CN107037591A - 一种mr眼镜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种MR眼镜及其制备方法，所述MR眼镜包括机壳；所述机壳的内腔沿着光线入射方向从上而下顺序设置有全反射镜、透镜以及半透半反镜，所述机壳在全反射镜的光线入射口处设置有用以放置图像播放器的搁置板，所述机壳在半透半反镜的光线出射口处设置有用以佩戴在眼睛处的遮光罩；本发明把便携式VR眼镜的显示原理用于制备MR眼镜，能制备价格十分低廉的MR眼镜。

Description

一种MR眼镜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学设备领域，尤其是一种MR眼镜及其制备方法。

背景技术

MR眼镜是能在真实环境背景上叠加虚拟图像的显示设备，但以往此类设备通常以高性能计算设备和复杂光路配合而成，成本很高且使用不便，而现在的便携式VR眼镜以普及化的手机为显示核心，使得形成虚拟现实图像的成本大幅降低且使用方便，如何把便携式VR眼镜的显示原理用于MR眼镜，以大幅降低MR眼镜的成本，是一个研究方向。

发明内容

本发明提出一种MR眼镜及其制备方法，把便携式VR眼镜的显示原理用于制备MR眼镜，能制备价格十分低廉的MR眼镜。

本发明采用以下技术方案。

一种MR眼镜，所述MR眼镜包括机壳；所述机壳的内腔沿着光线入射方向从上而下顺序设置有全反射镜、透镜以及半透半反镜，所述机壳在全反射镜的光线入射口处设置有用以放置图像播放器的搁置板，所述机壳在半透半反镜的光线出射口处设置有用以佩戴在眼睛处的遮光罩。

所述全反射镜与半透半反镜均倾斜设置，所述透镜水平设置，所述全反射镜、半透半反镜与透镜的夹角均为45度。

所述全反射镜、半透半反镜以及机壳围成菱形空间，所述透镜将菱形空间分割为两个三角形空间。

所述透镜采用菲涅尔透镜，所述透镜由两个菲涅尔透镜组成，两个所述菲涅尔透镜左右对称设置、分别对应左眼与右眼。

所述遮光罩上开设有分别对应左眼与右眼的两个通孔。

所述遮光罩上设置有用以折叠的预压线，所述遮光罩展开后插接在机壳上。

所述机壳上开设有用以对准图像播放器的放映屏幕的窗口。

在上述的一种MR眼镜中，所述机壳由一片材制成，所述片材沿长度方向设有A折叠段、B折叠段和C折叠段；所述A折叠段固定有半透半反镜、透镜；所述B折叠段固定有全反射镜；所述C折叠段处设有搁置板；所述搁置板处设有供图像播放器的后置摄像头采集外界图像的摄像孔。

在MR眼镜制备方法中，所述C折叠段经折合形成节目光源容置结构；所述B折叠段经折合形成节目光路；所述节目光路内设全反射镜；所述A折叠段经折合形成视场光路、叠加光路和遮光罩；所述遮光罩处设有对应左眼、右眼的两个观察孔；所述视场光路内设有透镜，所述透镜单面镀膜，所述透镜以两块菲涅尔透镜拼合成型或两块球面透镜经连接结构组合成型，两块菲涅尔透镜或两块球面透镜分别对应左眼和右眼；所述叠加光路内设有半透半反镜；当MR眼镜工作时，所述节目光源容置结构处固定节目光源，所述节目光源输出VR分屏模式的影像节目光线；所述节目光线进入节目光路后被全反射镜反射至视场光路；所述视场光路以两块菲涅尔透镜折射节目光线，使节目光线形成两路具备预设视场角的虚像光线进入叠加光路；所述叠加光路的半透半反镜把两路虚像光线对应反射至两观察孔，同时把外界光线透射至观察孔处，使虚像光线与外界光线叠加混合形成混合现实图像效果。

所述MR眼镜制备方法依次包括以下步骤；

A1、把A折叠段、B折叠段折合形成一菱形柱；使所述透镜位于菱形顶点连线处；菱形柱四个侧面处，其中一个侧面敞开为节目光线入射面，另三个侧面封闭分别形成为观察孔壁、半透半反镜壁和全反射镜壁；所述节目光线入射面朝向全反射镜壁；全反射镜壁处设有全反射镜；所述观察孔位于观察孔壁；观察孔所朝向的菱形柱侧壁为半透半反镜壁；所述半透半反镜设于半透半反镜壁处；

