CN111610646A - 一种智能变焦增强现实眼镜及其变焦镜片组合方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能变焦增强现实眼镜主要包括安装镜框内部的自由曲面变焦镜片模组、AR光波导模组镜片、变焦控制系统、AR主机模组、连接AR的蓝牙手柄、连接AR的蓝牙鼠标和连接AR的蓝牙键盘；自由曲面变焦镜片模组靠近AR眼镜的近眼侧，AR光波导模组镜片与自由曲面变焦镜片模组相邻安装；镜框边缘设置有磁条，自由曲面变焦镜片模组通过磁力与镜架相吸连接而成；本发明结构设计合理，通过两组电机分别带动四块曲面镜片交错运动后，产生变焦曲面的最高点相重合产生最大等效屈光度，通过变焦曲面的最低点重合来产生最小等效屈光度的连续变化，实现了各类屈光不正人群佩戴AR眼镜后的屈光矫正功能；同时还能为相当一部分视功能低下人群实现眼的调节训练。
Description
技术领域
本发明属于智能穿戴设备技术领域，具体涉及的是一种智能变焦增强现实眼镜及其变焦镜片组合方法。
背景技术
增强现实(Augmented Reality)技术，是一种将虚拟视觉信息与真实物理世界有机融合的技术，该技术运用计算机生成的2D/3D视听信息、三维空间建模、人机智能交互、智能物理传感等多种技术手段，将虚拟信息应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。AR技术具有颠覆性和革命性的意义，现如今AR技术已逐步扩展到多个领域，如在线教育、远程医疗、工业制造、遗产保护、游戏娱乐等；AR的应用使人类视觉获得了全方位体验。
然而，全球约有14亿近视，中国近视人口就接近7亿。面对AR时代趋势，如何解决近视及其他屈光不正人群佩戴AR舒适度和视觉健康问题，以至于不会出现AR视物模糊和视觉眩晕，如何克服此类问题是一大技术难点。
中国专利201910488056.9《可调焦的增强现实AR眼镜》设计了一种L型管道内密封连接的两个凸透镜以及一个位于两个凸透镜之间的凹透镜，凹透镜通过一移动机构与L型管道连接，使得通过移动机构的运动驱动凹透镜运动进行调焦。该种设计最主要的问题在于变焦范围较小，需要根据不同屈光状态的用户调整两端凸透镜的屈光度和物理距离，以及中间凹透镜的屈光度和物理距离。极大地降低人群使用AR眼镜的普适性和便捷性。同时，单眼AR成像技术，对于复眼单视的人类视觉存在无法融像的情况。
中国专利201910445419.0《一种增强现实眼镜》设计了液体变焦透镜和透光电极对，透光电极对设置在液体变焦镜的相反表面，通过电压改变液体透镜表面曲率，从而实现变焦功能；该种变焦难点在于变焦范围小(可调焦距范围短)、电压控制难度大。
目前的增强现实(AR)眼镜仍没有完美的解决变焦问题，由此导致AR产品的普适性和体验感欠佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能变焦增强现实眼镜，是将智能变焦的技术加持在现有的AR眼镜中，通过智能变焦的方式实现各类屈光不正人群佩戴AR眼镜后的屈光矫正功能；同时，该种智能变焦AR眼镜的有效利用还能还能为相当一部分视功能低下人群实现眼的调节训练。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能变焦增强现实眼镜，主要包括安装镜框内部的自由曲面变焦镜片模组、AR光波导模组镜片、变焦控制系统、AR主机模组、连接AR的蓝牙手柄、连接AR的蓝牙鼠标和连接AR的蓝牙键盘；该自由曲面变焦镜片模组靠近AR眼镜的近眼侧，AR光波导模组镜片与自由曲面变焦镜片模组相邻安装；所述的镜框边缘设置有磁条，且自由曲面变焦镜片模组通过磁力与镜架相吸连接而成。
所述的自由曲面变焦镜片模组是由两组相同的双面变焦镜片组组成，所述的每一组的双面变焦镜片组包括有两块相同的双面变焦镜片。
所述的两组相同的双面变焦镜片组分别各自连接电机。
所述其中一组的双面变焦镜片组的两块双面变焦镜片名称分别定义为：第一镜片和第二镜片；另一组的双面变焦镜片组的两块双面变焦镜片分别定义为第三镜片和第四镜片。
