CN117031746A - 光学镜片及变焦眼镜 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及光学镜片领域，旨在解决已知的AR/MR/VR眼镜镜片度数无法自由变更的问题，提供光学镜片及变焦眼镜。其中，光学镜片包括第一透明基板和变焦模组。变焦模组包括第一压电模组和第二压电模组，第二压电模组和第一透明基板之间围成空气层；第二压电模组和第一压电模组之间围成容纳空间，容纳空间内填充有透光液体，以形成液体层；第一压电模组和第二压电模组用于在电压改变时发生弯曲变形，以改变液体层和空气层的表面曲率。本申请的有益效果是能够方便地调节镜片的度数，且调节范围大。
Description
技术领域
本申请涉及光学镜片领域，具体而言，涉及光学镜片及变焦眼镜。
背景技术
AR/MR眼镜的镜片是在眼镜的架构下，加入显示功能，把虚拟图像投影至镜片上，在用户视线中将现实与虚拟图像结合。VR眼镜则直接产生虚拟图像而被使用者感知。
AR/MR/VR眼镜的度数取决于其镜片本身的曲率，无法自由变更，使得特定度数的产品需由工厂端定制化。
发明内容
本申请提供光学镜片及变焦眼镜，以解决已知的AR/MR/VR眼镜镜片度数无法自由变更的问题。
第一方面，本申请提供一种光学镜片，包括第一透明基板和变焦模组。变焦模组包括第一压电模组和第二压电模组，第二压电模组和第一透明基板之间围成空气层；第二压电模组和第一压电模组之间围成容纳空间，容纳空间内填充有透光液体，以形成液体层；第一压电模组和第二压电模组用于在电压改变时发生弯曲变形，以改变液体层和空气层的表面曲率。
在一种可能的实施方式中，第一压电模组包括第一压电材料层和分别贴附于第一压电材料层两侧的两第一电极层。第二压电模组包括第二压电材料层和分别贴附于第二压电材料层两侧的两第二电极层。
在一种可能的实施方式中，第二压电模组和第一压电模组的弯曲方向相反，且第二压电模组和第一压电模组向相互远离的方向弯曲，以使液体层构成一凸透镜，或者，第二压电模组和第一压电模组的弯曲方向相同，以使液体层构成一凹透镜。
在一种可能的实施方式中，第二压电模组位于液体层靠近空气层一侧；第二压电模组靠近空气层的一侧设有电致变色模组，电致变色模组用于在电场变化时发生颜色改变。电致变色模组贴合连接第二压电模组，用于随第二压电模组的弯曲变形而弯曲变形。
在一种可能的实施方式中，电致变色模组包括依次叠合的第三电极层、离子储存层、电解质层、电致变色材料层和第四电极，其中第三电极层位于靠近第二压电模组一侧；第三电极层和第四电极层之间的电压变化能够使离子在离子储存层与电致变色材料层之间移动，进而改变电致变色模组的颜色。
在一种可能的实施方式中，第三电极层和第二压电模组共用同一电极层。
在一种可能的实施方式中，光学镜片还包括依次设置的光导层、第二透明基板和透镜层，光导层贴合于第一压电模组远离液体层一侧；光导层、第二透明基板和透镜层均透明。一外置显示器产生的图像光投射至光导层后，经过第二透明基板和透镜层后入射人眼镜，以产生虚拟影像。
在一种可能的实施方式中，空气层的厚度为1um～1mm。
在一种可能的实施方式中，液体层为硅油。
第二方面，本申请提供一种变焦眼镜，包括镜架和光学镜片。光学镜片连接于镜架。
本申请中的光学镜片使用时，可通过变焦模组实现变焦，从而改变光学镜片的度数。具体地，在需要改变光学镜片的度数时，对第一压电模组和第二压电模组施加合适的电压，使得第一压电模组和第二压电模组发生弯曲变形，第一压电模组和第二压电模组发生弯曲变形可同时改变液体层和空气层的表面曲率，进而改变光学镜片的度数。
因此，本申请中的光学镜片能够根据需要改变度数，并且通过设置空气层，一方面为第二压电模组的弯曲变形向第一透明基板传递提供缓冲，另一方面通过空气层的形变结合液体层的形变，利于实现更大范围的度数调整。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一实施例的光学镜片的结构示意图；
图2为图1的光学镜片的使用状态图；
图3为本申请另一实施例的光学镜片的结构示意图；
图4为图3的光学镜片的使用状态图；
图5为本申请实施例的光学镜片的一种实施方式的变焦原理示意图；
图6为本申请实施例的光学镜片的另一种实施方式的变焦原理示意图；
图7为本申请实施例的变焦眼镜的结构示意图。
主要元件符号说明：
光学镜片 10,10a
第一透明基板 11
空气层 12
第四电极 13
电致变色材料层 14
电解质层 15
离子储存层 16
第二电极层 17,19
第三电极层 17a
第二压电材料层 18
液体层 20
第一电极层 21,23
第一压电材料层 22
光导层 24
第二透明基板 25
功能层 26
封装层 27
透镜层 28
芯片 29
电源 30
变焦模组 50
第一压电模组 50a
第二压电模组 50b
