CN105319720A - 大视场角增强现实眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学领域，具体涉及眼镜。大视场角增强现实眼镜，包括一眼镜本体，眼镜本体包含镜架，镜架包含至少一个镜框，镜框安有镜片，镜片为一光波导片，光波导片呈板状，光波导片内嵌有反光凸起阵列；光波导片的左端设有一楔形反射棱镜，楔形反射棱镜设有一反射面、至少两个透光面，反射面朝向光波导片的右下方，其中一个透光面朝向光波导片，以该透光面作为出光面，另一个透光面朝向两块透光玻璃的外侧，以该透光面作为入光面；入光面前设有一目镜系统，目镜系统前设有一LCOS模组，LCOS模组投影口朝向目镜系统。本发明的视场角较现有的增强现实眼镜有很大提高，视场角能达到30度，解决了视场角过小导致用户视野不佳，从而提高了用户体验满意度。

Description

大视场角增强现实眼镜

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及眼镜。

背景技术

增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息集成的新技术，在日常生活中可以为人们带来便利。它可以实现超越电子屏幕的视觉体验，在展现真实世界的信息是同时，将虚拟的信息同时显示出来，数码世界和真实世界的信息相互补充和叠加，二者完美的结合在一起呈现在用户眼中。然而现在已有的的增强现实眼镜，普遍存在使用时视场角过小导致用户视野不佳，从而降低了用户体验满意度。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种大视场角增强现实眼镜，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

大视场角增强现实眼镜，包括一眼镜本体，所述眼镜本体包含镜架，其特征在于，所述镜架包含至少一个镜框，所述镜框安有镜片，所述镜片为一光波导片，所述光波导片呈板状，所述光波导片内嵌有反光凸起阵列，所述反光凸起阵列位于所述光波导片的右端，所述反光凸起阵列中各反光凸起的左侧面为反光面；

所述光波导片的左端设有一楔形反射棱镜，所述楔形反射棱镜设有一反射面、至少两个透光面，所述反射面朝向所述光波导片的右下方，其中一个透光面朝向所述光波导片，以该透光面作为出光面，另一个透光面朝向两块透光玻璃的外侧，以该透光面作为入光面；

所述入光面前设有一目镜系统，所述目镜系统前设有一LCOS模组，所述LCOS模组投影口朝向所述目镜系统。

本发明的视场角较现有的增强现实眼镜有很大提高，视场角能达到30度，解决了视场角过小导致用户视野不佳，从而提高了用户体验满意度。

所述镜框数量可以是一对镜框，也可以是单个镜框。

采用单个镜框可以做到一体成型，便于安装；为了节省材料可以采用一对镜框。

所述目镜系统包括一目镜主体，所述目镜主体的前端面为第一曲面，所述目镜主体的后端面为第二曲面，所述第一曲面与所述第二曲面均为旋转对称面；

所述第一曲面中央呈外凸状，所述第一曲面的边缘呈内凹状，所述第二曲面呈外凸状。

优化了传统双外凸的目镜结构，色差小，视场角可达120度，放大率合适。

所述旋转对称面是非球面、二次曲面、自由曲面中的任意一种。

所述第一曲面中央的曲率大于所述第一曲面边缘的曲率，所述第一曲面边缘的曲率大于所述第二曲面边缘的曲率，所述第二曲面边缘的曲率大于所述第二曲面中央的曲率。

所述第二曲面的中央横截面优选为一直线。便于保证成像效果。

所述第一曲面是一非球面，所述第一曲面的非球面系数

$z=\frac{y^2}{R(1+\sqrt{1-(1+K)y^2/R^2})}+{\mathrm{Ay}}^4+{\mathrm{By}}^6+{\mathrm{Cy}}^8+{\mathrm{Dy}}^{10}+{\mathrm{Ey}}^{12}+{\mathrm{Fy}}^{14}+{\mathrm{Gy}}^{16}+{\mathrm{Hy}}^{18}+{\mathrm{Jy}}^{20},$ 其中，

所述第二曲面是一非球面，所述第二曲面的非球面系数

$z=\frac{y^2}{R(1+\sqrt{1-(1+K)y^2/R^2})}+{\mathrm{Ay}}^4+{\mathrm{By}}^6+{\mathrm{Cy}}^8+{\mathrm{Dy}}^{10}+{\mathrm{Ey}}^{12}+{\mathrm{Fy}}^{14}+{\mathrm{Gy}}^{16}+{\mathrm{Hy}}^{18}+{\mathrm{Jy}}^{20},$ 其中，

