CN112180603B - 投影装置及智能眼镜 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种投影装置，所公开的投影装置包括显示屏和第一透镜机构，第一透镜机构包括第一折衍射镜片和第二折衍射镜片，在垂直于显示屏且向着远离显示屏的方向上，显示屏、第一折衍射镜片和第二折衍射镜片依次设置，显示屏发出的光线依次经过第一折衍射镜片和第二折衍射镜片射出。上述能够解决因智能眼镜的外形尺寸较大和重量较大而导致用户的穿戴感受较差的问题。本申请还公开一种智能眼镜，所公开的智能眼镜包括眼镜主体和上述的投影装置，眼镜主体包括眼镜片，眼镜片与投影装置相对，显示屏投射的光线可经过第一透镜机构后投射至眼镜片上。
Description
技术领域
本申请属于通信设备技术领域，具体涉及一种投影装置及智能眼镜。
背景技术
随着智能眼镜的发展，用户对智能眼镜的要求也越来越高。智能眼镜能够通过自身配置的投影装置进行虚拟图像的投影，从而使得用户可以看到虚拟图像。
目前的智能眼镜的投影装置中包含有较多数量的镜片来平衡或消除投影过程中产生的色差，从而提高对光线调制的准确度。但是，较多数量的镜片用于消除色差会导致投影装置的体积较大，进而会导致智能眼镜的外形尺寸较大及重量也较大，最终导致智能眼镜比较笨重。很显然，这会导致用户的穿戴感受较差。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种投影装置及智能眼镜，能够解决因智能眼镜的外形尺寸较大和重量较大而导致用户的穿戴感受较差的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例公开一种投影装置，包括显示屏和第一透镜机构，所述第一透镜机构包括第一折衍射镜片和第二折衍射镜片，在垂直于所述显示屏且向着远离所述显示屏的方向上，所述显示屏、所述第一折衍射镜片和所述第二折衍射镜片依次设置，所述显示屏发出的光线依次经过所述第一折衍射镜片和所述第二折衍射镜片射出。
第二方面，本申请公开一种智能眼镜，所公开的智能眼镜包括眼镜主体和上述的投影装置，所述眼镜主体包括眼镜片，所述眼镜片与所述投影装置相对，所述显示屏投射的光线可经过所述第一透镜机构后投射至所述眼镜片上。
本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本申请实施例公开的投影装置对背景技术中所述的投影装置的结构进行改进，使得第一透镜机构包括第一折衍射镜片和第二折衍射镜片，在显示屏发出的光线经过第一折衍射镜片和第二折衍射镜片后，第一折衍射镜片和第二折衍射镜片均能够使得对光线衍射产生的色差和折射产生的色差相互抵消，进而使得投影装置无需额外配置用于消除色差的多个镜片，此种结构能够使得投影装置既能消除色差而保证投影质量，又能减少投影装置的镜片数量，减小光路长度，进而使得投影装置的尺寸变小，同时也能够减小投影装置的重量。这能够使得配置有投影装置的智能眼镜的质量和体积均较小，进而能够提升智能眼镜的穿戴感受。
与此同时，由于第一透镜机构还包括压印胶层，压印胶层能够减小第一折衍射镜片与第二折衍射镜片之间的衍射面的折射率之差，使得能够提高折衍射效率。
附图说明
图1为本申请实施例公开的一种投影装置的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的另一种投影装置的结构示意图；
图3为本申请实施例公开的第一透镜机构的部分结构示意图；
图4为本申请实施例公开的智能眼镜的结构示意图。
附图标记说明：
100-显示屏；
200-第二透镜机构、210-镜片支架、220-镜片；
300-第一透镜机构、310-第一折衍射镜片、311-第一基层、311a-第一表面、311b-第二表面、311c-第三表面、312-第一衍射凸起、320-第二折衍射镜片、321-第二基层、321a-第四表面、321b-第五表面、321c-第六表面、322-第二衍射凸起、330-压印胶层；
400-投影装置；
500-眼镜主体、510-眼镜腿、520-眼镜框、530-眼镜片、540-衍射波导、541-入射光栅、542-转折光栅、543-出射光栅；
600-壳体。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
