一種基于自由曲面的平板波導增強現實眼鏡的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及增強現實技術領域，具體設及眼鏡。
【背景技術】
[0002] 增強現實技術是一種將真實世界信息和虛擬世界信息集成的新技術，在日常生活 中可W為人們帶來便利。它可W實現超越電子屏幕的視覺體驗，在展現真實世界的信息是 同時，將虛擬的信息同時顯示出來，數碼世界和真實世界的信息相互補充和疊加，二者完美 的結合在一起呈現在用戶眼中。然而現在已有的的增強現實眼鏡，普遍存在使用時視場角 過小導致用戶視野不佳，W及鏡片太厚導致整體偏重的缺陷，從而降低了用戶體驗滿意度。
【發明內容】
[0003] 本使用新型的目的在于，提供一種基于自由曲面的平板波導增強現實眼鏡，出瞳 直徑大。
[0004] 本發明所解決的技術問題可W采用W下技術方案來實現：
[000引一種基于自由曲面的平板波導增強現實眼鏡，包括一眼鏡主體和微型圖像顯示 器，所述眼鏡主體包括一鏡架，所述鏡架安裝有鏡片，所述鏡片包括一光波導片，所述光波 導片呈板狀，所述光波導片包括光傳輸部和成像部，其特征在于:所述成像部包括左右依次 平行排布的Ξ個玻璃層，所述的玻璃層具有一定的傾斜角度，且每層玻璃的邊緣側面涂有 半透半反膜;所述半透半反膜由所述眼鏡主體的內側向外側方向，所述半透半反膜反射率 依次遞增，透過率依次遞減；
[0006] 所述光波導片的右端設有一禪合棱鏡，所述禪合棱鏡的入光端面為一相對于所述 微型圖像顯示器呈凸面形狀的透射曲面，所述透射曲面起放大圖像的作用；禪合棱鏡的上 端面為一相對于所述微型圖像顯示器呈凹面形狀的反射曲面，所述反射曲面內側壁上涂有 反射膜層。
[0007] 所述透射曲面、所述反射曲面的方程滿足W下Ξ個方程之一：
[0008] (a)變形非球面，他有兩個方向的曲率半徑，而且可W不相同，該曲面為平面對稱 曲面，它有兩個對稱面，分別關于yoz、XOZ平面對稱。
[0009]
[0010] Cx是曲面X- Z平面內X方向的曲率半徑，Cy是曲面在Y - Z平面內Y方向的曲率半徑，Κχ 是曲面X方向的二次曲線系數，Ky是曲面Υ方向的二次曲線系數，At是4，6，8…2η階非旋轉對 稱系數。
[0011] (b巧Υ多項式曲面，
[0012]
[001引其中C為曲面曲率半徑，c功多項式系數。
[0014] (C)超環面是一個圓形或η階曲線形狀的回轉曲面，由一個圓或η階曲線繞一個與 該曲線共面的一個軸回轉所生成。
[0015]
[0016] 其中C為曲率半徑，k為二次曲面系數，A，Β，C，D分別為4，6，8，10階非球面系數。
[0017] 本發明在使用時，微型圖像顯示器發出的光線經由禪合棱鏡的透射曲面透射進入 禪合棱鏡，然后被反射曲面反射后進入光波導片，在所述光波導片內全反射前進，光線照射 到半透半反膜的入光面后依次發生一定的反射和透射，最后發生反射的光線透過玻璃基板 底部進入觀察者的瞳孔。
[0018] 所述半透半反膜與所述光波導片的下表面呈一夾角，所述角度為20~30度，優選 24.5度。采用該角度，視場角較現有的增強現實眼鏡有很大的提高，視場角能達到36度，目 視距離為18mm左右。各所述半透半反膜與所述光波導片所成的夾角優選相等。
[0019] 所述光波導片厚度為1.8mm~2.2mm，優選2mm。光波導片厚度減少，減少眼鏡的重 量，提高用戶的舒適感。
[0020] 所述微型圖像顯示器包括一 LC0S投影模組，所述鏡架一側的鏡腿設有第一中空 腔，所述第一中空腔設有一透光口，所述透光口處安裝有LC0S投影模組，所述LC0S投影模組 的投影口朝向所述禪合棱鏡的透射曲面。將LC0S模組安裝于鏡腿的中空腔內可W美化外 觀，同時方便固定與安裝。
