智能眼镜的制作方法

1.本技术涉及可穿戴电子设备技术领域，尤其涉及一种智能眼镜。


背景技术：

2.随着可穿戴电子设备的日益多样化，智能眼镜开始逐渐进入人们的生活，智能眼镜能够实现虚拟现实(virtual reality，缩写为vr)、增强现实(augmented reality，缩写为ar)以及混合现实(mixed reality，缩写为mr)等近眼显示场景，通过智能眼镜能够将真实环境和虚拟物体的图像实时叠加在用户的视网膜中显示。
3.其中，重量和大小是决定智能眼镜能否成为消费电子产品的关键特性，因此出现了极简的智能眼镜架构，例如，参考图1，vaunt智能眼镜包括镜框01、镜腿02、镜片03和扫描式投影仪04，其配备塑料镜框，比正常眼镜略重，但远轻于google glass等其他智能眼镜产品。参考图2，vaunt智能眼镜采用了激光视网膜扫描方案，也就是说，以扫描式投影仪04作为图像源，光线被投射到镜片的光融合器05上，经过光融合器05反射进入人眼。
4.参考图3，这种采用激光视网膜扫描方案的智能眼镜形态小，重量轻，但是由于激光光束的直径限制，导致系统存在出瞳小、眼盒(eyebox)小的致命问题，系统的眼盒一般不超过5mm，佩戴时眼镜位置稍微移动就会造成图像丢失。即使通过多波长制造多个出瞳，或者通过棱镜扩瞳的办法，系统眼盒一般也无法超过6mm，而且这些方法会带来鬼相等图像质量问题，也会增大系统复杂度，无法满足日常佩戴需求。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种智能眼镜，以提供一种体积小，重量轻的智能眼镜，同时扩展智能眼镜投影系统的眼盒。
6.本技术提供了一种智能眼镜，其包括：镜框；镜腿，转动连接于所述镜框；镜片，固定连接于所述镜框；固态图像源，设置于所述镜片的一侧，所述固态图像源能够发出窄波长光束；光学整形模块，设置于所述窄波长光束的光路上，所述光学整形模块用于对所述窄波长光束进行整形和转向而形成投射光束；第一全息膜，设置于所述镜片上，所述第一全息膜用于将所述投射光束衍射形成入眼光束，所述入眼光束在远离人眼的方向形成虚像。
7.上述智能眼镜包括固态图像源、光学整形模块和第一全息膜。该智能眼镜的有源器是固态图像源，体积非常小，重量轻，光学整形模块和第一全息膜为无源器件，几乎不带来重量增加和体积增加，所以，该方案能够实现小体积眼镜形态，是一种极简智能眼镜构架；固态图像源设置于镜片的一侧，固态图像源与扫描式投影仪(非固态实像源)相比具有更高的稳定性和更好的图像质量，固态图像源能够发出窄波长光束，以确保图像质量。光学整形模块设置于窄波长光束的光路上，光学整形模块用于对窄波长光束进行整形和转向而形成投射光束，使各个点光源发出的光线在第一全息膜上形成面积较大且能量较高的受光区域；第一全息膜设置于镜片上，第一全息膜用于将投射光束衍射形成入眼光束，入眼光束能够进入人眼，入眼光束在远离人眼的方向形成虚像，也就是说，通过第一全息膜整形之后
形成的入眼光束，能够在入眼光束的反向延长线上汇聚形成虚像，并且该虚像与第一全息膜之间的距离远大于人眼与第一全息膜之间的距离，使得入眼光束具有较小的扩散角，也就使得各个点光源形成的入眼光束在人眼处形成较大的重叠区域，形成较大的出瞳，从而扩展智能眼镜投影系统的眼盒，使人眼在较大的范围内都能够看清楚固态图像源显示的完整图像。
8.可选地，所述固态图像源与所述光学整形模块设置于所述镜腿上，所述光学整形模块位于所述固态图像源的发光侧。这种结构使重量较大的固态图像源设置在镜腿上，避免在佩戴者的面部造成过大的负重，提高使用体验，还能够方便零部件的维修和更换，降低后期维护成本。
9.可选地，所述光学整形模块包括自由曲面棱镜。只需要通过一个自由曲面棱镜就能够完成对窄波长光束的整形和转向，这种结构能够实现系统整体集成度高、结构紧凑和轻量型的特征。
