反之当投影区域面积较大时，选择凹透镜。如果需要适当扩大显示图像的尺寸时，还可以在投影光路中添加扩束器，以放大图像。在需要对透镜的球差和色散进行补偿时，投影光学模块可以为多个透镜或多个其他光学元件的组合。
[0027]镀膜镜片102可以采用两种主要结构，分别如图3a和图3b所示。在图3a中，镀膜镜片102以一块光学透明基体301作为镜片的基体部分，基体可以是普通的平面镜片，此时透明基体不改变入射光线的出射方向，只用做于镀膜的基板;也可以为具有视力矫正功能的光学透镜，此时透明基体还可提供合适的屈光度，帮助患有视力疾病的人眼看清外界物体。在透明基体朝向使用者人眼201的一侧，镀有单层或多层全息膜302，该膜为反射式全息光栅，每层全息膜302可对特定频段的光束进行衍射，使其入射人眼201。在最内层的全息膜302上，镀有一层透明保护膜303，与光学透明基体301—起将所有全息膜302夹在中间，起到防止全息膜302被刮伤的作用。
[0028]图3b为镀膜镜片102的另一种实现结构，同样由一块光学透明基体301、一层或多层全息膜302以及一层透明保护膜303组成。与第一种结构的不同之处在于全息膜302镀在透明光学基体远离人眼201的一侧，透明保护膜303也镀在最外层的全息膜302上，与透明基体一起将全息膜302夹在中间。
[0029]图4为本实例中集成显示组件内部的一种投影光学模块的结构示意图。如上文所述，该图展示的是最简单的一种投影光路，即OLED与单个凸透镜的组合光路。图4中，有机发光二极管401作为显示模块，向外发射出光线，前方的凸透镜402对发出的光线进行汇聚和准直，使载有图像信息的光线通过集成显示组件101上的投射孔径403，并投射向镀膜镜片。
[0030]本实施例中，如图5所示，智能眼镜的镜腿内部集成有多个模块，例如头部跟踪模块501、麦克风502、无线通信模块503等等，这些模块拥有各自的用途，以丰富智能显示设备的功能，但其顺序与结构可以根据用户需要自定义选择，也可以根据实际应用场景进行优化设计。
[0031]本实施例中，透明保护膜303采用的是光学透明材料，优选地，其材料是二氧化硅或氮化硅薄膜，但不限于此，也可以是其他强度和透明度满足要求的材料。本实施例中，可头戴的框架是眼镜，但不限于次，也可以根据实际需要进行改进，采用其他类似眼镜的结构或具有环扣固定于头部的头盔或类似头盔的形状均可。本实施例中的显示模块可以为有机发光二极管显示、量子点发光显示、数字微镜显示、硅基液晶显示中的一种或多种；投影光学模块为单个光学透镜或多个光学元件的组合;镀膜镜片102的光学透明基体为平面镜、凹透镜、凸透镜、柱面镜中的一种或者多种；显示模块和投影光学模块放置于镀膜镜片102的正上方、斜上方、侧后方位置中的一个或多个位置处均可，只要是能满足本发明光路原理的放置位置并且使用方便的其他位置，也均可;全息膜302为反射式全息光栅或者透射式全息光栅。
[0032]本实施例中，摄像模块103用于获取位于第一视角方向的真实场景图像，其包括可见光摄像头、红外摄影头、深度摄影头中的一种或多种;麦克风，用于采集用户的语音。本实施例中，还可以包括头部跟踪模块，用于获取用户的头部姿态和运动轨迹，其包括陀螺仪、加速度计、磁力计等传感器中的一种或多种；另外，还可以包括无线通信模块，用于无线传输数据。
[0033]
第二实施例
图6是本发明第二实施例的头戴式增强现实智能显示装置的结构示意图；图7是本发明第二实施例的头戴式增强现实智能显示装置中的光路原理图；结合图6和图7，本实施例同样为智能眼镜的形式，其与实施例一的相同之处不再赘述，与实施例一的不同在于此实例中，集成显示组件601被放置于镀膜镜片102上方，以及镀膜镜片102被倾斜放置，以便由显示模块发射出的光线可以倾斜入射镜片并进行反射。
[0034]如图7所示，当该智能眼镜显示虚拟信息时，集成显示组件601投射的光线倾斜入射至下方的镀膜镜片102。镀有反射式全息光栅的镀膜镜片102对入射光线进行衍射，使出射光线成功入射人眼201进行成像，其他过程与实例一基本相同，不再赘述。与实施例一中的镀膜镜片102相同，本实施中的镜片也可以选用图3a与图3b所示的结构，与实施例一的不同之处在于将原本竖直放置的镜片旋转了一定角度。
[0035]
第三实施例
图8是本发明第三实施例的头戴式增强现实智能显示装置中的结构示意图；图9是本发明第三实施例的头戴式增强现实智能显示装置中的光路原理图。如图8所示，本实施例同样为智能眼镜的形式，由集成显示组件801、镀膜镜片102、摄像模块103以及外部镜框104构成，结构与实施例二大致相同，将集成显示组件801放置于镀膜镜片102上方，不同之处在于镀膜镜片102选用的全息膜302为透射式全息光栅，镀膜镜片102向内倾斜，使得集成显示组件801位于镀膜镜片102远离人眼201的一侧。
[0036]如图9所示，当该智能眼镜显示虚拟信息时，位于上方的集成显示组件801向下方的镀膜镜片102投射光线。镀有透射式全息光栅的镀膜镜片102将倾斜入射的光线进行衍射，使出射光线成功入射人眼201进行成像。由于透射式全息图具有角度选择性，对特定角度入射的光线产生透射效果，故需要通过投影光学模块调整出射光线的投影方向。由于透射式全息图不具有波长选择性，因此当显示彩色信息时，镜片上可以仅镀单层全息膜302，即可使彩色的图像信息全部透射并入射人眼201。