所述的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片其中的任意一块镜片的变焦曲面均为自由曲面，该自由曲面包括两个光学顶点，分别为自由曲面的最高点和最低点；其最高点到最低点为波浪式变化；所述任意一块镜片的边缘上均包埋有磁条。
所述的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片其中的任意一块镜片上下表面本身包括了两个结构相同且完全对称的镜像设计的变焦曲面，即在上表面上的变焦曲面的最高点与下表面上变焦曲面的最高点完全对称，上表面上的变焦曲面的最低点与下表面上变焦曲面的最低点完全对称设置而成，构成一块完整的单个双面变焦镜片。
所述单个双面变焦镜片包括有P点、C区、N点和A区，其中的P点为最大正度数对应的光学中心点，即自由曲面最高点对应位置；N点为最大负度数对应的光学中心点，即自由曲面最低点对应位置；C区为连续变焦通道，从P点最大正度数到N点最大负度数的过渡区域，即最高点到最低点之间连线的过渡区域；A区为周边像差区域，即镜片最高点、最低点以及最高点和最低点之间过渡区域之外的区域。
所述的双面变焦镜片的各尺寸之间比值：最高点厚度：最低点厚度：最高点与最低点距离＝13:1:108。
所述C区的屈光度变化率δ计算公式如下：
δ＝2*(DP-DN)/L，
其中DP代表最高点的屈光度，DN代表最低点的屈光度；L代表最高点到最低点的距离。
所述双面变焦镜片自由曲面最高点的厚度、自由曲面最低点的厚度、自由曲面最高点与最低点的距离三者的比值范围在10:0.5:50～20:1.8:120之间。
优先地，所述的双面变焦镜片的各尺寸之间比值：最高点厚度：最低点厚度：最高点与最低点距离＝13:1:108。
所述自由曲面最高点屈光度范围为+5.00D～+10.00D，所述自由曲面最低点屈光度范围为-10.00D～-20.00D。
所述两个对称的镜像设计的变焦曲面组成的双面变焦镜片屈光度范围为+20.00D～-40.00D线性变焦。
所述的变焦控制系统，包括有与双面变焦镜片相连接的传动机构及PCB控制板；该传动机构主要是由电机一、电机二及传动轴构成；PCB控制板主要设置有芯片及信息储存器；所述电机一的传动机构与第一镜片和第三镜片相连接传动，电机二的传动机构与第二镜片和第四镜片相连接传动。
所述的AR主机模组，主要包括有CPU、GPU、RAM、ROM、轴传感器、Wifi模组、蓝牙模块、控制按键。
本发明的另一目的是提供一种智能变焦增强现实眼镜镜片组合方法，所述两组相同的双面变焦镜片组包括四块双面变焦镜片，该四块双面变焦镜片的具体放置顺序为第一镜片变焦曲面的最高点与第二镜片变焦曲面的最低点同一方向放置，第一镜片变焦曲面的最低点与第二镜片变焦曲面的最高点同一方向放置；同理，第三镜片变焦曲面的最高点与第四镜片变焦曲面的最低点同一方向放置，第三镜片变焦曲面的最低点与第四镜片变焦曲面的最高点同一方向放置；即第一镜片与第四镜片以中间面中心点呈中心对称设置；第二镜片与第三镜片以中间面中心点呈中心对称设置。
所述的电机二控制第一镜片和第三镜片以同一方向同一速度同时运动，而电机一控制第二镜片和和第四镜片以同一方向同一速度同时运动；但是第一镜片和第三镜片的运动方向与第二镜片和和第四镜片的运动方向相反。
所述第一镜片和第三镜片朝同一方向运动后，而第二镜片和和第四镜片背离相反方向运动后，该四块镜片运动过程中产生的交错运动，使得第一镜片的变焦曲面的最高点与第二镜片的变焦曲面的最高点重合，第三镜片的变焦曲面的最高点与第四镜片的变焦曲面的最高点重合，此时曲面等效屈光度值最大为+20.00D。
