述渐变区的最小的光线透过率与所述低透射区的光线透过率的差值小于10%,从而避免高透射区或低透射区至渐变区的光线透过率变化过大,进而避免观察到的画面亮度变化过大而影响观看效果。
一些实施方式中,所述膜层可以仅包括两个部分。所述膜层为反射式薄膜,所述膜层在垂直于所述基底表面的方向上的尺寸为所述膜层的厚度,所述第一部分的厚度的为第一厚度,所述第二部分的厚度呈渐变式分布,所述第二部分的最大厚度小于等于所述第一厚度。
一些实施方式中,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度在第一方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的厚度差值均相同。
一些实施方式中,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度在第一方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的光线透过率的差值均相同。
一些实施方式中,所述第二部分背离所述基底的表面为平滑表面。
一些实施方式中,所述膜层由凸起于所述基底的表面的多个微纳结构构成;位于所述第二部分内的所述微纳结构的密度在第一方向上逐渐增大。
一些实施方式中,所述智能眼镜遮挡片还包括保护膜,所述保护膜覆盖所述多个微纳结构的表面。
一些实施方式中,所述膜层通过在透明膜层中掺杂光致变色材料或电致变色材料制作形成,所述第一部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度大于所述第二部分的光致变色材料或者电致变色材料的最高掺杂浓度;所述第二部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度在第一方向上逐渐变小。
一些实施方式中,所述基底包括透明基底以及均匀掺杂于所述透明基底内的光致变色材料或者电致变色材料。透明基底内掺杂光致变色材料时,光致变色材料能够根据外界光线强度的不同以调整基底的光线透过率。透明基底内掺杂电致变色材料时,根据外界光线强度的不同从而调整通入基底内的电量的大小,通过电量的大小调节使得电致变色材料进行不同程度的变色,从而调整基底的光线透过率。
一些实施方式中,所述膜层为金属膜、介质膜或者金属-非金属膜,所述金属-非金属膜包括层叠设置的金属膜及介质膜。
一些实施方式中,所述第一部分的光线透射率小于或等于10%,智能眼镜遮挡片第一部分对应的低透射区的光线透过率较小。当将智能眼镜遮挡片用于智能眼镜上时,智能眼镜遮挡片第一部分对应的低透射区能够对智能眼镜的横梁有较好的遮挡效果。
本申请还提供另一种智能眼镜遮挡片。本实施方式的智能眼镜遮挡片包括基底,所述基底包括透明基材以及掺杂于所述基材内的光致变色材料或者电致变色材料;所述基底包括沿着第一方向排布的第一部分及第二部分,所述第二部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度在第一方向上逐渐变小,所述第一部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度大于所述第二部分的光致变色材料或者电致变色材料的最高掺杂浓度。本实施方式中,通过在基底的不同部分掺杂不同浓度的光致变色材料或者电致变色材料,从而使得基底的第一部分、第二部分的光线透过率不同,并能够根据外界光线的变化调整基底的各个部分的光线透过率。从而实现智能眼镜遮挡片在不同的使用场景下其光线透过率能够相应变化,在任意场景下均能够清楚的看到真实世界画面与虚拟画面。并且,智能眼镜遮挡片对应于第一部分的低透射区的光线透过率较低。当将智能眼镜遮挡片用于智能眼镜上时,能够通过低透射区遮挡智能眼镜的横梁,从而使得智能眼镜有较好的外观效果。
所述基底还包括第三部分,在所述第一方向上,所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分依次排列,所述第三部分位于所述第二部分远离所述第一部分的一侧,所述第三部分的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度小于所述第二部分的光致变色材料或者电致变色材料的最低掺杂浓度,以使所述第三部分的光线透过率大于所述第二部分的光线透过率。一些实施方式中,所述智能眼镜遮挡片还包括保护层,所述基底包括相对的两个表面,所述保护层覆盖所述基底的至少一个所述表面。保护层覆盖于基底的表面以保护基底,可以提高基底的强度或者避免基底磨损等。
第二方面,本申请提供一种智能眼镜,该智能眼镜包括横梁、显示镜片以及上述智能眼镜遮挡片,所述显示镜片用于显示虚拟画面,所述显示镜片及所述智能眼镜遮挡片均与所述横梁固定,且所述智能眼镜遮挡片设于所述显示镜片背离人眼的一侧;所述智能眼镜遮挡片朝向所述显示镜片的一面与所述横梁固定,所述智能眼镜遮挡片的形状和尺寸匹配所述显示镜片和所述横梁,以遮挡所述显示镜片和所述横梁,所述横梁对应所述智能眼镜遮挡片的第一部分。由于智能眼镜遮挡片能够根据外界光线的变化调整光线透过率,从而使得智能眼镜在不同的使用场景下其光线透过率能够相应变化,使得在任意场景下均能够清楚的看到真实世界画面与虚拟画面。所述智能眼镜遮挡片朝向所述显示镜片的一面与所述横梁固定,所述横梁对应所述智能眼镜遮挡片的第一部分。由于智能眼镜遮挡片的第一部分对应的低透射区的光线透过率较低,从而能够遮挡智能眼镜的横梁,进而遮挡位于横梁上的微投影仪以及走线等结构,从而保证智能眼镜具有较好的外观效果。一些实施方式中,所述智能眼镜还包括微投影仪,所述微投影仪固定于所述横梁上,所述微投影仪用于将虚拟画面投射至所述显示镜片上。
第三方面,本申请还提供一种可穿戴系统,该可穿戴系统包括控制终端和上述的智能眼镜,所述控制终端与所述智能眼镜通信连接,所述控制终端用于向所述智能眼镜输出图像信息和控制指令。换句话说,可以通过控制终端根据需要控制智能眼镜,以保证智能眼镜在任意任意场景下均能够清楚的看到真实世界画面与虚拟画面。
附图说明
图1a为本申请的一种实施方式的智能眼镜的结构示意图;
图1b为图1a所示的智能眼镜的拆分结构示意图;
图2为在照度较低的场景下智能眼镜的外观示意图;
图3为在照度较高的场景下智能眼镜的外观示意图;
图4为本申请第一实施方式的智能眼镜遮挡片的截面示意图;
图5为另一种实施方式的智能眼镜遮挡片的基底的截面示意图;
图6为另一种实施方式的智能眼镜的结构示意图;
图7为膜层的厚度与智能眼镜遮挡片的光线透过率的曲线图;
图8为本申请第二实施方式的智能眼镜遮挡片的截面示意图;
图9为本申请第三实施方式的智能眼镜遮挡片的截面示意图;
图10为本申请第四实施方式的智能眼镜遮挡片的截面示意图;
图11为图10所示实施方式的智能眼镜遮挡片的膜层表面部分区域的放大示意图;
图12所示为本申请的第五实施方式的智能眼镜遮挡片的截面示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施方式中的附图对本申请的实施方式进行具体描述。
本申请提供一种智能眼镜,该智能眼镜为AR(augmented reality,增强现实)眼镜,通过该智能眼镜能够将虚拟的信息叠加到真实世界,使真实环境的画面和虚拟画面叠加的显示在同一个视野中,实现真实世界信息与虚拟的信息的相互补充。