请参考图1至图4，本申请实施例公开一种投影装置400，所公开的投影装置400可应用于智能眼镜中，所公开的投影装置400包括显示屏100和第一透镜机构300。
显示屏100是投影装置400的光线投射器件。显示屏100可以是LCOS(LiquidCrystal on Silicon，液晶附硅，也叫硅基液晶)，LCOS是一种尺寸非常小的矩阵液晶显示装置。显示屏100可以是OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光半导体)，显示屏100还可以是MicroLED(Micro Light Emitting Diode，微发光二极管)，本申请实施例不限制显示屏100的具体种类。
第一透镜机构300为配光器件，第一透镜机构300与显示屏100相对设置，第一透镜机构300能够对显示屏100投射的光线进行调整，使其变成准直光出射，从而提高投影效果。在本申请实施例中，第一透镜机构300包括折衍射镜片，折衍射镜片能够对显示屏100投射的光线进行折衍射，进而通过折衍射达到准直的目的。
在具体的工作过程中，显示屏100投射的光线，穿过第一透镜机构300后投射在被投影部件上，从而在被投影部件上形成虚拟图像，进而使得用户可以看到虚拟图像，其中，被投影部件可以为被投影墙、被投影幕、智能眼镜的眼镜片等，本申请实施例不限制被投影部件的具体种类。
在本申请实施例中，第一透镜机构300可以包括第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320，在垂直于显示屏100且向着远离显示屏100的方向上，显示屏100、第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320依次设置。
在具体的工作过程中，显示屏100发出的光线依次经过第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320射出，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320均能够对通过的光线进行折射和衍射，根据折射和衍射原理可知，对光线的折射和衍射均会产生色差。由于第一折衍射镜片310既能够对光线进行折射，又能够对光线进行衍射，因此第一折衍射镜片310对光线进行衍射产生的色差和对光线进行折射产生的色差会相互抵消，从而能够缓解甚至消除投影过程中光线产生的色差，进而能够提升投影质量，
本申请实施例公开的投影装置400对背景技术中所述的投影装置的结构进行改进，使得第一透镜机构300包括第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320，在显示屏100发出的光线经过第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320后，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320均能够使得对光线衍射产生的色差和折射产生的色差相互抵消，进而使得投影装置400无需额外配置用于消除色差的多个镜片，此种结构能够使得投影装置400既能消除色差而保证投影质量，又能减少投影装置400的镜片数量，减小光路长度，进而使得投影装置400的尺寸变小，同时也能够减小投影装置400的重量。这能够使得配置有投影装置400的智能眼镜的质量和体积均较小，进而能够提升智能眼镜的穿戴感受。
本申请实施例公开的投影装置400有利于实现投影装置的小型化，进而更有利于在其它设备中的搭载。
与此同时，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320相互配合，从而实现多层衍射，进而能够进一步提高衍射效率，由于第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320均能够发挥消除色差的作用，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320的相互配合，从而能够更好地发挥消除色差的作用。