所述第一镜片和第三镜片与第二镜片和和第四镜片交错运动向另一个方向达到最大范围时，即第一镜片的变焦曲面的最低点与第二镜片的变焦曲面的最低点重合，第三镜片的变焦曲面的最低点与第四镜片的变焦曲面的最低点重合，等效屈光度为-40.00D，从而实现{+20.00D～-40.00D}连续变化的屈光度；在两组双面变焦镜片交错运动过程中，通过控制电机运行步长来控制实际变焦率。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明结构设计合理，通过两组电机分别带动四块曲面镜片交错运动后，产生变焦曲面的最高点相重合产生最大等效屈光度，而通过变焦曲面的最低点重合来产生最小等效屈光度的连续变化，从而很好地实现了各类屈光不正人群佩戴AR眼镜后的屈光矫正功能；同时，还能还能为相当一部分视功能低下人群实现眼的调节训练。
附图说明
图1为本发明中的单个双面变焦镜片主视图。
图2为图1的立体图。
图3为图1的俯视图。
图4为本发明中的自由曲面变焦镜片模组各组镜片完全重合示意图。
图5为本发明中的自由曲面变焦镜片模组各组镜片的低点重合示意图。
图6为本发明中的自由曲面变焦镜片模组各组镜片的高点重合示意图。
图7为图4的立体图。
图8本发明安装示意图。
图中：1、最高点；2、最低点；3、双面变焦镜片；4、第一镜片；5、第三镜片；6、第二镜片；7、第四镜片；8、中心点；9、电机二；10、镜框；11、镜架；12、AR光波导模组镜片；13、电机一。
301、上表面；302、下表面。
A、周边像差区域；C、连续变焦通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图8所示，一种智能变焦增强现实眼镜，主要包括安装镜框10内部的自由曲面变焦镜片模组、AR光波导模组镜片12、变焦控制系统、AR主机模组、连接AR的蓝牙手柄、连接AR的蓝牙鼠标和连接AR的蓝牙键盘；该自由曲面变焦镜片模组靠近AR眼镜的近眼侧，AR光波导模组镜片12与自由曲面变焦镜片模组相邻安装；所述的镜框10边缘设置有磁条，且自由曲面变焦镜片模组通过磁力与镜架相吸连接而成。
所述的自由曲面变焦镜片模组是由两组相同的双面变焦镜片组组成，所述的每一组的双面变焦镜片组包括有两块相同的单个双面变焦镜片3。
所述的两组相同的双面变焦镜片组分别各自连接电机，为电机一13和电机二9。
所述其中一组的双面变焦镜片组的两块双面变焦镜片名称分别定义为：第一镜片4和第二镜片6；另一组的双面变焦镜片组的两块双面变焦镜片分别定义为第三镜片5和第四镜片7。
如图1及图2所示，所述的第一镜片4、第二镜片6、第三镜片5、第四镜片7其中的任意一块镜片的变焦曲面均为自由曲面，该自由曲面包括两个光学顶点，分别为自由曲面的最高点1和最低点2；其最高点1到最低点2为波浪式变化；所述任意一块镜片的边缘上均包埋有有磁条；自由曲面水平方向(X轴)含有一个最高点和一个最低点，最高点和最低点之间呈现波浪式高低起伏变化规律。自由曲面竖直方向(Y轴)含有一个山峰结构和一个山谷结构，山峰最高点即为自由曲面最高点，山谷最低点即为自由曲面最低点。且山峰和山谷关于X轴对称。
如图3所示，所述的第一镜片4、第二镜片6、第三镜片5、第四镜片7其中的任意一块镜片上下表面本身包括了两个结构相同且完全对称的镜像设计的变焦曲面，即在上表面301上的变焦曲面的最高点与下表面302上变焦曲面的最高点完全对称，上表面301上的变焦曲面的最低点与下表面302上变焦曲面的最低点完全对称设置而成，构成一块完整的单个双面变焦镜片3。
所述单个双面变焦镜片3包括有P点、C区、N点和A区，其中的P点为最大正度数对应的光学中心点，即自由曲面最高点1对应位置；N点为最大负度数对应的光学中心点，即自由曲面最低点2对应位置；C区为连续变焦通道C，从P点最大正度数到N点最大负度数的过渡区域，即最高点到最低点之间连线的过渡区域。A区为周边像差区域A，即镜片最高点、最低点以及最高点和最低点之间过渡区域之外的区域。
所述C区的屈光度变化率δ计算公式如下：
δ＝2*(DP-DN)/L，
其中DP代表最高点的屈光度，DN代表最低点的屈光度。L代表最高点到最低点的距离。
所述自由曲面最高点的厚度、自由曲面最低点的厚度、自由曲面最高点与最低点的距离三者的比值范围在10:0.5:50～20:1.8:120之间；