电致变色模组 70
变焦眼镜 100
镜架 101
外置显示器 102
眼睛 E1
环境光 L1
图像光 L2
容纳空间 Q1
第一位置 W1
第二位置 W2
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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
实施例一
参见图1和图2，本实施例提供了一种光学镜片10，可用作AR(增强现实)眼镜、MR(混合现实)眼镜、VR(虚拟现实)眼镜等类型眼镜的镜片。
从远离眼睛E1一侧到靠近眼睛E1一侧的方向上，光学镜片10包括依次设置的第一透明基板11、变焦模组50、光导层24、第二透明基板25、功能层26、封装层27和透镜层28，各层均由透光材料制成。
变焦模组50包括第一压电模组50a、第二压电模组50b和两者之间的液体层20。第二压电模组50b和第一透明基板11之间围成空气层12。第二压电模组50b和第一压电模组50a之间围成容纳空间Q1，容纳空间Q1内填充有透光液体，以形成液体层20；第一压电模组50a和第二压电模组50b用于在电压改变时发生弯曲变形，以改变液体层20和空气层12的表面曲率。
其中，光导层24贴合于第一压电模组50a远离液体层20一侧。第一透明基板11、变焦模组50、光导层24、第二透明基板25、功能层26、封装层27和透镜层28均具有透光性。第一透明基板11、第二透明基板25和透镜层28可以为玻璃材质。
功能层26上方设有芯片29，功能层26连接其上的芯片29的电路。芯片29可以例如为红外光芯片，红外光芯片同于通过发出红外光照亮眼球并追踪人的眼球中心位置，用以指示图像光的投射，确保投射的图像光能够清晰地呈现给人眼。
配合参见图2，环境光L1可以依次经过第一透明基板11、空气层12、变焦模组50、光导层24、第二透明基板25、功能层26、封装层27和透镜层28后，射入人眼睛E1中，形成现实物体的图像。除此之外，还可由一外置显示器102(见于图7)产生图像光L2，图像光L2投射至光导层24后依次经过第二透明基板25、功能层26、封装层27和透镜层28后入射人眼睛E1，以产生虚拟影像，实现对现实的增强。
该外置显示器102可以为独立于光学镜片10的显示器。在一些实施例中，例如光学镜片10为用于一眼镜的镜片时，外置显示器102可以安装在眼镜的镜架上。
在其他实施例中，若无需在光学镜片10上设置眼球追踪功能，前述功能层26、芯片29和封装层27可以省略，而直接使透镜层28叠合在第二透明基板25上即可。
本申请中的光学镜片10使用时，还可以通过变焦模组50实现变焦，从而改变光学镜片10的度数。具体地，在需要改变光学镜片10的度数时，对第一压电模组50a和第二压电模组50b施加合适的电压，使得第一压电模组50a和第二压电模组50b发生弯曲变形，第一压电模组50a和第二压电模组50b发生弯曲变形可同时改变液体层20和空气层12的表面曲率，进而改变光学镜片10的度数。
因此，本实施例中的光学镜片10能够根据需要改变度数，并且通过设置空气层12，一方面为第二压电模组50b的弯曲变形向第一透明基板11传递提供缓冲，另一方面通过空气层12的形变结合液体层20的形变，利于实现更大范围的度数调整。
再次参见图1，本实施例中，第一压电模组50a包括第一压电材料层22和分别贴附于第一压电材料层22两侧的两第一电极层21,23。第二压电模组50b包括第二压电材料层18和分别贴附于第二压电材料层18两侧的两第二电极层17,19。使用时，可通过电源30在两第一电极层21,23/两第二电极层17,19之间施加不同电压来调节第一压电模组50a/第二压电模组50b的弯曲程度。
本实施例中，第一压电材料层22/第二压电材料层18可以为采用压电材料制成的压电薄膜。其中，压电材料可以为如PVDF(聚偏二氟乙烯)、copolymer(共聚物材料)等，压电薄膜厚度在10nm-500um。第一电极层21,23/第二电极层17,19的材料可以使用ITO(氧化铟锡)、AZO(氧化锌铝)、FTO(氧化氟锡)等透明导电玻璃材料，厚度可以根据需要设置在10nm-1mm。液体层20的透光液体采用高折射率液体，如硅油等。空气层12厚度在1um-1mm之间。
实施例二
配合参见图3和图4，实施例还提供光学镜片10a，光学镜片10a在实施例一中的光学镜片10的基础上，增加了电致变色模组70。
光学镜片10a中，第二压电模组50b位于液体层20靠近空气层12一侧，第二压电模组50b靠近空气层12的一侧设有电致变色模组70，电致变色模组70用于在电场变化时发生颜色改变。即，本实施例中，空气层12位于电致变色模组70和第一透明基板11之间。
