一种可穿戴设备及其制备方法技术

本申请提供了一种可穿戴设备及其制备方法，该可穿戴设备包括镜片、显示装置以及传输组件；镜片内设置有凹槽；传输组件插入凹槽内，且传输组件与镜片固定连接。传输组件用于将显示图像对应的光线传输至镜片。传输组件包括介质层以及反射光栅，反射光栅设置在介质层外侧，并用于将显示图像对应的光线限制在介质层内传输。采用反射光栅控制光线的传播方向，使得传输组件传输的显示图像的光线被限制在介质层中传输至镜片，从而无需要求光线在进入到介质内的入射角满足全反射条件，即传输入介质层的光线的入射角可小于临界反射角，光线可以更多的角度偶入到介质层中，从而保证光线在从介质层中传出时，可具有更大的可视角度。可具有更大的可视角度。可具有更大的可视角度。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴设备及其制备方法


[0001]本申请涉及到虚拟与现实
，尤其涉及到一种可穿戴设备及其制备方法。

技术介绍

[0002]增强现实(augmented reality，AR)显示技术作为一种新形态的显示，近年来发展迅速，未来在消费、教育、医疗及安防等领域应用场景广阔。AR与眼镜结合，被行业公认为AR技术重要的发展方向，可以大幅提高AR的便携性与实用性。为了实现图像信息在眼前显示，主流方案使用光栅和光波导将侧面放置的显示装置的光线传输至眼镜镜片并投射入人眼，微显示屏发射的光线经过准直透镜组后变为平行光，由耦入光栅将光线耦入(in
‑
coupling，指代为耦合射入)光波导玻璃中，并且光线的入射角满足光波导中的全反射条件，即入射角大于临界反射角。耦入的光线在光波导玻璃内传播，当该光线遇到耦出光栅时，全反射条件被破坏，光线由耦出光栅耦出(out
‑
coupling，指代为耦合射出)光波导，射入人眼，实现了图像的显示。另一方面，外界光线可以正常透过光波导，从而实现了虚拟图像与现实图像的叠加，即增强现实显示。但是在采用上述方式实现虚拟与现实图像的效果时，光线在光波导中传播需要满足全反射的条件，造成虚拟图像的可视角比较小，影响显示效果。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种可穿戴设备及其制备方法，用以改善可穿戴设备的可视效果。
[0004]第一方面，提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括镜片、显示装置以及传输组件，镜片内设置有凹槽，传输组件插入凹槽内，且传输组件与镜片固定连接；其中，显示装置用于提供显示图像，镜片用于显示显示装置提供的图像，而传输组件用于将显示图像对应的光线传输至镜片。为改善传输的效果，传输组件包括介质层以及反射光栅，所述反射光栅设置在所述介质层外侧，所述介质层内用于传输所述显示图像对应的光线，所述反射光栅用于将所述显示图像对应的光线限制在所述介质层内传输。在上述技术方案中，采用反射光栅控制光线的传播方向，使得传输组件传输的显示图像的光线被限制在介质层中传输至镜片，从而无需要求光线在进入到介质内的入射角满足全反射条件，即传输入介质层的光线的入射角可小于临界反射角，光线可以更多的角度偶入到介质层中，从而保证光线在从介质层中传出时，可具有更大的可视角度。
[0005]在一个可能的实施方案中，所述镜片与所述传输组件可拆卸的固定连接。通过传输组件和镜片采用可拆卸的方案，可适应不同类型的镜片，且方便镜片更换。
[0006]在一个可能的实施方案中，所述传输组件与所述镜片之间通过有机胶水粘接连接。
[0007]在一个可能的实施方案中，所述反射光栅包括第一反射光栅和所述第二反射光栅；其中，所述第一反射光栅和所述第二反射光栅位于所述介质层相对的两侧。通过在介质层两侧设置反射光栅，提高对光线的限定。
[0008]在一个可能的实施方案中，所述反射光栅为表面浮雕光栅或体全息光栅。
[0009]在一个可能的实施方案中，所述传输组件还包括耦入光栅和耦出光栅；所述耦入光栅用于将所述显示图像对应的光线耦入所述介质层内；所述耦出光栅用于将所述显示图像对应的光线耦出所述介质层；其中，所述显示图像对应的光线从所述介质层耦出后穿过所述镜片进行入人眼。
[0010]在一个可能的实施方案中，在所述反射光栅包含第一反射光栅和第二反射光栅时，所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第一反射光栅位于所述介质层的同一侧，且所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第一反射光栅一体成型；或，所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第二反射光栅位于所述介质层的同一侧，且所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第二反射光栅一体成型。方便了传输组件制备。
[0011]在一个可能的实施方案中，所述耦入光栅为反射型光栅或透射型光栅；所述耦出光栅为反射型光栅或透射型光栅。
[0012]在一个可能的实施方案中，所述耦入光栅和所述耦出光栅为透射型光栅；所述耦入光栅和所述耦出光栅位于所述介质层朝向所述显示装置的一侧。
[0013]在一个可能的实施方案中，所述耦入光栅、所述耦出光栅与所述第一反射光栅位于同一侧，且所述耦入光栅、所述耦出光栅与所述第一反射光栅的长度之和不小于所述第二反射光栅的长度，所述第一反射光栅的长度小于所述第二反射光栅的长度。以保证光线可在第二反射光栅和耦入光栅、耦出光栅之间传播。
[0014]在一个可能的实施方案中，所述耦入光栅和所述耦出光栅均为反射型光栅；所述耦入光栅和所述耦出光栅位于所述介质层背离所述显示装置的一侧。
[0015]在一个可能的实施方案中，所述耦入光栅、所述耦出光栅与所述第二反射光栅位于同一侧，且所述耦入光栅、所述耦出光栅与所述第二反射光栅的长度之和不小于所述第一反射光栅的长度，所述第二反射光栅的长度小于所述第一反射光栅的长度。以保证光线可在第一反射光栅和耦入光栅、耦出光栅之间传播。