请参阅图1a及图1b,图1a所示为本申请的一种实施方式的智能眼镜100的结构示意图,图1b所示为图1a所示的智能眼镜100沿I-I方向的截面示意图。智能眼镜100包括横梁10、相对的两个镜腿20、显示镜片30和智能眼镜遮挡片40。横梁10连接于相对的两个镜腿20之间,显示镜片30与智能眼镜遮挡片40均相对于横梁10固定。智具体的,本实施方式中,横梁10包括相连接的第一表面及第二表面,第一表面为横梁10远离镜腿20的一侧的表面,第二表面是指用户佩戴眼镜时,横梁10的朝向下方的表面。智能眼镜遮挡片40朝向显示镜片30的一面固定于横梁10的第一表面,显示镜片30的镜片上表面固定于横梁10的第二表面,从而使得显示镜片30与智能眼镜遮挡片40均相对于横梁10固定。且智能眼镜遮挡片40位于显示镜片30远离用户眼睛的一侧,智能眼镜遮挡片40用于与智能眼镜100的显示镜片30匹配使用,即智能眼镜遮挡片40的形状及大小与显示镜片30相匹配,以保证显示镜片30能够遮挡显示镜片30,外界光线依次经智能眼镜遮挡片40、显示镜片30后进入用户眼睛。本申请一些实施方式中,显示镜片30与智能眼镜遮挡片40之间有一定的间隙。可以理解的是,一些实施方式中,显示镜片30与智能眼镜遮挡片40之间也可以没有间隙,显示镜片30与智能眼镜遮挡片40贴合设置。显示镜片30能够用于显示虚拟画面,并能够允许外界的光线透过,从而使得虚拟画面和真实世界画面能够重叠显示在用户的视野里。本实施方式中,显示镜片30的数量为两个,分别匹配用户的左眼和右眼。可以理解的时,一些实施方式中,显示镜片30的数量也可以仅为一个,仅匹配用户的左眼或者右眼。
镜腿20用于架设在用户的耳朵上,供用户戴设方便使用。两个镜腿20的一端连接横梁10,另一端为自由端。一些实施方式中,两个镜腿20远离横梁10的一端连接在一起,形成头戴式结构。横梁10、镜腿20等结构的材质可选为金属、塑料或者碳纤维等,为了减轻智能眼镜100的重量,横梁10、镜腿20等结构采用高强度、高模量纤维的新型纤维材料,重量轻,可避免用户长时间佩戴横梁10眼镜对耳部、鼻部造成的压迫感。
横梁10连接于两个镜腿20之间,用于设置微投影仪、摄像头等光学模组以及处理器等元器件。虚拟图像信息经微投影仪投射至显示镜片30上,并经显示镜片30的传输并反射至人眼,从而使用户观看到虚拟画面。其中,显示镜片30可以为衍射波导片、反射波导片、自由曲面镜片、自由空间镜组和棱镜镜片等各种类型的镜片,以将微投影仪投射的画面进行传输并反射至人眼。显示镜片30可以为透明的镜片,从而外界的光线能够经过显示镜片30进入人眼,以观察真实世界的景物。
本实施方式中,智能眼镜遮挡片40能够根据不同的场景调整智能眼镜遮挡片40的透光率,以保证在不同的使用场景下用户均能够清晰的看到真实世界的画面以及虚拟的画面。例如,请参阅图2,图2所示为在照度较低的场景下智能眼镜100的外观示意图。在室内等照度较低的使用场景时,增加智能眼镜遮挡片40的透光率,可以而增加外界的进光量,以使外界的光线经智能眼镜遮挡片40及显示镜片30后进入人眼的光线足够,保证用户能够清楚的看到真实世界的画面;请参阅图3,图3所示为在照度较高的场景下智能眼镜100的外观示意图。当转移至室外等照度较高的使用场景时,减小智能眼镜遮挡片40的透光率,从而减小外界的进光量,保证虚拟画面与真实世界的画面具有一定的对比度,用户能够看清虚拟画面。具体的,当虚拟画面亮度为外界真实画面亮度的3-4倍时,虚拟画面亮度与外界真实画面亮度的比值处于满足较佳的视觉效果的比值范围,能够比较清楚的看清虚拟画面以及真实世界的画面。
本申请的一些实施方式中,智能眼镜遮挡片40包括在第一方向(如图1a中Y方向)上依次排列的低透射区A、渐变区B及高透射区C,渐变区B位于低透射区A与高透射区C之间,低透射区A的光线透过率小于高透射区C,渐变区B的光线透过率从高透射区C至低透射区A逐渐减小。需要说明的是,图2及图3中的虚线仅为了方便理解而示意区分低透射区A、渐变区B以及高透射区C,并非为智能眼镜100上实际存在的线条。本申请中,在低透射区A与高透射区C之间设置渐变区B,从而实现低透射区A至高透射区C之间光线透射率的自然的变化,即智能眼镜遮挡片40各个位置的光线透过率不会有突兀的变化,提高智能眼镜遮挡片40的外观效果,并能够避免观察到的画面产生突兀的明亮变化,保证能够用户通过智能眼镜100能够观察得到较好的画面。并且,渐变区B的光线透过率逐渐的变化,能够有效排除和滤除外界光束中的散射光线,使得视野更加的清晰自然。可以理解的是,一些实施方式中,智能眼镜遮挡片40可以仅包括渐变区B及低透射区A,而没有高透射区C。
本申请一些实施方式中,在同样的光照条件下,低透射区A的光线透过率与渐变区B的最大的光线透过率的差值小于10%,渐变区B的最小的光线透过率与高透射区C的光线透过率的差值小于10%,从而避免低透射区A至渐变区B的光线透过率变化过大,从而避免观察到的画面亮度变化过大而影响观看效果。一些实施方式中,低透射区A的光线透过率与渐变区B的最大的光线透过率的差值小于2%,此时,低透射区A与渐变区B的光线透过率的变化肉眼基本不能识别,因此能够观察得到较好的画面效果;的最小的光线透过率与高透射区C的光线透过率的差值小于2%,此时,渐变区B与高透射区C的光线透过率的变化肉眼基本不能识别,因此能够观察得到较好的画面效果,并使智能眼镜遮挡片40能够有较好的外观效果。
本申请实施方式中,智能眼镜遮挡片40朝向显示镜片30的一面与横梁10固定,横梁10在智能眼镜遮挡片40上的投影位于智能眼镜遮挡片40的高透射区C,即从智能眼镜遮挡片40背离显示镜片30的一侧观察智能眼镜100时,横梁10被智能眼镜遮挡片40的低透射区A遮挡。由于智能眼镜100的低透射区A的光线透过率低,此时,低透射区A对横梁10能够有较好的遮挡效果。由于横梁10上设有微投影仪、摄像头、处理器等结构,以及用于连接微投影仪、摄像头、处理器以及其他结构的走线,智能眼镜遮挡片40的低透射区A遮挡横梁10,即能够遮挡设于横梁10上的微投影仪、处理器、走线等结构,从而使得智能眼镜100能够有更好的外观效果。需要说明的是,当横梁10上设有摄像头用于对用户周围真实环境进行观察时,智能眼镜遮挡片40对应于摄像头的位置的透过率较高,从而避免智能眼镜遮挡片40对摄像头的拍摄效果的影响。
一些实施方式中,渐变区B在第一方向上的尺寸与智能眼镜遮挡片40在第一方向上的尺寸比值为1/6~2/3,保证渐变区B有足够的尺寸实现从低透射区A至高透射区C的光线透射率的渐变,避免渐变区B尺寸不够而导致光线透射率变化过大,从而保证能够观察得到良好的画面效果,并能保证智能眼镜遮挡片40具有较好的外观效果。一些实施方式中,横梁10在第一方向上的尺寸一般为10~30mm,为了保证智能眼镜100的外观效果,低透射区A在第一方向上的尺寸可以等于或者略大于横梁10在第一方向上的尺寸。并且,为了保证智能眼镜100的外观效果,智能眼镜100在第一方向上的尺寸需要在合理的范围,因此,本实施方式中,高透射区C在第一方向上的尺寸与低透射区A在第一方向上的尺寸的比值小于2,从而保证智能眼镜100第一方向上的尺寸不至于过大,能够满足智能眼镜100的美观度的需求。可以理解的是,渐变区B、高透射区C、低透射区A的尺寸以及尺寸之间的比值大小也可以根据实际情况而进行任意变化。一些实施方式中,高透射区C在第一方向上的尺寸可以为0,即智能眼镜遮挡片40没有高透射区C。
本申请中,智能眼镜遮挡片40的结构可以有多种,下面将结合图4至图12更加详细地描述本申请实施例的一些具体的而非限制性的例子。
