一种AR光学设备制造技术

本发明专利技术涉及光学器件领域，公开了一种种AR光学设备，包括：光源组件，光学镜片，HOE元件；光学镜片为具有对佩戴者的屈光异常进行校正的光焦度的透光镜片；光源组件输出的投影光线经光学镜片的耦入端耦入到光学镜片内，并在光学镜片内传导后，经HOE元件衍射耦出至人眼；HOE元件包括基底，设置在基底上的第一电致伸缩材料、第二电致伸缩材料以及全息光栅；当第一电致伸缩材料和第二电致伸缩材料通电时，分别用于带动全息光栅沿两个不同方向伸缩。本申请中光学镜片能够佩戴者能够清楚的看清投影的虚拟图像和环境中真实景物；且HOE元件可改变投影光线形成的视点位置，从而满足不同佩戴者的佩戴需求，有利于设备使用体验。有利于设备使用体验。有利于设备使用体验。

【技术实现步骤摘要】
一种AR光学设备


[0001]本专利技术涉及光学器件领域，特别是涉及一种AR光学设备。

技术介绍

[0002]增强现实（Augmented Reality，AR）技术通过将虚拟信息叠加在真实场景上，给用户提供更丰富更直观的体验。而在使用AR光学设备的用户群体中，存在视力屈光异常的用户也占据相当大的比例。
[0003]目前多数情况下，是用户佩戴自己的屈光异常矫正的眼镜的基础上，再佩戴AR光学设备，也即屈光异常的矫正眼镜和AR光学设备共同叠加使用。这种方式尽管能够保证用户清楚观看虚拟图像和环境的真实场景，但也在一定程度上为用户使用AR光学设备带来不变，且大大降低AR光学设备佩戴使用的舒适度。
[0004]尽管目前部分AR光学设备中也存在通过增加菲涅尔透镜等光学器件的方式达到矫正视力的目的，但也会增大整个AR光学设备的体积，且增加设备成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种AR光学设备，能够在不增加新的光学元件的基础上针对佩戴者的屈光异常对光线进行矫正，并在一定程度上增大AR光学设备的眼盒，提升显示效果。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种AR光学设备，包括：光源组件和光学镜片，所述光学镜片上设置有HOE元件；其中，所述光学镜片为具有对佩戴者的屈光异常进行校正的光焦度的透光镜片；所述光源组件输出的投影光线经所述光学镜片的耦入端耦入到所述光学镜片内，并在所述光学镜片内传导后，经所述HOE元件衍射耦出至人眼；所述HOE元件包括基底，设置在基底上的第一电致伸缩材料、第二电致伸缩材料以及全息光栅；所述全息光栅和所述第一电致伸缩材料以及第二电致伸缩材料均贴合连接；当所述第一电致伸缩材料和第二电致伸缩材料通电时，所述第一电致伸缩材料和第二电致伸缩材料分别沿两个不同方向伸缩，以改变所述全息光栅的光栅倾斜角和厚度。
[0007]可选地，所述光学镜片的第一表面为凸表面，第二表面为凹表面，且所述第一表面的曲率半径大于所述第二表面的曲率半径；所述HOE元件为设置在所述光学镜片的第一表面上且具有光焦度的光学元件；当所述投影光线耦入到所述光学镜片后入射至所述第二表面，并在所述第二表面全反射后入射至所述HOE元件，经所述HOE元件衍射后并通过所述第二表面透射输出。
[0008]可选地，所述HOE元件至少包括依次呈阵列设置在所述光学镜片的第一表面上的多个HOE元件；所述投影光线耦入至所述光学镜片内并经过所述光学镜片的第二表面进行全反
射后，各个所述HOE元件依次对所述投影光线进行部分衍射部分反射；其中，从每个所述HOE元件衍射输出的光线经所述第二表面透射输出，从每个所述HOE元件反射输出的光线经所述第二表面再次全反射后入射至下一所述HOE元件；且最后一个所述HOE元件对入射的光线全部衍射并经所述第二表面透射输出。
[0009]可选地，所述HOE元件设置在所述光学镜片上偏离所述光学镜片的中心区域的位置。
[0010]可选地，所述HOE元件为嵌入所述光学镜片内部，并相对于所述光学镜片的第一表面和第二表面倾斜设置的元件。
[0011]可选地，所述光学镜片为变焦透镜。
[0012]可选地，所述光源组件包括沿光路依次设置的激光光源、第一反射镜、第二反射镜、准直透镜；所述第一反射镜和所述第二反射镜中的一个反射镜为沿两个相互垂直的方向旋转运动的二维振镜；所述第一反射镜和所述第二反射镜中的另一个反射镜可旋转至多个不同的位置，和/或，所述准直透镜可沿光轴方向移动。
[0013]可选地，所述准直透镜可沿垂直于所述光轴的方向移动。
[0014]可选地，所述准直透镜和所述光学镜片的耦入端之间还设置有曲面反射镜。
[0015]可选地，所述光源组件包括沿光路依次设置的显示芯片、准直透镜以及曲面反射镜；其中，所述准直透镜和所述曲面反射镜中至少一个为可活动部件。
