CN104407438A - 智能眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能眼镜，所述智能眼镜包括用于安装显示屏和变焦透镜的镜框、用于显示图像的显示屏和将光线折射到人眼的瞳孔，并成像在人眼视网膜上并焦距可调的变焦透镜。当显示屏不显示图像时，可向上、侧向旋转打开，使显示屏不会挡住或减弱光线，变焦透镜可做平视、近视、远视眼镜适应不同的人群。

Description

智能眼镜

技术领域

本发明涉及可穿戴显示设备领域，特别是涉及智能眼镜。

背景技术

穿戴式智能设备作为一种未来科技，无论在时尚界还是在电子消费产品市场上，都是人们关注的焦点。随着科学技术的发展，越来越多的智能手表、智能腕带和智能眼镜等开始走近人们的生活中。而这其中，头戴式显示设备无疑是穿戴式智能设备中的先驱者。早期的头戴式显示设备典型实例是头盔显示和眼镜电视，但由于头盔显示过于笨重，而眼镜电视也存在体积大，不透明等缺点。

而如今市场上的智能眼镜的设计对象大都是正常人，智能眼镜的多功能也以正常人的使用范畴为前提。

对于有视力缺陷的人群，如近视眼和远视眼，在使用智能眼镜时则产生了很多不必要的麻烦，甚至无法使用智能眼镜。例如，某用户为近视眼患者，日常生活中，需佩戴一副近视眼镜，若要使用智能眼镜，则需要摘下近视眼镜，再佩戴智能眼镜。用户要交替地佩戴这两种眼镜，不仅增添了很多麻烦，而且长期以往还有可能进一步加大眼睛的近视度数，有损用户的眼部健康。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种智能眼镜，能够适应不同视力人群，使其能清晰观看显示屏上显示的图像，而不需要观看时显示屏也不会遮挡视线。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种智能眼镜，该智能眼镜包括镜框、显示屏和变焦透镜；

其中，变焦透镜间接或直接固定在镜框上，变焦透镜设置在靠近人眼的一侧；显示屏可旋转式安装在镜框上；

其中显示屏用于显示图像信息，并至少包括第一状态、第二状态两个位置状态，所述第一状态指所述显示屏一侧与所述镜框枢接，所述显示屏与所述变焦透镜平行设置，所述第二状态指所述显示屏一侧与所述镜框枢接，所述显示屏与所述变焦透镜之间存在一大于或等于90度的夹角；

其中变焦透镜的焦距可调，并采用合适的焦距将来自所述显示屏或外界的光线折射到人眼的瞳孔，并清晰成像在人眼视网膜上。

其中，显示屏一侧与所述镜框枢接是指所述显示屏的顶侧、左侧、右侧或底侧与所述镜框枢接的相应侧边枢接。

其中，变焦透镜为液晶透镜，或者液体透镜。

其中，变焦透镜通过驱动电压的变化来改变焦距。

其中，变焦透镜为单片透镜，或者多片透镜。

其中，显示屏为一整块透明显示屏或由一个微型透明显示屏幕嵌入镜片中构成。

其中，包括变焦驱动电路，用于在打开所述显示屏使其显示图像时，调整所述变焦透镜的焦距使成像在人眼视网膜上的图像清晰。

其中，所述显示屏显示的图像尺寸k满足以下条件：

$k\≤(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},$

其中，g为所述显示屏与所述变焦透镜的间距，d为所述变焦透镜与人眼瞳孔的间距，f为所述变焦透镜的焦距，p为所述变焦透镜的尺寸，e为人眼瞳孔的大小。

其中，当使用者的视力正常或者近视时，调整所述变焦透镜的焦距，使显示屏显示的图像位于所述变焦透镜一倍焦距以内；各参数之间满足以下关系：

其中，f′为人眼球焦距。

其中，当使用者的视力正常或者远视时，调整所述变焦透镜的焦距，使所述显示屏显示的图像位于所述变焦透镜一倍焦距与两倍焦距之间；各参数之间满足以下关系：

t为人眼瞳孔和视网膜的间距。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的智能眼镜在显示屏的后侧设置焦距可调的变焦透镜，通过调整该变焦透镜的焦距，使得显示屏显示的图像光线或外界光线在进入需要矫正视力的人眼之前进行光学处理，从而使需要矫正视力的人眼能看清图像。当显示屏不显示图像时，可旋转打开显示屏，避免显示屏遮挡或减弱光线，此时智能眼镜相当于视力矫正眼镜或平面镜，适应近视、远视、正常人群，不需要另外佩戴眼镜，提高了使用者的舒适度，还能避免交替更换视力矫正眼镜和智能眼镜对眼睛的伤害。

附图说明

图1是本发明智能眼镜一实施例的结构示意图；

图2是本发明智能眼镜一实施例成像模式一的示意图；

图3是本发明智能眼镜一实施例成像模式二的示意图；

图4是本发明智能眼镜另一实施例的结构示意图；

图5是本发明智能眼镜另一实施例成像模式一的示意图；

图6是本发明智能眼镜另一实施例成像模式二的示意图；

图7是本发明智能眼镜又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供一种智能眼镜，该智能眼镜包括镜框、显示屏和变焦透镜；其中，变焦透镜间接或直接固定在镜框上，靠近人眼的一侧；显示屏可旋转式安装在镜框上。

请参阅图1，图1是本发明智能眼镜一实施例的结构示意图，本实施例中智能眼镜包括镜框(图未示)、镜腿120、镜耳130、耳机140、显示屏110和变焦透镜100。

变焦透镜100固定在镜框上，镜腿120两端分别连接镜耳130、镜框，耳机140位于镜腿120一端末，用于播放音频。显示屏110可旋转安装在镜框上，并至少包括第一状态、第二状态两个位置状态，第一状态指显示屏110一侧与镜框枢接，此时显示屏110与变焦透镜100平行，第二状态指显示屏110一侧与镜框枢接，显示屏110与变焦透镜100之间存在一大于或等于90度的夹角；

本实施例中显示屏110处于第一状态，显示屏110为微型显示芯片111嵌入在透明镜片(未标号)中构成，用于显示图像信息该显示屏可以是非透明显示屏、半透明显示屏或者是自发光透明显示屏。自发光透明显示屏可以是有源矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)透明显示屏，或者透明电致发光(TASEL)显示屏，或者是其它本领域常用的透明显示屏。

镜腿120中空，内置微处理器、WIFI、蓝牙和供电模块等

变焦透镜100位于显示屏110的靠近人眼的一侧，通过驱动电压的变化来改变变焦透镜100的焦距，具体实施中变焦透镜100可以是为液晶透镜、液体透镜或者其他类似原理的调焦透镜,此外，变焦透镜100可以是单片透镜或者多片透镜，通过调整选择与使用者的视力匹配的透镜镜片或透镜片组。

显示屏110的出射光线经过变焦透镜100，通过调整驱动电压调整变焦透镜100的焦距，将显示屏110的出射光线折射进入人眼瞳孔，并在人眼视网膜上成像，从而产生画面。本实施例的变焦透镜100为单片液体透镜。

本发明智能眼镜还包括变焦驱动电路，用于在打开显示屏110使其显示图像时，调整变焦透镜100的焦距使成像在人眼视网膜上的图像清晰，本发明智能眼镜包括成像模式一和成像模式二，其中成像模式一适用于正常视力或者近视眼群体；成像模式二适用于正常视力或者远视眼群体。

请参阅图2，图2是本发明智能眼镜一实施例成像模式一的示意图。图中包括：人眼210、视网膜211、瞳孔212、变焦透镜220、显示屏230，显示图像240、虚像250。

调节变焦透镜220的焦距f，使显示屏230位于变焦透镜220一倍焦距以内，显示屏230在变焦透镜220的图像240放大成正立的虚像250，人眼210透过变焦透镜220观看到显示屏放大正立的虚像250。

例如，显示屏230的图像长k＝10mm，变焦透镜220的尺寸p＝20mm，显示屏230与变焦透镜220的间距g＝5mm，变焦透镜220和人眼瞳孔212的间距d＝8mm，通常人眼瞳孔212大小为e＝4mm，人眼球焦距f′＝17.05mm，人眼瞳孔212和视网膜211的间距t＝24mm。

调节变焦透镜的焦距f＝5.102mm，则各参数满足关系：f>g,

$k\≤(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},\frac{\mathrm{fg}}{f-g}+d>2f^{\′}.$

此时，人眼通过变焦透镜220看到的是显示屏放大正立的虚像，该成像模式适用于正常视力或者近视眼群体。

请参阅图3，图3是本发明智能眼镜一实施例成像模式二的示意图。图中包括：人眼310、视网膜311、瞳孔312、变焦透镜320、显示屏330，显示图像340、虚像350。

调整变焦透镜320的焦距f，使显示屏330位于变焦透镜420一倍焦距与两倍焦距之间，显示屏330在变焦透镜320的像方成放大倒立的实像，该实像进入人眼瞳孔312后成像在视网膜311上，其效果等同于人眼直接观看到物空间中正立放大的图像350。

例如，调节变焦透镜320的焦距f＝4.5mm，则各参数满足关系：1/2g<f<g， $k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},\frac{\mathrm{fg}}{f-g}+d>t.$

此时，人眼310通过变焦透镜320看到的如同物空间中放大正立的实物，该成像模式适用于正常视力或者远视眼群体。

请参阅图4，图4是本发明智能眼镜另一实施例的结构示意图。该智能眼镜包括镜框(图未示)、镜腿420、镜耳430、耳机440、显示屏410和变焦透镜400。

变焦透镜400固定在镜框上，镜腿420两端分别连接镜耳430、镜框，耳机440位于镜腿420一端末，用于播放音频，通过驱动电压调节变焦透镜420的焦距以适应正常、近视和远视人群。

本实施例显示屏410处于第二状态，即显示屏410不显示图像，显示屏410与镜框之间有一枢转件(图未示)，枢转件上有一容枢杆插入的开孔及供枢杆插入而滑动的滑槽，图中枢转件位于镜框上侧，枢杆与显示屏410固定出入滑槽，向上翻转打开显示屏410，使显示屏410与变焦透镜400之间存在一大于或等于90度的夹角，避免显示屏遮挡/减弱光线，此外，枢转件还可以位于镜框其他侧，使显示屏410能与镜框其他侧枢接，比如，如图7中所示的左侧。

本实施例的显示屏410为微型显示屏幕。

变焦透镜420的焦距可调，外界光线经过变焦透镜，通过驱动电压调整变焦透镜420的焦距，将外界光线折射进入人眼瞳孔，并在人眼视网膜上成像。本实施例的变焦透镜420为单片液体透镜，该变焦透镜420通过调整驱动电压来调整焦距。

本实施例中，微处理器和供电模块等其他的功能模块均内置于镜腿中。

请参阅图5，图5是本发明智能眼镜另一实施例成像模式一的示意图。图中包括：人眼510、视网膜511、瞳孔512、变焦透镜520和外界光线530。

通过驱动电源调节变焦透镜520的焦距，使外界光线透过变焦透镜520进入人眼瞳孔512，在人眼视网膜511上成放像。

此时，变焦透镜相当于平面透镜或凹透镜，该成像模式适用于正常视力或者近视眼群体。

请参阅图6，图6是本发明智能眼镜另一实施例成像模式二的示意图。图中包括：人眼610、视网膜611、瞳孔612、变焦透镜620和外界光线630。。

通过驱动电源调节变焦透镜620的焦距，使外界光线透过变焦透镜620进入人眼瞳孔612，在人眼视网膜611上成放像。

此时，变焦透镜相当于平面透镜或凸透镜，该成像模式适用于正常视力或者远视眼群体。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能眼镜，其特征在于，包括：

镜框、显示屏和变焦透镜；

所述变焦透镜间接或直接固定在镜框上；所述变焦透镜设置在所述显示屏的靠近人眼的一侧；

所述显示屏可旋转式安装在镜框上，并至少包括第一状态、第二状态两个位置状态，所述第一状态指所述显示屏一侧与所述镜框枢接，所述显示屏与所述变焦透镜平行设置，所述第二状态指所述显示屏一侧与所述镜框枢接，所述显示屏与所述变焦透镜之间存在一大于或等于90度的夹角；

所述显示屏用于显示图像信息；

所述变焦透镜的焦距可调，并采用合适的焦距将来自所述显示屏或外界的光线折射到人眼的瞳孔，并清晰成像在人眼视网膜上。

2.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述显示屏一侧与所述镜框枢接是指所述显示屏的顶侧、左侧、右侧或底侧与所述镜框枢接的相应侧边枢接。

3.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述变焦透镜为液晶透镜，或者液体透镜。

4.根据权利要求3所述的智能眼镜，其特征在于，所述变焦透镜通过驱动电压的变化来改变焦距。

5.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述变焦透镜为单片透镜，或者多片透镜。

6.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述显示屏为一整块透明显示屏或由一个微型透明显示屏幕嵌入镜片中构成。

7.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，包括变焦驱动电路，用于在打开所述显示屏使其显示图像时，调整所述变焦透镜的焦距使成像在人眼视网膜上的图像清晰。

8.根据权利要求7所述的智能眼镜，其特征在于，所述显示屏显示的图像尺寸k满足以下条件：

$k\&le;(\frac{g}{d}+\frac{f-g}{f})p+\frac{\mathrm{ge}}{d},$

其中，g为所述显示屏与所述变焦透镜的间距，d为所述变焦透镜与人眼瞳孔的间距，f为所述变焦透镜的焦距，p为所述变焦透镜的尺寸，e为人眼瞳孔的大小。

9.根据权利要求7所述的智能眼镜，其特征在于，当使用者的视力正常或者近视时，调整所述变焦透镜的焦距，使显示屏显示的图像位于所述变焦透镜一倍焦距以内；各参数之间满足以下关系：

其中，f′为人眼球焦距。

10.根据权利要求7所述的智能眼镜，其特征在于，当使用者的视力正常或者远视时，调整所述变焦透镜的焦距，使所述显示屏显示的图像位于所述变焦透镜一倍焦距与两倍焦距之间；各参数之间满足以下关系：

其中t为人眼瞳孔和视网膜的间距。