[發明專利]一種微投影機分離的增強現實眼鏡裝置

在審

• 申請號: 201710348290.2
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN106950700A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 吳興坤;林濤;黃河;樓歆曄;李晴
• 申請（專利權）人: 上海鯤游光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B26/08;G02B26/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 劉靜,邱啟旺

技術領域

本發明涉及一種輕型增強現實眼鏡的設計，尤其涉及一種部分微投影機與眼鏡分離的增強現實眼鏡裝置。

背景技術

當前，增強現實(Augmented Reality，AR)技術作為熱門科技現已獲得不少關注，無論是科研機構還是產品公司都在爭相推出能普及的便攜式AR眼鏡。不同于虛擬現實(Virtual Reality，VR)的完全虛擬影像，AR是建立在真實世界中的的虛擬文字或者圖像，通過使用者的手勢、聲音等信息發出指令，改變虛擬信息內容并與周圍環境完美地融合在一起。

AR現有2種常見的處理模式：利用顯示面板加上相機模組，依靠相機模組獲得原本使用者可看見的真實影像，經影像加工處理后，透過顯示面板呈現真實與虛擬影像的結合，以達到AR效果，常見于智慧型手機、平板機與掌上型游戲機等；或是透過AR眼鏡的透明鏡片讓使用者可直接看到外界影像，再通過投影方式疊上虛擬影像，讓使用者處在真實環境中接收投影機內的虛擬信息。

目前，AR眼鏡屬于穿戴型顯示面板類型，主要由鏡片、鏡架、微投影儀、攝像頭等感應器及其控制或驅動芯片組成。不像VR眼鏡基本上做成頭盔式，AR眼鏡力求輕便易攜帶，在普通眼鏡的框架下加入前置攝像頭與鏡架微投影儀設備，比起頭盔式更適合日常使用。安裝于鏡架處的微投影儀主要由紅綠藍(Red Green Blue，RGB)光源、光源散熱裝置、數字光學處理(Digital Light Processing，DLP)的微反射鏡陣列或硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)組成。由于組成部分較多且集成化有限，微投影儀對于使用者來說依舊是個很重的佩戴負擔，鏡架過重會給鼻梁以及耳朵造成很大的壓力，體積過大不方便使用者隨身攜帶，不利于AR眼鏡的輕便化小型化。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，一種可將投影儀部件與鏡架分離的輕便型AR眼鏡裝置，旨在有效解決投影儀與鏡架組合過重且體積較大的問題，以服務于新一代AR眼鏡，本發明裝置體積小、重量輕、易于使用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種微投影機分離的增強現實眼鏡裝置，該裝置包括：眼鏡、成像系統、驅動及圖像信號處理盒、信號源、光纖和電線；信號源發出的影像信號經USB接口由驅動及圖像信號處理盒轉換為RGB光源信號通過光纖傳輸至成像系統；成像系統中的掃描裝置由信號源經驅動及圖像信號處理盒通過電線提供電源，驅動及圖像信號處理盒產生驅動信號由電線傳至成像系統；成像系統中的光信號再出射至眼鏡鏡片，讓使用者通過鏡片得以看見清晰的動態影像。

進一步地，所述驅動及圖像信號處理盒中，將RGB光源耦合至光纖的結構包括：RGB光源貼片陣列、第一微透鏡陣列、第二微透鏡陣列和平面光波導；RGB光源貼片陣列中的每個光源發出的光依次經過兩個對準的第一微透鏡陣列、第二微透鏡陣列的微透鏡，兩片微透鏡將光束聚焦調整成適合平面光波導耦合的光束后入射至平面光波導中對應的耦合功率合成波導處，功率合成波導最終將三原色匯聚在一條波導中，并耦合至光纖輸出光源信號。

進一步地，所述RGB光源貼片陣列為RGB三原色LED貼片陣列或RGB三原色激光LD貼片陣列；所述光纖為石英或塑料的多模或單模光纖。

進一步地，所述成像系統包括：微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)光束掃描單元和成像透鏡組；驅動及圖像信號處理盒輸出的RGB光源信號通過光纖照射到MEMS光束掃描單元上，MEMS光束掃描單元根據驅動及圖像信號處理盒提供的驅動信號完成角度掃描。經MEMS光束掃描單元反射的信號光通過成像透鏡組調整光束，然后照射到眼鏡的波導上完成光信號傳輸。

進一步地，所述成像系統包括：諧振掃描單元、反射鏡和成像透鏡組；驅動及圖像信號處理盒輸出的RGB光源信號通過光纖傳輸，光纖的末端進行拉錐處理形成錐形光纖并固定于諧振掃描單元上，諧振掃描單元根據驅動及圖像信號處理盒提供的驅動信號完成對錐形光纖的點掃描。錐形光纖端面出射的信號光經反射鏡反射至成像透鏡組調整光束，然后照射到眼鏡的波導上完成光信號傳輸。

進一步地，所述成像系統包括：光學相位控制陣列和成像透鏡組；驅動及圖像信號處理盒輸出的RGB光源信號通過光纖照射到光學相位控制陣列上，光學相位控制陣列根據驅動及圖像信號處理盒提供的驅動信號完成對光束的各個子光束的相移控制。經光學相位控制陣列出射的信號光依據相位分配情況，輸出角度可控的光束，在空間掃描成像，經成像透鏡組調整光束，然后照射到眼鏡的波導上完成光信號傳輸。