图像电子装置及驱动方法与流程

1.本发明实施例涉及显示技术，尤其涉及一种图像电子装置及驱动方法。


背景技术：

2.随着硅基有机发光二极管显示(oled：organic light emitting diode)技术在增强现实(ar：augment reality)和虚拟现实(vr：virtual reality)等可穿戴式眼镜中的应用普及，其光学性能的高性能化，整体系统的微型化和轻量化，同时对不同人群的普适性和可调整性，及长时间佩戴的舒适性的要求也越来越高。和个人使用的眼镜不同，工厂流水线上出品的均为标准品，所以眼镜上必须有针对用户的视力作相应的屈光度的调整的手段。传统的目视光学设备，比如望远镜和显微镜通常都机械式调节，比如通过手动旋钮，调整镜头之间的距离来获得清晰的图像。然而机械式的调节机构必然会增加眼镜的体积和重量，而且手动调节在使用中均不方便，比如在驾车或工作的时候。除此之外，系统集成或封装时产生的偏差也需要对系统中的透镜等零部件作空间方位的校准，这种在封装后的调整在一个微型显示的眼镜上也是一个现实的难题。下面根据现有的ar或者vr眼镜的构造对这些技术问题做进一步的解析。
3.图1为现有技术中一种vr眼镜的原理性结构示意图。如图1所示，一个二维的图像由oled微显示屏010发出，也可能使用其它技术的显示屏。这种oled微显示屏可以是做在硅驱动芯片之上的硅基微显示屏(si based microdisplay)，其包括了制作在硅片上的像素阵列，行扫描线，数据线和外部供电线。然后在这些电路上制作oled阵列和相关的彩色滤光片阵列。由于使用了彩色滤光片，就可以使用发白色光线的oled薄膜，从而就可以一次性地并且无需使用在每个不同颜色的子像素处都开孔的复杂的fmm(fine metal mech)蒸发出oled薄膜。
4.输出的光学图像包括了rgb三种基本颜色的光线。它们通过光阑031和聚焦物镜030后，在理想情况下，变成几乎平行的光线然后被反射镜050全反射成为横向传播的光束020，该光束020在镜筒040之内传播一定距离后到达第二面反射镜060，然后被反射镜060反射至人眼080或者通过一个目镜070后到达人眼080。
5.对于vr眼镜来说上述光学系统就构成了最基本的功能，然而对于ar眼镜来说，还需要让反射镜060透过一定的外界场景的输入光线，从而与电子图像融合或交叠后进入人眼。为了适应使用者的视力，通常是手动调节目镜070，以便在视网膜上获得清晰的二维图像。然而图1中所有的光学零部件和光束传输的通道都已经占据了很大的空间，整个系统也有了较大的重量。任何机械旋钮或机构都会增加额外的体积和重量。考虑到有些光学零部件和控制电路或开关只能嵌入通常很轻巧的眼镜框和两边的眼镜腿里面，结构设计和装配就变得极其困难了。
6.从另一方面来说，当图像的分辨率提高时，比如最近的oled微显示屏的解析度已经到达5000dpi，单个像素的大小已经缩小到了几个微米的程度，制造工厂对于显示屏、光阑、聚焦物镜、两个反射镜和目镜的装配和封装的精度的要求也已经变得极为苛刻。另外，
原理上所有光学透镜都存在各种像差，比如球差和色差等，制作接近理想成像的没有像差的光学透镜和相关的伺服系统，对于在流水线上批量制造的方式来说，也有着设计和制造技术的巨大挑战。
7.如图1所示，从显示屏010的发光面发出的光线中，只有在一定空间立体角内的光线才可以通过光阑031到达聚焦物镜030，也就是说有一定数量的大角度光线被光阑031和聚焦物镜030所限制而损失掉。对于可穿戴影像设备来说，无异于增加了额外的功耗和减少了电池的续航时间。
8.在上述的分析中，仅仅以包含显示屏和聚焦物镜的显示装置为例说明了现有图像显示装置存在的缺点，实际上一个包含图像传感芯片和聚焦透镜的图像传感装置也存在类似的缺点和改善需求。比如系统装配完成后需要调整透镜和图像传感芯片的距离，也就是需要精准调焦。为简便起见本文将不再专门针对图像传感装置赘述。
