一种增加光能利用率的增强现实眼镜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电集成器件，具体涉及增强现实眼镜。
【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 中可以为人们带来便利。它可以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] 但现有的增强现实眼镜成像效果不佳，光能利用率低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，提供一种增加光能利用率的增强现实眼镜。
[0005] 本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0006] -种增加光能利用率的增强现实眼镜，包括一增强现实眼镜主体，所述增强现实 眼镜主体包含镜架，其特征在于，所述镜架包含至少一个镜框，所述镜框安有镜片，所述镜 片包括一呈板状的光波导片，所述光波导片包括一光传输部、光出射部，所述光传输部的左 端设有所述光出射部，所述光出射部包括矩阵式排列的微型棱镜构成的棱镜组，所述棱镜 组通过胶黏剂粘合于所述光波导片前端部；
[0007] 所述光波导片的右端部为光入射端，所述光波导片的右端部设有一耦合棱镜，所 述耦合棱镜包括一入光面、一反射面，所述入光面呈一外凸曲面，所述反射面呈一外凸曲 面，所述反射面朝向所述光传输部。
[0008] 本发明通过在光波导片的光入射端设有耦合棱镜，改良耦合棱镜的入光面与反光 面的结构，从而增加了光能利用率，增强了舒适度，改善用户的体验效果，提高了用户体验 满意度。通过入光面呈一外凸曲面，固定光焦度的同时，放大图像。通过反射面将光线反射 至光波导片，在所述光波导片内全反射前进，光线照射到棱镜组发生反射，最后发生反射的 光线透过光波导片底部进入观察者的瞳孔。
[0009] 所述微型棱镜设有一反光面，所述反光面与所述光波导片的下表面呈一锐角。便 于将光线反射出光波导片。
[0010] 所述反射面呈一突出方向朝外的超环面或者非球面。
[0011] 所述反射面的曲面满足以下三个方程之一：
[0012] (a)变形非球面，他有两个方向的曲率半径，而且可以不相同，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。
[0014] 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。
[0015] (b)XY多项式曲面，
[0017]其中C为曲面曲率半径，Cj为多项式系数。
[0018] (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。
[0020]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。
[0021 ]所述棱镜组的最左侧与所述光波导片的左端面之间的距离为8 mm~10 mm，所述棱 镜组纵向排列的微型棱镜大小相同，所述棱镜组横向排列的微型棱镜的大小不同。
[0022]便于保证成像效果，增强了舒适度，改善用户的体验效果，提高了用户体验满意 度。
[0023]所述棱镜组的横向长度不大于25mm，所述棱镜组的纵向长度不大于25mm。本发明 通过控制棱镜组的大小，从而控制微型棱镜的成像面，保证成像效果。所述棱镜组在光波导 片前端面的分布范围为400mm2。优选所述棱镜在20*20mm的范围内分布。
[0024]所述棱镜组的最左侧与所述光波导片的左端面之间的距离为10mm。
[0025] 本发明通过限定棱镜组的分布范围与粘结的位置，使得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40度，目视距离为18mm左右。
[0026] 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。
[0027] 所述镜架包括两个镜腿，分别为第一镜腿、第二镜腿，所述第一镜腿设有第一中空 腔，所述第一中空腔设有一透光口，所述透光口处安装有投影装置，所述投影装置的投影口 朝向所述耦合棱镜的入光面。将LC0S模组安装于镜腿的中空腔内可以美化外观，同时方便 固定与安装。
[0028]所述投影装置采用LC0S投影模组。LC0S投影模组体积较小，采用LC0S投影模组，可 有效减少眼镜的体积。