10.可选地，所述自由曲面棱镜包括入射面、第一自由曲面、第二自由曲面和第三自由曲面，所述第一自由曲面与所述入射面相对设置，所述第二自由曲面与所述第三自由曲面相对设置；所述窄波长光束由所述入射面进入所述自由曲面棱镜，依次经过所述第一自由曲面和所述第二自由曲面反射整形，然后由所述第三自由曲面射出所述自由曲面棱镜形成所述投射光束。
11.可选地，所述固态图像源设置于所述镜框上，所述窄波长光束沿所述镜片的边缘进入所述镜片，所述光学整形模块设置于所述镜片上。这种结构使固态图像源和光学整形模块与眼镜完全一体，从而可以实现和近视眼镜几乎完全一致的外观尺寸，也就能够实现小体积，重量轻的需求。
12.可选地，所述光学整形模块包括自由曲面表面和第二全息膜，所述自由曲面表面成型于所述镜片的边缘表面，所述第二全息膜与所述第一全息膜沿所述镜片的镜面延伸方向排列。这种结构通过镜片边缘表面形成的自由曲面表面和镜片设置的第二全息膜对窄波长光束进行整形和转向，几乎不影响眼镜的原有结构。
13.可选地，所述镜片设有光敏高分子薄膜，所述第一全息膜与所述第二全息膜位于同一张所述光敏高分子薄膜，也就是说，在同一张光敏高分子薄膜上的两个不同的区域分别曝光，形成第一全息膜和第二全息膜，使加工工艺更加简便。
14.可选地，所述固态图像源设置于所述镜片的角落，所述窄波长光束由所述镜片的内表面进入所述镜片，所述光学整形模块设置于所述镜片上。这种结构使固态图像源和光学整形模块与眼镜完全一体，从而可以实现和近视眼镜几乎完全一致的外观尺寸，也就能够实现小体积，重量轻的需求。
15.可选地，所述光学整形模块包括第二全息膜和第三全息膜，所述第一全息膜、所述第二全息膜以及所述第三全息膜沿所述镜片的镜面延伸方向排列。这种结构通过第二全息膜和第三全息膜对窄波长光束进行整形和转向，几乎不影响眼镜的原有结构。
16.可选地，所述镜片设有光敏高分子薄膜，所述第一全息膜、所述第二全息膜以及所述第三全息膜位于同一张所述光敏高分子薄膜，也就是说，在同一张光敏高分子薄膜上的三个不同的区域分别曝光，形成第一全息膜、第二全息膜和第三全息膜，使加工工艺更加简便。
17.可选地，所述光敏高分子薄膜嵌入所述镜片内。这种结构使光敏高分子薄膜与镜片形成一个整体，不改变镜片原有的外部形态和尺寸，从而实现小体积和重量轻的要求。
18.可选地，所述光敏高分子薄膜贴附于所述镜片的表面。这种结构不改变镜片自身的结构，降低生产成本。
19.可选地，所述第一全息膜具有对投射光束进行整形的光学功能，以对入眼光线波前进行调整，适应佩戴者屈光度。
20.可选地，所述第一全息膜的表面光学功能为自由曲面。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
22.图1为现有技术中一种智能眼镜的结构示意图；
23.图2为现有技术中激光视网膜扫描方案的结构示意图；
24.图3为现有技术中激光视网膜扫描方案的眼盒示意图；
25.图4为本技术实施例一提供的智能眼镜的结构示意图；
26.图5为图4所示智能眼镜的光路图；
27.图6为图5的局部放大图；
28.图7为图4所示智能眼镜的光路仿真图；
29.图8为图4所示智能眼镜的成像效果图；
30.图9为图4所示智能眼镜的mtf(modulation transfer function，缩写为调制传递函数)图；
31.图10为图4所示智能眼镜光路反向模拟的光斑分布图；
32.图11为本技术实施例二提供的智能眼镜的结构示意图；
33.图12为图11所示智能眼镜的光路图；
34.图13为图11所示智能眼镜的光路仿真图；
35.图14为图11所示智能眼镜的mtf图；
36.图15为本技术实施例三提供的智能眼镜的结构示意图；
37.图16为图15所示智能眼镜的光路图；
38.图17为图15所示智能眼镜的光路仿真图；
39.图18为图15所示智能眼镜的mtf图。
40.附图标记：
41.01-镜框；
42.02-镜腿；
43.03-镜片；
44.04-扫描式投影仪；
45.05-光融合器；