9.解决上述问题，使得在批量生产的模式下，制造出高图像质量，低功耗和轻巧便捷的图像电子装置(例如ar或vr眼镜)，就成为了本发明的主要目的。


技术实现要素：

10.为了解决上述问题，本发明提供了一种图像电子装置，在桶状容器内填充一种导电液体和一种绝缘液体，二者具有相等密度但是不同光学折射率而且互不相溶，保证不会因重量等问题发生混合。图像电子器件和透光窗口分别位于桶状容器的两端，并与导电液体或绝缘液体相接触。在导电液体和桶状容器内部侧壁之间施加一个电压，通过改变导电液体在容器内部侧壁表面的疏水特性，就可以让导电液体和绝缘液体的分界面形成一个液体透镜，从而将显示屏的图像电子器件发出的光线聚焦后通过透光窗口发射到桶状容器之外。当然也可以将外界的入射平行光线聚焦到作为图像传感器芯片上。通过改变施加的电压大小和极性，就可以改变导电液体和绝缘液体的分界面的曲率半径，实现凸透镜，凹透镜或者平光镜的功能。由于显示屏和导电液体的直接接触，而且导电液体的光学折射率通常都大于空气，所以从显示屏发出的光线在到达透镜的折射面之前的发散在一定程度上被抑制，从而就有更多的光线被液体透镜收集并传输出去。由于液体透镜和图像电子器件之间没有了传统光学系统的空间间隙，而是一个将图像电子器件直接浸没在液体透镜的液体中的一体化结构，整个系统的尺寸也被显著缩小了。这对于可穿戴式的影像装置来说，就能够实现更加小巧轻便的结构。
11.本发明提供的实施例中在第二电极和桶状容器的内部腔室之间至少包括一层对导电液体或对绝缘液体疏水的膜层或表面处理层。在电场的作用下，导电溶液湿润了疏水的膜层或表面处理层。这种现象也就被称为电润湿效应，已经被用于可变焦距的液体透镜中。
12.本发明提供的实施例中可以通过在桶状容器设置图像电子器件一侧设置的开孔，图像电子器件的控制信号线通过开孔引出至桶状容器外部，进一步减小了图像电子装置的体积。
13.本发明提供的实施例中可以根据具体的情况改变透光窗口的形状，透光窗口至少包括凸透镜，凹透镜，棱镜，光纤面板，透明盖板的一种。同时透光窗口也可以是一个透明盖板和一个透镜粘合在一起的组合透镜的结构。通过使用不同曲率的透镜以及组合透镜，可
以有效地补偿液体透镜的成像的色差和各种像差。
14.在另外的实施例中，本发明实施例提供的一种图像电子装置的驱动方法，包括：
15.根据用户感兴趣的画面的焦点坐标，或者追踪人眼瞳孔反射的红外线获得用户实时凝视的画面的焦点坐标；
16.测量并计算所述焦点坐标并包括周围至少4
×
4个图像像素的平均颜色的色坐标；
17.根据所述图像电子装置预设的焦距和颜色的校正数据表，获取所述色坐标对应的液体透镜的焦点距离和相应的电压；
18.调整第一电极和第二电极之间施加的电压，将所述桶状容器内的液体透镜的焦距调整至所述焦点坐标的距离；
19.持续跟踪用户感兴趣五的焦点坐标或跟踪人眼瞳孔的反射红外线，实时重复上述步骤和更新数据。
20.本发明实施例提供的图像电子装置，包括一个桶状容器；一种导电液体和一种绝缘液体，二者具有相等密度但是不同光学折射率而且互不相溶，填充于桶状容器内；一个图像电子器件，位于桶状容器的一端并和导电液体相接触；一个透光窗口位于桶状容器的另一端和绝缘液体相接触；一个连接导电液体的第一电极和一个与导电液体之间形成电场的第二电极；一个在第一电极和第二电极之间施加可变电压的电压源。该电压源以改变导电液体和绝缘液体的分界面形状从而形成一个可变焦液体透镜。通过电压源施加在第一电极和第二电极的可变电压，调整导电液体和绝缘液体的分界面从而形成一个可变焦液体透镜，进而实现对透镜焦距的有效调节，避免额外的机械式的调节装置，同时消除了图像电子器件和物镜之间的空间距离，大大减少了光学系统的几何尺寸。将液体透镜和图像电子器件合为一体，从而很适合用于ar或者vr眼镜这种小巧轻便的光电装置。