本申请实施例公开的投影装置还可以包括壳体600，显示屏100可以设置在壳体600内，第一透镜机构300可以至少部分设置于壳体600之内，壳体600能够实现显示屏100和第一透镜机构300的安装，同时，壳体600能够避免显示屏100投射的光线在经过第一透镜机构300之前受到其它杂散光的影响。当然，壳体600也方便投影装置400的整体安装。例如，在投影装置400应用于智能眼镜的情况下，壳体600可以固定在智能眼镜的眼镜腿510上，从而实现投影装置400在眼镜腿510上的安装。
在本申请实施例中，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320均具有衍射结构，衍射结构能够发挥对光线衍射的作用。具体的，第一折衍射镜片310可以具有第一衍射结构，第二折衍射镜片320可以具有第二衍射结构。
第一衍射结构可以位于第一折衍射镜片310的一侧，第二衍射结构可以位于第二折衍射镜片320的一侧。当然，第一衍射结构可以位于第一折衍射镜片310的内部，第二衍射结构也可以位于第二折衍射镜片320的内部，本申请实施例不限制第一衍射结构在第一折衍射镜片310上的具体位置，同理，本申请实施例也不限制第二衍射结构在第二折衍射镜片320上的具体位置。
一种可选的方案中，第一衍射结构和第二衍射结构分别位于第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320相对的两侧，此种结构有利于实现对第一衍射结构和第二衍射结构的防护，避免发生磨损、磕碰等情况。
在本申请实施例中，第一透镜机构300还可以包括压印胶层330，具体地，压印胶层330可以设置在第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320之间，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320通过压印胶层330相连。此种情况下，压印胶层330能够将第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320形成一个整体，进而方便在摄像装置中的整体式安装。本申请实施例中，压印胶层330可以为紫外光固化型压印胶，也可以是热固性压印胶，本申请实施例不限制压印胶层330的具体种类。
在本申请实施例中，压印胶层330为光学压印胶层，压印胶层330可以在第一折衍射镜片310与第二折衍射镜片320之间上压印制成。此种压印胶层330的成型方法具有物料成本低、工艺难度较小等优势，使得压印胶层330的制造方法具有较强的可操作性，适合大批量的制造生产。
与此同时，压印胶层330通过在第一折衍射镜片310与第二折衍射镜片320之间上压印成型，能够更有效地避免压印胶层330、第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320依次连接后因为热膨胀系数不同而产生的脱落或翘曲现象。在具体的工作过程中，压印胶层330可以为折射率补偿层，进而能够减小第一折衍射镜片310的衍射面的折射率之差，进而能够降低第一折衍射镜片310的制造工艺难度，提升折衍射效率，与此同时，被第一折衍射镜片310和压印胶层330优化调整的光线以合适的角度进入第二折衍射镜片320，第二折衍射镜片320再次对光线进行折射和衍射，因此第二折衍射镜片320对光线进行衍射产生的色差和对光线进行折射产生的色差会相互抵消，从而能够消除投影过程中光线产生的色差，进而能够进一步提升投影质量。
在进一步的技术方案中，压印胶层330的厚度hi可以大于5μm且小于500μm，经过检测，此厚度范围能够使得压印胶层330具备较好的折射效果。
与此同时，压印胶层330的折射率ni可以大于1.3RIU且小于1.9RIU。经过检测，此种折射率范围的压印胶层330能够起到较好的补偿作用。
在本申请实施例中，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320的材质可以有多种，一种可选的方案中，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320可以由玻璃材质制成，在此种情况下，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320为玻璃结构件。在另一种可选的方案中，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320可以由光学塑料制成，在此种情况下，第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320为光学塑料结构件，光学塑料质轻，从而有利于减小第一折衍射镜片310的质量，进而有利于减小投影装置400的质量。