所述目镜主体的中心厚度大于所述目镜主体的边缘厚度；所述目镜主体的厚度从中心向边缘依次递减；

所述目镜主体的中心厚度为2mm-10mm。

相邻的两个反光凸起之间设有间隙，相邻的两个反光凸起之间的所述间隙不同。以改善图像传输过程中的形变。

作为一种优选方案，越靠近所述楔形反射棱镜，相邻的两个反光凸起之间的间距越小；越远离所述楔形反射棱镜，相邻的两个反光凸起之间的间距越大。以保证成像质量。

所述光波导片是塑料制成的塑料质光波导片。

可以在不影响使用效果的同时减轻质量减少成本，增强了用户体验满意度。

所述光波导片的厚度不大于3mm。优选2mm。

以减少镜片本体的厚度，进而减少增强现实眼镜的重量，改善用户的体验效果。

所述目镜系统与所述LCOS模组安装在连接镜架的镜腿的中空腔内，所述中空腔设有一开口，所述开口朝向所述入光面。

目镜系统与LCOS模组安装在镜腿的中空腔内，既美化外观又减少了体积，提高了用户体验。

作为一种优选方案，采用一对镜框时，眼镜含有两个镜片，相对应的目镜系统与LCOS模组可以安装在两侧的镜腿的中空腔内。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1，大视场角增强现实眼镜，包括一眼镜本体，眼镜本体包含镜架，镜架包含至少一个镜框，镜框安有镜片，镜片为一光波导片1，光波导片1呈板状，光波导片1内嵌有反光凸起阵列3，反光凸起阵列3位于光波导片1的右端，反光凸起阵列3中各反光凸起的左侧面为反光面；

光波导片1的左端设有一楔形反射棱镜2，楔形反射棱镜2设有一反射面、至少两个透光面，反射面朝向光波导片1的右下方，其中一个透光面朝向光波导片1，以该透光面作为出光面，另一个透光面朝向两块透光玻璃的外侧，以该透光面作为入光面；

入光面前设有一目镜系统4，目镜系统4前设有一LCOS模组5，LCOS模组5投影口朝向目镜系统4。

本发明的视场角较现有的增强现实眼镜有很大提高，视场角能达到30度，解决了视场角过小导致用户视野不佳，从而提高了用户体验满意度。

镜框数量可以是一对镜框，也可以是单个镜框。

采用单个镜框可以做到一体成型，便于安装；为了节省材料可以采用一对镜框。

目镜系统4包括一目镜主体，目镜主体的前端面为第一曲面，目镜主体的后端面为第二曲面，第一曲面与第二曲面均为旋转对称面；

第一曲面中央呈外凸状，第一曲面的边缘呈内凹状，第二曲面呈外凸状。

优化了传统双外凸的目镜结构，色差小，视场角可达120度，放大率合适。

旋转对称面是非球面、二次曲面、自由曲面中的任意一种。

第一曲面中央的曲率大于第一曲面边缘的曲率，第一曲面边缘的曲率大于第二曲面边缘的曲率，第二曲面边缘的曲率大于第二曲面中央的曲率。

第二曲面的中央横截面优选为一直线。便于保证成像效果。

第一曲面是一非球面，第一曲面的非球面系数

$z=\frac{y^2}{R(1+\sqrt{1-(1+K)y^2/R^2})}+{\mathrm{Ay}}^4+{\mathrm{By}}^6+{\mathrm{Cy}}^8+{\mathrm{Dy}}^{10}+{\mathrm{Ey}}^{12}+{\mathrm{Fy}}^{14}+{\mathrm{Gy}}^{16}+{\mathrm{Hy}}^{18}+{\mathrm{Jy}}^{20},$ 其中，

第二曲面是一非球面，第二曲面的非球面系数

$z=\frac{y^2}{R(1+\sqrt{1-(1+K)y^2/R^2})}+{\mathrm{Ay}}^4+{\mathrm{By}}^6+{\mathrm{Cy}}^8+{\mathrm{Dy}}^{10}+{\mathrm{Ey}}^{12}+{\mathrm{Fy}}^{14}+{\mathrm{Gy}}^{16}+{\mathrm{Hy}}^{18}+{\mathrm{Jy}}^{20},$ 其中，