46.06-人眼；
47.07-瞳孔；
48.08-出瞳；
49.1-镜框；
50.2-镜腿；
51.3-镜片；
52.31-自由曲面表面；
53.4-固态图像源；
54.41-窄波长光源；
55.42-匀光系统；
56.43-光学调制模组；
57.5-第一全息膜；
58.6-第二全息膜；
59.7-第三全息膜；
60.8-自由曲面棱镜；
61.81-入射面；
62.82-第一自由曲面；
63.83-第二自由曲面；
64.84-第三自由曲面；
65.9-人眼；
66.10-窄波长光束；
67.11-投射光束；
68.12-入眼光束；
69.13-第一实像点；
70.14-第二实像点；
71.15-第一虚像点；
72.16-第二虚像点。
73.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
74.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
75.在一种具体实施例中，下面通过具体的实施例并结合附图对本技术做进一步的详细描述。
76.如图4所示，本技术实施例提供了一种智能眼镜，其包括镜框1、镜腿2和镜片3。镜腿2转动连接于镜框1，镜腿2能够向靠近镜框1的方向转动而形成折叠状态，以方便智能眼镜的收纳；镜腿2能够向远离镜框1的方向转动而形成展开状态，以使智能眼镜能够正常佩戴在用户的头部；镜片3固定连接于镜框1，佩戴者可以通过镜片3观看智能眼镜呈现的图像。
77.具体地，本技术实施例提供的智能眼镜可以是ar眼镜、vr眼镜或者mr眼镜等。ar眼镜能够将虚拟信息与真实世界巧妙融合，广泛运用多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智
能交互和传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。vr眼镜能够可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中，也就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。mr眼镜能够通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。
78.进一步地，本技术实施例提供的智能眼镜还包括投影系统，通过投影系统向智能眼镜的镜片3提供图像。投影系统可以仅设置于智能眼镜的左侧，也可以仅设置于智能眼镜的右侧，还可以在智能眼镜的左右两侧均设置投影系统。在本技术的各实施例中，仅以智能眼镜的右侧设置投影系统为例进行详细说明。
79.进一步地，投影系统包括固态图像源4、光学整形模块和第一全息膜5。该智能眼镜的有源器是固态图像源4，体积非常小，重量轻，光学整形模块和第一全息膜5为无源器件，几乎不带来重量增加和体积增加，所以，该方案能够实现小体积眼镜形态，是一种极简智能眼镜构架。固态图像源4包括窄波长光源41、匀光系统42和光学调制模组43。窄波长光源41可以发射窄波长光线，例如，窄波长光源41可以是vscel激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面发射激光器)，也可以是带滤光片的led光源(light emitting diode，发光二极管)。匀光系统42可以将单模或多模的入射激光转化成能量分布高度均匀的光斑，从而为光学调制模组43提供发光均匀的面光源，例如，匀光系统42可以由工程扩散片或doe(diffractive optical element，衍射光学元件)镜组等构成。光学调制模组43可以进行波前调制，得到理想的投影系统，例如，光学调制模组43可以是高分辨率液晶面板等。