[0016]在一个可能的实施方案中，还包括准直透镜组；所述准直透镜组设置在所述显示装置的出光面，并用于将所述传输图像的光线准直到所述耦入光栅。通过准直透镜组改善光线的传播方向，使传输图像的光线形成近似平行光进入到传输组件。
[0017]在一个可能的实施方案中，准直透镜组为凸透镜或凹透镜或者凸透镜和凹透镜组合形成的透镜组。
[0018]在一个可能的实施方案中，所述镜片为弧形镜片或平面镜片。可适应不同类型的镜片。
[0019]在一个可能的实施方案中，所述可穿戴设备还包括镜框以及镜腿，所述镜片固定在所述镜框，所述显示装置固定在所述镜框或者镜腿。
[0020]第二方面，提供了一种可穿戴设备的制备方法，所述可穿戴设备包括镜片、传输组件和显示装置，所述方法包括以下步骤:
[0021]将所述镜片和所述传输组件固定连接；
[0022]设置所述显示装置；所述显示装置用于提供显示图像，其中，
[0023]所述传输组件包括介质层以及反射光栅；所述反射光栅设置在所述介质层外侧，所述介质层内用于传输所述显示图像对应的光线，所述反射光栅用于将所述显示图像对应
的光线限制在所述介质层内传输。
[0024]在上述技术方案中，采用反射光栅控制光线的传播方向，使得传输组件传输的显示图像的光线被限制在介质层中传输至镜片，从而无需要求光线在进入到介质内的入射角满足全反射条件，即传输入介质层的光线的入射角可小于临界反射角，光线可以更大的角度偶入到介质层中，从而保证光线在从介质层中传出时，可具有更大的可视角度。
[0025]在一个可能的实施方案中，所述镜片内设置有凹槽，所述将所述镜片中和所述传输组件固定连接，包括：将所述传输组件插入到所述凹槽内，并通过有机胶水粘接连接。
[0026]第三方面，提供了一种传输组件的制备方法，该制备方法包括：设置介质层，所述介质层内用于传输显示图像对应的光线；
[0027]在所述介质层的外侧设置反射光栅，所述反射光栅用于将所述显示图像对应的光线限制在所述介质层内传输。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：镜片、显示装置以及传输组件，所述镜片内设置有凹槽，所述传输组件插入所述凹槽内，所述传输组件与所述镜片固定连接；其中，所述显示装置用于提供显示图像；所述传输组件用于将所述显示图像对应的光线传输至所述镜片；其中，所述传输组件包括介质层以及反射光栅，所述反射光栅设置在所述介质层外侧，所述介质层内用于传输所述显示图像对应的光线，所述反射光栅用于将所述显示图像对应的光线限制在所述介质层内传输。2.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述镜片与所述传输组件可拆卸的固定连接。3.如权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述传输组件与所述镜片之间通过有机胶水粘接连接。4.如权利要求1至3任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述反射光栅包括第一反射光栅和第二反射光栅；其中，所述第一反射光栅和所述第二反射光栅位于所述介质层相对的两侧。5.如权利要求1～4任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述反射光栅为表面浮雕光栅或体全息光栅。6.如权利要求1～5任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述传输组件还包括耦入光栅和耦出光栅；所述耦入光栅用于将所述显示图像对应的光线耦入所述介质层内；所述耦出光栅用于将所述显示图像对应的光线耦出所述介质层；其中，所述显示图像对应的光线从所述介质层耦出后穿过所述镜片进行入人眼。7.如权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，在所述反射光栅包含第一反射光栅和第二反射光栅时，所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第一反射光栅位于所述介质层的同一侧，且所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第一反射光栅一体成型；或，所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第二反射光栅位于所述介质层的同一侧，且所述耦入光栅和所述耦出光栅与所述第二反射光栅一体成型。8.如权利要求6或7所述的可穿戴设备，其特征在于，所述耦入光栅为反射型光栅或透射型光栅；所述耦出光栅为反射型光栅或透射型光栅。9.如权利要求8所述的可穿戴设备，其特征在于，所述耦入光栅和所述耦出光栅均为透射型光栅；所述耦入光栅和所述耦出光栅位于所述介质层朝向所述显示装置的一侧。10.如权利要求8所述的可穿戴设备，其特征在于，所述耦入光栅和所述耦出光栅均为反射型光栅；所述耦入光栅和所述耦出光栅位于所述介质层背离所述显示装置的一侧。11.如权利要求1～10任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，还包括准直透镜组；所述准直透镜组设置在所述显示装置的出光面，所述准直透镜用于将所述传输所述显示图像的光线准直到所述耦入光栅。12.一种可穿戴设备的制备方法，其特征在于，所述可穿戴设备包括镜片、传输组件和
显示装置，所述方法包括以下步骤：将所述镜片和所述传输组件固定连接；设置所述显示装置；所述显示装置用于提供显示图像，其中，所述传输组件包括介质层以及反射光栅；所述反射光栅设置在所述介质层外侧，所述介...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟，罗琨，江从彪，
申请(专利权)人：上海海思技术有限公司，
类型：发明
国别省市：