附图说明
21.图1为现有技术中一种vr眼镜的原理性结构示意图；
22.图2为本发明实施例提供的一种图像电子装置的结构示意图；
23.图3为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图；
24.图4为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图；
25.图5为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图；
26.图6为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图；
27.图7为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图；
28.图8为本发明实施例提供的一种图像电子装置截面的结构示意图；
29.图9为本发明实施例提供的另一种图像电子装置截面的结构示意图；
30.图10为本发明实施例提供的一种图像电子装置的驱动方法的流程图；
31.图11和图12为本发明实施例提供的一种图像电子装置的动态调焦的原理光路示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便
于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
33.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.为了解决背景技术中提到的问题，本发明实施例提供了一种图像电子装置，可以适用于ar或vr的可穿戴式显示装置中，图2为本发明实施例提供的一种图像电子装置的结构示意图，图3为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图，参考图2和图3所示，本实施例提供的图像电子装置1包括一个桶状容器100，在桶状容器100内填充一种导电液体210和一种绝缘液体220。导电液体210和绝缘液体220的密度相等，但是光学折射率不同，同时两者互不相溶。图像电子装置1还包括一个图像电子器件300，一个透光窗口400，第一电极510和第二电极520还有电压源600。图像电子器件300位于桶状容器100的一端，其表面与导电液体210或绝缘液体220相接触。透光窗口400位于桶状容器100的另一端，其表面与绝缘液体220或导电液体210相接触。一个连接导电液体210的第一电极510和一个与导电液体210之间形成电场的第二电极520。在第一电极510和第二电极520之间施加可变电压以改变导电液体210和绝缘液体220的分界面形状的电压源600。导电液体210和绝缘液体220的分界面形状，根据施加的电压的极性和大小可以成为凸曲面或者凹曲面，从而可以作为聚焦物镜将图像电子器件300发出的光线收集后传输出去，或者将外部入射的光学图像聚焦在图像电子器件300的平面上，前者就是一个将液体透镜和显示屏一体化的显示装置，后者就是一个将液体透镜和图像传感芯片一体化的图像传感装置。