此外，光学塑料结构件可以通过注塑成型的方式进行加工，注塑成型的方式使得第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320的加工较为简单，更适用于大批量的生产，而且加工成本较低。在本申请实施例中，光学塑料可以有多种，例如PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、COC(Cyclic Oleflns Copolymet，环烯烃类共聚合物)、COP(Cycio Olefins Polymer，环烯烃聚合物)等，本申请实施例对光学塑料的具体种类不作具体限制。
在本申请实施例中，可以通过调节第一折衍射镜片310、第二折衍射镜片320和压印胶层330的折射率使得第一透镜机构300达到最优的衍射效果。具体的，可以通过选择第一折衍射镜片310、第二折衍射镜片320和压印胶层330的厚度和材质来决定折射率的大小，在本申请实施例中，第一折衍射镜片310的折射率np1可以大于1.3RIU且小于1.8RIU(RIU，Refractive index unit，折射率单位)，经过检测，此种折射率范围的第一折衍射镜片310能够使得光线通过时，得到较佳的折射效果，从而能够使得折射产生的色差较好地抵消衍射产生的色差，最终能够得到较好的投影质量。
与此同时，第二折衍射镜片320的折射率np2可以大于1.3RIU且小于1.8RIU，经过检测，此种折射率范围的第二折衍射镜片320能够使得光线通过时，得到较佳的折射效果，从而能够使得折射产生的色差较好地抵消衍射产生的色差，最终能够得到较好的投影质量。
在本申请实施例中，第一折衍射镜片310可以包括多个同心设置的第一衍射凸起312，多个同心设置的第一衍射凸起312形成第一折衍射镜片310的第一衍射结构。环境光线在经过第一折衍射镜片310时，先经过第一折射面(可以认为是第一折衍射镜片310背离第一衍射凸起312的表面)折射，然后再经过第一衍射凸起312进行衍射，进而达到折射和衍射产生的色差相互抵消的目的。
多个同心设置的第一衍射凸起312，使得形成的第一折衍射镜片310为锯齿状结构，一种可选的方案中，在第一折衍射镜片310的中心向远离该中心的径向上，相邻的两个第一衍射凸起312的顶端之间的距离(即第一衍射结构的周期Λ1)可以递减，进而第一衍射结构的周期Λ1从第一衍射结构的中心到第一衍射结构的边缘逐渐递减。在第一折衍射镜片310为圆形结构的情况下，多个第一衍射凸起312包括同心设置的环状凸起。此种布置能够使得靠近第一折衍射镜片310在靠近边缘的区域具有较好的衍射效果。
第二折衍射镜片320可以包括多个同心设置的第二衍射凸起322，在光线穿过第二衍射凸起322的过程中，光线会出现衍射现象和折射现象。多个同心设置的第二衍射凸起322形成第二折衍射镜片320的第二衍射结构。环境光线在经过第二折衍射镜片320时，先经过第二衍射凸起322进行衍射，然后再经过第二折射面(可以认为是第二折衍射镜片320背离第二衍射凸起322的表面)折射，进而达到折射和衍射产生的色差相互抵消的目的。
同样的，多个同心设置的第二衍射凸起322，使得第二折衍射镜片320为锯齿状结构，一种可选的方案中，在第二折衍射镜片320的中心向远离该中心的径向上，相邻的两个第二衍射凸起322的顶端之间的距离(即第二衍射结构的周期Λ2)可以递减，进而第二衍射结构的周期Λ2从第二衍射结构的中心到第二衍射结构的边缘逐渐递减。在第二折衍射镜片320为圆形结构的情况下，多个第二衍射凸起322包括同心设置的环状凸起。此种布置能够使得靠近第二折衍射镜片320在靠近边缘的区域具有较好的衍射效果。
在进一步的技术方案中，相邻的两个第一衍射凸起312的顶端之间的距离(即第一衍射结构的周期Λ1)可以大于0.5μm且小于1.5mm，需要说明的是，第一衍射凸起312具有根部和顶部，第一衍射凸起312的顶部则为第一衍射凸起312的顶端，第一衍射凸起312的根部则为第一衍射凸起312的底端。经过检测，上述相邻的两个第一衍射凸起312的顶端之间的距离，能够较好地确保衍射效果，有助于使得衍射产生的色差来抵消折射产生的色差。一种具体的实施方式中，第一衍射结构的周期Λ1可以与第二衍射结构的周期Λ2相等。