A2、展开A折叠段处的遮光罩，并使遮光罩插于观察孔壁；

A3、展开C折叠段，在搁置板上放置具有后置摄像头的智能手机，使后置摄像头对准搁置板的摄像孔，然后把C折叠段折合至菱形柱的节目光线入射面处；即可在观察孔处看到手机屏幕图像与外界图像混合形成的混合现实图像。

所述搁置板的底部设置有阻尼件；所述搁置板经魔术贴或卡扣与机壳可拆联接；所述搁置板与机壳固定联接。

本发明中，MR眼镜的光路与播放源之间是相互独立的，只要作为播放源的手机显示能力符合MR眼镜光路的兼容范围，即可用于本设备，MR眼镜机壳可不设电子设备，或是仅设置少许与智能手机配套的传感器即可，从而大大降低了MR眼镜的制作成本。

本发明中，所述MR眼镜包括机壳；所述机壳的内腔沿着光线入射方向从上而下顺序设置有全反射镜、透镜以及半透半反镜，所述机壳在全反射镜的光线入射口处设置有用以放置图像播放器的搁置板，所述机壳由一片材制成，所述片材沿长度方向设有A折叠段、B折叠段和C折叠段；所述A折叠段固定有半透半反镜、透镜；所述B折叠段固定有全反射镜；所述C折叠段处设有搁置板；该设计中，MR眼镜的光路部分能以一块薄板简单地折合而成，从而大大方便了MR眼镜的制备、存贮和运输，同时该设计中，以光路部件的不同特性来划分各折叠段，即把透光、半透光的光路部件集中于A折叠段，把反光的光路部件集中于B折叠段，把手机固定部位集中于C折叠段，能让使用者方便地明确各折叠部位及其功用，从而能方便地组装本产品，也便于对产品的维护，在需要也可把各折叠段预折叠形成组件，以提升组装效率。

本发明中，由于MR眼镜的虚拟视像源为智能手机，置入MR眼镜搁置板的智能手机在MR眼镜使用时即为MR眼镜的一部分，因此MR眼镜的互动功能可以随智能手机硬件性能、软件功能的提升而提升，在升级MR眼镜功能时，只需升级手机硬件，或是仅升级手机内部APP即可实现，从而让MR眼镜的升级更为便捷经济，例如当智能手机具备磁力计、陀螺仪、加速度计这些传感器时，如果智能手机用于MR显示的APP能与这些传感器配合工作，则即可实现混合现实图像的定位显示，即混合现实图像上的虚像可与MR眼镜的朝向和运动进行互动。

本发明中，由于MR眼镜的光路部分仅以一块薄板简单地折合而成，从而能在光路基板上选用不同的材料，以适合市场对MR眼镜的价格、强度等方面的不同要求。

本发明中，所述搁置板处设有供图像播放器的后置摄像头采集外界图像的摄像孔；所述图像播放器为智能手机；由于在本产品中，智能手机的摄像头指向是与MR眼镜的现实观察方向一致的，MR眼镜的现实观察方向即为观察孔的朝向；此设计能使MR眼镜的虚拟图像与手机摄像头采集的外界图像产生互动，由于智能手机摄像头采集的图像与观察孔所能观察到的现实图像是基本一致的，则当虚拟图像在MR应用APP中设定为能与现实图像间产生互动关联时，智能手机内用于MR显示的APP即可使虚拟图像产生相应的互动。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

图1为本发明的示意图；

图2为本发明另一方向上的示意图；

图3为本发明的光路示意图；

图4为本发明透镜的构造示意图；

图5为本发明机壳的折叠过程示意图；

图6为本发明的立体示意图；

图7为本发明的另一立体示意图；

图中：1-机壳，2-全反射镜，3-透镜，4-半透半反镜，5-搁置板，6-遮光罩，601-通孔，7-阻尼件，a-图像播放器；

101-菲涅尔透镜；102-观察孔；103-C折叠段；104-A折叠段；105-B折叠段；106-智能手机。

具体实施方式

如图1-7所示，一种MR眼镜及其制备方法，所述MR眼镜包括机壳1；所述机壳的内腔沿着光线入射方向从上而下顺序设置有全反射镜2、透镜3以及半透半反镜4，所述机壳在全反射镜的光线入射口处设置有用以放置图像播放器的搁置板5，所述机壳在半透半反镜的光线出射口处设置有用以佩戴在眼睛处的遮光罩6。

