CN206990935U - 用于实现增强现实的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于实现增强现实的装置。该装置包括：显示芯片，用于显示图像；透镜组件，位于显示芯片一侧，用于会聚显示芯片发出的光，得到会聚的出射光；分光镜，位于透镜组件的出射光一侧，与显示芯片所在的平面夹角为第一预设角度，将出射光的一部分透射出分光镜得到第一透射光，将出射光的另一部分垂直反射到菲涅尔镜片组上；菲涅尔镜片组，与分光镜的夹角为第二预设角度，将入射到菲涅尔镜片组的光反射回分光镜，并从分光镜透射出来得到第二透射光，第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片为互补面型的菲涅尔镜片，第一透射光和第二透射光用于形成增强现实的立体场景。通过本实用新型，达到了降低增强现实设备眼镜的成本的效果。

Description

用于实现增强现实的装置

技术领域

本实用新型涉及增强现实领域，具体而言，涉及一种用于实现增强现实的装置。

背景技术

增强现实技术是一种新的电子设备，用于将图像文字模型等信息的像投射到人眼中，使人在不影响真实场景观看的情况下还能同时观察到虚拟的信息，达到虚拟与真实的融合体验。

相似的技术方案包括google glass，hololens，mata2，Epson bt200。其产品都使用了不同的光学显示方法，但是这些不同的光学显示方法具有以下缺点：

Google glass和Epson bt200都使用了玻璃棱镜的光学显示模组，其重量较大，并且设计的视角很小，佩戴体验很差；

Hololens的显示模组造价高昂，环境适应性差，一旦轻微损坏，整个模组就会报废，视角也很小，无法满足众多增强现实场景的需求。

Mata2的体积非常巨大，日常无法佩戴。

针对相关技术中增强现实设备眼镜成本高昂的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于实现增强现实的装置，以解决增强现实设备眼镜成本高昂的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于实现增强现实的装置，该装置包括：显示芯片，用于显示图像；透镜组件，位于所述显示芯片一侧，用于会聚所述显示芯片发出的光，得到会聚的出射光；分光镜，位于所述透镜组件的出射光一侧，与所述显示芯片所在的平面夹角为第一预设角度，用于将所述出射光的一部分透射出所述分光镜得到第一透射光，将所述出射光的另一部分垂直反射到菲涅尔镜片组上；菲涅尔镜片组，与所述分光镜的夹角为第二预设角度，用于将入射到所述菲涅尔镜片组的光反射回所述分光镜，并从所述分光镜透射出来得到第二透射光，其中，所述菲涅尔镜片组包括第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片，所述第一菲涅尔镜片和所述第二菲涅尔镜片为互补面型的菲涅尔镜片，所述第一透射光和所述第二透射光用于形成增强现实的立体场景。

进一步地，所述第一菲涅尔镜片或所述第二菲涅尔镜片的螺纹交界面处具有半透半反射分光膜。

进一步地，所述分光镜为偏振分光镜，所述偏振分光镜用于将所述出射光中的线偏光反射到所述菲涅尔镜片组上，所述装置还包括：四分之一玻片，位于所述菲涅尔镜片组与所述偏振分光镜之间，所述四分之一玻片的光轴与所述偏振分光镜的反射的线偏振光的偏振方向呈45度角，用于实现线偏振光与圆偏振光的转换。

进一步地，所述透镜组件包括至少一片凸透镜。

进一步地，所述透镜组件包括至少一片凸透镜和至少一片凹透镜，所述凸透镜和所述凹透镜同轴设置，所述至少一片凸透镜和至少一片凹透镜的组合用于实现光的会聚。

进一步地，所述分光镜为半透半反射镜。

进一步地，所述第一菲涅尔镜片和所述第二菲涅尔镜片的折射率相同。

进一步地，所述第一菲涅尔镜片和所述第二菲涅尔镜片的材料相同。

进一步地，所述显示芯片为、LCOS、LCD、MEMS中的任意一种。

本实用新型通过显示芯片，用于显示图像；透镜组件，位于显示芯片一侧，用于会聚显示芯片发出的光，得到会聚的出射光；分光镜，位于透镜组件的出射光一侧，与显示芯片所在的平面夹角为第一预设角度，用于将出射光的一部分透射出分光镜得到第一透射光，将出射光的另一部分垂直反射到菲涅尔镜片组上；菲涅尔镜片组，与分光镜的夹角为第二预设角度，用于将入射到菲涅尔镜片组的光反射回分光镜，并从分光镜透射出来得到第二透射光，其中，菲涅尔镜片组包括第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片，第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片为互补面型的菲涅尔镜片，第一透射光和第二透射光用于形成增强现实的立体场景，解决了增强现实设备眼镜成本高昂的问题，进而达到了降低增强现实设备眼镜的成本的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型第一实施例的用于实现增强现实的装置的示意图；

