[發(fā)明專利]增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的投影光學(xué)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910075201.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN109656025A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王興龍;張旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州歷歷信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/01
• 分類號(hào): G02B27/01
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的投影光學(xué)裝置，包括視度眼鏡片部分和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)部分。視度眼鏡片包括兩個(gè)表面，其中一個(gè)表面固定彎度與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)共用，另外一個(gè)表面的曲率可調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)曲率，可以得到不同度數(shù)的近視和遠(yuǎn)視鏡片。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)部分包括六個(gè)球面、兩個(gè)非球面和三個(gè)自由曲面組成，其中的第一個(gè)球面與眼鏡片第一個(gè)固定彎度面共用。通過(guò)眼鏡片與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)的疊加，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)眼鏡的功能和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的投影光學(xué)裝置，尤其涉及一種能夠同時(shí)讓戴眼鏡與不戴眼鏡人群都看清現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景和虛擬顯示場(chǎng)景的、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近幾年，消費(fèi)電子得到了蓬勃的發(fā)展，在智能手機(jī)之后，虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality，VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmented reality，AR)得到快速發(fā)展，并且很多消費(fèi)者追逐相關(guān)的各種概念產(chǎn)品作為體驗(yàn)新技術(shù)的嘗試，頭戴式顯示器(HMD)之類的顯示設(shè)備可實(shí)現(xiàn)通過(guò)簡(jiǎn)單的穿戴獲得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)體驗(yàn)或虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)體驗(yàn)，在航空、工程、科學(xué)、醫(yī)療、游戲、視頻、體育、訓(xùn)練和仿真等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

在通過(guò)HMD來(lái)實(shí)現(xiàn)AR體驗(yàn)的方式中，眼鏡類的模式因?yàn)轭愃平曆坨R或者遠(yuǎn)視眼鏡，既時(shí)尚又輕便，從而受到了廣泛的追捧。例如，谷歌公司推出的Google Glass，微軟公司推出的Hololens概念型產(chǎn)品，愛(ài)普生公司推出的BT-300；又如專利文獻(xiàn)CN109116558A公開的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡。但是近視眼和遠(yuǎn)視眼人群必須要佩戴相應(yīng)的近視眼鏡片或遠(yuǎn)視鏡片才可以看清楚外界現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，因而，對(duì)于眼鏡類的AR顯示體驗(yàn)來(lái)說(shuō)，減掉眼鏡片實(shí)現(xiàn)輕量化、方便舒適化是普及應(yīng)用之必須。

為了實(shí)現(xiàn)超薄光學(xué)透射式的AR顯示方案，引入了自由曲面棱鏡元件的設(shè)計(jì)，利用折反光路加補(bǔ)償棱鏡的方式實(shí)現(xiàn)了光學(xué)透射式的AR，但鑒于自由曲面棱鏡達(dá)成曲率的需要，在達(dá)到良好視覺(jué)體驗(yàn)的情況下，這種方案的光學(xué)系統(tǒng)的厚度不能做到非常輕薄，限制了眼鏡類AR顯示的進(jìn)一步輕薄化；而另外一些設(shè)計(jì)則使用平面光波導(dǎo)方案，利用光線在平面波導(dǎo)元件內(nèi)的全內(nèi)反射有效降低了光學(xué)元件的厚度，但平面波導(dǎo)元件并不能提供光焦度，需要配合投影系統(tǒng)使用才能獲得合理的目視顯示尺寸，如果匹配程度不佳，則佩戴者出瞳位置的光線分布容易出現(xiàn)明顯的不均勻甚至不連續(xù)，影響用戶視覺(jué)體驗(yàn)。

因此，提供一種新型的、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的投影光學(xué)裝置具有較高的實(shí)用價(jià)值和意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的投影光學(xué)裝置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的投影光學(xué)裝置，包括顯示部、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)部以及視度眼鏡部；

所述顯示部能夠輸出設(shè)定的圖像信息；

所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)部能夠?qū)@示部輸出的圖像信息經(jīng)過(guò)光波導(dǎo)和/或自由曲面光學(xué)元件傳輸至觀測(cè)者；

所述視度眼鏡部能夠?qū)⑼饨缇跋髠鬏斨劣^測(cè)者，并且視度眼鏡部的光路與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)部的光路全部或者部分重合。

優(yōu)選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)部包括第二光學(xué)元件；所述視度眼鏡部包括第一光學(xué)元件；

所述第二光學(xué)元件設(shè)置在顯示部到觀測(cè)者的光路上，即設(shè)置在顯示部輸出的圖像信息的傳輸路徑上；

所述外界景象依次經(jīng)過(guò)第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件傳輸至觀測(cè)者。

優(yōu)選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與眼鏡結(jié)合的投影光學(xué)裝置還包括透鏡組件；

所述透鏡組件包括第二透鏡和第一透鏡；

所述第二透鏡和第一透鏡均設(shè)置在顯示部至觀測(cè)者間的光路上，即第二透鏡和第一透鏡均設(shè)置在圖像信息的傳輸路徑上；