[实用新型]基于菲涅尔透镜和光波导原理的增强现实光学装置

说明书

本实用新型提供了一种基于菲涅尔透镜和光波导原理的增强现实光学装置，包括：菲涅尔透镜、图像源、图像放大透镜光学部分、输入耦合部分、光波导部分；菲涅尔透镜出射部分以及菲涅尔透镜补偿部分；所述图像放大透镜光学部分能够将图像源显示的图像进行放大；所述输入耦合部分能够将经过图像放大透镜光学部分放大后的图像耦合入光波导部分；所述菲涅尔透镜出射部分能够输出经过光波导部分传输的图像；所述菲涅尔透镜出射部分能够校正像差；所述菲涅尔透镜补偿部分能够补偿菲涅尔透镜产生的像差。本实用新型提供的基于菲涅尔透镜和光波导结合的方式，可以做到体积小型化，重量轻便化，功耗也更低，佩戴舒适。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，具体地，涉及一种基于菲涅尔透镜和光波导原理的增强现实光学装置。

背景技术

菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔(August in.Fresnel)实用新型的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。其工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面(如：透镜表面)，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。

随着人工智能的发展，增强现实显示装置作为一种人类智慧生活的一部分，将会越来越受到人民的重视。而作为人类的辅助工具，特别是一种头戴式工具，必须尽量做到体积小、重量轻、外观美观和视野大、成本低等一系列要求。近年来，增强现实和虚拟现实技术(AR/VR)技术蓬勃发展，其中增强现实技术的实现以自由曲面和光波导作为代表，其中有爱普生的自由曲面方案和lumus以及Magic Lip的光波导方案最为出名。然而，现有的技术和产品，例如以谷歌眼镜为代表的棱镜技术，视野小厚度大；以ODG的R8和R9为代表的birdbath技术，体积大重量大；以Epson BT系列为代表的产品，厚度大成本高；以Digi lens为代表的衍射波导技术，功耗高，色彩差；而已lumus为代表的阵列光波导方案，功耗特别高，发热严重。因此，现有技术中亟需一种改进的增强现实显示装置。

专利文献CN106324841B提供了一种增强现实显示装置及增强现实眼镜，该装置包括屈光可调模块、透明显示模块以及控制模块，屈光可调模块以及透明显示模块层叠设置且具有预设距离，所述控制模块分别电性连接于所述屈光可调模块以及所述透明显示模块。在第一显示时域内，控制模块用于控制所述透明显示模块，使透明显示模块处于全透光状态，控制屈光可调模块，使通过所述屈光可调模块的光线不产生折射；在第二显示时域内，控制模块控制所述透明显示模块，使所述透明显示模块显示图像，控制所述屈光可调模块，使所述屈光可调模块对显示的图像进行放大。该专利在功耗、性能上仍然有待提高的空间。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于菲涅尔透镜和光波导原理的增强现实光学装置。

根据本实用新型提供的一种基于菲涅尔透镜和光波导原理的增强现实光学装置，包括：菲涅尔透镜、图像源1、图像放大透镜光学部分2、输入耦合部分3、光波导部分4；菲涅尔透镜出射部分5以及菲涅尔透镜补偿部分6；所述输入耦合部分3、光波导部分4；菲涅尔透镜出射部分5以及菲涅尔透镜补偿部分6依次相连；所述图像放大透镜光学部分2设置于输入耦合部分3的下方；所述图像源1设置于图像放大透镜光学部分2的中心线垂直方向的下方；所述图像源1能够显示图像；所述图像放大透镜光学部分2能够将图像源1显示的图像进行放大；所述输入耦合部分3能够将经过图像放大透镜光学部分2放大后的图像耦合入光波导部分4；所述光波导部分4能够传输经过图像放大透镜光学部分2放大后的图像；所述菲涅尔透镜出射部分5能够输出经过光波导部分4传输的图像；所述菲涅尔透镜出射部分5能够校正像差；所述菲涅尔透镜补偿部分6能够补偿菲涅尔透镜产生的像差，看清外界景象。