80.其中，固态图像源4设置于镜片3的一侧，固态图像源4可以是微型显示屏等能够显示图像和色彩的器件，固态图像源4与扫描式投影仪(非固态实像源)相比具有更高的稳定性和更好的图像质量，固态图像源4能够发出窄波长光束10，以确保图像质量，也就是说，图像实像源需要与第一全息膜5相配合，宽波长光束由于光谱分布会有不同波长衍射角度差异，导致损失图像质量。光学整形模块设置于窄波长光束10的光路上，光学整形模块用于对窄波长光束10进行整形和转向而形成投射光束11，也就是说，固态图像源4上的各个点光源发出的光线，在光学整形模块的作用下能够形成具有一定倾斜角度的投射光束11，使各个点光源发出的光线在第一全息膜5上形成面积较大且能量较高的受光区域；第一全息膜5设置于镜片3上，第一全息膜5用于将投射光束11衍射形成入眼光束12，入眼光束12能够进入人眼9，入眼光束12在远离人眼9的方向形成虚像，也就是说，通过第一全息膜5整形之后形成的入眼光束12，能够在入眼光束12的反向延长线上汇聚形成虚像，并且该虚像与第一全息膜5之间的距离远大于人眼9与第一全息膜5之间的距离，使得入眼光束12具有较小的扩散角，也就使得各个点光源形成的入眼光束12在人眼9处形成较大的重叠区域，形成较大的出瞳，从而扩展智能眼镜投影系统的眼盒，使人眼9在较大的范围内都能够看清楚固态图像源4显示的完整图像。
81.参考图5，固态图像源4上的第一实像点13和第二实像点14分别发出窄波长光束
10，窄波长光束10进入光学整形模块整形和转向之后形成投射光束11，投射光束11经第一全息膜5整形进入人眼9形成入眼光束12，入眼光束12在远离人眼9的方向分别形成第一虚像点15和第二虚像点16，并且第一虚像点15对应的入眼光束12和第二虚像点16对应的入眼光束12在人眼9处具有较大的重叠区域，从而形成较大的出瞳。
82.进一步地，第一全息膜5可以是体光栅薄膜，具体来说，镜片3可以设有光敏高分子薄膜，光敏高分子薄膜通过曝光工艺写入布拉格光栅微结构，从而形成具有一定光学功能的第一全息膜5。光敏高分子薄膜可以嵌入镜片3内，使第一全息膜5与镜片3形成一个整体，不改变镜片3原有的外部形态和尺寸，从而实现小体积和重量轻的要求。光敏高分子薄膜也可以贴附于镜片3的表面(内表面或外表面)，不改变镜片3自身的结构，降低生产成本。可选地，第一全息膜5也可以采用半透半反镀膜。
83.进一步地，第一全息膜5的光学功能由布拉格光栅微结构决定，通过在光敏高分子薄膜上形成特定的布拉格光栅微结构，可以使第一全息膜5实现所需的光学功能，本技术实施例提供的第一全息膜5具有对投射光束进行整形的光学功能，例如，第一全息膜5的光学功能为自由曲面，以对入眼光线波前进行调整，适应佩戴者屈光度。
84.进一步地，第一全息膜5的功能层(即布拉格光栅微结构)的厚度为1μm～20μm，例如，第一全息膜5的功能层的厚度可以为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等，既能够形成清晰亮丽的画质，又能够使第一全息膜5与固态图像源4相匹配。当第一全息膜5的功能层的厚度小于1μm时，第一全息膜5的功能层过薄，导致第一全息膜5的衍射效率过低，从而导致光效较差；当第一全息膜5的功能层的厚度大于20μm时，第一全息膜5对波长的选择性过高，导致第一全息膜5与图像实像源不匹配。
85.如图4-图10所示，在一种实施例中，固态图像源4与光学整形模块设置于镜腿2上，使重量较大的固态图像源4设置在镜腿2上，避免在佩戴者的面部造成过大的负重，提高使用体验，还能够方便零部件的维修和更换，降低后期维护成本；光学整形模块位于固态图像源4的发光侧，使固态图像源4发出的光线能够尽可能进入光学整形模块，避免光线损失。
86.在一种实施例中，固态图像源4与光学整形模块沿镜腿2的长度方向排列，避免镜腿2的横截面尺寸过大(即镜腿2过粗)；光学整形模块位于固态图像源4背离镜片3的一侧，也就是说，固态图像源4向背离镜片3的一侧发出窄波长光束10，经光学整形模块整形之后形成的投射光束11沿倾斜方向射至镜片3的内表面，随后进入镜片3，投射光束11在镜片3内射至第一全息膜5，经第一全息膜5整形之后形成入眼光束12。可以理解地，固态图像源4与光学整形模块也可以沿镜腿2的横截面方向排列。
