基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及增强现实技术。基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，包括一光波导镜片，光波导镜片设有一出光端、一光传输部、一入光端；光波导镜片设有至少三层半透半反膜，各半透半反膜相互平行，半透半反膜位于出光端；光波导镜片还设有一耦合棱镜，耦合棱镜位于入光端，耦合棱镜的下端面为一透射曲面，透射曲面为一外凸的凸面形状，耦合棱镜的上端面为一反射曲面，反射曲面为一外凸的凸面形状，反射曲面的内侧壁上涂有反射膜层。
【专利说明】
基于自由曲面的増强现实眼镜用镜片
技术领域
[0001] 本实用新型设及增强现实技术，具体设及增强现实眼镜。
【背景技术】
[0002] 增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息集成的新技术，在日常生活 中可W为人们带来便利。它可W实现超越电子屏幕的视觉体验，在展现真实世界的信息的 同时，将虚拟的信息同时显示出来，数码世界和真实世界的信息相互补充和叠加，二者完美 的结合在一起呈现在用户眼中。
[0003] 然而现在已有的的增强现实眼镜，普遍存在使用时视场角过小导致用户视野不 佳，W及镜片太厚导致整体偏重的缺陷，从而降低了用户体验满意度。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于，提供基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片。
[0005] 本实用新型所解决的技术问题可W采用W下技术方案来实现：
[0006] 基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，包括一光波导镜片，所述光波导镜片设有 一出光端、一光传输部、一入光端;其特征在于，所述光波导镜片设有至少Ξ层半透半反膜， 各所述半透半反膜相互平行，所述半透半反膜位于所述出光端；
[0007] 所述光波导镜片还设有一禪合棱镜，所述禪合棱镜位于所述入光端，所述禪合棱 镜的下端面为一透射曲面，所述透射曲面为一外凸的凸面形状，所述禪合棱镜的上端面为 一反射曲面，所述反射曲面为一外凸的凸面形状，所述反射曲面的内侧壁上涂有反射膜层。 [000引所述透射曲面、所述反射曲面中至少一个的方程满足W下Ξ个方程之一：
[0009] (a)变形非球面，他有两个方向的曲率半径，而且可W不相同，该曲面为平面对称 曲面，它有两个对称面，分别关于yoz、XOZ平面对称。
[0010]
[001。 Cx是曲面X- Z平面内X方向的曲率半径，Cy是曲面在Y - Z平面内Y方向的曲率半径，Κχ 是曲面X方向的二次曲线系数，Ky是曲面Υ方向的二次曲线系数，Ai是4,6,8···2η阶非旋转对 称系数。
[0012] (b巧Υ多项式曲面，
[0013]
[0014] 其中C为曲面曲率半径，Cj为多项式系数。
[0015] (C)超环面是一个圆形或η阶曲线形状的回转曲面，由一个圆或η阶曲线绕一个与 该曲线共面的一个轴回转所生成。
[0016]
[0017] 其中C为曲率半径，k为二次曲面系数，A，B，C，D分别为4,6,8，10阶非球面系数。
[0018] 本实用新型在使用时，图像显示器发出的光线经由禪合棱镜的透射曲面透射进入 禪合棱镜，然后被反射曲面反射后进入光波导片，在所述光波导片内全反射前进，光线照射 到半透半反膜的入光面后依次发生一定的反射和透射，最后发生反射的光线透过玻璃基板 底部进入观察者的瞳孔。
[0019] 作为一种优选方案，所述光波导镜片还设有一呈板状的光波导片，W所述光波导 片作为所述光传输部，所述禪合棱镜位于所述光波导片一端，所述反射膜层朝向所述光波 导片;所述半透半反膜位于所述光波导片另一端，相邻的两个所述半透半反膜之间可W设 有透光玻璃，最靠近所述光波导片的半透半反膜通过透光玻璃连接所述光波导片。
[0020] 作为另一种优选方案，所述光波导镜片还设有一呈板状的光波导片，W所述光波 导片作为所述光传输部，所述禪合棱镜位于所述光波导片一端，所述反射膜层朝向所述光 波导片;所述半透半反膜嵌入所述所述光波导片中，所述半透半反膜位于所述光波导片远 离所述禪合棱镜的一端部。
[0021] 所述半透半反膜与所述光波导片的下表面呈一夹角，所述夹角为20~30度，优选 24.5度。采用该角度，视场角较现有的增强现实眼镜有很大的提高，视场角能达到36度，目 视距离为18mm左右。各所述半透半反膜与所述光波导片所成的夹角优选相等。
[0022 ]所述半透半反膜越靠近所述禪合棱镜，反射率越增，透过率越减。
[0023] 所述光波导片厚度为1.8mm~2.2mm，优选2mm。光波导片厚度减少，减少眼镜的重 量，提高用户的舒适感。
【附图说明】
[0024] 图1为本实用新型在使用的光路示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
[00%]参照图1，基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，包括一眼镜主体，眼镜主体包括 镜架、安装在镜架上的光波导镜片，光波导镜片设有一出光端、一光传输部、一入光端;光波 导镜片设有至少Ξ层半透半反膜2，各半透半反膜2相互平行，半透半反膜2位于出光端;光 波导镜片还设有一禪合棱镜，禪合棱镜位于入光端，禪合棱镜的下端面为一透射曲面4,透 射曲面4为一外凸的凸面形状，禪合棱镜的上端面为一反射曲面3,反射曲面3为一外凸的凸 面形状，反射曲面的内侧壁上涂有反射膜层。
[0027] 透射曲面、反射曲面中至少一个的方程满足W下Ξ个方程之一：