35.在该实施例中，在四周被密封的桶状容器100内部，注入了两种液体：导电液体210和绝缘液体220。其中，导电液体210可以是溶解了无机盐的电解质溶液，比如盐水。也可以是去离子水和醇类液体的混合液体，比如在去离子水中混入一定比例的乙二醇，从而可以导电并能大大降低冰点。绝缘液体220可以是是油性液体，比如硅油或氯苯等有机油性液体，比如硅油包含了硅氧烷聚合物的对甲苯(toluene)、邻二甲苯(o-xylene)、间二甲苯(m-xylene)等材料。其中，为了保证导电液体210和绝缘液体220在界面形状发生改变或者在重力等影响下都不发生混合，两种液体的密度需要保持相等。导电液体210和绝缘液体220分别用于传导电荷和绝缘电荷，因此两种液体不能相溶。导电液体210和绝缘液体220的分界面形状作为该图像电子装置1中的光学透镜，示例性的，溶有无机盐的导电液体210，其可见光的折射率大致在1.4或以上，要远大于空气的折射率1，透镜的数值孔径na(numerical aperture)提高了，从而会有更多的特别是图像电子器件300发出的大角度光线会被该液体透镜所收集。使得图像的亮度增加和分辨率提高。数值孔径na＝n
·
sin(θ)，n是该液体透镜和图像电子器件300之间的液体的光学折射率。由此可见折射率越大，能收集的oled显示屏发出的光线就越多。
36.具体的，图像电子器件300被嵌入桶状容器100底部的开口，并保持图像电子器件
300和桶状容器100的底部平行，并且图像电子器件300上表面不低于桶状容器100的底部平面。桶状容器100的顶部被一个对可见光透明的透光窗口400所覆盖并密封。如图2所示，在桶状容器100内包括第一电极510和第二电极520，同时电压源600在第一电极510和第二电极520之间施加可变的电压。其中第一电极510和第二电极520之间设置一层绝缘层530，防止第一电极510和第二电极520导通，没有被绝缘层530覆盖的第一电极510与导电液体210接触，第二电极520是一个含有下小上大的圆锥形漏斗形状的由导电材料组成的导电部件，被放置在绝缘薄膜530之上，其四周被桶状容器100的侧壁所包裹，从而外加电压就可以施加到导电液体210和第一电极510之间。其中，在第一电极510和第二电极520之间施加可变电压以改变导电液体210和绝缘液体220的分界面形状。
37.下面结合图2和图3对该实施例的图像电子装置的工作原理进行说明。
38.第一电极510放置于图像电子器件300一侧，第二电极520围绕桶状容器100的内侧壁放置，第二电极520和桶状容器100的内部腔室之间至少包括一层对导电液体210或对绝缘液体220疏水的膜层或表面处理层700。
39.其中，疏水的膜层是指当液体的液滴和膜层表面接触的时候，接触角大于或等于90度。如图3所示，由于疏水的膜层或表面处理层700的疏水特性，在电压源600没有施加外界电场之前，导电液体210的液面和疏水的膜层或表面处理层700的夹角，也就是接触角a大于90度，在导电液体210的表面张力的作用下，导电液体210和绝缘液体220的交界面呈现向绝缘液体220一侧球状凸起的形状。由于绝缘液体220的折射率大于导电液体210，该球状曲面具有凹透镜的光学功能。如图2所示，当从外界施加负电压到导电液体210的时候，由于带负电水分子被疏水膜层一侧的正电场所拉动，从而减小了接触角a，使得接触角a可以远小于90度，导电液体210沿着容器内侧壁向上爬升，加上液体表面张力的作用，两种液体的界面向导电液体210一侧球状曲面凸起，绝缘液体220类似于一个凸透镜的形状。通过在第二电极520和桶状容器100的内部腔室之间设置的疏水的膜层或表面处理层700，保证电压源600施加可变电压时，导电液体210与接触的疏水的膜层或表面处理层700接触角a的变化，满足分界面形状的改变，实现焦距可调节的透镜作用。上述物理现象，形象地说就是在电场的作用下，导电溶液210湿润了疏水的膜层或表面处理层700。这种现象也就被称为电润湿效应，已经被用于可变焦距的液体透镜中。
40.综上，本发明实施例提供的图像电子装置中的导电液体和绝缘液体的分界面在电场作用下变化时相当于变焦液体透镜，通过电压源施加在第一电极和第二电极的可变电压，调整导电液体和绝缘液体的分界面形状从而调整液体透镜的焦距，实现对透镜焦距的有效调节，避免额外的机械式的调节装置，同时消除了图像电子器件和物镜之间的空间距离，大大减小了光学系统的几何尺寸，从而很适合用于ar或者vr眼镜这种小巧轻便的光电装置。