所述自由曲面最高点屈光度范围为+5.00D～+10.00D，所述自由曲面最低点屈光度范围为-10.00D～-20.00D。
所述两个对称的镜像设计的变焦曲面组成的双面变焦镜片3屈光度范围为+20.00D～-40.00D线性变焦。
所述的变焦控制系统，包括有与双面变焦镜片3相连接的传动机构及PCB控制板；该传动机构主要是由电机一13、电机二9及传动轴构成；PCB控制板主要设置有芯片及信息储存器,该PCB控制板内置在镜框内壁上；所述电机一13的传动机构与第一镜片4和第三镜片5相连接传动，电机二9的传动机构与第二镜片6和第四镜片7相连接传动。
所述的AR主机模组，主要包括有CPU、GPU、RAM、ROM、轴传感器、Wifi模组、蓝牙模块、控制按键。
如图4至图7所示，一种智能变焦增强现实眼镜镜片组合方法，所述两组相同的双面变焦镜片组包括四块双面变焦镜片3，该四块双面变焦镜片3的具体放置顺序为第一镜片4变焦曲面的最高点与第二镜片6变焦曲面的最低点同一方向放置，第一镜片4变焦曲面的最低点与第二镜片6变焦曲面的最高点同一方向放置；同理，第三镜片5变焦曲面的最高点与第四镜片7变焦曲面的最低点同一方向放置，第三镜片5变焦曲面的最低点与第四镜片7变焦曲面的最高点同一方向放置；即第一镜片4与第四镜片7以中间面中心点8呈中心对称设置；第二镜片6与第三镜片5以中间面中心点8呈中心对称设置。
所述的电机二9控制第一镜片4和第三镜片5以同一方向同一速度同时运动，而电机一13控制第二镜片6和和第四镜片7以同一方向同一速度同时运动；但是第一镜片4和第三镜片5的运动方向与第二镜片6和和第四镜片7的运动方向相反。
如图6所示，所述第一镜片4和第三镜片5朝同一方向运动后，而第二镜片6和和第四镜片7背离相反方向运动后，该四块镜片运动过程中产生的交错运动，使得第一镜片4的变焦曲面的最高点与第二镜片6的变焦曲面的最高点重合，第三镜片5的变焦曲面的最高点与第四镜片7的变焦曲面的最高点重合，此时曲面等效屈光度值最大为+20.00D。
如图5所示，所述第一镜片4和第三镜片5与第二镜片6和和第四镜片7交错运动向另一个方向达到最大范围时，即第一镜片4的变焦曲面的最低点与第二镜片6的变焦曲面的最低点重合，第三镜片5的变焦曲面的最低点与第四镜片7的变焦曲面的最低点重合，等效屈光度为-40.00D，从而实现{+20.00D～-40.00D}连续变化的屈光度；在两组双面变焦镜片交错运动过程中，通过控制电机运行步长来控制实际变焦率。
在两组双面变焦镜片交错运动过程中，通过控制电机一13及电机二9运行步长来控制实际变焦率；所述自由曲面是一种在X轴方向不具备旋转对称轴的复杂曲面，在Y轴具备轴对称关系；该复杂曲面本质上为特殊优化设计的渐进多焦点镜片；传统渐进多焦镜片为纵向放置于人眼表前，设计有视远区、中间过渡区、视近区域，视远区与视近区，视远区和视近区的屈光度差异称为ADD，视远区经过中间过渡区到达视近区域的屈光度连续变化，不产生像跳现象，过渡区两侧为像差区，也叫周边区，人眼无法在周边区视物。
本发明的双自由曲面变焦镜为横向放置于人眼表前，不再设计有视远区、中间过渡区和视近区域；而是横向设计正屈光度最大位置、负屈光度最大位置以及正负最大位置中间的连续变焦通道，该通道的长度达到50mm以上；同时，该自由曲面打破传统渐进多焦点单面设计的局限，实现双面对称变焦，从而大大增加屈光度变化范围，实现大范围连续变焦，且不产生像跳现象。
透镜对光线的聚散程度称为屈光力，单位为屈光度(Diopter,国际简称D),镜片顶焦度的定义：一个镜片含有两个顶焦度，前顶焦度和后顶焦度。其中后顶焦度指以米为单位测得的近轴后顶点焦距的倒数，即
其中，
表示了该镜片的后顶焦度，单位m-1。符号D,正透镜后顶点度数为正，负透镜后顶点焦度为负。
对于自由曲面镜片而言后顶焦度不能作为镜片屈光度参数的唯一指标，还应分析表面光焦度的分布；具体如下：
本发明的双面自由曲面变焦镜片将镜片设计为P点(正度数最高点，Positivepoint)、C区(连续变焦通道，Continuous zooming)、N点(负度数最低点,Negative point)和A区(周边像差区域，Aberration Astigmation)；详见图1和图2。