请参阅图4,图4所示为本申请第一实施方式的智能眼镜遮挡片40的截面示意图。本实施方式中,智能眼镜遮挡片40包括在第二方向(如图1a及图4中X方向)上依次层叠设置的基底41及膜层42,其中,第二方向为显示镜片30至智能眼镜遮挡片40的排列方向第二方向垂直于第一方向。本实施方式中,膜层42设于基底41背离智能眼镜100观察侧的一侧,外界光线经膜层42后再传输至基底41。其中,智能眼镜100观察侧即为用户佩戴智能眼镜100时的用户的眼睛所在侧。可以理解的是,一些实施方式中,膜层42也可以设于基底41朝向智能眼镜100观察侧的一侧,外界光线经基底41后再传输至膜层42。
本实施方式中,基底41各个位置的光线透过率均匀,且基底41的光线透过率随着环境光强度的增高而降低。在照度较强的使用场景下,基底41的光线透过率降低,从而降低智能眼镜遮挡片40的光线透过率,保证入射的真实世界画面与虚拟画面的对比度能较高,能够同时清楚的看到真实世界画面以及虚拟画面;或者,在照度较弱的使用场景下,基底41的光线透过率提高,从而提高智能眼镜遮挡片40的光线透过率,避免观察到真实世界画面过暗而带来的问题。本实施方式中,基底41各个位置的厚度均匀,基底41由透明基材内均匀掺杂光致变色材料制得。其中,光致变色材料接收到的光强达到一定的阈值后发生颜色变化,从而使得基底41从无色态向着色态变化,进而改变基底41的光线透过率。本实施方式中,透明基材采用光学级高分子材料形成,例如光学聚碳酸酯(polycarbonate,简称PC)材料、有机玻璃(polymethyl methacrylate,简称PMMA)等材料,透明基材的各个位置的光线透过率相同,一般均在90%以上。其中,基底41具有一定的厚度和结构强度,从而能够起到保护显示镜片30的作用。本实施方式中,基底41的厚度一般为0.1mm~10mm。需要说明的是,基底41中掺杂的光致变色材料浓度越高,其变色后颜色越深,光线透过率越低;当基底41中掺杂的光致变色材料浓度一定时,光照强度越高,其变色后颜色越深,光线透过率越低。本实施方式中,透明基材中掺杂的光致变色材料为卤化银光致变色材料,通过紫外光照射基底41,能够使光致变色材料从无色态向着色态转变,使得基底41的光线透过率在24%~88%之间变化。需要说明的是,本申请所说的无色态不一定为完全无色的状态,可以指无色的状态,也可以为具有一定的颜色,但是颜色较着色态的时候明显更浅的状态。
可以理解的是,本申请还可以通过其它的方式实现基底41的光线透过率的变化。例如,可以以电致变色器件作为本实施方式的基底41,通过改变通入基底41中的电压大小,以使电致变色器件变色,从而改变基底41的光线透过率。例如,请参阅图5,图5所示为另一种实施方式的智能眼镜遮挡片40的基底41的截面示意图。本实施方式中,基底41为电致变色器件,电致变色器件包括掺杂有电致变色材料的基材411,且基材411内设有透明电极412。将通电电路与透明电极412连接,以通过通电电路向基底41中通入电压。其中,电致变色材料可以为有机电致变色材料,也可以为无机电致变色材料。通过改变通入基底41中的电压的大小,从而控制电致变色材料的变色程度,进而改变基底41的光线透过率。例如,一些实施方式中,通入基底41的电压大小在0V~2.5V之间变化,通入电压从0V~2.5V逐渐增加时,智能眼镜遮挡片40的基底41从电致变色材料反应以从无色态向着色态变化,且颜色逐渐加深、光线透过率逐渐下降。
通入基底41中的电压大小可以通过主动调节或者被动调节的方式进行调节。其中,主动调节是指用户能够根据使用场景自行操作按钮(包括在智能眼镜100上设置的物理按钮或者在控制软件内设置的软件按钮),以调节通入基底41中的电压大小,从而用户的实际需要改变基底41的光线透过率。例如,当用户由室内转移到室外后,用户自行操作按钮,电压从0V逐渐增加至所需值,此时智能眼镜遮挡片40的基底41由无色态变成着色态;当用户由室外转移到室内后,用户自行操作按钮,电压逐渐下降至0V,此时遮挡片的电致变色基底41由着色态变成无色态。其中,被动调节是指智能眼镜100感测外界的照度变化,从而自动调节通入基底41中的电压大小。例如,请参阅图6,图6所示为本申请的另一种实施方式的智能眼镜100的结构示意图。本实施方式中,智能眼镜100还包括光传感器50以及处理器60,光传感器50与处理器60通信连接,处理器60与基底41中的通电电路进行电连接。其中,光传感器50能够感测外界的照度,并将感测得到的照度信息传输给处理器60,处理器60处理照度信息并根据照度的大小改变通入基底41的透明电极412中通入电压的大小,从而根据实际的外界照度情况改变基底41的光线透过率。其中,光传感器50可以设于横梁10或者镜腿20内,光传感器50的感测探头伸出镜腿20的表面或者横梁10上未被智能眼镜遮挡片40遮挡的表面,以保证光传感器50能够直观的感测到外界的照度的变化。当用户由室内转移到室外后,光传感器50感测到外界照度由几百勒克斯(lux,缩写为lx,其中,lx为照度的单位)变成几千勒克斯甚至是上万勒克斯,此时触发控制基底41中通入电压大小的电压开关,使得通入基底41的电压从0V增大到变化至合适值,此时基底41由无色态变成着色态,基底41光线透射率下降,减少外界的入光量,以使得虚拟画面与真实世界的画面对比度较为恰当,用户能够同时看清楚真实世界画面与虚拟画面;用户由室内转移到室外后,传感器感测到照度由几千勒克斯甚至是上万勒克斯变成几百勒克斯,此时触发控制基底41中通入电压的电压开关,使得通入基底41的电压下降至0V,此时基底41由着色态变成无色态,基底41光线透射率上升,从而增加外界的进光量,以保证能够清楚的看到真实世界的场景。本申请一些实施方式中,通过改变通入基底41中的电压,能够使得基底41的光线透过率在16%~90%之间变化,相较于掺杂了光致变色材料的基底41的光线透过率的变化范围更大,且光线透过率的大小能够更加的可控。
请重新参阅图4,本实施方式中,膜层42为反射式薄膜,可以通过喷涂、磁控溅射等方式形成于基底41上,或者,膜层42也可以通过热压或者粘贴等方式贴在基底41上。本实施方式中,膜层42的厚度较薄,一般为纳米级或者亚微米级。膜层42包括在第一方向上依次排列的第一部分421、第二部分422及第三部分423,第二部分422位于第一部分421与第三部分423之间。膜层42的第一部分421的位置处为智能眼镜遮挡片40的低透射区A;膜层42的第二部分422的位置处为智能眼镜遮挡片40的渐变区B;膜层42的第三部分423的位置处为智能眼镜遮挡片40的高透射区C。其中,第一部分421的位置处是指膜层42的第一部分421对应的智能眼镜遮挡片40的区域,该区域包括膜层42的第一部分421及膜层42的第一部分421覆盖的部分基底;第二部分422的位置处是指膜层42的第二部分422对应的智能眼镜遮挡片40的区域,该区域包括膜层42的第二部分422及膜层42的第二部分422覆盖的部分基底;第三部分423的位置处是指膜层42的第三部分423对应的智能眼镜遮挡片40的区域,该区域包括膜层42的第三部分423及膜层42的第三部分423覆盖的部分基底。第一部分421的光线透过率小于第三部分423的光线透过率,第二部分422的光线透过率从第一部分421向第三部分423逐渐增加。本实施方式中,第一部分421的光线透过率小于10%,从而保证第一部分421所处的低透射区A在任何光照条件下的透过率均小于10%,实现对横梁10良好的遮挡效果。本实施方式中,智能眼镜遮挡片40的光线透过率与基底41的光线透过率及膜层42的光线透过率均正相关。本实施方式中,基底41的各个位置的光线透过率相同,第一部分421的光线透过率小于第三部分423的光线透过率,第二部分422的光线透过率从第一部分421向第三部分423的方向上逐渐减大,从而实现低透射区A的光线透过率小于高透射区C,渐变区B的光线透过率从高透射区C至低透射区A逐渐变小。需要说明的是,本申请实施方式中,高透射区C是指基底41处于无色态时,智能眼镜遮挡片40的光线透过率大于80%的区域;低透射区A是指基底41处于无色态时,智能眼镜遮挡片40的光线透过率小于10%的区域。优选的,基底41处于无色态时,智能眼镜遮挡片40的低透射区A的光线透过率小于3%,以保证在任意场景下均能够实现较好的遮挡横梁10的效果。