在进一步的技术方案中，第一衍射凸起312的高度hd1以大于0.1μm且小于50μm。经过检测，上述第一衍射凸起312的高度，能够较好地确保衍射效果。需要说明的是，第一衍射凸起312的高度，指的是第一衍射凸起312的顶端至顶端方向上的尺寸。具体的，在第一折衍射镜片310的中心向远离该中心的径向上，第一衍射凸起312的高度递减或递增，当然，第一折衍射镜片310的所有第一衍射凸起312的高度均可以相等。
与此同时，相邻的两个第二衍射凸起322的顶端之间的距离(即第二衍射结构的周期Λ2)可以大于0.5μm且小于1.5mm，需要说明的是，第二衍射凸起322具有根部和顶部，第二衍射凸起322的顶部则为第二衍射凸起322的顶端，第二衍射凸起322的根部则为第二衍射凸起322的底端。经过检测，上述相邻的两个第二衍射凸起322的顶端之间的距离，能够较好地确保衍射效果，有助于使得衍射产生的色差来抵消折射产生的色差。
在进一步的技术方案中，第二衍射凸起322的高度hd2以大于0.1μm且小于50μm。经过检测，上述第二衍射凸起322的高度，能够较好地确保衍射效果。需要说明的是，第二衍射凸起322的高度，指的是第二衍射凸起322的顶端至顶端方向上的尺寸。具体的，在第二折衍射镜片320的中心向远离该中心的径向上，第二衍射凸起322的高度递减或递增，当然，第二折衍射镜片320的所有第二衍射凸起322的高度均可以相等。
在本申请实施例中，第一衍射凸起312与第二衍射凸起322可以分别设于第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320相对的表面上，且每一个第一衍射凸起312的顶端和每一个第二衍射凸起322的顶端相对。
在本申请实施例中，第一折衍射镜片310还可以包括第一基层311，第一衍射凸起312设置在第一基层311上。第一基层311能够为第一衍射凸起312提供设置基础，从而使得第一衍射凸起312的强度较高，不易损坏。与此同时，第一基层311也方便第一衍射凸起312的成型。当然，第一基层311也为透光材料，需要能够确保环境光线的通过。具体的，第一基层311的材质与第一衍射凸起312的材质相同，均可以为玻璃材质、光学塑料等材料制成。
同样的，第二折衍射镜片320还可以包括第二基层321，第二衍射凸起322设置在第二基层321上。第二基层321能够为第二衍射凸起322提供设置基础，从而使得第二衍射凸起322的强度较高，不易损坏。与此同时，第二基层321也方便第二衍射凸起322的成型。当然，第二基层321也为透光材料，需要能够确保环境光线的通过。具体的，第二基层321的材质与第二衍射凸起322的材质相同，均可以为玻璃材质、光学塑料等材料制成。
在本申请实施例中，第一基层311的厚度hp1可以大于0.5mm且小于5mm，经过检测，此种第一基层311的厚度能够使得光线通过时，能够确保第一折衍射镜片310的衍射效果不受影响，同时，第一折衍射镜片310的厚度能够达到较薄的效果。
与此同时，第二折衍射镜片320的厚度hp2可以大于0.5mm且小于5m，经过检测，此种第二折衍射镜片320的厚度能够使得光线通过时，能够确保第二折衍射镜片320的衍射效果不受影响，同时，第二折衍射镜片320的厚度能够达到较薄的效果。
在本申请实施例中，第一基层311背离第一折衍射镜片310的表面为第一表面311a，第一表面311a可以是平面、凹面或凸面。具体的，第一表面311a的面型可以是球面或非球面，本申请实施例不限制第一表面311a的具体面型。在第一基层311背离第一折衍射镜片310的表面为球面或非球面的情况下，能够更加优化第一折衍射镜片310的折衍射效果。
具体的，第一基层311用于支撑第一衍射凸起312的表面为第二表面311b，可以认为是第一衍射结构的基准面，第二表面311b可以是平面、球面或非球面，同样，本申请实施例不限制第二表面311b的具体面型。所有的第一衍射凸起312的顶端所在的表面为第三表面311c，第一衍射凸起312的高度可以认为是第二表面311b和第三表面311c之间的距离。
一种具体的实施方式中，在第二表面311b为非球面的情况下，第一衍射结构的面型方程为以下公式(1)所示，为了方便区分，第二表面311b为非球面时，该非球面为第一非球面。