所述全反射镜2与半透半反镜4均倾斜设置，所述透镜水平设置，所述全反射镜、半透半反镜与透镜的夹角均为45度。

所述全反射镜、半透半反镜以及机壳围成菱形空间，所述透镜将菱形空间分割为两个三角形空间。

所述透镜采用菲涅尔透镜，所述透镜由两个菲涅尔透镜组成，两个所述菲涅尔透镜左右对称设置、分别对应左眼与右眼。

所述遮光罩上开设有分别对应左眼与右眼的两个通孔。

所述遮光罩上设置有用以折叠的预压线，所述遮光罩展开后插接在机壳上。

所述机壳上开设有用以对准图像播放器的放映屏幕的窗口。

所述机壳由一片材制成，所述片材沿长度方向设有A折叠段104、B折叠段105和C折叠段103；所述A折叠段固定有半透半反镜、透镜；所述B折叠段固定有全反射镜；所述C折叠段处设有搁置板5；所述搁置板处设有供图像播放器的后置摄像头采集外界图像的摄像孔。

在MR眼镜制备方法中，所述C折叠段经折合形成节目光源容置结构；所述B折叠段经折合形成节目光路；所述节目光路内设全反射镜；所述A折叠段经折合形成视场光路、叠加光路和遮光罩；所述遮光罩处设有对应左眼、右眼的两个观察孔；所述视场光路内设有透镜，所述透镜单面镀膜，所述透镜3以两块菲涅尔透镜101拼合成型或两块球面透镜经连接结构组合成型，两块菲涅尔透镜或两块球面透镜分别对应左眼和右眼；所述叠加光路内设有半透半反镜；当MR眼镜工作时，所述节目光源容置结构处固定节目光源，所述节目光源输出VR分屏模式的影像节目光线；节目光线承载有用于叠加显示的虚像；所述节目光线进入节目光路后被全反射镜反射至视场光路；所述视场光路以两块菲涅尔透镜折射节目光线，使节目光线形成两路具备预设视场角的虚像光线进入叠加光路；所述叠加光路的半透半反镜把两路虚像光线对应反射至两观察孔，同时把外界光线透射至观察孔102处，使虚像光线与外界光线叠加混合形成混合现实图像效果。

所述MR眼镜制备方法依次包括以下步骤；

A1、把A折叠段、B折叠段折合形成一菱形柱；使所述透镜位于菱形顶点连线处；菱形柱四个侧面处，其中一个侧面敞开为节目光线入射面，另三个侧面封闭分别形成为观察孔壁、半透半反镜壁和全反射镜壁；所述节目光线入射面朝向全反射镜壁；全反射镜壁处设有全反射镜；所述观察孔位于观察孔壁；观察孔所朝向的菱形柱侧壁为半透半反镜壁；所述半透半反镜设于半透半反镜壁处；

A2、展开A折叠段处的遮光罩，并使遮光罩插于观察孔壁；

A3、展开C折叠段，在搁置板上放置具有后置摄像头的智能手机，使后置摄像头对准搁置板的摄像孔，然后把C折叠段折合至菱形柱的节目光线入射面处；即可在观察孔处看到手机屏幕图像与外界图像混合形成的混合现实图像。

所述搁置板的底部设置有阻尼件；所述搁置板经魔术贴或卡扣与机壳可拆联接；所述搁置板与机壳固定联接。

实施例1：

使用者按步骤A1、A2、A3制成MR眼镜后，在MR眼镜的搁置板上横向固定具有后置摄像头的智能手机，以固定皮带把MR眼镜佩戴于眼前，即完成本案产品的组装和佩戴。

实施例2：

在使用者完成实施例1后，启动智能手机内用于MR显示的APP，此APP使手机屏幕上同步显示两个并排的水壶图形（如VR类APP显示），并同时把此水壶图形与手机的当前姿态关联；APP显示的水壶图像与使用者通过观察孔、半透半反镜所见到的现实场景叠加，且两个水壶图像被人眼同时识别为同一方位的单个水壶（类似VR设备中的人眼观察原理），当使用者面对空置的炉具时，使用者通过MR眼镜却能看到炉具上放有立体的水壶虚像的增强现实图像，此时MR应用APP把炉具作为定位物并建立相应的坐标数据。

当使用者转头至其它方向时，用于MR显示的APP通过手机内置的传感器感知到MR眼镜的指向改变，或是通过手机后置摄像头检测到作为定位物的炉具上的特征点位置改变，MR应用APP不在手机屏幕上显示水壶等叠加虚像，使用者通过MR眼镜看到真实场景。

当使用者眼睛重新朝向炉具时，用于MR显示的APP通过手机内置的传感器感知到MR眼镜的指向回到原位，因此重新显示水壶虚像。

实施例3：

在使用者完成实施例2后，当使用者点燃炉具时，APP通过手机后置摄像头检查到火焰图像，把水壶虚像调整为烧开开水的水壶虚像，此时炉具上虽然没有真实的水壶，但使用者通过MR眼镜却能看到炉具上放有立体的已烧开开水的水壶虚像的增强现实图像。