需要说明的是,本申请的其它一些实施方式中,当智能遮挡片40仅包括低透射区A及渐变区B时,膜层42也相应的仅包括第一部分421及第二部分422。
本实施方式中,膜层42为反射式薄膜,第一部分421的厚度d1大于第三部分423的厚度d3,第二部分422的厚度从第一部分421至第三部分423的方向上逐渐变小。请参阅7,图7所示为膜层42的厚度与智能眼镜遮挡片40的光线透过率的曲线图。从图中可知,膜层42的厚度增加,智能眼镜遮挡片40的光线透过率降低。膜层42的厚度越大,其反射的光线越多,光线透过率越低,从而实现第一部分421的光线透过率大于第三部分423的光线透过率,第二部分422的光线透过率从第一部分421向第三部分423逐渐减小。其中,膜层42可以为铝膜、金膜、银膜等金属膜,二氧化钛、二氧化硅等多层介质材料堆叠得到的介质膜,或者也可以为金属膜与介质膜层42叠设置形成的金属-非金属膜。需要说明的是,本实施方式中,反射式薄膜能够选择性的反射外界光线中的可见光并透过紫外光。因此,膜层42基本不会对照射至基底41的紫外光的强度产生影响,从而保证基底41的各个位置的光线透过率基本一致。并且,当膜层42为金属膜或者金属-非金属膜时,膜层42反射光线能够呈现出金属效果,具有较好的外观效果。当膜层42为介质膜时,不同厚度的介质膜反射的外界光线的波段范围不同,从而能够使得膜层42呈现出虹彩效果,从而使得智能眼镜100能够具有较好的外观效果。本实施方式中,膜层42为铝膜。
本实施方式中,第二部分422的厚度从第一部分421至第三部分423呈阶梯型变化,且相邻的阶梯的厚度相同。换句话说,本实施方式中,第二部分422包括在第二方向上排列的多个子区,每个子区为厚度均匀的膜层结构,即每个子区内各个位置的厚度均相同。多个子区的厚度从第三部分423至第一部分421的方向上逐渐变小,且多个子区中相邻的两个子区的厚度差值均相同。例如,图4所示实施方式中,第二部分422包括有三个子区,其中,从第一部分421至第三部分423方向上的三个子区的厚度分别为d21、d22、d23,其中,d21、d22、d23满足:d23<d22<d21,即多个子区的厚度从第三部分423至第一部分421的方向上逐渐变大;并且,本实施方式中,d21、d22、d23满足:d22-d21=d23-d22,即两个子区的厚度差值均相同。本实施方式中,通过多次薄膜沉积的方式形成膜层42,膜层42厚度较小的区域沉积的薄膜的层数较少,膜层42厚度较大的区域沉积的薄膜的层数较多。例如,图4所示实施方式中,第三部分423的厚度最大,包括有五层薄膜层,而第一部分421的厚度最小,仅包括一层薄膜层。第二部分422包括三个子区,三个子区的厚度从第一部分421至第三部分423的方向上逐渐增大。具体的,从第一部分421至第三部分423的厚度方向上的三个子区的薄膜层的厚度分别为两层、三层、四层。本实施方式中,薄膜沉积的方式可以为磁控溅射、气相沉积等沉积方式。本实施方式中,每层薄膜层的厚度大小相同,从而使得第二部分422的多个子区中相邻的两个子区的厚度差值均相同。本实施方式中,由于每层薄膜层的厚度均相同,因此,每层薄膜层的制程参数(如时间参数)可以相同,从而使得控制沉积形成膜层42的操作程序简单。
本实施方式中,横梁10在第二方向上的尺寸为15mm,智能眼镜遮挡片40在第二方向上的尺寸为52mm。其中,第一部分421在第二方向上的尺寸为15mm,即低透射区A在第二方向上的尺寸为15mm,保证低透射区A能够遮挡横梁10,使得智能眼镜100能够有较好的外观效果。膜层42的第一部分421的厚度大于22nm,当基底41处于无色态时,第一部分421的光线透射率最大为3.0%;当基底41处于着色态时,低透射区A的光线透射率最大为0.8%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,智能眼镜遮挡片40对横梁10均有较好的遮挡效果,保证智能眼镜100具有良好的外观效果。第三部分423在第二方向上的尺寸为15mm,即高透射区C在第二方向上的尺寸为15mm。膜层42的第三部分423的厚度d1小于0.92nm,当基底41处于无色态时,高透射区C的光线透射率最小为80.0%;当基底41处于着色态时,高透射区C的光线透射率最小为21.7%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,高透射区C的光线透射率均大于20%,从而在任意使用场景下均能够具有较好的光线透过率,能够看清真实世界的画面。第二部分422在第二方向上的尺寸为22mm,即渐变区B在第二方向上的尺寸为22mm。本实施方式中,第二方向上每2mm设置一阶梯,即第二部分422内形成有11个子区,每个子区在第二方向上的距离为2mm。每个阶梯的厚度均为2nm。具体的,从第三部分423至第一部分421方向的第二部分422的各子区的厚度分别为1nm、3nm、5nm、7nm、9nm、11nm、13nm、15nm、17nm、19nm、21nm。当基底41处于无色态时,渐变区B的对应于各子区位置的光线透射率从第三部分423至第一部分421方向的分别为79.2%、58.6%、41.6%、29.5%、21.0%、15.2%、11.1%、8.2%、6.1%、4.6%、3.4%;当基底41处于着色态时,渐变区B的对应于各子区位置的光线透射率从第三部分423至第一部分421方向的分别为21.4%、15.9%、11.3%、8.0%、5.7%、4.1%、3.0%、2.2%、1.7%、1.2%、0.9%。
本实施方式中,通过将基底设置为通过设置膜层42的不同区域的厚度不同,从而实现智能眼镜遮挡片40的不同区域的光线透过率的变化。
请参阅图8,图8所示为本申请第二实施方式的智能眼镜遮挡片40的截面示意图。本实施方式与图4所示第一实施方式的智能眼镜遮挡片40的差别在于:本实施方式中,第二部分422的多个子区中任意相邻的两个子区的光线透过率的差值基本相同。根据图5所示的膜层42厚度与智能眼镜遮挡片40的光线透过率的曲线图可知,膜层42厚度与智能眼镜遮挡片40的光线透过率并非为线性变化的,即相邻的子区的光线透过率的差值基本相同时,相邻的子区的厚度差值是不同的。例如,图8所示实施方式中,d21、d22、d23满足:d22-d21≠d23-d22,即图6所示实施方式中,相邻的两个子区的厚度差值不同,以使得第二部分422中相邻的子区的光线透过率的差值相同。本实施方式中,通过控制沉积不同薄膜层时的制程参数,如改变沉积不同薄膜层时的时间参数不同,从而在沉积厚度不同的薄膜层以形成膜层42,从而使得相邻的子区的厚度差值不同。本实施方式中,相邻的子区的光线透过率的差值相同,使得渐变区B的光线透过率变化更加的均匀,用户能够通过智能眼镜100观察得到效果更好的真实世界画面,且智能眼镜100能够有较好的外观效果。