41.其中，为了降低侧面反射或散射光线对输出图像的干扰，疏水的膜层或表面处理层700可以使用黑色不反光的材料，或者在疏水的膜层或表面处理层700和第二电极520之间，插入一层黑色不反光的薄膜。第二电极520的圆锥形斜面还起到了液体透镜的光阑的作用，从微显示屏发出的超过一定角度的光线将被遮挡。
42.继续参考图2和图3所示，图像电子器件300的表面和导电液体210相接触，透光窗口400的表面和绝缘液体220相接触。
43.在本实施例中，导电液体210处于靠近微图像电子器件300的一侧，绝缘液体220处于透光窗口400的一侧。没有被绝缘层530覆盖的第一电极510与导电液体210接通，可以进行传输电荷。从而外加电压就可以施加到导电液体和第二电极520之间。
44.图4为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图，如图4所示，桶状容器100包括设置在图像电子器件300一侧的开孔310，图像电子器件300的控制信号线320通过开孔310引出至桶状容器100外部。
45.在本实施例中，这里将图像电子器件300和其控制信号线320都置于容器的底部，并在适当的位置，比如桶状容器100的底部做一个开孔310，引出需要从外界输入的控制信号线320。这种结构变种带来的好处是，图像电子器件300及桶状容器100中的导电液体210和绝缘液体220的组装和封装较为容易。同时导电液体210和绝缘液体220的导热率要远远高于空气，因此对于图像电子器件300的冷却效果也有所增强。
46.其中，如图4所示，电压源600连接第一电极510和第二电极520的电压引线依然从桶状容器100的侧面拉出来，在其它的实施例中，可以从内部和图像电子器件300的控制信号线320一同从开孔310拉出来，从而使得整个结构更加简单，提高了封装的可靠性和简化了工艺。
47.参考图2-图4所示，桶状容器100的内部腔室呈一锥形漏斗结构，其较大孔径端靠近透光窗口400，较小孔径端靠近图像电子器件300。
48.其中，第二电极520和疏水的膜层或表面处理层700在图像电子装置1中还起到了透镜光阑的作用。本发明实施例将导电液体210和绝缘液体220之间的分界面作为液体透镜与图像电子器件300构成一体化图像电子装置。其中，锥形漏斗结构包括了非圆的锥形漏斗结构，比如针对扁长矩形的光电图像器件，可以是横截面为矩形的漏斗。本发明实施例对桶状容器内部腔室的结构形状不做具体的限制。
49.具体的，内部腔室的锥形漏斗结构中孔径较小一侧靠近图像电子器件300，孔径较大的一侧靠近透光窗口400。虽然在图2中，导电液体210在图像电子器件300，其它实施例中(图中未示出)也可以将导电液体210放在靠近透光窗口400一侧，而绝缘液体220则放在靠近图像电子器件300的一侧。同时需要在透光窗口400一侧引出对导电液体210施加电压的引线，而且电压源600施加电压的方向根据需要进行反转。
50.图5为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图，图6为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图，结合图2-图6所示，透光窗口400至少包括凸透镜，凹透镜，棱镜，光纤面板，透明盖板的一种。
51.其中，透光窗口400可以是凸透镜或凹透镜。具体的，如图5所示，当透光窗口400采用凸透镜时，从而缩短了光学系统的长度，减少了灰尘，湿气对光学系统的侵扰，改善变焦的效果。
