AR镜架和AR眼镜制造技术

本申请公开一种AR镜架和AR眼镜。AR镜架通过将光波导片设置在镜框的上边框，避免用户在观察现实场景时受到光波导片的干扰，使用户在佩戴AR眼镜时不会对日常活动产生影响。本申请公开的AR眼镜不受应用场景的限制，能够长期佩戴。戴。戴。

【技术实现步骤摘要】
AR镜架和AR眼镜


[0001]本申请涉及可穿戴设备
，尤其涉及AR镜架和AR眼镜。

技术介绍

[0002]AR眼镜通过光波导方案实现显示功能，但由于目前光波导的光栅区域不但会遮挡现实环境，还会存在彩虹纹，妨碍使用者观察现实环境，影响用户的日常活动，故而难以长期佩戴。

技术实现思路

[0003]本申请公开一种AR镜架和AR眼镜。AR眼镜能够使用户同时观察到虚拟图像和现实场景，本申请通过将光波导片设置在镜框的上边框，避免光波导片对现实场景造成干扰，用户佩戴AR眼镜时，AR眼镜不会影响日常活动，能够长期佩戴。
[0004]第一方面，本申请提供一种AR镜架，包括发光组件，用于发射显示光线；镜框，具有用于安装镜片的安装空间，镜框包括位于安装空间上方的上边框；以及光波导片，固定于上边框，光波导片用于接收显示光线并形成出射光，出射光射向安装空间的内侧且向下偏转，避免遮挡用户观察现实场景时的视野，防止在视野中出现彩虹纹对现实场景造成干扰，使得用户在佩戴电子设备时不会对日常活动产生影响，有利于电子设备在日常场景中的使用。
[0005]一种可能的实现方式中，光波导片包括衬底以及固定于衬底的耦入光栅和耦出光栅，耦入光栅和耦出光栅分别位于光波导片的两端，耦入光栅用于接收显示光线，耦出光栅用于射出出射光，出射光与第三方向形成夹角，第三方向为垂直于镜片的方向。
[0006]在本申请中，耦入光栅可以设置于衬底的内侧面，且延伸方向可以平行于第二方向，用于接收显示光线并改变光线的传播方向形成入射光。入射光的入射角大于衬底的全反射角，从而使得入射光能够在遇到衬底的表面时，能够发生全反射。耦入光栅可以采用表面浮雕光栅、全息体光栅等。在本申请中，衬底沿第一方向延伸，第二方向垂直于第一方向，第三方向则垂直于镜片的方向，也即第三方向平行于镜片的光轴方向。
[0007]在本申请中，耦出光栅和耦入光栅可以设置于衬底的同侧，也即耦出光栅也可以设置于衬底的内侧面。示例性的，耦出光栅也可以采用表面浮雕光栅、全息体光栅等。
[0008]一种可能的实现方式中，出射光与第三方向形成的夹角大于10
°
。夹角可以是出射光视场中心线与第三方向之间的夹角。夹角可以大于10
°
，例如夹角可以在20
°
至40
°
的范围内。夹角越大，则出射光视场在第二方向上的范围越大，可以根据需要进行调整夹角的大小，本实施例对此不作限定。
[0009]一种可能的实现方式中，多个耦出光栅包括层叠设置的第一耦出光栅和第二耦出光栅，第二耦出光栅位于第一耦出光栅背向衬底的一侧，第一耦出光栅和第二耦出光栅之间存在夹角，衬底沿第一方向延伸。
[0010]在本申请中，第一耦出光栅可以设置于衬底的表面，用于射出光线，并扩大出射光
视场在第一方向上的范围。
[0011]一种可能的实现方式中，第一耦出光栅与第二方向之间存在第一夹角，第一夹角小于45
°
，第二方向垂直于第一方向。具体地，在衬底里面传播的入射光在每次遇到衬底表面的第一耦出光栅的时候，部分光线从光波导片中射出，另一部分则分为两部分，分别沿第一方向和第二方向折线型传播，从而实现二维扩瞳，以使出射光视场在第一方向和第二方向两个方向上的扩大，进一步扩大了出射光的视场范围。
[0012]一种可能的实现方式中，第二耦出光栅与第一方向之间存在第二夹角，第二夹角小于20
°
。第二耦出光栅则设置于第一耦出光栅背向衬底的一侧，且延伸方向可以平行于第一方向，用于使光线向下偏转，以扩大出射光视场在第二方向上的范围。
[0013]在本申请中，第二耦出光栅可以通过衍射作用改变光线的传播方向，使出射光向下偏转，以实现出射光视场在第二方向上的扩大，使得人眼可以观察到从位于上边框的光波导片射出的光线，从而实现既不遮挡用户观察现实场景的视野，又能看到虚拟图像的技术效果，避免对用户的日常活动产生影响，有利于用户的长期佩戴。
[0014]一种可能的实现方式中，光波导片包括中继光栅，耦出光栅设置于衬底的内侧面，中继光栅设置于衬底的外侧面且与耦出光栅相对设置，耦入光栅设置于衬底的内侧面或衬底的外侧面。
[0015]一种可能的实现方式中，耦出光栅在第二方向上的高度在5mm至15mm的范围内。