一些实施方式中,横梁10在第二方向上的尺寸为15mm,智能眼镜遮挡片40在第二方向上的尺寸为52mm。其中,第一部分421在第二方向上的尺寸为15mm,即低透射区A在第二方向上的尺寸为15mm,保证低透射区A能够遮挡横梁10,使得智能眼镜100能够有较好的外观效果。膜层42的第三部分423的厚度大于22nm,当基底41处于无色态时,低透射区A的光线透射率最大为3.0%;当基底41处于着色态时,低透射区A的光线透射率最大为0.8%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,低透射区A的光线透射率均小于或等于3%,从而在任意使用场景下对智能眼镜100的横梁10均有较好的遮挡效果。第三部分423在第二方向上的尺寸为15mm,即高透射区C在第二方向上的尺寸为15mm。膜层42的第三部分423的厚度小于0.92nm,当基底41处于无色态时,高透射区C的光线透射率最小为80.0%;当基底41处于着色态时,高透射区C的光线透射率最小为21.7%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,高透射区C的光线透射率均大于20%,从而在任意使用场景下均能够具有较好的光线透过率,能够看清真实世界的画面。第二部分422在第二方向上的尺寸为22mm,即渐变区B在第二方向上的尺寸为22mm。本实施方式中,第二部分422包括有11个子区,每个子区在第二方向上的长度为2mm。从第三部分423至第一部分421方向的各子区的厚度分别为1nm、1.73nm、2.46nm、3.23nm、4.08nm、5.05nm、6.21nm、7.70nm、9.76nm、13.05nm、21nm。当基底41处于无色态时,渐变区B的光线透射率从第三部分423至第一部分421方向的分别为79.2%、71.6%、64.0%、56.5%、48.9%、41.3%、33.7%、26.1%、18.6%、11.0%、3.4%;当基底41处于着色态时,渐变区B的光线透射率从第三部分423至第一部分421方向的分别为21.4%、19.4%、17.3%、15.3%、13.2%、11.2%、9.1%、7.1%、5.0%、3.0%、0.9%。
请参阅图9,图9所示为本申请第三实施方式的智能眼镜遮挡片40的截面示意图。本实施方式与图4所示第一实施方式的智能眼镜遮挡片40的差别在于:膜层42包括第一部分424、第二部分425及第三部分426,其中,第一部分424与第三部分426的结构与图4所示实施方式相同,第二部分425与图4所示实施方式的差别在于:第二部分425背离基底41的一面为平滑表面,而并非如图4所示实施例中的阶梯状表面。具体的,第二部分425背离基底41的一面可以为平滑的斜面或者弧面,其中,弧面的曲率方向可以朝向基底41方向或者背离基底41的方向。本实施方式中,第二部分425背离基底41的一面为平滑的斜面。
基底41为电致变色器件。本实施方式中,基底41为电致变色器件,其采用的电致变色材料为氧化钨,其中,氧化钨为无机电致变色材料。透明电极412为两个,分别为一个阳极电极及一个阴极电极。阳极电极与阴极电极分别位于透明基底41远离显示镜片30的一面以及靠近显示镜片30的一面,以为阳极电极与阴极电极且阳极电极与阴极电极的电极大小与透明基底41的大小相同,从而能够保证基底41的各个位置的电压强度相同,从而保证基底41的各个位置的光线透过率相同。通过改变阴极电极与阳极电极之间的电压,从而改变通入基底41中的电压的大小,使得基底41的光线透过率在16%~90%之间变化。
本实施方式中,由于第二部分425的膜层42背离基底41的一面并非图图4所示的阶梯状的表面,而是从第三部分426向第一部分424倾斜的斜面。因此,第二部分425的膜层42的厚度从第一部分424至第三部分426并非呈阶梯型变化,而是呈线性变化。本实施方式中,由于第二膜层42背离基底41的一面并非呈阶梯型变化,而是平滑的表面,能够通过膜厚修正板调型的方式得到,相对于第一实施例或者第二实施例中阶梯型结构的第二部分422来说,制作方式更加的简单。
本实施方式中,横梁10在第二方向上的尺寸为15mm,智能眼镜遮挡片40在第二方向上的尺寸为52mm。其中,第一部分424在第二方向上的尺寸为15mm,即低透射区A在第二方向上的尺寸为15mm,保证低透射区A能够遮挡横梁10,使得智能眼镜100能够有较好的外观效果。膜层42的第一部分424的厚度大于23.45nm,当基底41处于无色态时,低透射区A的光线透射率最大为3.0%;当基底41处于着色态时,低透射区A的光线透射率最大为0.5%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,低透射区A的光线透射率均小于或等于3%,从而在任意使用场景下对智能眼镜100的横梁10均有较好的遮挡效果。第三部分426在第二方向上的尺寸为15mm,即高透射区C在第二方向上的尺寸为15mm。膜层42的第三部分426的厚度小于1.04nm,当基底41处于无色态时,高透射区C的光线透射率最小为80.0%;当基底41处于着色态时,高透射区C的光线透射率最小为8.9%。第二部分425在第二方向上的尺寸为20mm,即渐变区B在第二方向上的尺寸为20mm。本实施方式中,第二部分425的膜层42的厚度在第二方向线性变化,从而使得第二部分425的膜层42背离基底41的一面为从第三部分426向第一部分424倾斜的斜面。具体的,本实施方式中,第二部分425的膜层42的厚度在从第三部分426向第一部分424的方向上从1.04nm至23.45nm逐渐变化。第二部分425的膜层42的厚度在从第三部分426向第一部分424的方向上从1.04nm至23.45nm逐渐变化。当基底41处于无色态时,渐变区B的光线透射率从第一部分424至第三部分426方向的逐渐从3%至80%逐渐变化;当基底41处于着色态时,低透射区A的光线透射率从第一部分424至第三部分426方向的逐渐从0.5%至8.9%逐渐变化。
请参阅图10,图10所示为本申请的第四实施方式的智能眼镜遮挡片40的截面示意图。本实施方式与第一实施方式的智能眼镜遮挡片40的差别在于:本实施方式中,膜层42包括第一部分427、第二部分428以及第三部分429,第二部分428位于第三部分429与第一部分427之间,第一部分427位于低透射区A、第二部分428位于渐变区B、第三部分429位于高透射区C。膜层42由凸起于基底41的表面的多个微纳结构构成。微纳结构在第一部分427、第二部分428以及第三部分429的密度均不同。具体的,第一部分427内的微纳结构的密度大于第三部分429内的微纳结构的密度,第二部分428内微纳结构的密度从第一部分427至第三部分429的方向上逐渐减小,且第一部分427内的微纳结构的密度大于第二部分428内微纳结构的最大密度,第三部分429内的微纳结构的密度小于第二部分428内微纳结构的最小密度。由于膜层42的微纳结构的密度越大,膜层42的光线透过率越低。因此,第一部分427的光线透过率大于第三部分429的光线透过率,第二部分428的光线透过率从第一部分427至第三部分429的方向上逐渐增大。本实施方式中,位于第一部分427内的微纳结构为微纳结构42a,位于第二部分428内的微纳结构为微纳结构42c,位于第三部分429内的微纳结构为微纳结构42e。微纳结构42a、微纳结构42c、微纳结构42e为相同的结构。膜层42内的相邻的微纳结构之间的距离越远,则膜层42内的微纳结构的密度越小。本实施方式中,位于第一部分427的相邻的微纳结构42a之间的距离大于位于第三部分429的相邻的微纳结构42e之间的距离,因此,位于第一部分427内的微纳结构42a的密度小于位于第三部分429内的微纳结构42e的密度。位于第二部分428的相邻的微纳结构42c之间的距离从第一部分427至第三部分429逐渐增大,因此,位于第二部分428内的微纳结构42a的密度从第一部分427至第三部分429的方向上逐渐增大,进而实现膜层42的第二部分428的光线透过率的从第一部分427至第三部分429的方向上逐渐增大。