图2是根据本实用新型第二实施例的用于实现增强现实的装置的示意图；以及

图3是根据本实用新型实施例的菲涅尔镜片组的侧视图和俯视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必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，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型实施例提供了一种用于实现增强现实的装置。

图1是根据本实用新型第一实施例的用于实现增强现实的装置的示意图，如图1所示，该装置包括以下组成部分：

显示芯片001，用于显示图像；

透镜组件002，位于显示芯片001一侧，用于会聚显示芯片发出的光，得到会聚的出射光；

分光镜004，位于透镜组件002的出射光一侧，与显示芯片001所在的平面夹角为第一预设角度，用于将出射光的一部分透射出分光镜得到第一透射光，将出射光的另一部分垂直反射到菲涅尔镜片组上；

菲涅尔镜片组003，与分光镜的夹角为第二预设角度，用于将入射到菲涅尔镜片组003的光反射回分光镜，并从分光镜透射出来得到第二透射光，其中，菲涅尔镜片组003包括第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片，第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片为互补面型的菲涅尔镜片，第一透射光和第二透射光用于形成增强现实的立体场景。

该实施例采用显示芯片001，用于显示图像；透镜组件002，位于显示芯片一侧，用于会聚显示芯片发出的光，得到会聚的出射光；分光镜004，位于透镜组件的出射光一侧，与显示芯片所在的平面夹角为第一预设角度，用于将出射光的一部分透射出分光镜得到第一透射光，将出射光的另一部分垂直反射到菲涅尔镜片组上；菲涅尔镜片组003，与分光镜的夹角为第二预设角度，用于将入射到菲涅尔镜片组的光反射回分光镜，并从分光镜透射出来得到第二透射光，其中，菲涅尔镜片组包括第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片，第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片为互补面型的菲涅尔镜片，第一透射光和第二透射光用于形成增强现实的立体场景，解决了增强现实设备眼镜成本高昂的问题，进而达到了降低增强现实设备眼镜的成本的效果。

在本实用新型实施例中，显示芯片001可以显示增强现实的图像，透镜组件002将显示芯片上显示的图像会聚，得到出射光，分光镜004可以是偏振分光镜，也可以是普通半透半反分光镜，第一预设角度和第二预设角度优选为45度，设置为接近45度的角度也可以实现大部分功能，菲涅尔镜片组003由两片互补面型的菲涅尔镜片相粘连组成，螺纹面的面型相互互补。这样，第一透射光和第二透射光的偏振方向呈90度，投射到用户眼中就能形成立体效果。

作为一种可选的实施方式，第一菲涅尔镜片或第二菲涅尔镜片的螺纹交界面处具有半透半反射分光膜。

本实用新型实施例还提供了一种优选的实施方式，图2是根据本实用新型第二实施例的用于实现增强现实的装置的示意图，如图2所示，显示内容由顶部显示芯片001发出，显示芯片001可以为OLED，LCOS，LCD，MEMS等具有显示功能的电子器件。显示芯片发出的光线首先进入光学镜组002，镜组中包括一定数量的正负透镜，至少一片凸透镜，可以是一片，也可以是两片、三片凸透镜；透镜组件也可以包括至少一片凸透镜和至少一片凹透镜，凸透镜和凹透镜同轴设置，至少一片凸透镜和至少一片凹透镜的组合用于实现光的会聚，也可以理解为，透镜组件的等效透镜是凸透镜，镜组002的功能为改变光路来满足后续成像的需要。光线从镜组出射后进入偏振分光镜004，此时一部分光线会透射到外界成为无用光线，另一部分特定方向的线偏振光会被分光镜004反射到四分之一波片005上，波片005的光轴与被004反射的线偏振光偏振方向呈45度，透过后其偏振态将由线偏振光转变为圆偏振光，之后进入半反半透菲涅尔镜片组003。