[0037]与实施例一和实施例二中的镀膜镜片102相同，实施例三中的镜片也可以选用图3a与图3b所示的结构，与实施例二相比，实施例三中的镜片的倾斜方向不同，并且由于采用的全息膜302是透射式全息光栅，所以结构中的全息膜302也只有一层，其他结构与前两实施例相同，不再赘述。
[0038]本发明利用全息薄膜来代替体积较大的光学元件，既可保障外部真实环境的光线可被用户正常观察到，又可对由显示模块投射的虚拟场景的光线进行光路调制，大幅度简化了智能显示装置的光学结构，减轻了产品的重量，拓展了增强现实的智能显示装置的应用范围，极大增加了产品的便携性与舒适度，极大改善了用户体验。
[0039]同时，该智能显示装置的光学透镜的基体可以是普通平面镜或具有视力矫正功能的透镜，使得该智能显示装置可以只用一副镜片即可满足患有近视、远视以及散光疾病的使用人群的需求，使得患有某些眼科疾病的消费者在使用该智能显示装置时可以享受到更加舒适的消费体验，一定程度地增加智能显示设备的患有眼科疾病的消费者数目。
[0040]本发明提供的头戴式增强现实智能显示装置，结构简单轻便，其是基于全息技术的增强现实显示器件，同时满足患有近视、远视以及散光等视力疾病的消费人群的使用需求。
[0041]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，包括一个可头戴的框架，在所述框架上具有: 显示模块，用于发出携带图像信息的光线； 投影光学模块，用于将所述显示模块出射的光线投射至镀膜镜片； 镀膜镜片，用于视力矫正以及对所述投影光学模块出射的光线进行衍射，使得外部真实环境和投影出的虚拟场景的光线同时进入人眼，并于视网膜清晰成像； 所述镀膜镜片包括光学透明基体及在其上形成的单层或多层全息膜和最外层形成的透明保护膜;所述显示模块和所述投影光学模块共同构成集成显示组件。2.根据权利要求1所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，所述可头戴的框架是眼镜或者类似眼镜的形状，或者是具有环扣固定于头部的头盔或类似头盔的形状。3.根据权利要求1所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，所述显示模块为有机发光二极管显示、量子点发光显示、数字微镜显示、硅基液晶显示中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，所述投影光学模块为单个光学透镜或多个光学元件的组合。5.根据权利要求1所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，所述镀膜镜片的光学透明基体为平面镜、凹透镜、凸透镜、柱面镜中的一种或者多种。6.根据权利要求1所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，所述显示模块和所述投影光学模块放置于所述镀膜镜片的正上方、斜上方、侧后方位置中的一个或多个位置处。7.根据权利要求1所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，所述全息膜为反射式全息光栅或者透射式全息光栅。8.根据权利要求1所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，还包括: 摄像模块，用于获取位于第一视角方向的真实场景图像，其包括可见光摄像头、红外摄影头、深度摄影头中的一种或多种； 麦克风，用于采集用户的语音。9.根据权利要求8所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，还包括头部跟踪模块，用于获取用户的头部姿态和运动轨迹，其包括陀螺仪、加速度计、磁力计等传感器中的一种或多种。10.根据权利要求8所述的头戴式增强现实智能显示装置，其特征在于，还包括无线通信模块，用于无线传输数据。
【专利摘要】本发明公开了一种头戴式增强现实智能显示装置，其包括一个可头戴的框架，在所述框架上具有：显示模块，用于发出携带图像信息的光线；投影光学模块，用于将所述显示模块出射的光线投射至镀膜镜片；镀膜镜片，用于视力矫正以及对所述投影光学模块出射的光线进行衍射，使得外部真实环境和投影出的虚拟场景的光线同时进入人眼，并于视网膜清晰成像；所述镀膜镜片包括光学透明基体及在其上形成的单层或多层全息膜和最外层形成的透明保护膜；所述显示模块和所述投影光学模块共同构成集成显示组件。本发明结构简单轻便，同时满足患有近视、远视以及散光等视力疾病的消费人群的使用需求。
【IPC分类】G02B27/01
【公开号】CN105572877
【申请号】CN201610075988
【发明人】陈超平, 张仲霖, 杨晓
【申请人】陈超平
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月3日