凹反射放大式增强现实立体眼镜的制作方法

本发明属于随身穿戴式的眼睛装置，涉及一种可实现增强现实的立体眼镜，具体涉及一种可通过凹反射镜来放大显示图像的增强现实立体眼镜。

背景技术：

目前的随身穿戴式立体眼镜，属于虚拟现实（VR）眼镜，佩戴时看不到现场实景，不能边走边看，不能将立体眼镜里的图像与现场实景重叠显示。现有谷歌眼镜（google glass）属于增强现实（AR）智能眼镜，显示区域过于狭窄，只能提供简单的消息推送功能，无法实现与虚拟对象互动的增强现实效果，并且它是单目显示设备，不能显示更自然的立体虚拟图像，体验感不佳。且光线透过很厚的玻璃再进入人的瞳孔，现场视觉中有很强的图像插入感，显示效果差。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，旨在提供一种可实现增强现实的智能眼镜。首先要强调，任何增强现实眼镜都必须采用部分透光、部分反射的分光镜来实现，本发明采用了50%透光，50%反光的分光镜，实现将虚拟图形投射于现实中的效果。本发明在确定采用半反射分光镜的基础上，进一步改用凹反射放大镜来代替普通的凸透镜，达到放大图像的功能，其光学原理同伽利略望远镜一样，只是将原来的目反射镜用分光镜来代替，实现一个分光镜派二个用处，整个设计的优点是：1）部分光路的重叠可大大减小设备体积，可使本立体眼镜更加便携；2）凹反射放大镜、分光镜可做得很大很薄，在增大图像视野的同时，减少设备重量，使本立体眼镜更加轻便；3）凹反射放大镜、分光镜都使用前表面反射光学原理，不存在色散、中心光轴与人眼瞳孔对齐等用普通透镜时会碰到的各种问题，简化设计。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：凹反射放大式增强现实立体眼镜，包括罩体，罩体的一端为成像端，另一端为佩戴端，佩戴端上设有内凹的弧形卡装部，弧形卡装部的弧形与人的额头弧度向匹配，佩戴舒适。成像端的顶部安有屏幕朝下设置的显示屏，成像端的底部固定有支架，支架上装有两块凹球面反射镜，凹球面反射镜的弧形面朝上设置，显示屏与凹面反射镜之间装有分光镜，分光镜倾斜设置，分光镜的底端固定在支架的外伸端上，分光镜的上端与支架之间的罩体部分形成透光区域。分光镜为半透半反表面反射镜，分光镜作为合光器，将虚拟图像投射于现实中，避免图像失真，人眼置于透光区域内，通过透光区域来捕获虚拟图像和现实图像。

其中，采用两块所述凹球面反射镜来放大显示图像。

其中，两块凹面反射镜的中心点垂线之间夹角在±6°范围内可微调，以适配不同人的瞳距、不同大小的屏幕，最终获得如同观看距人眼0.5米远的基准图像（在左右图像无像差时作为基准图像）效果。

其中，作为优选地，支架与显示屏平行设置，支架与显示屏的中心垂线相互对齐。

其中，弧形卡装部的两端均开有槽孔，槽孔内可连接弹性头带或者其他可实现相同连接功能的部件，方便佩戴。

其中，显示屏的中心下方竖直设置有分隔板，分隔板固定在成像端，通过分隔板能够将显示屏的图像隔开，以防左右显示图像互相干扰。

其中，作为优选地，根据虚拟图像的投射角度和人眼观赏的舒适感，分光镜与支架之间的夹角在37°~ 45°可调。

其中，弧形卡装部的内侧面粘合有海绵垫，提高舒适度。

其中，作为优选地，分光镜的朝下一面镀半透半反膜，朝上一面镀增透膜。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明可观看左右格式的3D立体电影，立体感强，无左右屏串扰现象，图像清晰，无色散，无重影，图像大小相等于在0.5米的位置观看17英寸的显示图像，或者在3米的位置观看100英寸的显示屏（可调）。在观看4:3屏幕格式的视频时，图像无枕形畸变。在观看宽屏幕格式的电影时，图像略有枕形畸变，有一种观看曲面屏幕的效果。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为等效于凸透镜时的光路图。