其中,微纳结构可以为柱状、锥台状、半球状等凸起结构。微纳结构的尺寸(包括突出于基底41的高度尺寸及微纳结构与基底41平行方向上的尺寸)为纳米级尺寸,从而能够实现反射可见光的效果。其中,微纳结构可以设于基底41背离显示镜片30的一个表面,或者,也可以形成于基底41朝向显示镜片30的一个表面。
本实施方式中,微纳结构的形成方式可以包括:
将不同区域具有不同孔密度的多孔模板贴附于基底41上。本实施方式中,多孔模板为多孔氧化铝模板。可以理解的是,本实施方式中,多孔模板的材料还可以为其它材料,在此不进行具体限制。
在将多孔模板贴附于基底41上以后,在多孔模板背离基底41的一面沉积上膜层42材料(如金、银、铝等金属材料,或者二氧化钛、二氧化硅等介质材料),膜层42材料填充于多孔模板的通孔内。
在多孔模板背离基底41的一面沉积上膜层42材料以后,去除多孔氧化铝,留下微纳结构,即实现在基底41上形成微纳结构。其中,由于多孔模板的不同区域的孔密度不同,从而能够得到不同的区域内微纳结构的密度不同的膜层42。
可以理解的是,本实施方式的微纳结构还可以通过其它的方式形成,例如,使用光刻、纳米压印等技术形成本实施方式的微纳结构。
请参阅图11,图11所示为图10所示实施方式的智能眼镜遮挡片40的膜层42表面部分区域的放大示意图。本实施方式中,微纳结构为圆柱状结构,微纳结构呈六边形的周期性排列,每个微纳结构形成于位于一个六边形的角上。可以理解的是,本申请的其它实施方式中,微纳结构也可以呈方形、三角形、五边形等形状周期性排列。其中,相邻的微纳结构之间的距离是指微纳结构的直径d的一半加上相邻的两个微纳结构表面之间距离dl之和。本实施方式中,相邻的微纳结构之间的距离可以为200nm~2500nm,优选200nm~800nm。
本实施方式中,横梁10在第二方向上的尺寸为15mm,智能眼镜遮挡片40在第二方向上的尺寸为50mm。其中,第一部分427在第二方向上的尺寸为15mm,即低透射区A在第二方向上的尺寸为15mm,保证低透射区A能够遮挡横梁10,使得智能眼镜100能够有较好的外观效果。膜层42的第一部分427的相邻的两个微纳结构42a之间的间距小于9.1nm,当基底41处于无色态时,低透射区A的光线透射率最大为2.9%;当基底41处于着色态时,低透射区A的光线透射率最大为0.04%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,低透射区A的光线透射率均小于或等于3%,从而在任意使用场景下对智能眼镜100的横梁10均有较好的遮挡效果。第三部分429在第二方向上的尺寸为15mm,即高透射区C在第二方向上的尺寸为15mm。膜层42的第三部分429没有设置微纳结构,此时,高透射区C的光线透过率与基底41的光线透过率相同。当基底41处于无色态时,高透射区C的光线透射率为80.0%;当基底41处于着色态时,高透射区C的光线透射率最小为1%。第二部分428在第二方向上的尺寸为20mm,即渐变区B在第二方向上的尺寸为20mm。本实施方式中,第二部分428的相邻的两个微纳结构42c的距离在第一部分427至第三部分429的方向上从210nm至700nm逐渐变化,当基底41处于无色态时,渐变区B的光线透射率为在第一部分427至第三部分429的方向上从4.5%至71.2%逐渐变化;当基底41处于着色态时,渐变区B的光线透射率为在第一部分427至第三部分429的方向上从0.06%至0.88%逐渐变化。第二部分428在第二方向上的尺寸为20mm,即渐变区B在第二方向上的尺寸为20mm。本实施方式中,第二部分428分为五个子区,即每个子区在第二方向上的尺寸为4mm。每个子区内的相邻的微纳结构42e之间的密度不同,从第一部分427至第三部分429的方向上的子区内的相邻的两个微纳结构42e的距离分别为210nm、230nm、300nm、500nm、700nm。当基底41处于无色态时,从一部分427至第三部分429第的方向上的各子区对应的智能眼镜100的遮挡片的光线透过率分别为4.5%、18.6%、34.4%、55.0%、71.2%;当基底41处于着色态时,从第一部分427至第三部分429的方向上的各子区对应的智能眼镜100的遮挡片的光线透过率分别为0.06%、0.23%、0.43%、0.69%、0.88%。
一些实施方式中,在基底41上形成微纳结构以后,再在微纳结构背离基底41的一面上沉积一层保护膜。本实施方式中,保护膜均匀的覆盖微纳结构的表面以及未被微纳结构遮挡的基底41的表面。保护膜用于保护微纳结构,并能够提高微纳结构在基底41上固着的牢固度。保护膜42b的厚度较薄,保护膜42b对透过率的影响较小,可以忽略不计。本实施方式中,保护膜包括位于第一部分427内的保护膜42b、位于第二部分428内的保护膜42d、位于第三部分429内的保护膜42f。保护膜42b可以为铝膜、金膜、银膜等金属膜,或者二氧化钛、二氧化硅等介质材料沉积形成的介质膜,或者,也可以为金属膜与介质膜堆叠形成。图8所示实施方式的智能眼镜遮挡片40中,保护膜42b的金属铝膜,保护膜42b的厚度小于3nm。
一些实施方式中,本申请还提供另一种实施方式智能眼镜遮挡片40。本实施方式与第一实施方式的智能眼镜遮挡片40的差别在于:本实施方式的智能眼镜遮挡片40的膜层42的各个位置的厚度均匀,膜层42通过在透明基板内掺杂电致变色材料或电致变色材料得到。膜层42的第三部分423的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度小于第一部分421的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度;第二部分422的光致变色材料或者电致变色材料的掺杂浓度从第一部分421至第三部分423的方向上逐渐变小。
请参阅图12,图12所示为本申请的第五实施方式的智能眼镜遮挡片40的截面示意图。本实施方式与第一实施方式的智能眼镜遮挡片40的差别在于:本实施方式的智能眼镜遮挡片40只有基底41,基底41的各个位置的厚度均相同,基底41内对应于不同的位置掺杂有不同浓度的光致变色材料,从而实现智能眼镜遮挡片40的不同区域的光线透过率的变化。本实施方式中,光致变色材料为卤化银材料。