电致变色模组70贴合连接第二压电模组50b，用于随第二压电模组50b的弯曲变形而弯曲变形。可选地，电致变色模组70包括依次叠合的第三电极层17a、离子储存层16、电解质层15、电致变色材料层14和第四电极13，其中第三电极层17a位于靠近第二压电模组50b一侧；第三电极层17a和第四电极13层之间的电压变化能够使离子在离子储存层16与电致变色材料层14之间移动，进而改变电致变色模组70的颜色。使用时，可通过电源30在第三电极层17a和第四电极13层之间施加不同电压来调节电致变色模组70的颜色。可选地，第三电极层17a和第二压电模组50b的第二电极层17可以共用同一电极层，即第三电极层17a和第二电极层17实际为一层。在其他实施例中，两者也可以为分别设置一层。
第三电极层17a和第四电极13层的材料可以使用ITO(氧化铟锡)、AZO(氧化锌铝)、FTO(氧化氟锡)等透明导电玻璃材料，厚度可以根据需要设置在10nm-1mm。离子储存层16可使用NiO、CeO2、V2O5，厚度1nm-100um；电解质层15可使用Ta2O3、PVDF、PE(聚乙烯)、HPMC(羟丙基甲基纤维素)等，厚度1nm-100um；电致变色材料层14可使用WO3、MoO3、普鲁士蓝等，厚度1nm-100um。
电致变色模组70可利用电压控致使离子在离子储存层16与电致变色材料层14之间移动，透过离子与电致变色层材料的结合与脱离使光学镜片10a的颜色可以自由变更。
配合参见图4，环境光L1可以依次经过第一透明基板11、空气层12、电致变色模组70、变焦模组50、光导层24、第二透明基板25、功能层26、封装层27和透镜层28后，射入人眼睛E1中，形成现实图像。除此之外，还可由一外置显示器102(见于图7)产生图像光L2，图像光L2投射至光导层24后依次经过第二透明基板25、功能层26、封装层27和透镜层28后入射人眼睛E1，以产生虚拟影像，实现对现实的增强。
本实施例中的光学镜片10a使用时，可以通过变焦模组50实现变焦，从而改变光学镜片10a的度数。具体地，在需要改变光学镜片10a的度数时，对第一压电模组50a和第二压电模组50b施加合适的电压，使得第一压电模组50a和第二压电模组50b发生弯曲变形，第一压电模组50a和第二压电模组50b发生弯曲变形可同时改变液体层20和空气层12的表面曲率，进而改变光学镜片10a的度数。
因此，本实施例中的光学镜片10a能够根据需要改变度数，并且通过设置空气层12，一方面为第二压电模组50b的弯曲变形向第一透明基板11传递提供缓冲，另一方面通过空气层12的形变结合液体层20的形变，利于实现更大范围的度数调整。
此外，光学镜片10a上显示的内容会因为环境光L1亮度提高而造成对比度下降，使得肉眼难以读取显示内容。采用本实施例的光学镜片10a，可以在环境光L1亮度较大时，通过改变电压以将电致变色模组70调节至颜色较深(或者说透明度较小)，如此可以降低透过的环境光L1的亮度，确保图像光L2也能清晰显示；反之，而在环境光L1亮度较小时，可改变电压以将电致变色模组70调节至颜色较浅(或者说透明度较大)，以确保环境光L1有较大的透过率，确保环境图像视野清晰。
并且，本实施例中，通过电致变色模组70贴合第二压电模组50b，如此，可确保电致变色功能和变焦功能能够较好地兼容，而不容易因为电致变色模组70的阻碍而影响变焦精度或变焦效果的问题；同时，在第三电极层17a和第二压电模组50b共用同一电极层时，除可以降低层数、减小厚度和工艺步骤外，还能够提高电致变色模组70和变焦模组50的一体性，进一步确保变焦模组50弯曲变形时，电致变色模组70能够发生同步的弯曲变形，同时确保变焦效果和电致变色效果。
配合参见图5，在一种实施方式中，第二压电模组50b和第一压电模组50a的弯曲方向相反，且第二压电模组50b和第一压电模组50a向相互远离的方向弯曲，以使液体层20构成一凸透镜。例如如图5示出的，第一压电模组50a和第二压电模组50b可以在电压改变时变动至虚线指示的第一位置W1，此时，呈凸透镜形的液体层20的焦距变小，对应的光学镜片10的度数变小。
配合参见图6，在另一种实施方式中，第二压电模组50b和第一压电模组50a的弯曲方向相同，以使液体层20构成一凹透镜。例如如图6示出的，第一压电模组50a和第二压电模组50b可以在电压改变时变动至虚线指示的第二位置W2，此时，呈凹透镜形的液体层20的焦距变小，对应的光学镜片10的度数变小。
上述图5和图6示出的实施例中，在同一电压变化时，第一压电模组50a和第二压电模组50b的变形程度可以相同，也可以不同，具体可根据需要设置，在此不做限定。
配合参见图7，本实施例还提供一种变焦眼镜100，包括镜架101和光学镜片10或光学镜片10a。光学镜片10,10a连接于镜架101。该变焦眼镜100可以是AR眼镜、VR眼镜、MR眼镜或其他类型的眼镜。