图3是根据本实用新型实施例的菲涅尔镜片组的侧视图和俯视图，如图3所示，镜片组003由两片菲涅尔透镜相粘连组成，两片菲涅尔镜片的接触处为螺纹面，其螺纹面的面型相互互补，其中一片的螺纹面镀膜半反半透分光膜，第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片的材料可以不同，第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片的折射率要相同，优选地，第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片的材料也相同。光线在镜片组003上再次分光，一部分光线透过，另一部分光线反射回四分之一波片005，此时圆偏光再次经过四分之一波片后会转变为线偏光。通过波片005后，光线再次进入到偏振分光镜004。此时其偏振方向与第一次被偏振分光镜004反射时候相比，经过了两次四分之一波片，所以偏振方向偏转了90度，此时光线将穿过分光镜004进入到人眼中，使人眼观察到显示芯片001的成像。

分光镜为偏振分光镜，偏振分光镜用于将出射光中的线偏光反射到菲涅尔镜片组上，该装置还包括四分之一玻片，位于菲涅尔镜片组与偏振分光镜之间，四分之一玻片的光轴与偏振分光镜的反射的线偏振光的偏振方向呈45度角，用于实现线偏振光与圆偏振光的转换。

作为一种替代实施方式，分光镜为普通半透半反射镜，无需四分之一玻片。

本实用新型实施例的用于实现增强现实的装置在成本方面，所使用的材料价格低廉，加工工艺成熟；用户体验方面，整个模组体积小巧，封闭式结构便于防尘防水，光学参数优秀，视角相比hololens等增大了一倍。

在本实用新型实施例中，显示芯片可以是多种类型的显示芯片，例如，可以是OLED，LCOS，LCD，MEMS等具有显示功能的电子器件，透镜组件可以是由一个或多个凸透镜组成，也可以是既有凸透镜又有凹透镜，多个凸透镜和多个凹透镜的组合的结果用于实现光的会聚而不是发散，菲涅尔镜片组件和分光镜配合形成的第一透射光和第二透射光叠加可以形成增强现实的立体场景。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于实现增强现实的装置，其特征在于，包括：

显示芯片，用于显示图像；

透镜组件，位于所述显示芯片一侧，用于会聚所述显示芯片发出的光，得到会聚的出射光；

分光镜，位于所述透镜组件的出射光一侧，与所述显示芯片所在的平面夹角为第一预设角度，用于将所述出射光的一部分透射出所述分光镜得到第一透射光，将所述出射光的另一部分垂直反射到菲涅尔镜片组上；

菲涅尔镜片组，与所述分光镜的夹角为第二预设角度，用于将入射到所述菲涅尔镜片组的光反射回所述分光镜，并从所述分光镜透射出来得到第二透射光，其中，所述菲涅尔镜片组包括第一菲涅尔镜片和第二菲涅尔镜片，所述第一菲涅尔镜片和所述第二菲涅尔镜片为互补面型的菲涅尔镜片，所述第一透射光和所述第二透射光用于形成增强现实的立体场景。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一菲涅尔镜片或所述第二菲涅尔镜片的螺纹交界面处具有半透半反射分光膜。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光镜为偏振分光镜，所述偏振分光镜用于将所述出射光中的线偏光反射到所述菲涅尔镜片组上，所述装置还包括：

四分之一玻片，位于所述菲涅尔镜片组与所述偏振分光镜之间，所述四分之一玻片的光轴与所述偏振分光镜的反射的线偏振光的偏振方向呈45度角，用于实现线偏振光与圆偏振光的转换。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透镜组件包括至少一片凸透镜。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透镜组件包括至少一片凸透镜和至少一片凹透镜，所述凸透镜和所述凹透镜同轴设置，所述至少一片凸透镜和至少一片凹透镜的组合用于实现光的会聚。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光镜为半透半反射镜。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一菲涅尔镜片和所述第二菲涅尔镜片的折射率相同。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一预设角度为45度，所述第二预设角度为45度。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示芯片为OLED、LCOS、LCD、MEMS中的任意一种。