使用者可通过游戏手柄、佩戴式手环等手机外围设备控制MR眼镜内用于MR显示的APP，使MR眼镜所能看到的增强现实图像更具互动性。

本发明不局限于上述实施方式，凡依本发明专利申请范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种MR眼镜，其特征在于：所述MR眼镜包括机壳；所述机壳的内腔沿着光线入射方向从上而下顺序设置有全反射镜、透镜以及半透半反镜，所述机壳在全反射镜的光线入射口处设置有用以放置图像播放器的搁置板，所述机壳在半透半反镜的光线出射口处设置有用以佩戴在眼睛处的遮光罩。

2.根据权利要求1所述的一种MR眼镜，其特征在于：所述全反射镜与半透半反镜均倾斜设置，所述透镜水平设置，所述全反射镜、半透半反镜与透镜的夹角均为45度。

3.根据权利要求1所述的一种MR眼镜，其特征在于：所述全反射镜、半透半反镜以及机壳围成菱形空间，所述透镜将菱形空间分割为两个三角形空间。

4.根据权利要求1所述的一种MR眼镜，其特征在于：所述透镜采用菲涅尔透镜，所述透镜由两个菲涅尔透镜组成，两个所述菲涅尔透镜左右对称设置、分别对应左眼与右眼。

5.根据权利要求1所述的一种MR眼镜，其特征在于：所述遮光罩上开设有分别对应左眼与右眼的两个通孔。

6.根据权利要求1所述的一种MR眼镜，其特征在于：所述遮光罩上设置有用以折叠的预压线，所述遮光罩展开后插接在机壳上。

7.根据权利要求1所述的一种MR眼镜，其特征在于：所述机壳上开设有用以对准图像播放器的放映屏幕的窗口。

8.一种MR眼镜制备方法，其特征在于：根据权利要求1所述的一种MR眼镜，所述机壳由一片材制成，所述片材沿长度方向设有A折叠段、B折叠段和C折叠段；所述A折叠段固定有半透半反镜、透镜；所述B折叠段固定有全反射镜；所述C折叠段处设有搁置板；所述搁置板处设有供图像播放器的后置摄像头采集外界图像的摄像孔。

9.根据权利要求8所述的一种MR眼镜制备方法，其特征在于：在MR眼镜制备方法中，所述C折叠段经折合形成节目光源容置结构；所述B折叠段经折合形成节目光路；所述节目光路内设全反射镜；所述A折叠段经折合形成视场光路、叠加光路和遮光罩；所述遮光罩处设有对应左眼、右眼的两个观察孔；所述视场光路内设有透镜，所述透镜单面镀膜，所述透镜以两块菲涅尔透镜拼合成型或两块球面透镜经连接结构组合成型，两块菲涅尔透镜或两块球面透镜分别对应左眼和右眼；所述叠加光路内设有半透半反镜；当MR眼镜工作时，所述节目光源容置结构处固定节目光源，所述节目光源输出VR分屏模式的影像节目光线；所述节目光线进入节目光路后被全反射镜反射至视场光路；所述视场光路以两块菲涅尔透镜折射节目光线，使节目光线形成两路具备预设视场角的虚像光线进入叠加光路；所述叠加光路的半透半反镜把两路虚像光线对应反射至两观察孔，同时把外界光线透射至观察孔处，使虚像光线与外界光线叠加混合形成混合现实图像效果。

10.根据权利要求9所述的一种MR眼镜制备方法，其特征在于：所述MR眼镜制备方法依次包括以下步骤；

A1、把A折叠段、B折叠段折合形成一菱形柱；使所述透镜位于菱形顶点连线处；菱形柱四个侧面处，其中一个侧面敞开为节目光线入射面，另三个侧面封闭分别形成为观察孔壁、半透半反镜壁和全反射镜壁；所述节目光线入射面朝向全反射镜壁；全反射镜壁处设有全反射镜；所述观察孔位于观察孔壁；观察孔所朝向的菱形柱侧壁为半透半反镜壁；所述半透半反镜设于半透半反镜壁处；

A2、展开A折叠段处的遮光罩，并使遮光罩插于观察孔壁；

A3、展开C折叠段，在搁置板上放置具有后置摄像头的智能手机，使后置摄像头对准搁置板的摄像孔，然后把C折叠段折合至菱形柱的节目光线入射面处；即可在观察孔处看到手机屏幕图像与外界图像混合形成的混合现实图像。