如图7中示出的，该变焦眼镜100包括两个光学镜片10或光学镜片10a，用于分别对应两个眼睛。可选地，变焦眼镜100还包括两个外置显示器102。两个外置显示器102可以分别安装于镜架101的两个镜腿上，也可以安装在其他位置。外置显示器102能够产生的图像光L2，产生的图像光L2可以由光导层24投射至眼睛。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光学镜片，其特征在于，包括：
第一透明基板；
变焦模组，包括第一压电模组和第二压电模组，所述第二压电模组和所述第一透明基板之间围成空气层；所述第二压电模组和第一压电模组之间围成容纳空间，所述容纳空间内填充有透光液体，以形成液体层；所述第一压电模组和所述第二压电模组用于在电压改变时发生弯曲变形，以改变所述液体层和所述空气层的表面曲率。
2.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于：
所述第一压电模组包括第一压电材料层和分别贴附于所述第一压电材料层两侧的两第一电极层；
所述第二压电模组包括第二压电材料层和分别贴附于所述第二压电材料层两侧的两第二电极层。
3.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于：
所述第二压电模组和所述第一压电模组的弯曲方向相反，且所述第二压电模组和所述第一压电模组向相互远离的方向弯曲，以使所述液体层构成一凸透镜，或者，
所述第二压电模组和所述第一压电模组的弯曲方向相同，以使所述液体层构成一凹透镜。
4.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于：
所述第二压电模组位于所述液体层靠近所述空气层一侧；所述第二压电模组靠近所述空气层的一侧设有电致变色模组，所述电致变色模组用于在电场变化时发生颜色改变；
所述电致变色模组贴合连接所述第二压电模组，用于随所述第二压电模组的弯曲变形而弯曲变形。
5.根据权利要求4所述的光学镜片，其特征在于：
所述电致变色模组包括依次叠合的第三电极层、离子储存层、电解质层、电致变色材料层和第四电极，其中所述第三电极层位于靠近所述第二压电模组一侧；所述第三电极层和所述第四电极层之间的电压变化能够使离子在所述离子储存层与所述电致变色材料层之间移动，进而改变所述电致变色模组的颜色。
6.根据权利要求5所述的光学镜片，其特征在于：
所述第三电极层和所述第二压电模组共用同一电极层。
7.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于：
还包括依次设置的光导层、第二透明基板和透镜层，所述光导层贴合于所述第一压电模组远离所述液体层一侧；所述光导层、所述第二透明基板和所述透镜层均透明；
一外置显示器产生的图像光投射至所述光导层后，经过所述第二透明基板和所述透镜层后入射人眼镜，以产生虚拟影像。
8.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于：
所述空气层的厚度为1um～1mm。
9.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于：
所述液体层为硅油。
10.一种变焦眼镜，其特征在于，包括：
镜架；
权利要求1-9任一项所述的光学镜片，连接于所述镜架。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310878077.8A CN117031746A (zh) | 2023-07-17 | 2023-07-17 | 光学镜片及变焦眼镜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310878077.8A CN117031746A (zh) | 2023-07-17 | 2023-07-17 | 光学镜片及变焦眼镜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117031746A true CN117031746A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88628878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310878077.8A Pending CN117031746A (zh) | 2023-07-17 | 2023-07-17 | 光学镜片及变焦眼镜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN117031746A (zh) |
-
2023
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