[0029]所述第二镜腿设有第二中空腔，所述第二中空腔设有一开口，所述开口朝向镜片 前方，所述第二中空腔内设有一测距装置，所述测距装置连接至一微型处理器系统，所述微 型处理器系统还连接所述投影装置。
[0030] 通过测量现实世界中物体的距离调整与物体匹配的画面的大小，使两者能够等尺 寸结合，进而思想实际物体与虚拟物体的结合。
[0031] 所述测距装置可以是激光测距仪，还可以是测距雷达。
[0032] 所述投影装置连接一微型处理器系统系统，所述镜架还安装有一影像采集装置， 所述影像采集装置设有至少一个摄像头，所述摄像头连接所述微型处理器系统，还设有一 触摸屏系统，所述触摸屏系统设有一用于感应触摸动作的触摸感应膜，所述触摸感应膜贴 在所述镜片前方，所述触摸屏系统连接所述微型处理器系统。设有影像采集功能，触摸感应 功能，为微型处理器系统获取真实世界的信息提供了基础，用户复合式的信息交互，提高用 户体验满意度。
[0033] 所述触摸感应膜贴采用压电式触控技术，所述压电式触控技术介于电阻式与电容 式触控技术之间。压电式传感器的触控屏幕同电容式触控屏一样支持多点触控，而且支持 任何物体触控，不像电容屏只支持类皮肤的材质触控。这样，压电式触控屏幕可以同时具有 电容屏幕的多点触控触感，又具有电阻屏的精准。
[0034] 所述触摸感应膜贴通过紧压式固定方式。所述固定方式在所述触摸感应膜贴周边 圈沿绕一圈泡棉，不仅能做到有效的防止尘防水，而且对所述触摸感应膜贴本身也没有损 伤。
[0035] 所述镜架还安装有一语音采集装置，所述语音采集装置设有至少一个麦克风，所 述麦克风连接微型处理器系统，所述麦克风固定在第一镜腿或第二镜腿的中部，所述麦克 风感应方向垂直向下。使更加简洁地安装固定，尽可能靠近用户的口部，达到较好的采集环 境声音的效果，另一方面，在方便固定的同时，给所述镜架均衡的受力。所述微型处理器系 统连接所述投影装置。
[0036] 至少一所述镜片后方设有一可拆卸的凸透镜。以适应远视人群。所述凸透镜与所 述镜片间设有空气，形成空气夹层。以避免破坏光传输中的全反射。至少一镜片后方设有一 可拆卸的凹透镜。以适应近视人群。凹透镜与镜片间设有空气，形成空气夹层。以避免破坏 光传输中的全反射。
【附图说明】
[0037]图1为本发明的部分结构示意图；
[0038] 图2为本发明微型棱镜的一种排布示意图。
【具体实施方式】
[0039] 为了使本发明实现的技术手段、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发明。
[0040] 参照图1、图2,一种增加光能利用率的增强现实眼镜，包括一增强现实眼镜主体， 增强现实眼镜主体包含镜架，镜架包含至少一个镜框，镜框安有镜片，镜片包括一呈板状的 光波导片1，光波导片1包括一光传输部、光出射部，光传输部的左端设有光出射部，光出射 部包括矩阵式排列的微型棱镜构成的棱镜组2,棱镜组2通过胶黏剂粘合于光波导片前端 部;光波导片的右端部为光入射端，光波导片的右端部设有一親合棱镜3,親合棱镜3包括一 入光面4、一反射面5,入光面4呈一外凸曲面，反射面5呈一外凸曲面，反射面朝向光传输部。 本发明通过在光波导片的光入射端设有耦合棱镜，改良耦合棱镜的入光面与反光面的结 构，从而增加了光能利用率，增强了舒适度，改善用户的体验效果，提高了用户体验满意度。 通过入光面呈一外凸曲面，固定光焦度的同时，放大图像。通过反射面将光线反射至光波导 片，在光波导片内全反射前进，光线照射到棱镜组发生反射，最后发生反射的光线透过光波 导片底部进入观察者的瞳孔。
[0041]微型棱镜设有一反光面，反光面与光波导片的下表面呈一锐角。便于将光线反射 出光波导片。反射面呈一突出方向朝外的超环面或者非球面。
[0042]反射面的曲面满足以下三个方程之一：
[0043] (a)变形非球面，他有两个方向的曲率半径，而且可以不相同，该曲面为平面对称 曲面，它有两个对称面，分别关于y〇z、χοζ平面对称。
[0045] 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，Kx 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。
[0046] (b)XY多项式曲面，
[0048]其中C为曲面曲率半径，Cj为多项式系数。
[0049] (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。
[0051 ]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。