本实施方式中,横梁10在第二方向上的尺寸为15mm,智能眼镜遮挡片40在第二方向上的尺寸为50mm。其中,智能眼镜遮挡片40的低透射区A在第二方向上的尺寸为15mm,保证高透射区C能够遮挡横梁10,使得智能眼镜100能够有较好的外观效果。低透射区A的电致变色材料的掺杂浓度较高,当在照度较低的场景下使用智能眼镜100时,低透射区A的光线透射率最大为3.0%;当在照度较高的场景下使用智能眼镜100时,低透射区A的光线透射率最大为0.8%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,低透射区A的光线透射率均小于或等于3%,从而在任意使用场景下对智能眼镜100的横梁10均有较好的遮挡效果。高透射区C在第二方向上的尺寸为15mm。本实施方式中,高透射区C的电致变色材料的掺杂浓度低,基本为0。当在照度较低的场景下使用智能眼镜100时,高透射区C的光线透射率最小为80.0%;当在照度较高的场景下使用智能眼镜100时,高透射区C的光线透射率最小为21.8%,即不管智能眼镜100在任意的使用场景下,高透射区C的光线透射率均大于20%,从而在任意使用场景下均能够具有较好的光线透过率,能够看清真实世界的画面。渐变区B在第二方向上的尺寸为20mm。渐变区B的光致变色材料的掺杂浓度从低透射区A至高透射区C的方向上逐渐减少,从而实现渐变区B的光线透过率从低透射区A至高透射区C的方向上逐渐提高。本实施方式中,当在照度较低的场景下使用智能眼镜100时,渐变区B的光线透射率从低透射区A至高透射区C的方向上能够从3.0%至80%逐渐变化。具体的,本实施方式的渐变区B在第二方向上分成了11个子区,渐变区B的光线透射率从高透射区C至低透射区A的方向上的各子区的透过率分别为79.2%、71.6%、64.0%、56.5%、48.9%、41.3%、33.7%、26.1%、18.6%、11.0%、3.4%;当在照度较高的场景下使用智能眼镜100时,渐变区B的光线透射率从低透射区A至高透射区C的方向上从0.8%至21.8%逐渐变化。具体的,渐变区B的光线透射率从高透射区C至低透射区A的方向上的各子区的透过率分别为21.4%、19.4%、17.3%、15.3%、13.2%、11.2%、9.1%、7.1%、5.0%、3.0%、0.9%。
一些实施方式中,图12所示实施例的智能眼镜遮挡片40的基底41上还可以沉积保护膜43。保护膜43的为各个位置厚度相同的薄膜层,用于保护基底41。保护膜43的厚度较小,对光线的透过基本上没有影响。可以理解的是,一些实施方式中,保护膜43内也可以掺杂不同浓度的电致变色材料或者光致变色材料,使得保护膜43对应于低透射区A的区域光线透过率大于保护膜43对应于高透射区C的区域光线透过率,保护膜43对应于渐变区B的光线透过率从低透射区A至高透射区C的方向上逐渐减低。
本申请还提供第六种实施方式的智能眼镜遮挡片40。本实施方式与第五实施方式的智能眼镜遮挡片40的差别在于:本实施方式的智能眼镜遮挡片40的基底41为电致变色器件。本实施方式的基底41内均匀的掺杂有电致变色材料,且基底41中包括多个阵列设置的第一电极、多个薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)以及第二电极。其中,第一电极及第二天线分别为阳极电极及阴极电极。第二电极与多个阵列设置的第一电极均相对设置,每个薄膜晶体管对应的连接一个第一电极,通过对应的薄膜晶体管为第一电极供电。本实施方式中,通过控制通入不同区域的第一电极的电量不同,从而控制不同区域的第一电极与第二电极之间的电压不同,进而调整不同区域的光线透过率。
本实施方式中,横梁10在第二方向上的尺寸为15mm,智能眼镜遮挡片40在第二方向上的尺寸为50mm。其中,智能眼镜遮挡片40的低透射区A在第二方向上的尺寸为15mm,保证高透射区C能够遮挡横梁10,使得智能眼镜100能够有较好的外观效果。本实施方式中,低透射区A的电压值较高,电压值在1.2至1.5之间变化,从而使得低透射区A的最大的光线透过率在1.0%至3.0%之间变化。即电压值达到1.2V时,低透射区A的光线透过率小于3.0%;当电压值达到1.5V时,低透射区A的光线透过率小于1.0%。本实施方式中,高透射区C在第二方向上的尺寸为0,即不存在高透射区C。本实施方式中,渐变区B在第二方向上的尺寸为35mm。渐变区B包括在五个子区,每个子区在第二方向上的尺寸均为7mm。当在照度较低的场景下使用智能眼镜100时,从低透射区A至高透射区C的方向上各子区的初始电压值分别大约为1.2V、0.9V、0.6V、0.3V、0V,此时,从低透射区A至高透射区C的方向上各子区所对应的光线透过率为3.0%、18.4%、42.5%、77.8%、80.0%;当在照度较高的场景下使用智能眼镜100时,可以提高各子区的电压,使从低透射区A至高透射区C的方向上各子区的电压分别大约为1.4V、1.3V、1.2V、1.1V、1.0V时,从低透射区A至高透射区C的方向上各子区所对应的光线透过率分别大约为1.2%、2.0%、3.0%、9.7%、11.5%。
本申请中,各智能眼镜遮挡片40能够根据实际的使用场景改变其透过率,从而使得不管在何种使用条件下,用户均能够通过智能眼镜100观察到清晰的虚拟画面以及真实世界画面。可以理解的是,本申请中的智能眼镜遮挡片40类似的结构也可以应用于汽车玻璃、室外幕墙显示等应用领域,具有一定装饰性及可控透过率调节。
本申请还提供一种可穿戴系统。可穿戴系统包括控制终端和上述各实施例中的智能眼镜100,控制终端与智能眼镜100通信连接。其中,控制终端与智能眼镜100之间的通信连接可以为无线通信连接或者有线通信连接,或者同时存在无线通信连接及有线通信连接。其中,无线通信连接即是指通过蓝牙、红外、wifi等无线通信方式实现通信,有线通信连接即是指通过连接线连接等无线通信方式实现通信连接。控制终端用于向智能眼镜100输出图像信息和控制指令,从而控制智能眼镜100进行虚拟图像显示。并且,一些实施方式中,控制终端能够控制智能眼镜100的遮挡片的透过率的控制。例如,当智能眼镜100包括图6所示实施方式的智能眼镜遮挡片40时,通过操作终端的控制界面能够向智能眼镜遮挡片40的处理器60发送控制信号,以通过处理器60控制传输至智能眼镜遮挡片40的基底41的电压,从而改变智能眼镜遮挡片40的透过率。
需要说明的时,以上仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内;在不冲突的情况下,本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述智能眼镜遮挡片用于与智能眼镜的显示镜片匹配使用,所述智能眼镜遮挡片用于在所述显示镜片背离人眼的一侧遮挡所述显示镜片,所述智能眼镜遮挡片包括基底及覆盖在所述基底表面的膜层,在所述智能眼镜遮挡片与智能眼镜匹配使用时所述膜层设于所述基底背离观察侧的一侧,所述基底具有均匀的光线透过率,且所述基底的光线透过率随环境光强的增加而降低;所述膜层包括沿着第一方向排布的第一部分及第二部分,所述第一部分的光线透过率小于所述第二部分的光线透过率,所述第一部分用于遮挡所述智能眼镜的横梁,沿着所述第一部分至所述第二部分的方向,所述第二部分的光线透过率逐渐增大,在同样的光照条件下,所述第二部分的最小的光线透过率与所述第一部分的光线透过率的差值小于10%。
2.根据权利要求1所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述膜层还包括第三部分,在所述第一方向上,所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分依次排列,所述第三部分位于所述第二部分远离所述第一部分的一侧,所述第三部分的光线透过率大于所述第二部分的光线透过率。