公式(1)中，xd1为第一衍射结构的各个点距第一衍射结构的基准面的距离，该距离为沿光轴方向的距离，c为第二表面311b的曲率，K为圆锥常数，A2n为2n次方的非球面系数，r是环境光线距光轴的距离，n为第一折衍射镜片310所包括的自第一折衍射镜片310的中心向边缘计数的衍射环带数，也就是第一衍射凸起312的数量，在第一衍射凸起312为环状凸起的情况下，一个环状凸起为一个衍射环带，hd1为由标量衍射理论计算出的第一衍射结构的高度，也就是第三表面311c与第二表面311b之间的距离，也可以认为是第一衍射凸起312的高度，0.1μm＜hd1＜50μm，φ1为第一衍射结构衍射产生的光程，可以由以下公式(2)计算。
φ1＝(C2r2+C4r4+C6r6+…+C2nr2n)×2π/λ (2)
公式(2)中，C2n为2n次方的相位系数，λ为环境光线的波长，r是环境光线距光轴的距离。
在又一个具体实施方式中，第二基层321背离第二折衍射镜片320的表面为第四表面321a，第四表面321a可以是平面、凹面或凸面。具体的，第四表面321a的面型可以是球面或非球面，本申请实施例不限制第四表面321a的具体面型。在第二基层321背离第二折衍射镜片320的表面为球面或非球面的情况下，能够更加优化第二折衍射镜片320的折射效果。
具体的，第二基层321用于支撑第二衍射凸起322的表面为第五表面321b，第五表面321b可以认为是第二衍射结构的基准面，第五表面321b可以是平面、球面或非球面，同样，本申请实施例不限制第五表面321b的具体面型。所有的第二衍射凸起322的顶端所在的表面为第六表面321c，第二衍射凸起322的高度可以认为是第五表面321b和第六表面321c之间的距离。
一种具体的实施方式中，在第五表面321b为非球面的情况下，第二衍射结构的面型方程为以下公式(3)所示，为了方便区分，第五表面321b为非球面时，该非球面为第二非球面。
公式(3)中，xd2为第二衍射结构的各个点距第二衍射结构的基准面的距离，该距离为沿光轴方向的距离，c第五表面321b的曲率，K为圆锥常数，A2n为2n次方的非球面系数，r是环境光线距光轴的距离，n为第二折衍射镜片320所包括的自第二折衍射镜片320的中心向边缘计数的衍射环带数，也就是第一衍射凸起312的数量，在第二衍射凸起322为环状凸起的情况下，一个环状凸起为一个衍射环带，hd2，为由标量衍射理论计算出的第二衍射结构的高度，也就是第六表面321c与第五表面321b之间的距离，也可以认为是第二衍射凸起322的高度，0.1μm＜hd2＜50μm，φ2为第二衍射结构衍射产生的光程，可以由以下公式(4)计算。
φ2＝(C2r2+C4r4+C6r6+…+C2nr2n)×2π/λ (4)
公式(4)中，C2n为2n次方的相位系数，λ为环境光线的波长，r是环境光线距光轴的距离。
一种具体的实施方式中，第一表面311a或第四表面321a可以为平面、球面或非球面，当然，第一表面311a和第四表面321a的曲率可以相同，也可以不同，在第一表面311a或第四表面321a为非球面的情况下，第一表面311a或第四表面321a的面型方程也可以为以下公式(5)所示。
公式(5)中，c为第一表面311a或第四表面321a的曲率，K为圆锥常数，A2n为2n次方的非球面系数，r是环境光线距光轴的距离，本文中的光轴，指的是第一折衍射镜片310和第二折衍射镜片320的光轴。x为第一表面311a或第四表面321a的各个点与各自的基面之间的距离，该基面为经过第一表面311a或第四表面321a的中心、且与光轴垂直的面，该距离为沿光轴方向的距离。
在本申请实施例中，第一透镜机构300的1级衍射为投影用衍射级次，而其它级次衍射光会成为眩光，进而对投影成像产生不良影响，为了使得1级衍射达到最大效率而削减眩光现象，第一衍射结构的高度hd1根据第一折衍射镜片310和压印胶层330的折射率差Δn1＝|np1-ni|并由标量衍射理论计算决定，且第二衍射结构的高度hd2根据第二折衍射镜片320和压印胶层330的折射率差Δn＝|ni-np2|并由标量衍射理论计算决定。
本申请实施例公开的投影装置400还可以包括第二透镜机构200，第二透镜机构200可以设置在第一透镜机构300与显示屏100之间。第二透镜机构200可以包括普通的镜片，例如凸透镜、凹透镜等，本申请实施例不限制第二透镜机构200所包含的镜片的具体种类及数量。