图3为虚拟图像和现实图像同时入目的侧面图。

图中：1为罩体，2为成像端，3为佩戴端，4为弧形卡装部，5为显示屏，6为支架，7为凹球面反射镜，8为分光镜，9为透光区域，11为槽孔，12为分隔板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明，附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和图2所示，凹反射放大式增强现实立体眼镜，包括罩体1，罩体1的一端为成像端2，另一端为佩戴端3，佩戴端3上设有内凹的弧形卡装部4，弧形卡装部4的弧形与人的额头弧度向匹配，佩戴舒适。成像端2的顶部安有屏幕朝下设置的显示屏5，成像端2的底部固定有支架6，支架6上装有两块凹球面反射镜7，凹球面反射镜7的弧形面朝上设置，凹球面反射镜7的长和宽均可设计的很大，厚度做的很薄，在获得宽广显示视角的同时，大大减轻了重量，凹球面反射镜7采用前表面反射，克服了用透镜作为放大镜时在光学上的色散问题。两块凹面反射镜7中心垂线之夹角在±6°范围内可微调，以适配不同人的瞳距、不同大小的屏幕，最终获得如同观看距人眼0.5米远的基准图像（在左右图像无像差时作为基准图像）效果，克服了用凸透镜作放大镜时很难调准的难题（透镜本身固有的中心光轴必须与二眼瞳孔中心线同时精确对准）。

显示屏5与凹面反射镜7之间装有分光镜8，分光镜8倾斜设置，分光镜8的底端固定在支架6的外伸端上，分光镜8与支架6之间形成37°~45°可调的夹角，即可以将显示图像从人眼水平视线位置调整到向上16°位置，以便在某些情况下能看清显示内容，减少现实场景对人眼的干扰。分光镜8的上端与支架6之间的罩体1部分形成透光区域9。分光镜8为半透半反表面反射镜，反面镀增透膜，以消除图像重影。分光镜8作为合光器，将虚拟图像投射于现实中，避免图像失真，人眼置于透光区域9内，通过透光区域9来捕获虚拟图像和现实图像。分光镜可以做到很大很薄，在获得宽广视角的同时，减少了视觉中的图像插入感，分光镜8与两块凹面反射镜7之间组成立体图像放大器，一镜二用。

如图1所示，采用两块所述凹球面反射镜7来放大显示图像。

如图1所示，支架6与显示屏5平行设置，支架6与显示屏5的中心垂线相互对齐。

如图3所示，人眼置于佩戴端3，成像端2的现场实景以水平方向透过分光镜8，直接进入人的瞳孔，设备上方的显示图像垂直向下透过分光镜8和凹球面反射镜7，经过聚焦反射后垂直向上，再经过分光镜8的反射面反射进人的瞳孔，达到虚拟图像与现实图像结合入目的效果。

如图1所示，透光区域9可掏空，人的眼睛处于分光镜8和凹球面反射镜7之间，掏空部分可适合戴眼镜的操作者使用，操作者无需摘除眼镜，非常方便。

如图1所示，弧形卡装部4的两端均开有槽孔11，槽孔11内可连接弹性头带或者其他可实现相同连接功能的部件，方便佩戴。

如图1所示，显示屏5的下方竖直设置有分隔板12，分隔板12固定在成像端2，通过分隔板12能够将显示屏5的图像隔开，方便分出左右眼的显示图像。

如图1所示，根据虚拟图像的投射角度和观赏的舒适感，分光镜8与支架6之间夹角在37°~ 45°可调。

如图1所示，弧形卡装部4的内侧面粘合有海绵垫，提高舒适度。

本发明可观看左右格式的3D立体电影，立体感强，无左右屏串扰现象，图像清晰，无色散，无重影，图像大小相等于在3米的位置观看100英寸的显示屏5。在观看4:3屏幕格式的视频时，图像无枕形畸变。在观看宽屏幕格式的电影时，图像略有枕形畸变，有一种观看曲面屏幕的效果。

本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从那一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都应认为是包括在权利要求书的范围内。