[0016]本专利技术所提供的一种AR光学设备，包括：光源组件和光学镜片，光学镜片上设置有HOE元件；其中，光学镜片为具有对佩戴者的屈光异常进行校正的光焦度的透光镜片；光源组件输出的投影光线经光学镜片的耦入端耦入到光学镜片内，并在光学镜片内传导后，经HOE元件衍射耦出至人眼；HOE元件包括基底，设置在基底上的第一电致伸缩材料、第二电致伸缩材料以及全息光栅；全息光栅和第一电致伸缩材料以及第二电致伸缩材料均贴合连接；当第一电致伸缩材料和第二电致伸缩材料通电时，第一电致伸缩材料和第二电致伸缩材料分别沿两个不同方向伸缩，以改变全息光栅的光栅倾斜角和厚度。
[0017]本申请的AR光学设备中，直接将用于传导投影光线和允许环境光线透射至人眼的光学镜片设置成具有能够矫正佩戴者的屈光异常的光焦度的透光镜片；由此即可在无需另外增加其他光学器件的基础上，保证存在屈光异常的佩戴者能够清楚的看清投影的虚拟图像和环境中真实景物；在此基础上，设置在光学镜片上的HOE元件包括两个电致伸缩材料部分和一个全息光栅；且当两个电致伸缩材料通电后可分别沿不同方向伸缩，使得全息光栅的光栅倾斜角和厚度也相应地变化，针对不同的光栅倾斜角和厚度，在对投影光线进行衍射输出后，可以使得投影光线的视点在空间中的位置也不同；由此即可基于佩戴者实际的头部尺寸和瞳距，通过两个电致伸缩材料调节全息光栅的光栅倾斜角和厚度，从而保证视点位置可以移动至适合佩戴者观看的位置，提升投影画面的观看效果，在一定程度上提升AR光学设备的使用体验。
[0018]在本申请的一种可选地实施例中，光源组件可以进一步地包括由激光光源和二维振镜组成的LBS光源，可以扫描输出可在人眼视网膜成像的投影画面，由此即可使得无需另外配置针对佩戴者屈光异常对投影光线进行矫正的光学元件，也能保证佩戴者观看的清晰
的投影画面，从而在一定程度上简化整个AR光学设备的结构。
附图说明
[0019]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请实施例提供的AR光学设备的第一种光路结构示意图。
[0021]图2为本申请实施例提供的HOE元件的结构示意图。
[0022]图3为本申请实施例提供的AR光学设备的第二种光路结构示意图。
[0023]图4为本申请实施例提供的AR光学设备的第三种光路结构示意图。
[0024]图5为本申请实施例提供的AR光学设备的第四种光路结构示意图。
[0025]图6为本申请实施例提供的AR光学设备的第五种光路结构示意图。
[0026]图7为本申请实施例提供的AR光学设备的第六种光路结构示意图。
具体实施方式
[0027]视力屈光异常包括两种情况，一种是近视屈光异常，一种是远视屈光异常；无论是近视还是远视，在佩戴使用AR光学设备时，都会导致佩戴者无法清楚观看环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AR光学设备，其特征在于，包括：光源组件和光学镜片，所述光学镜片上设置有HOE元件；其中，所述光学镜片为具有对佩戴者的屈光异常进行校正的光焦度的透光镜片；所述光源组件输出的投影光线经所述光学镜片的耦入端耦入到所述光学镜片内，并在所述光学镜片内传导后，经所述HOE元件衍射耦出至人眼；所述HOE元件包括基底，设置在基底上的第一电致伸缩材料、第二电致伸缩材料以及全息光栅；所述全息光栅和所述第一电致伸缩材料以及第二电致伸缩材料均贴合连接；当所述第一电致伸缩材料和第二电致伸缩材料通电时，所述第一电致伸缩材料和第二电致伸缩材料分别沿两个不同方向伸缩，以改变所述全息光栅的光栅倾斜角和厚度。2.如权利要求1所述的AR光学设备，其特征在于，所述光学镜片的第一表面为凸表面，第二表面为凹表面，且所述第一表面的曲率半径大于所述第二表面的曲率半径；所述HOE元件为设置在所述光学镜片的第一表面上且具有光焦度的光学元件；当所述投影光线耦入到所述光学镜片后入射至所述第二表面，并在所述第二表面全反射后入射至所述HOE元件，经所述HOE元件衍射后并通过所述第二表面透射输出。3.如权利要求1所述的AR光学设备，其特征在于，所述HOE元件至少包括依次呈阵列设置在所述光学镜片的第一表面上的多个HOE元件；所述投影光线耦入至所述光学镜片内并经过所述光学镜片的第二表面进行全反射后，各个所述HOE元件依次对所述投影光线进行部分衍射部分反射；其中，从每个所述HOE元件反射输...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁毅，魏海明，李瑶，魏一振，张卓鹏，
申请(专利权)人：杭州光粒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：