3.根据权利要求2所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述膜层为反射式薄膜,所述膜层在垂直于所述基底表面的方向上的尺寸为所述膜层的厚度,所述第一部分的厚度为第一厚度,所述第三部分的厚度为第三厚度,所述第二部分的厚度呈渐变式分布,所述第二部分的最大厚度小于等于所述第一厚度,所述第二部分最小厚度大于等于所述第三厚度。
4.根据权利要求3所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度从所述第一部分至所述第三部分的方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的厚度差值均相同。
5.根据权利要求3所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度从所述第一部分至所述第三部分的方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的光线透过率的差值均相同。
6.根据权利要求3所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第二部分背离所述基底的表面为平滑表面。
7.根据权利要求2所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述膜层由凸起于所述基底的表面的多个微纳结构构成;位于所述第三部分内的所述微纳结构的密度小于位于所述第一部分内的所述微纳结构的密度;位于所述第二部分内的所述微纳结构的密度从所述第三部分至所述第一部分的方向上逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述智能眼镜遮挡片还包括保护膜,所述保护膜覆盖所述多个微纳结构的表面。
9.根据权利要求2所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述膜层通过在透明膜层中掺杂光致变色材料或电致变色材料制作形成,所述第三部分的光致变色材料或电致变色材料的掺杂浓度小于所述第一部分的光致变色材料或电致变色材料的掺杂浓度;所述第二部分的光致变色材料或电致变色材料的掺杂浓度从所述第一部分至所述第三部分的方向上逐渐变小。
10.根据权利要求2所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,在同样的光照条件下,所述第三部分的光线透过率与所述第二部分的最大的光线透过率的差值小于10%,所述第二部分的最小的光线透过率与所述第一部分的光线透过率的差值小于10%。
11.根据权利要求1所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述膜层为反射式薄膜,所述膜层在垂直于所述基底表面的方向上的尺寸为所述膜层的厚度,所述第一部分的厚度的为第一厚度,所述第二部分的厚度呈渐变式分布,所述第二部分的最大厚度小于等于所述第一厚度。
12.根据权利要求11所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度在第一方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的厚度差值均相同。
13.根据权利要求11所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第二部分包括在所述第一方向上排列的多个子区,每个所述子区均为厚度均匀的膜层结构,多个所述子区的厚度在第一方向上依次变小,且多个所述子区中相邻的两个所述子区的光线透过率的差值均相同。
14.根据权利要求11所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第二部分背离所述基底的表面为平滑表面。
15.根据权利要求1所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述膜层由凸起于所述基底的表面的多个微纳结构构成;位于所述第二部分内的所述微纳结构的密度在第一方向上逐渐增大。
16.根据权利要求15所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述智能眼镜遮挡片还包括保护膜,所述保护膜覆盖所述多个微纳结构的表面。
17.根据权利要求1所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述膜层通过在透明膜层中掺杂光致变色材料或电致变色材料制作形成,所述第一部分的光致变色材料或电致变色材料的掺杂浓度大于所述第二部分的光致变色材料或电致变色材料的最高掺杂浓度;所述第二部分的光致变色材料或电致变色材料的掺杂浓度在第一方向上逐渐变小。
18.根据权利要求1-17任意一项所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第一部分的光线透射率小于或等于10%。
19.一种智能眼镜遮挡片,其特征在于,包括基底,所述基底包括透明基材以及掺杂于所述基材内的光致变色材料或电致变色材料;
所述基底包括沿着第一方向排布的第一部分及第二部分,所述第二部分的光致变色材料或电致变色材料的掺杂浓度在所述第一部分至所述第二部分的方向上逐渐变小,所述第一部分的光致变色材料或电致变色材料的掺杂浓度大于所述第二部分的光致变色材料或电致变色材料的最高掺杂浓度,所述第一部分用于遮挡所述智能眼镜的横梁,在同样的光照条件下,所述第二部分的最小的光线透过率与所述第一部分的光线透过率的差值小于10%。
20.根据权利要求19所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述基底还包括第三部分,在所述第一方向上,所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分依次排列,所述第三部分位于所述第二部分远离所述第一部分的一侧,所述第三部分的电致变色材料的掺杂浓度小于所述第二部分的电致变色材料的最低掺杂浓度,以使所述第三部分的光线透过率大于所述第二部分的光线透过率。
21.根据权利要求19或20所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述智能眼镜遮挡片还包括保护层,所述基底包括相对的两个表面,所述保护层覆盖所述基底的至少一个所述表面。
22.根据权利要求19-21任一项所述的智能眼镜遮挡片,其特征在于,所述第一部分的光线透过率小于或等于10%。
23.一种智能眼镜,其特征在于,包括横梁、显示镜片以及如权利要求1-22任一项的所述智能眼镜遮挡片,所述显示镜片用于显示虚拟画面,所述显示镜片及所述智能眼镜遮挡片均与所述横梁固定,且所述智能眼镜遮挡片设于所述显示镜片背离人眼的一侧;所述智能眼镜遮挡片朝向所述显示镜片的一面与所述横梁固定,所述智能眼镜遮挡片的形状和尺寸匹配所述显示镜片和所述横梁,以遮挡所述显示镜片和所述横梁,所述横梁对应所述智能眼镜遮挡片的第一部分。
24.一种可穿戴系统,其特征在于,包括控制终端和如权利要求23所述的智能眼镜,所述控制终端与所述智能眼镜通信连接,所述控制终端用于向所述智能眼镜输出图像信息和控制指令。
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