本发明的双面自由曲面变焦镜片C区的屈光度变化率公式为：δ＝2*(DP-DN)/L，单位为D/mm，代表本双面自由曲面变焦镜片的连续变焦区屈光度变化程度。详细变焦数据见表1。
表1
如上表1所示，本发明共检测14片镜片，每片镜片从最高点到最低点进行逐一屈光度检测，每隔1mm进行检测，共检测31个点屈光度；14组镜片每个点位的屈光度变化差异控制在0.1D范围内；最高点屈光度为1号点，屈光度为+10.00D。最低点屈光度为31号点，屈光度为-20.00D；最高点至最低点的距离为30mm，屈光度变化率为-1.00D/mm。
本发明镜像设计的双面变焦镜组通过交错叠放，左右平行移动，在镜片交错运动达到最大范围时，一组镜片的最高点与另一组镜片的最高点重合，等效屈光度为+20.00D，一组镜片的最低点与另一组镜片的最低点重合，等效屈光度为-40.00D。实现{+20.00D～-40.00D}连续变化的屈光度。在整个镜片交错运动过程中，通过控制电机运行步长来控制实际变焦率。
本发明的双面自由曲面变焦镜片同普通的球面镜与非球面镜片最大的差别是镜片有无数个屈光度，并且屈光度是连续变化；戴用者感觉不到像跳现象，能实现屈光度平稳过渡。球面屈光度计算方式为：当一束光束从一种介质通过单球面界面进入另一种介质时，不同介质之间光线的聚散度将发生改变，假设光束从折射率为n1的介质，通过曲率K(等于曲率半径倒数，即1/r)的球面，进入折射率为n2的介质，则此球面的屈光度为：
就本发明的双面自由曲面变焦镜片而言，其屈光度由前后表面形态决定,镜片的设计主要是表面形态的设计，其屈光度的连续变化就是局部表面曲率半径连续变化的结果。根据球面透镜屈光度计算公式，推算出本发明的双面自由曲面变焦镜片C区表面任意点屈光度为：
上述公式中，K前是自由曲面该点处的前表面曲率(具体数值为曲率半径的倒数)，K后是该点处后表面曲率(曲率半径的倒数)，n是该镜片介质的折射率，d为该点处镜片的厚度。通常认为，当镜片厚度小于一个厘米时，镜片为薄透镜，可忽略镜片厚度导致的屈光度变化。由上述公式可知，镜片点屈光度只与前后表面的曲率半径及镜片本身的折射率相关。
本发明的双面自由曲面变焦镜片的点屈光度可以简化为：
通过d趋近零的极限计算得出：
Dthin(n-1)(K前-K后)……………………………………………………………(004)
同时，由于本发明的双面自由曲面变焦镜片采用双面镜像对称设计，曲率半径大小相等，方向相反。则该点的屈光度值为：
Dthin＝2(n-1)K………………………………………………………………(005)。
对于自由曲面数学函数设计如下：
假设一条光线，通过该双面自由曲面镜片上的某点时，由于该面为非平面，会出现无数条法线平面，这些法线平面会与自由曲面相交后重叠出无数条截交曲线。在这些截交曲线中，会有两条截交曲线最为特殊：一条截交线的曲率半径最大，曲率记为K1，另外一条截交线的曲率半径最小，曲率记为K2。同时，两条截交曲线互相垂直。
根据高斯曲率计算公式和平均曲率计算公式得出：
K＝K1*K2(高斯曲率)
以高斯曲率K和平均曲率H分别为此矩阵行列式：
通过双面自由曲面镜片各点屈光度分布，可对整个曲面镜片的表面进行数学模型拟合。镜片表面屈光度连续变化，适合用B样条函数拟合和径向基函数拟合。由于B样条函数拟合曲线在所有节点内部都是无限可微的。本发明的双面自由曲面变焦镜片单面采用内B样条函数拟合，B样条曲线描述双自由曲面镜片为：
Ni，k(u)，Ni，k(v)为B样条曲面拟合数学模型中x，y方向上的基函数，di，j为自由曲面的控制顶点。
通过以上B样条曲面拟合数学模型，计算机模拟出设定的屈光度变化的自由曲面模型。通过模具打样加工造模，模具生产后的浇筑数控切削；制备出双面自由曲面连续变焦镜片；单面变焦量可做到{+5.00D～-10.00D}的连续变焦，双面变焦量为{+10.00D～-20.00D}，镜片模式图见图1至图6；镜片检测数据见表1。