[0028] (a)变形非球面，他有两个方向的曲率半径，而且可W不相同，该曲面为平面对称 曲面，它有两个对称面，分别关于yoz、XOZ平面对称。
[0029]
[0030] Cx是曲面X- Z平面内X方向的曲率半径，Cy是曲面在Y - Z平面内Y方向的曲率半径，Κχ 是曲面X方向的二次曲线系数，Ky是曲面Υ方向的二次曲线系数，Ai是4,6,8···2η阶非旋转对 称系数。
[0031] (b巧Υ多项式曲面，
[0032]
[003引其中C为曲面曲率半径，C功多项式系数。
[0034] (C)超环面是一个圆形或η阶曲线形状的回转曲面，由一个圆或η阶曲线绕一个与 该曲线共面的一个轴回转所生成。
[0035]
[0036] 其中C为曲率半径，k为二次曲面系数，A，Β，C，D分别为4，6，8，10阶非球面系数。
[0037] 本实用新型在使用时，图像显示器发出的光线经由禪合棱镜的透射曲面透射进入 禪合棱镜，然后被反射曲面反射后进入光波导片，在光波导片内全反射前进，光线照射到半 透半反膜2的入光面后依次发生一定的反射和透射，最后发生反射的光线透过玻璃基板底 部进入观察者的瞳孔。
[0038] 作为一种优选方案，光波导镜片还设有一呈板状的光波导片，W光波导片作为光 传输部，禪合棱镜位于光波导片一端，反射膜层朝向光波导片;半透半反膜位于光波导片另 一端，相邻的两个半透半反膜之间可W设有透光玻璃，最靠近光波导片的半透半反膜通过 透光玻璃连接光波导片。作为另一种优选方案，如图1，光波导镜片还设有一呈板状的光波 导片1，W光波导片1作为光传输部，禪合棱镜位于光波导片1 一端，反射膜层朝向光波导片 1;半透半反膜2嵌入光波导片1中，半透半反膜2位于光波导片1远离禪合棱镜的一端部。半 透半反膜2越靠近禪合棱镜，反射率越增，透过率越减。光波导片厚度为1.8mm~2.2mm，优选 2mm。光波导片厚度减少，减少眼镜的重量，提高用户的舒适感。
[0039] 半透半反膜2与光波导片的下表面呈一夹角，夹角为20~30度，优选24.5度。采用 该角度，视场角较现有的增强现实眼镜有很大的提高，视场角能达到36度，目视距离为18mm 左右。各半透半反膜2与光波导片所成的夹角优选相等。
[0040] W上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，运些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1. 基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，包括一光波导镜片，所述光波导镜片设有一 出光端、一光传输部、一入光端;其特征在于，所述光波导镜片设有至少三层半透半反膜，各 所述半透半反膜相互平行，所述半透半反膜位于所述出光端； 所述光波导镜片还设有一耦合棱镜，所述耦合棱镜位于所述入光端，所述耦合棱镜的 下端面为一透射曲面，所述透射曲面为一外凸的凸面形状，所述耦合棱镜的上端面为一反 射曲面，所述反射曲面为一外凸的凸面形状，所述反射曲面的内侧壁上涂有反射膜层。2. 根据权利要求1所述的基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，其特征在于，所述透射 曲面、所述反射曲面中至少一个的方程满足以下三个方程之一：Cx是曲面X-Z平面内X方向的曲率半径，Cy是曲面在Y-Z平面内Y方向的曲率半径，K x是曲 面X方向的二次曲线系数，Ky是曲面Y方向的二次曲线系数，Ai是4，6，8…2n阶非旋转对称系 数； (b) 其中C为曲面曲率半仕，CjT^多項A系数；(C)其中c为曲率半径，k为二次曲面系数，A，B，C，D分别为4，6，8，10阶非球面系数。3. 根据权利要求1所述的基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，其特征在于，所述光波 导镜片还设有一呈板状的光波导片，以所述光波导片作为所述光传输部，所述耦合棱镜位 于所述光波导片一端，所述反射膜层朝向所述光波导片;所述半透半反膜位于所述光波导 片另一端，相邻的两个所述半透半反膜之间设有透光玻璃，最靠近所述光波导片的半透半 反膜通过透光玻璃连接所述光波导片。4. 根据权利要求3所述的基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，其特征在于，所述半透 半反膜与所述光波导片的下表面呈一夹角，所述夹角为20~30度。5. 根据权利要求4所述的基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，其特征在于，所述半透 半反膜越靠近所述耦合棱镜，反射率越增，透过率越减。6. 根据权利要求1所述的基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，其特征在于，所述光波 导镜片还设有一呈板状的光波导片，以所述光波导片作为所述光传输部，所述耦合棱镜位 于所述光波导片一端，所述反射膜层朝向所述光波导片;所述半透半反膜嵌入所述所述光 波导片中，所述半透半反膜位于所述光波导片远离所述耦合棱镜的一端部。7. 根据权利要求6所述的基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，其特征在于，所述半透 半反膜与所述光波导片的下表面呈一夹角，所述夹角为20~30度。8. 根据权利要求7所述的基于自由曲面的增强现实眼镜用镜片，其特征在于，所述半透 半反膜越靠近所述耦合棱镜，反射率越增，透过率越减。
【文档编号】G02B27/01GK205450445SQ201521065516
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月18日
【发明人】杨军, 张婧京
【申请人】上海理鑫光学科技有限公司