52.其中，任何透镜，本发明实施例提供的作为液体透镜的导电溶液210和绝缘溶液220之间的分界面也不例外，都存在色差，起源于透镜材料对不同波长的光线的折射率有所不同。比如对蓝光的折射率比红光的折射率大，蓝色图像的焦点要偏离透镜的平均焦点且更加靠近透镜，而红色图像的焦点比透镜的平均焦点要更长一些。为了补偿液体透镜的色差，如图6所示，本发明实施例将一个和导电溶液210和绝缘溶液220之间的分界面作为液体透镜的屈光方向相反的透镜直接盖在液体透镜桶状容器100的顶部。绝缘液体220的折射率
大于导电液体210的折射率，从而这个液体透镜是一个聚焦光线的凸透镜。为了补偿该凸透镜的色差，顶部的补偿透镜则选用一个凹透镜。比如采用火石玻璃材质的凹透镜，其色散系数较大，折射率也略高，所以凹透镜的曲率半径不用太小就可以有足够的负性色差来抵消液体透镜的正性色差。
53.本实施例中，如图2-4所示，透光窗口400还可以是棱镜，光纤面板，透明盖板的一种。具体的，透光窗口400是光纤面板可以保证传光效率较高等，不同种类的透光窗口400对图像电子装置1光的传输由不同的有益效果，本发明实施例对透光窗口的种类不做具体的限制。
54.图7为本发明实施例提供的另一种图像电子装置的结构示意图，如图7所示，透光窗口400包括一个透明盖板410和一个透镜420粘合在一起的结构。
55.在实际的vr或者ar眼镜的应用中，仅仅一个利用导电液体210和绝缘液体220之间的分界面作为的液体透镜有可能无法满足复杂的光学系统的要求，因此可以采用组合透镜的形式起到变焦的效果。如图7所示，在图像电子装置1中设置的透光窗口400包括一个透明盖板410和一个透镜420。将透镜420和透明盖板410粘合在位于桶状容器100的外表面，该透镜420起到调节光线的作用，达到更好的变焦效果。通过使用不同曲率的透镜以及组合透镜，可以有效地补偿液体透镜的成像的色差和各种像差。
56.成像的色差和像差也可以通过本实施例的方式，用一个额外的光学透镜来补偿液体透镜的像差。比如，对于单色光入射来说，一个让近轴光线和远轴光线都聚焦在同一点的凸透镜的曲面应该是一个椭圆曲面。然而，基于电润湿效应而形成的曲面近似于一个球面的一部分，因此会存在明显的球差，色差，图像边缘会出现明显的畸变。所以就有必要添加额外的玻璃或者树脂透镜去矫正这些像差和畸变。考虑到导电液体210和绝缘液体220之间的分界面不可能像固体的玻璃透镜一样可以随意研磨改变外形，对液体透镜的像差进行补偿的就变得极其必要。
57.举例来说，现在来对这种矫正的重要性做一个估算。当透镜使用冕牌玻璃材质的时候，红光折射率为1.515，绿光折射率为1.519，蓝光折射率为1.528，据此对一个没有色差矫正的平凸球面透镜进行计算，假设球面透镜的球面半径为5毫米，光阑限定的通光孔径为6毫米，可以发现，蓝色光线和红色光线的焦点差异甚至达到了惊人的240微米，在微显示屏幕上的距离则达到了80微米。如果一个像素高度是8微米，则相当于模糊了10个像素的距离。然而当对一个几乎同样尺寸的椭圆曲面透镜进行计算时，这个屏幕上的模糊距离缩减到44微米，几乎减少一半，有了显著的改进。
58.继续参考图2所示，图像电子器件300包括一个用于发出或接收光学图像的图像平面区330，桶状容器100的中心轴垂直于图像平面区330且通过图像平面区330的中心。
59.如图2所示，图像电子器件300可以作为发出光学图像通过导电液体210和绝缘液体220至透光窗口400，也可以接受透光窗口400传输进来的光学图像。图像平面区330用于发出或接收光学图像。导电液体210和绝缘液体220之间的分界面作为液体透镜的光轴垂直于图像平面区330的表面，并通过图像电子器件300的显示区340的中心，从而输出的图像有左右和上下对称的光学特性。
60.图8为本发明实施例提供的一种图像电子装置截面的结构示意图，结合图2和图8所示，图像平面区330在垂直于桶状容器100的中心轴方向的最大尺寸为d，桶状容器100内