[0021] 所述鏡架另一側的鏡腿設有第二中空腔，所述第二中空腔設有一開口，所述開口 朝向鏡片前方，所述第二中空腔內設有一測距裝置，所述測距裝置連接至一微型處理器系 統，所述微型處理器系統還連接所述微型圖像顯示器。通過測量現實世界中物體的距離調 整與物體匹配的畫面的大小，使兩者能夠等尺寸結合，進而思想實際物體與虛擬物體的結 合。
[0022] 所述測距裝置可W是激光測距儀，還可W是測距雷達。
[0023] 所述鏡架還安裝有一影像采集裝置，所述影像采集裝置設有至少一個攝像頭，所 述攝像頭連接所述微型處理器系統，所述微型處理器系統連接一觸摸屏系統，所述觸摸屏 系統設有一用于感應觸摸動作的觸摸感應膜，所述觸摸感應膜貼在所述鏡片前方。設有影 像采集功能，觸摸感應功能，為微型處理系統獲取真實世界的信息提供了基礎，用戶復合式 的信息交互，提高用戶體驗滿意度
[0024] 所述鏡架還安裝有一語音采集裝置，所述語音采集裝置設有至少一個麥克風，所 述麥克風連接所述微型處理器系統，所述麥克風固定在鏡腿中部，所述麥克風感應方向垂 直向下。使更加簡潔地安裝固定，盡可能靠近用戶的口部，達到較好的采集環境聲音的效 果，另一方面，在方便固定的同時，給所述鏡架均衡的受力。
[0025] 所述觸摸感應膜貼采用壓電式觸控技術，所述壓電式觸控技術介于電阻式與電容 式觸控技術之間。壓電式傳感器的觸控屏幕同電容式觸控屏一樣支持多點觸控，而且支持 任何物體觸控，不像電容屏只支持類皮膚的材質觸控。運樣，壓電式觸控屏幕可W同時具有 電容屏幕的多點觸控觸感，又具有電阻屏的精準。
[0026] 所述觸摸感應膜貼通過緊壓式固定方式。所述固定方式在所述觸摸感應膜貼周邊 圈沿繞一圈泡棉，不僅能做到有效的防止塵防水，而且對所述觸摸感應膜貼本身也沒有損 傷。
【附圖說明】
[0027] 圖1為位于本發明的右側的鏡片的光路示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體圖示進一步闡述本發明。
[0029] 參照圖1，一種基于自由曲面的平板波導增強現實眼鏡，包括一眼鏡主體和微型圖 像顯示器，眼鏡主體包括一鏡架，鏡架安裝有鏡片，鏡片包括一光波導片，光波導片呈板狀， 光波導片包括光傳輸部1和成像部2，成像部2包括左右依次平行排布的Ξ個玻璃層，的玻璃 層具有一定的傾斜角度，且每層玻璃的邊緣側面涂有半透半反膜;半透半反膜由眼鏡主體 的內側向外側方向，半透半反膜反射率依次遞增，透過率依次遞減；
[0030] 光波導片的右端設有一禪合棱鏡，禪合棱鏡的入光端面為一相對于微型圖像顯示 器呈凸面形狀的透射曲面4,透射曲面4起放大圖像的作用;禪合棱鏡的上端面為一相對于 微型圖像顯示器呈凹面形狀的反射曲面3,反射曲面3內側壁上涂有反射膜層。
[0031] 透射曲面4、反射曲面3的方程滿足W下Ξ個方程之一：
[0032] (a)變形非球面，他有兩個方向的曲率半徑，而且可W不相同，該曲面為平面對稱 曲面，它有兩個對稱面，分別關于yoz、XOZ平面對稱。
[0033]
[0034] Cx是曲面X- Z平面內X方向的曲率半徑，Cy是曲面在Y - Z平面內Y方向的曲率半徑，Κχ 是曲面X方向的二次曲線系數，Ky是曲面Υ方向的二次曲線系數，Ai是4,6,8···2η階非旋轉對 稱系數。
[0035] (t〇XY多項式曲面，
[0036]
[0037] 其中C為曲面曲率半徑，Cj為多項式系數。
[0038] (C)超環面是一個圓形或η階曲線形狀的回轉曲面，由一個圓或η階曲線繞一個與 該曲線共面的一個軸回轉所生成。
[0039]
[0040] 其中C為曲率半徑，k為二次曲面系數，A，B，C，D分別為4,6,8，10階非球面系數。
[0041] 本發明在使用時，微型圖像顯示器發出的光線經由禪合棱鏡的透射曲面4透射進 入禪合棱鏡，然后被反射曲面3反射后進入光波導