如图1及图2所示，所述镜片长度为56mm，高度为25mm，单片镜片最高点厚度为6.5mm，单片镜片最低点厚度为0.5mm,最高点与最低点之间的间距为43mm；本发明变焦镜片的核心比值：最高点厚度：最低点厚度：最高点与最低点距离＝13:1:108。
所述镜片长为56mm，高度为25mm，最高点与最低点均位于镜片的水平中线上，最高点距镜片水平边缘分别为6.5mm，最低点距镜片水平边缘分别为6.5mm，最高点和最低点距镜片的上下边缘均为12.5mm，最高点屈光度为+10.00D，最低点屈光度为-20.00D。
所述镜片最高点厚度为6.5mm，最低点厚度为0.5mm，镜片边缘厚度分别为4.0mm和1.0mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种智能变焦增强现实眼镜，其特征在于：主要包括安装镜框内部的自由曲面变焦镜片模组、AR光波导模组镜片、变焦控制系统、AR主机模组、连接AR的蓝牙手柄、连接AR的蓝牙鼠标和连接AR的蓝牙键盘；该自由曲面变焦镜片模组靠近AR眼镜的近眼侧，AR光波导模组镜片与自由曲面变焦镜片模组相邻安装；所述的镜框边缘设置有磁条，且自由曲面变焦镜片模组通过磁力与镜架相吸连接而成；自由曲面变焦镜片模组是由两组相同的双面变焦镜片组组成，所述的每一组的双面变焦镜片组包括有两块相同的双面变焦镜片；两组相同的双面变焦镜片组分别各自连接电机；所述其中一组的双面变焦镜片组的两块双面变焦镜片名称分别定义为：第一镜片和第二镜片；另一组的双面变焦镜片组的两块双面变焦镜片分别定义为第三镜片和第四镜片；
所述的变焦控制系统，包括有与双面变焦镜片相连接的传动机构及PCB控制板；该传动机构主要是由电机一、电机二及传动轴构成；PCB控制板主要设置有芯片及信息储存器；所述电机一的传动机构与第一镜片和第三镜片相连接传动，电机二的传动机构与第二镜片和第四镜片相连接传动。
2.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜，其特征在于：第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片其中的任意一块镜片的变焦曲面均为自由曲面，该自由曲面包括两个光学顶点，分别为自由曲面的最高点和最低点；其最高点到最低点为波浪式变化；所述任意一块镜片的边缘上均包埋有有磁条。
3.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜，其特征在于：第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片其中的任意一块镜片上下表面本身包括了两个结构相同且完全对称的镜像设计的变焦曲面，即在上表面上的变焦曲面的最高点与下表面上变焦曲面的最高点完全对称，上表面上的变焦曲面的最低点与下表面上变焦曲面的最低点完全对称设置而成，构成一块完整的单个双面变焦镜片；所述两个对称的镜像设计的变焦曲面组成的双面变焦镜片屈光度范围为+20.00D～-40.00D线性变焦。
4.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜，其特征在于：单个双面变焦镜片包括有P点、C区、N点和A区，其中的P点为最大正度数对应的光学中心点，即自由曲面最高点对应位置；N点为最大负度数对应的光学中心点，即自由曲面最低点对应位置；C区为连续变焦通道，从P点最大正度数到N点最大负度数的过渡区域，即最高点到最低点之间连线的过渡区域；A区为周边像差区域，即镜片最高点、最低点以及最高点和最低点之间过渡区域之外的区域；所述C区的屈光度变化率δ计算公式如下：
δ＝2*(DP-DN)/L，
其中DP代表最高点的屈光度，DN代表最低点的屈光度；L代表最高点到最低点的距离。