[0016]在本申请中，耦出光栅的高度可以对出射光视场的范围产生影响，例如，出射光视场的范围会随高度的增大而增大。示例性的，高度可以在8mm至15mm的范围内。虽然增大耦出光栅的高度可以扩大出射光视场的范围，但过大的耦出光栅会遮挡用户观察现实场景时的视野。可以根据实际需要调整高度，本申请对此不作限定。
[0017]一种可能的实现方式中，光波导片包括反光层或遮光层，反光层或遮光层设于光波导片的外侧；反光层可以将从光波导片外侧射出的光线反射，使其再次进入光栅中，如此重复，有效减少从光波导片外侧射出的光线，提高光线的传播效率，增加虚拟图像的亮度。遮光层则可以吸收从光波导片外侧射出的光线，避免显示光线传播至电子设备外侧，使得位于用户的视野前方的其他人无法看到虚拟图像，防止隐私泄露，有效保护用户的隐私。
[0018]一种可能的实现方式中，光波导片的上侧设有遮光层，避免环境光从光波导片的上侧进入，对虚拟图像的显示造成影响。
[0019]一种可能的实现方式中，反光层或遮光层设于光波导片的外侧、且光波导片的上侧设有遮光层。
[0020]一种可能的实现方式中，光波导片包括光波导本体和光学元件，光波导本体具有出射面，光学元件固定于出射面，光学元件用于使出射光向下偏转。光学元件采用棱镜结构，用于改变光线的出射方向，使从出射面射出的光线向下偏转形成出射光。
[0021]在本申请中，通过光学元件改变光路，可以省去第一实施例中耦出光栅的第二耦出光栅。可理解地，光学元件在第二方向上的尺寸一般小于第二耦出光栅，从而能够进一步减小耦出光栅的尺寸，使得电子设备的上边框可以设计得更窄，更贴近日常使用的眼镜的外观，便于用户在日常场景中的长期佩戴。
[0022]一种可能的实现方式中，光波导片的数量为多个，多个光波导片层叠设置。可理解地，光线可以具有不同的波段，而波段不同的光线在光波导片中的传输速度不同。示例性
的，多个光波导片中至少存在一个光波导片与其他光波导片的折射率不同。设置多个具有不同折射率的光波导片可以分别对不同波段的光线进行处理，以避免图像失真，保证图像的显示质量。
[0023]在其他一些实现方式中，多个光波导片的折射率也可以彼此相同，且至少存在一个光波导片与其他光波导片的光栅结构不同，也即耦入光栅、耦出光栅和/或中继光栅的结构不同。光栅结构可以对应不同波段的光线进行设计，使得多个具有不同光栅结构的光波导片可以分别对不同波段的光线进行处理。
[0024]一种可能的实现方式中，光波导片位于安装空间的上方，能够充分确保上方的视野，使得现实场景的视野进一步扩大，进一步减少对用户本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AR镜架，其特征在于，包括：发光组件，用于发射显示光线；镜框，具有用于安装镜片的安装空间，所述镜框包括位于所述安装空间上方的上边框；以及，光波导片，固定于所述上边框，所述光波导片用于接收所述显示光线并形成出射光，所述出射光射向所述安装空间的内侧且向下偏转。2.如权利要求1所述的AR镜架，其特征在于，所述光波导片包括衬底以及固定于所述衬底的耦入光栅和耦出光栅，所述耦入光栅和所述耦出光栅分别位于所述光波导片的两端，所述耦入光栅用于接收所述显示光线，所述耦出光栅用于射出所述出射光，所述出射光与第三方向形成夹角，所述第三方向为垂直于所述镜片的方向。3.如权利要求2所述的AR镜架，其特征在于，所述夹角大于10
°
。4.如权利要求3所述的AR镜架，其特征在于，多个所述耦出光栅包括层叠设置的第一耦出光栅和第二耦出光栅，所述第二耦出光栅位于所述第一耦出光栅背向所述衬底的一侧，所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅之间存在夹角，所述衬底沿第一方向延伸。5.如权利要求4所述的AR镜架，其特征在于，所述第一耦出光栅与第二方向之间存在第一夹角，所述第一夹角小于45
°
，所述第二方向垂直于所述第一方向。6.如权利要求4所述的AR镜架，其特征在于，所述第二耦出光栅与所述第一方向之间存在第二夹角，所述第二夹角小于20
°
。7.如权利要求2所述的AR镜架，其特征在于，所述光波导片包括中继光栅，所述耦出光栅设置于所述衬底的内侧面，所述中继光栅设置于所述衬底的外侧面且与所述耦出光栅相对设置，所述耦入光栅设置于所述衬底的内侧面或所述衬底的外侧面。8.如权利要求5所述的AR镜架，其特征在于，所述耦出光...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓焯泳，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：