中心轴上从透明窗口400接触绝缘液体220一侧到图像电子器件300接触导电液体410一侧的长度为l，l/d》1.2。
61.其中，图像平面区330在垂直于桶状容器100的中心轴方向的最大尺寸小于桶状容器100内中心轴上从透明窗口400接触绝缘液体220一侧到图像电子器件300接触导电液体410一侧的长度，可以保证光学图像能够最大化的传输。具体的，图像平面区330在垂直于桶状容器100的中心轴方向的最大尺寸为d；桶状容器100内中心轴上从透明窗口400接触绝缘液体220一侧到图像电子器件300接触导电液体410一侧的长度为l，其中，l/d》1.2。
62.图9为本发明实施例提供的另一种图像电子装置截面的结构示意图，结合图8和图9所示，桶状容器100的内部腔室在垂直于桶状容器100中心轴方向的截面的形状为图8所示的圆形或图9所示的椭圆形。
63.其中，如图8所示，本发明实施例提供的图像电子显示装置1是一个外围呈现圆桶形的结构，各个内部构造形成了一个以通过图像电子器件300的中心和桶状容器100内中心轴为中心的同心圆。然而一个供人观察的图像电子器件300往往是一个长宽不等的矩形，比如长：宽＝16：9的外形。为了尽量减少封装外壳的体积，本发明的实施提供另一种图像电子显示装置，如图9所示，封装导电液体210和绝缘液体220的外壳是一个椭圆形的横截面，图像电子器件300的长边方向平行于该椭圆的长轴，图像电子器件300的短边则平行于该椭圆的短轴方向。椭圆的长轴长度为ra，短轴的长度为rb，一般来说ra大于或等于rb。椭圆形外壳内部的所有结构，除了为图像电子器件300是矩形以外，其它零部件的轮廓均为以光轴为中心的椭圆。
64.参考图2-图9所示，图像电子器件300包括电子显示屏或图像传感器。电子显示屏包括制作在硅基板或者绝缘基板上的有机发光二极管显示屏或制作或绑定在硅基板或绝缘基板上的无机发光二极管显示屏。图像传感器包括cmos或ccd图像传感器。
65.其中，图像电子器件300包括电子显示屏或图像传感器。当图像电子器件300为电子显示屏时，图像平面区330用于发出光学图像。具体的，电子显示屏可以是在硅基板或者绝缘基板上制作的有机发光二极管显示屏或制作或绑定在硅基板或绝缘基板上的无机发光二极管显示屏。其中，有机发光二极管是属于电流型的有机发光器件，通过载流子的注入和复合导致发光。无机发光二极管多采用转印技术形成到带有驱动电路的基板上，通过驱动电路驱动无机发光二极管实现发光并显示。实现图像电子器件300发出光学图像。
66.当图像电子器件300为图像传感器，图像平面区330用于接收光学图像。具体的，图像传感器包括cmos或ccd图像传感器。其中，cmos图像传感器是一种典型的固体成像传感器，通常其内部元件都被集成在同一块硅片上。ccd图像传感器通常采用一种高感光度的半导体材料制成，可以能把光线转变成电荷。实现图像电子器件300接收光学图像。
67.继续参考图2-图9所示，导电液体210和绝缘液体220在可变电压的作用下形成一个液体透镜，液体透镜将通过透光窗口400输入到桶状容器100之内的光线聚焦到图像传感器上，或者将电子显示屏发出的光线收集并通过透光窗口400传输到桶状容器100之外。
68.其中，导电液体210和绝缘液体220在可变电压的作用下其分界面可以形成一个液体透镜。具体的，图像传感器用于接收通过透光窗口400输入到桶状容器100之内的光线。或者电子显示屏用于发出的光线收集并通过透光窗口400传输到桶状容器100之外的光线图像收集装置中。通过液体透镜实现光线的双向传输。