目镜主体的中心厚度大于目镜主体的边缘厚度；目镜主体的厚度从中心向边缘依次递减；

目镜主体的中心厚度为2mm-10mm。

相邻的两个反光凸起之间设有间隙，相邻的两个反光凸起之间的间隙不同。以改善图像传输过程中的形变。

作为一种优选方案，越靠近楔形反射棱镜2，相邻的两个反光凸起之间的间距越小；越远离楔形反射棱镜2，相邻的两个反光凸起之间的间距越大。以保证成像质量。

光波导片1是塑料制成的塑料质光波导片1。

可以在不影响使用效果的同时减轻质量减少成本，增强了用户体验满意度。

光波导片1的厚度不大于3mm。优选2mm。

以减少镜片本体的厚度，进而减少增强现实眼镜的重量，改善用户的体验效果。

目镜系统4与LCOS模组5安装在连接镜架的镜腿的中空腔内，中空腔设有一开口，开口朝向入光面。

目镜系统4与LCOS模组5安装在镜腿的中空腔内，既美化外观又减少了体积，提高了用户体验。

作为一种优选方案，采用一对镜框时，眼镜含有两个镜片，相对应的目镜系统4与LCOS模组5可以安装在两侧的镜腿的中空腔内。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.大视场角增强现实眼镜，包括一眼镜本体，所述眼镜本体包含镜架，其特征在于，所述镜架包含至少一个镜框，所述镜框安有镜片，所述镜片为一光波导片，所述光波导片呈板状，所述光波导片内嵌有反光凸起阵列，所述反光凸起阵列位于所述光波导片的右端，所述反光凸起阵列中各反光凸起的左侧面为反光面；

所述光波导片的左端设有一楔形反射棱镜，所述楔形反射棱镜设有一反射面、至少两个透光面，所述反射面朝向所述光波导片的右下方，其中一个透光面朝向所述光波导片，以该透光面作为出光面，另一个透光面朝向两块透光玻璃的外侧，以该透光面作为入光面；

所述入光面前设有一目镜系统，所述目镜系统前设有一LCOS模组，所述LCOS模组投影口朝向所述目镜系统。

2.根据权利要求1所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述镜框数量可以是一对镜框，也可以是单个镜框。

3.根据权利要求1所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述目镜系统包括一目镜主体，所述目镜主体的前端面为第一曲面，所述目镜主体的后端面为第二曲面，所述第一曲面与所述第二曲面均为旋转对称面；

所述第一曲面中央呈外凸状，所述第一曲面的边缘呈内凹状，所述第二曲面呈外凸状。

4.根据权利要求3所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述第一曲面中央的曲率大于所述第一曲面边缘的曲率，所述第一曲面边缘的曲率大于所述第二曲面边缘的曲率，所述第二曲面边缘的曲率大于所述第二曲面中央的曲率。

5.根据权利要求3所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述第一曲面是一非球面，所述第一曲面的非球面系数

$z=\frac{y^2}{R(1+\sqrt{1-(1+K)y^2/R^2})}+{\mathrm{Ay}}^4+{\mathrm{By}}^6+{\mathrm{Cy}}^8+{\mathrm{Dy}}^{10}+{\mathrm{Ey}}^{12}+{\mathrm{Fy}}^{14}+{\mathrm{Gy}}^{16}+{\mathrm{Hy}}^{18}+{\mathrm{Jy}}^{20},$ 其中，

R 20.95 K -0.5149652 A -8.16335e-006 B -5.74210e-009 C -2.34590e-011 D -5.84936e-014 E 0.00000e+000 F 0.00000e+000 G 0.00000e+000 H 0.00000e+000 J 0.00000e+000

。

6.根据权利要求3所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述第二曲面是一非球面，所述第二曲面的非球面系数

$z=\frac{y^2}{R(1+\sqrt{1-(1+K)y^2/R^2})}+{\mathrm{Ay}}^4+{\mathrm{By}}^6+{\mathrm{Cy}}^8+{\mathrm{Dy}}^{10}+{\mathrm{Ey}}^{12}+{\mathrm{Fy}}^{14}+{\mathrm{Gy}}^{16}+{\mathrm{Hy}}^{18}+{\mathrm{Jy}}^{20},$ 其中，

R 323.5 K 0.070702 A -1.19490e-005 B 5.23218e-009 C -1.27737e-011 D -8.86964e-015 E 0.00000e+000 F 0.00000e+000 G 0.00000e+000 H 0.00000e+000 J 0.00000e+000

。

7.根据权利要求3所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述目镜主体的中心厚度大于所述目镜主体的边缘厚度；所述目镜主体的厚度从中心向边缘依次递减；

所述目镜主体的中心厚度为2mm-10mm。

8.根据权利要求1所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：相邻的两个反光凸起之间设有间隙，相邻的两个反光凸起之间的所述间隙不同。

9.根据权利要求1所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述光波导片的厚度不大于3mm。

10.根据权利要求1所述的大视场角增强现实眼镜，其特征在于：所述目镜系统与所述LCOS模组安装在连接镜架的镜腿的中空腔内，所述中空腔设有一开口，所述开口朝向所述入光面。