一种可选的方案中，第二透镜机构200可以包括镜片支架210和至少两个镜片220，所述的至少两个镜片220安装在镜片支架210上，从而方便预先组装后进行整体式的安装。第二透镜机构200能够对投射至第一透镜机构300的光线进行调节，从而能够更有效地调整光线的出射视场角等参数。
本申请实施例公开的投影装置400可以在显示屏100和第一透镜机构300的基础之上再搭载传统的镜片，该镜片的数量N满足0≤N≤9。在N等于0时，可以认为投影装置400不包括第二透镜机构200。
基于本发明实施例公开的投影装置400，本发明实施例公开一种智能眼镜，所公开的智能眼镜包括眼镜主体500和上文所述的投影装置400，眼镜主体500包括眼镜片530，眼镜片530可以为投影装置400的被投影部件，投影装置400与眼镜片530相对设置。在具体的投影过程中，显示屏100投射的光线可经过第一透镜机构300后投射至眼镜片530上，最终能够在眼镜片530上形成虚拟图像。
一种具体的实施方式中，眼镜主体500包括眼镜腿510和眼镜框520，眼镜片530设置在眼镜框520上，眼镜腿510与眼镜框520转动相连。在智能眼镜的组装过程中，投影装置400可以设置在眼镜腿510上，具体的，投影设备可以通过粘接、焊接等方式实现设置在眼镜腿510上。一种可选的方式中，投影装置400可以通过螺纹连接件连接的方式设置在眼镜腿510上，从而使得维护人员方便拆卸和维修。
具体的，智能眼镜可以包括两个眼镜片530，智能眼镜可以包括两个投影装置400，每个投影装置400与一个眼镜片530配合。
在本申请实施例中，眼镜片530设置有衍射波导540，衍射波导540包括入射光栅541、转折光栅542和出射光栅543，入射光栅541、转折光栅542和出射光栅543依次光路衔接，进而实现光线的依次传导。出射光栅543的出光方向为眼镜片530的内侧表面的朝向，即眼镜片530朝向人眼的表面的朝向。
在具体的工作过程中，显示屏100发出的光线经过第一透镜机构300后投射至眼镜片530，入射光栅541接收光线后进行波导，经过入射光栅541的光线以全反射的形式在衍射波导540中向转折光栅542传播，之后经过转折光栅542的衍射后，衍射波导540中的光线最终以准直光的形式从出射光栅543从衍射波导540中射向人眼，最终实现从衍射波导540中的射出。同时，来自环境的真实光线直接穿过衍射波导540投射向人眼，显示屏100最终从出射光栅543投射的虚拟光和真实光同时进入人眼，经过人眼晶状体成像于视网膜上，使得用户同时看到虚拟图像和周围环境，实现增强现实的效果。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (14)
1.一种投影装置，其特征在于，包括显示屏(100)和第一透镜机构(300)，所述第一透镜机构(300)包括第一折衍射镜片(310)和第二折衍射镜片(320)，在垂直于所述显示屏(100)且向着远离所述显示屏(100)的方向上，所述显示屏(100)、所述第一折衍射镜片(310)和所述第二折衍射镜片(320)依次设置，所述显示屏(100)发出的光线依次经过所述第一折衍射镜片(310)和所述第二折衍射镜片(320)射出；
所述第一透镜机构(300)还包括压印胶层(330)，所述压印胶层(330)设置在所述第一折衍射镜片(310)和第二折衍射镜片(320)之间，所述第一折衍射镜片(310)和所述第二折衍射镜片(320)通过所述压印胶层(330)相连，所述压印胶层(330)为折射率补偿层，所述压印胶层(330)的折射率大于1.3RIU且小于1.9RIU；
所述第一折衍射镜片(310)具有第一衍射结构，所述第一折衍射镜片(310)包括多个同心设置的第一衍射凸起(312)，所述多个同心设置的第一衍射凸起(312)形成所述第一衍射结构，所述第一折衍射镜片(310)包括第一基层(311)，所述第一衍射凸起(312)设置在所述第一基层(311)上，所述第一基层(311)用于支撑所述第一衍射凸起(312)的表面为第二表面(311b)，所述第二表面(311b)为所述第一衍射结构的基准面，所有的所述第一衍射凸起(312)的顶端所在的表面为第三表面(311c)，所述第一衍射凸起(312)的高度为所述第二表面(311b)和所述第三表面(311c)之间的距离，
所述第一衍射结构的面型方程为：
其中：