69.基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种图像电子装置的驱动方法，适用于上述实施例中的图像电子装置。图11为本发明实施例提供的一种图像电子装置的驱动方法的流程图，如图11所示，本发明实施例提供的图像电子装置的驱动方法包括：
70.s110、根据用户感兴趣的画面的焦点坐标，或者追踪人眼瞳孔反射的红外线获得用户实时凝视的画面的焦点坐标。
71.s120、测量并计算所述焦点坐标并包括周围至少4
×
4个图像像素的平均颜色的色坐标。
72.s130、根据所述图像电子装置预设的焦距和颜色的校正数据表，获取所述色坐标对应的液体透镜的焦点距离和相应的电压。
73.s140、调整第一电极和第二电极之间施加的电压，将所述桶状容器内的液体透镜的焦距调整至所述焦点坐标的距离。
74.s150、持续跟踪用户感兴趣的焦点坐标或跟踪人眼瞳孔的反射红外线，实时重复上述步骤和更新数据。
75.其中，焦点坐标是指用户人眼聚焦的坐标点。由于人眼对画面的焦点坐标是动态的，所以实时获取用户凝视画面的焦点坐标。图像的像素包括红、绿和蓝三种子像素。不同颜色的折射率不同，因此要计算多个像素的平均颜色的色坐标，获取更加准确的焦点坐标。预设的焦距和颜色的校正数据表是将获取的焦点坐标与电压源施加的可变电压进行对应的转换和结合。通过电压源在第一电极和第二电极间施加的可变电压，调整桶状容器内的液体透镜的焦距，实现达到焦点坐标的距离，满足人眼的对图像的需求。
76.现在参考图11和图12来说明本发明实施例提供的一种图像电子装置的动态调焦的原理光路示意图。在一个固定焦距的场合下，如图11，一个液体凸透镜801的焦距正好将蓝色光束811聚焦在光轴上的bf点，然而通过该透镜的绿色光束812聚焦在gf点，红色光束813聚焦在rf点，彼此相距有明显的距离。这是因为波长越长，折射率就越小，光轴上的焦点位置距离透镜就越远。当把一个屏幕或者图像传感器放在蓝色光束的焦点bf处，结果入射的红色光束就会在该屏幕上形成一个圆形光斑，其半径大致等于d
rb
。本发明的实施例提供了一种动态调焦的机制，能够根据人眼聚焦的像点，无论人眼实时观察的图像是来自另外一个显示屏，比如ar眼镜里面的微显示屏，还是来自一个图像传感器，动态调整液态透镜的焦距，使得人眼正在观察的像点达到最为清晰的状态。这个过程形象化地表示在图12中。通过动态地调整加在液体透镜上的电压，改变液体透镜的曲面形状，比如从801调整到802或803，就可以实时地将焦点移动到观测者正在凝视的图像上的一个位置，如图12所示。具体方法是根据输出图像的电子信号获得人眼凝视点的平均颜色的坐标，丛而根据预先测量和计算得到的焦点和颜色的对应数据表，将液体透镜的焦点迅速移动到该数据表给出的焦点上。图11和图12设想一束平行光入射到一个凸透镜后成像在一个图像传感器平面的场景来解释色差以及本实施例的动态调整液体透镜的焦距方法。当设置在透镜的焦平面的是一个平板显示器的面板，需要将该显示面板发出的光线收集后变换成平行光束传输出去的时候，由于光线的可逆性，也会发生类似的色差现象，本实施例的动态调整液晶透镜焦距的方法也一样适用。
77.综上，首先根据用户感兴趣的画面的焦点坐标，或者追踪人眼瞳孔反射的红外线获得用户实时凝视的画面的焦点坐标；其次测量并计算焦点坐标并包括周围至少4
×
4个图
像像素的平均颜色的色坐标；再根据图像电子装置预设的焦距和颜色的校正数据表，获取色坐标对应的液体透镜的焦点距离和相应的电压；调整第一电极和第二电极之间施加的电压，将桶状容器内的液体透镜的焦距调整至焦点坐标的距离；最后持续跟踪用户感兴趣的焦点坐标或跟踪人眼瞳孔的反射红外线，实时重复上述步骤和更新数据。通过调整第一电极和第二电极之间的施加电压，进行焦距的调整，满足用户对图像的需求，实现一体式的图像电子装置。
78.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。