5.根据权利要求4所述的一种智能变焦增强现实眼镜，其特征在于：双面变焦镜片自由曲面最高点的厚度、自由曲面最低点的厚度、自由曲面最高点与最低点的距离三者的比值范围在10:0.5:50～20:1.8:120之间；双面变焦镜片的最佳比值：最高点厚度：最低点厚度：最高点与最低点距离＝13:1:108；所述自由曲面最高点屈光度范围为+5.00D～+10.00D，所述自由曲面最低点屈光度范围为-10.00D～-20.00D。
6.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜，其特征在于：AR主机模组，主要包括有CPU、GPU、RAM、ROM、轴传感器、Wifi模组、蓝牙模块、控制按键。
7.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜镜片组合方法，其特征在于：所述两组相同的双面变焦镜片组包括四块双面变焦镜片，该四块双面变焦镜片的具体放置顺序为第一镜片变焦曲面的最高点与第二镜片变焦曲面的最低点同一方向放置，第一镜片变焦曲面的最低点与第二镜片变焦曲面的最高点同一方向放置；同理，第三镜片变焦曲面的最高点与第四镜片变焦曲面的最低点同一方向放置，第三镜片变焦曲面的最低点与第四镜片变焦曲面的最高点同一方向放置；即第一镜片与第四镜片以中间面中心点呈中心对称设置；第二镜片与第三镜片以中间面中心点呈中心对称设置。
8.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜镜片组合方法，其特征在于：所述的电机二控制第一镜片和第三镜片以同一方向同一速度同时运动，而电机一控制第二镜片和和第四镜片以同一方向同一速度同时运动；但是第一镜片和第三镜片的运动方向与第二镜片和和第四镜片的运动方向相反。
9.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜镜片组合方法，其特征在于：第一镜片和第三镜片朝同一方向运动后，而第二镜片和和第四镜片背离相反方向运动后，该四块镜片运动过程中产生的交错运动，使得第一镜片的变焦曲面的最高点与第二镜片的变焦曲面的最高点重合，第三镜片的变焦曲面的最高点与第四镜片的变焦曲面的最高点重合，此时曲面等效屈光度值最大为+20.00D。
10.根据权利要求1所述的一种智能变焦增强现实眼镜镜片组合方法，其特征在于：第一镜片和第三镜片与第二镜片和和第四镜片交错运动向另一个方向达到最大范围时，即第一镜片的变焦曲面的最低点与第二镜片的变焦曲面的最低点重合，第三镜片的变焦曲面的最低点与第四镜片的变焦曲面的最低点重合，等效屈光度为-40.00D，从而实现{+20.00D～-40.00D}连续变化的屈光度；在两组双面变焦镜片交错运动过程中，通过控制电机运行步长来控制实际变焦率。
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| CN202010536922.XA CN111610646A (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种智能变焦增强现实眼镜及其变焦镜片组合方法 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN112068292A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-11 | 杭州梭钠科技有限公司 | 一种微型光学装置及设有该微型光学装置的光学系统 |
| CN115016142A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-06 | 宁夏易聚高显光电技术有限公司 | 一种投屏的智能眼镜 |
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2020
- 2020-06-12 CN CN202010536922.XA patent/CN111610646A/zh active Pending
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