xd1为所述第一衍射结构的各个点、沿光轴方向、距所述第一衍射结构的基准面的距离，
c为所述第二表面(311b)的曲率，
K为圆锥常数，
A2n为2n次方的非球面系数，
r为环境光线距所述光轴的距离，
n为所述第一折衍射镜片(310)所包括的自所述第一折衍射镜片(310)的中心向边缘计数的衍射环带数，
hd1为由标量衍射理论计算出的所述第一衍射结构的高度，
φ1＝(C2r2+C4r4+C6r6+…+C2nr2n)×2π/λ，
C2n为2n次方的相位系数，
λ为环境光线的波长。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述压印胶层(330)的厚度大于0.5μm且小于500μm。
3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一折衍射镜片(310)和所述第二折衍射镜片(320)均为注塑结构件。
4.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一折衍射镜片(310)的折射率大于1.3RIU且小于1.8RIU，或者，所述第二折衍射镜片(320)的折射率大于1.3RIU且小于1.8RIU。
5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一折衍射镜片(310)包括多个同心设置的第一衍射凸起(312)，在所述第一折衍射镜片(310)的中心向远离所述中心的径向上，相邻的两个所述第一衍射凸起(312)之间的距离递减；或/和，
所述第二折衍射镜片(320)包括多个同心设置的第二衍射凸起(322)，在所述第二折衍射镜片(320)的中心向远离所述中心的径向上，相邻的两个所述第二衍射凸起(322)之间的距离递减。
6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，相邻的两个所述第一衍射凸起(312)的顶端之间的距离大于0.5μm且小于1.5mm，和/或，相邻的两个所述第二衍射凸起(322)的顶端之间的距离大于0.5μm且小于1.5mm。
7.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述第一衍射凸起(312)的高度大于0.1μm且小于50μm，和/或，所述第二衍射凸起(322)的高度大于0.1μm且小于50μm。
8.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述第一衍射凸起(312)与所述第二衍射凸起(322)分别设于所述第一折衍射镜片(310)和所述第二折衍射镜片(320)相对的表面上。
9.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述第二折衍射镜片(320)包括第二基层(321)，所述第二衍射凸起(322)设置于所述第二基层(321)上。
10.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述第二基层(321)的厚度大于0.5mm且小于5mm。
11.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一基层(311)的厚度大于0.5mm且小于5mm。
12.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括第二透镜机构(200)，所述第二透镜机构(200)设于所述第一透镜机构(300)与所述显示屏(100)之间。
13.一种智能眼镜，其特征在于，包括眼镜主体(500)和权利要求1至12中任一项所述的投影装置，所述眼镜主体(500)包括眼镜片(530)，所述眼镜片(530)与所述投影装置相对，所述显示屏(100)投射的光线可经过所述第一透镜机构(300)后投射至所述眼镜片(530)上。
14.根据权利要求13所述的智能眼镜，其特征在于，所述眼镜主体(500)包括眼镜腿(510)和眼镜框(520)，所述眼镜腿(510)与所述眼镜框(520)转动相连，所述眼镜片(530)设置在所述眼镜框(520)上，所述投影装置设置在所述眼镜腿(510)上。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |