电子眼镜 |
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申请号 | CN201410235041.9 | 申请日 | 2014-05-30 | 公开(公告)号 | CN105093525A | 公开(公告)日 | 2015-11-25 |
申请人 | 广达电脑股份有限公司; | 发明人 | 杨文助; 李宗德; 黄静敏; | ||||
摘要 | 本 发明 公开一种 电子 眼镜,包括偏振分光器及眼镜架。眼镜架承载偏振分光器。当偏振光的偏振方向与偏振分光器的偏振方向相同时,则偏振光通过偏振分光器。相反地,当偏振光的偏振方向与偏振分光器的偏振方向不同时,则偏振分光器反射偏振光。 | ||||||
权利要求 | 1.一种电子眼镜,包括: |
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说明书全文 | 电子眼镜技术领域[0001] 本发明涉及一种电子装置,且特别是涉及一种电子眼镜。 背景技术[0002] 现今的头戴式显示器主要区分成两大类。第一类为浸入式(Immersive Type)头戴式显示器,又称为非透视式(non-see-through)头戴式显示器。浸入式头戴式显示器的最大特色是将使用者和外界光线完全隔绝,进而让使用者完全沉浸(Immerse)在头戴式显示器所提供的环境中。第二类为透视式(See-Through Type)头戴式显示器,又称为光穿透式(optical see-through)头戴式显示器。光穿透式头戴式显示器的最大特色是不阻绝外界光线,进而让使用者可同时看到外在世界(实像)和头戴式显示器所提供的影像(虚像)。 发明内容[0003] 本发明是关于一种电子眼镜。 [0004] 根据本发明,提出一种电子眼镜。电子眼镜包括偏振分光器(Polarizing Beam Splitter,PBS)及眼镜架。眼镜架承载偏振分光器。 附图说明[0006] 图1为第一实施例的一种电子眼镜的外观示意图; [0007] 图2为第二实施例的一种电子眼镜的外观示意图; [0008] 图3为第二实施例的一种电子眼镜的部分示意图; [0009] 图4为第二实施例的一种电子眼镜的电路图; [0010] 图5为电子眼镜为正常亮(Normally White)状态的示意图; [0011] 图6为电子眼镜为正常暗(Normally Black)状态的示意图; [0012] 图7为第三实施例的一种电子眼镜的外观示意图; [0013] 图8为第四实施例的一种电子眼镜的部分示意图; [0014] 图9为第五实施例的一种电子眼镜的部分示意图; [0015] 图10为第六实施例的一种电子眼镜的外观示意图; [0016] 图11为第六实施例的一种电子眼镜的部分示意图; [0017] 图12为液晶板的结构示意图; [0018] 图13为第七实施例的一种电子眼镜的外观示意图; [0019] 图14为第八实施例的一种电子眼镜的外观示意图; [0020] 图15为第九实施例的一种电子眼镜的外观示意图; [0021] 图16为第十实施例的一种电子眼镜的外观示意图。 [0022] 符号说明 [0023] 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10:电子眼镜 [0024] 11a、11b:偏振分光器 [0025] 12:眼镜架 [0026] 13a、13b:微投影机 [0027] 14a、14b:偏振结构 [0028] 15:液晶单元 [0029] 15a、15b:液晶板 [0030] 16:液晶驱动电路 [0031] 17:应用处理器 [0032] 18:背光源组 [0033] 19:使用者界面 [0034] 21a、21b:抗紫外线保护层 [0035] 22a、22b:抗反射层 [0036] 24:镜片 [0037] 151、152:配向膜 [0038] 153:液晶分子 [0039] 121:鼻托结构 [0040] L1、L2、S、P:偏振光 [0041] L3:实像光线 具体实施方式[0042] 下述实施例所载的电子眼镜至少包括偏振分光器(Polarizing Beam Splitter,PBS)及眼镜架。眼镜架承载偏振分光器。当偏振光的偏振方向与偏振分光器的偏振方向相同时,则偏振光通过偏振分光器。相反地,当偏振光的偏振方向与偏振分光器的偏振方向不同时,则偏振分光器反射偏振光。 [0043] 第一实施例 [0044] 请参照图1,图1为依照第一实施例的一种电子眼镜的外观示意图。电子眼镜1包括偏振分光器11a、偏振分光器11b、眼镜架12及微投影机13a。眼镜架12承载偏振分光器11a、偏振分光器11b及微投影机13a。微投影机13a投影偏振光L1至偏振分光器11a。偏振分光器11a的偏振方向与偏振光L1的偏振方向互相垂直,以反射偏振光L1至使用者的眼睛。外界实像光线中与偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向相同的特定偏振光可通过偏振分光器11a及偏振分光器11b射至使用者的眼睛。如此一来,使用者能同时感受微投影机13a所投射的虚像及外界的实像。 [0045] 第二实施例 [0046] 请同时参照图2、图3及图4,图2为依照第二实施例的一种电子眼镜的外观示意图,图3为依照第二实施例的一种电子眼镜的部分示意图,图4为依照第二实施例的一种电子眼镜的电路图。第二实施例与第一实施例主要不同之处在于电子眼镜2还包括偏振结构14a、偏振结构14b、液晶单元15、液晶驱动电路16、应用处理器17、背光源组18及使用者界面19,且液晶单元15包括液晶板15a及液晶板15b。液晶驱动电路16例如包括源极驱动器及栅极驱动器。背光源组18提供微投影机13a所需背光。使用者界面19例如为触控面板或按键。使用者可经由使用者界面19输入调整信号。应用处理器17根据调整信号控制液晶驱动电路16驱动液晶板15a及液晶板15b,以调整液晶板15a及液晶板15b的光穿透率。 [0047] 偏振结构14a及偏振结构14b例如为偏光片(Polarizer)或偏振分光器。若偏振结构14a及偏振结构14b为偏光片,则可吸收与偏振结构14a及偏振结构14b的偏振方向不同的光线,以避免实像光线L3被反射。液晶板15a设置于偏振分光器11a与偏振结构14a之间,且液晶板15b设置于偏振分光器11b与偏振结构14b之间。微投影机13a投影偏振光L1至偏振分光器11a,并经由偏振分光器11a反射偏振光L1至使用者的眼睛。外界实像光线L3通过偏振结构14a后,将只剩偏振方向与偏振结构14a平行的偏振光。此剩余的偏振光将被液晶板15a的液晶分子扭转。只有偏振方向与偏振分光器11a平行的偏振光能穿透偏振分光器11a,并射至使用者的眼睛。 [0048] 使用者可经由使用者界面19将电子眼镜2设定为浸入模式(Immersive Mode)、透视模式(See-Through Mode)或自动适应模式。当使用者将电子眼镜2设定为浸入模式,则电子眼镜2将使用者和外界光线完全隔绝,进而让使用者完全沉浸(Immerse)在电子眼镜2所提供的环境中。使用者能充分地享受电子眼镜2所提供的影音娱乐效果。当使用者将电子眼镜2设定为透视模式,则使用者戴上电子眼镜2后仍可任意行动,使用者可同时看到外在世界(实像)和微投影机13a所提供的影像(虚像)。当使用者将电子眼镜2设定为自动适应模式,则可调整外界实像光线射入使用者眼睛的强弱程度。 [0049] 请同时参照图5及图6,图5为电子眼镜为正常亮(Normally White)状态的示意图,图6绘示为电子眼镜为正常暗(Normally Black)状态的示意图。液晶板15a还包括配向膜151、配向膜152及液晶分子153。配向膜151及配向膜152具有纳米(nm)等级的沟槽,使得液晶分子153可以陷在里面。当配向膜151及配向膜152的沟槽方向不同时(例如差90度),则中间的液晶分子因为有晶体的特性,所以被迫要顺着上下的边界条件而旋转排列。 [0050] 当偏振结构14a与偏振分光器11a的偏振方向互相垂直(如图5所示),且在没加电场的情况下,液晶分子153会将自偏振结构14a入射的入射光的偏振方向旋转90度而穿出偏振分光器11a,故呈现正常亮状态。相对地,当偏振结构14a与偏振分光器11a的偏振方向互相平行(如图6所示),且在没加电场的情况下,液晶分子153会将自偏振结构14a入射的入射光的偏振方向旋转90度而被偏振分光器11a阻挡,故呈现正常暗状态。 [0051] 由于在不施加电场的状态下,外界实像光线能穿透正常亮液晶板。所以基于省电的考量下,正常亮液晶板将较适用于透视型(See-Through Type)头戴式显示装置。相对地,由于在不施加电场的状态下,外界实像光线无法穿透正常暗液晶板。所以基于省电的考量下,正常暗液晶板将较适用于浸入型(Immersive Type)头戴式显示装置。 [0052] 第三实施例 [0053] 请参照图7,图7为依照第三实施例的一种电子眼镜的外观示意图。第三实施例与第二实施例主要不同之处在于电子眼镜3包括偏振分光器11a、偏振分光器11b、眼镜架12、偏振结构14a、液晶板15a、偏振结构14b及液晶板15b,而不包括微投影机。电子眼镜3可做为电子式太阳眼镜,并能对实像光线的亮度进行动态调整。 [0054] 第四实施例 [0055] 请参照图8,图8为依照第四实施例的一种电子眼镜的部分示意图。第四实施例与第二实施例主要不同之处在于电子眼镜4还包括抗反射层(Anti-Reflection Layer)22a、抗反射层22b、抗紫外线保护层(UV Protection Layer)21a及抗紫外线保护层21b。抗紫外线保护层21a设置于偏振结构14a与抗反射层22a之间,且抗紫外线保护层21b设置于偏振结构14b与抗反射层22b之间。 [0056] 第五实施例 [0057] 请参照图9,图9为依照第五实施例的一种电子眼镜的部分示意图。第五实施例与第二实施例主要不同之处在于电子眼镜5还包括微投影机13b。微投影机13b投影偏振光L2至偏振分光器11b。偏振分光器11b的偏振方向与偏振光L2的偏振方向互相垂直,以反射偏振光L2至使用者的眼睛。外界实像光线通过偏振结构14a后,将只剩偏振方向与偏振结构14a平行的偏振光。此剩余的偏振光将被液晶板15a的液晶分子扭转。只有偏振方向与偏振分光器11a平行的偏振光能穿透偏振分光器11a,并射至使用者的眼睛。 [0058] 第六实施例 [0059] 请同时参照图10、图11及图12,图10为依照第六实施例的一种电子眼镜的外观示意图,图11为依照第六实施例的一种电子眼镜的部分示意图,图12为液晶板的结构示意图。电子眼镜6的偏振结构14a及偏振结构14b的偏振方向为水平偏振方向。微投影机13a及微投影机13b所投影的偏振光P的偏振方向为水平偏振方向。偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为垂直偏振方向。 [0060] 由于偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为垂直偏振方向,而微投影机13a及微投影机13b所投影的偏振光P的偏振方向为水平偏振方向,所以微投影机13a及微投影机13b所投影的偏振光P经偏振分光器11a及偏振分光器11b反射至使用者的眼睛。 外界实像光线的偏振光P通过偏振结构14a及偏振结构14b后分别经液晶板15a及液晶板 15b扭转为偏振光S,并通过偏振分光器11a及偏振分光器11b射至使用者的眼睛。所以电子眼镜6在不施加电场于液晶板15a及液晶板15b的情况下,将呈现正常亮状态。 [0061] 液晶板15b的结构与液晶板15a相同,为方便说明起见,图12以液晶板15a为例说明。液晶板15a除配向膜151、配向膜152及液晶分子153外,还包括薄膜晶体管154、像素电极155、共同电极156、玻璃基板157、玻璃基板158及间隙物(Spacer)159。间隙物159设置于配向膜151与配向膜152之间。像素电极155设置于配向膜152之下,且玻璃基板157设置于像素电极(Pixel Electrode)155之下。共同电极(Common Electrode)156设置于配向膜151之上,且玻璃基板158设置于共同电极156之上。 [0062] 当薄膜晶体管154导通后,像素电极155与共同电极156之间的电压差产生一外加电场。外加电场造成液晶分子153旋转。通过液晶分子153的偏振光P的偏振方向也会被扭转,而产生分量不同的偏振光P及偏振光S(如图11绘示)。但仅有偏振光S的分量能穿出偏振方向为垂直偏振方向的偏振分光器11a及偏振分光器11b,并射入使用者的眼睛。由此可知,通过控制像素电极155的电压值即能控制液晶分子153的旋转程度,进而控制偏振光S穿出去偏振分光器11a及偏振分光器11b的分量。如此一来,将等同于控制外界实体光线进入使用者眼睛的亮度比例。 [0063] 目前显示技术可通过8位(位元)来达到256阶的灰度(灰阶)控制。所以就液晶板15a的控制来说,可先将外界入射光线亮度切成256阶,再依系统需求控制出射光线的亮度。假设完全阻绝外界光线的灰度值为0,即前述的浸入模式(Immersive Mode)。相对地,完全让外界光线穿透的灰度值为255,即前述的透视模式(See-Through Mode)。当图10绘示的电子眼镜为正常亮(Normally White)状态,则液晶板15a于不供电的情况下也能进入透视模式。当灰度值介于1~254时,则进入前述的自动适应模式。电子眼镜进入自动适应模式后,能将进入电子眼镜的射入光线做一调变后,再射出至使用者的眼睛。射入光线、射出光线、灰度值及位数的关系式如下: 其中,N为显示灰度的位数。由以上解释可知,电子眼镜6在不施加电场于液晶板15a及液晶板15b的情况下将呈现正常亮状态。 [0064] 第七实施例 [0065] 请参照图13,图13为依照第七实施例的一种电子眼镜的外观示意图。电子眼镜7的偏振结构14a及偏振结构14b的偏振方向为垂直偏振方向。微投影机13a及微投影机 13b所投影的偏振光S的偏振方向为垂直偏振方向。偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为水平偏振方向。 [0066] 由于偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为水平偏振方向,而微投影机13a及微投影机13b所投影的偏振光S的偏振方向为垂直偏振方向,所以偏振光S经偏振分光器11a及偏振分光器11b反射至使用者的眼睛。外界实像光线的偏振光S通过偏振结构 14a及偏振结构14b后分别经液晶板15a及液晶板15b扭转为偏振光P,并通过偏振分光器 11a及偏振分光器11b射至使用者的眼睛。所以电子眼镜7在不施加电场于液晶板15a及液晶板15b的情况下,将呈现正常亮状态。 [0067] 第八实施例 [0068] 请参照图14,图14为依照第八实施例的一种电子眼镜的外观示意图。电子眼镜8的偏振结构14a及偏振结构14b的偏振方向为垂直偏振方向。微投影机13a及微投影机 13b所投影的偏振光P的偏振方向为水平偏振方向。偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为垂直偏振方向。 [0069] 由于偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为垂直偏振方向,而微投影机13a及微投影机13b所投影的偏振光P的偏振方向为水平偏振方向,所以偏振光P经偏振分光器11a及偏振分光器11b反射至使用者的眼睛。外界实像光线的偏振光S通过偏振结构14a及偏振结构14b后分别经液晶板15a及液晶板15b扭转为偏振光P,并被偏振分光器 11a及偏振分光器11b所阻隔。所以电子眼镜8在不施加电场于液晶板15a及液晶板15b的情况下,将呈现正常暗状态。 [0070] 第九实施例 [0071] 请参照图15,图15为依照第九实施例的一种电子眼镜的外观示意图。电子眼镜9的偏振结构14a及偏振结构14b的偏振方向为水平偏振方向。微投影机13a及微投影机 13b所投影的偏振光S的偏振方向为垂直偏振方向。偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为水平偏振方向。由于偏振分光器11a及偏振分光器11b的偏振方向为水平偏振方向,而微投影机13a及微投影机13b所投影的偏振光S的偏振方向为垂直偏振方向,所以偏振光S经偏振分光器11a及偏振分光器11b反射至使用者的眼睛。外界实像光线的偏振光P通过偏振结构14a及偏振结构14b后分别经液晶板15a及液晶板15b扭转为偏振光S,并被偏振分光器11a及偏振分光器11b所阻隔。所以电子眼镜9在不施加电场于液晶板 15a及液晶板15b的情况下,将呈现正常暗状态。 [0072] 第十实施例 [0073] 请参照图16,图16为依照第十实施例的一种电子眼镜的外观示意图。第十实施例与第五实施例主要不同之处在于电子眼镜10可设计成滑雪护目镜的形式。电子眼镜10的眼镜架12包括鼻托结构121,且鼻托结构121用以贴合使用者的鼻梁处。微投影机13a及微投影机13b设置于鼻托结构121。电子眼镜10的镜片24包括偏振结构、液晶板及偏振分光器。微投影机13a投影偏振光L1,且微投影机13b投影偏振光L2。偏振分光器的偏振方向与偏振光L1及偏振光L2的偏振方向互相垂直,以反射偏振光L1及偏振光L2至使用者的眼睛。 [0074] 综上所述,虽然结合以上优选实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。 |