87.其中，固态图像源4与光学整形模块可以嵌入镜腿2，不改变镜腿2的原有外观结构形态，使智能眼镜具有接近普通眼镜的结构，还能够通过镜腿2对固态图像源4和光学整形模块形成防护，降低固态图像源4与光学整形模块受到的外力损坏风险。可以理解地，固态图像源4与光学整形模块也可以连接于镜腿2的外部，例如，固态图像源4与光学整形模块可以通过粘接或螺钉等方式固定于镜腿2上。
88.进一步地，光学整形模块包括自由曲面棱镜8，窄波长光束10进入自由曲面棱镜8之后，在自由曲面棱镜8之内经过多次整形和反射后，射出自由曲面棱镜8形成投射光束11，从而只需要通过一个自由曲面棱镜8就能够完成对窄波长光束10的整形和转向，这种结构
能够实现系统整体集成度高、结构紧凑和轻量型的特征。
89.如图6所示，自由曲面棱镜8包括入射面81、第一自由曲面82、第二自由曲面83和第三自由曲面84，第一自由曲面82与入射面81相对设置，第二自由曲面83与第三自由曲面84位于入射面81和第一自由曲面82之间，第二自由曲面83与第三自由曲面84相对设置，例如，自由曲面棱镜8可以由入射面81、第二自由曲面83、第一自由曲面82和第三自由曲面84依次首尾连接形成。窄波长光束10由入射面81进入自由曲面棱镜8，依次经过第一自由曲面82和第二自由曲面83反射整形，然后由第三自由曲面84射出自由曲面棱镜8形成投射光束11。
90.图7所示为本实施例提供的一种智能眼镜的光路仿真图，该智能眼镜能够实现的设计指标包括：虚像距500mm，图像右侧15
°
入眼；eye relief(镜片3到人眼9瞳孔的距离)15mm；眼盒8
×
8mm；fov(field of view，视场角)10
°
；棱镜体积1.2cc。由此可知，本实施例提供的智能眼镜能够实现体积小，重量轻和扩展眼盒的效果。
91.图8所示为图7所示智能眼镜的成像效果图，图8所示为图7所示智能眼镜的mtf图，图9所示为图7所示智能眼镜光路反向模拟的光斑分布图。根据图8可知，本实施例提供的智能眼镜能够使人眼9看到清晰的图像；根据图9可知，本技术实施例提供的智能眼镜能够实现mtf》0.3@42lp/mm，根据图10可知，沿光路反向模拟能够汇聚成极小的光斑，因此，本实施例提供的智能眼镜能够实现高分辨率的需求。
92.如图11-图14所示，在另一种实施例中，固态图像源4设置于镜框1上，固态图像源4位于镜片3的边缘，窄波长光束10沿镜片3的边缘进入镜片3，光学整形模块设置于镜片3上，这种结构使固态图像源4和光学整形模块与眼镜完全一体，从而可以实现和近视眼镜几乎完全一致的外观尺寸，也就能够实现小体积，重量轻的需求。
93.进一步地，光学整形模块包括自由曲面表面31和第二全息膜6。自由曲面表面31成型于镜片3的边缘表面，也就是说，镜片3的边缘正对窄波长光束10的区域设置成自由曲面表面31；第二全息膜6可以是体光栅薄膜，第二全息膜6与第一全息膜5沿镜片3的镜面延伸方向间隔设置，通过镜片边缘表面形成的自由曲面表面31和镜片3设置的第二全息膜6对窄波长光束10进行整形和转向，几乎不影响眼镜的原有结构。第二全息膜6可以嵌入镜片3内，使第二全息膜6与镜片3形成一个整体，不改变镜片3原有的外部形态和尺寸，从而实现小体积和重量轻的要求；第二全息膜6也可以贴附于镜片3的表面，不改变镜片3自身的结构，降低生产成本。
94.具体地，窄波长光束10射向镜片3边缘设置的自由曲面表面31，通过自由曲面表面31对窄波长光束进行整形和转向进入镜片3，窄随后在镜片3内传播至第二全息膜6；一部分光线直接穿过第二全息膜6，不改变传播方向而继续在镜片3内向前传播而形成原光束，原光束会遇到镜片3边缘设置的吸光介质被吸收；另一部分光线经第二全息膜6衍射和整形，改变传播方向而形成投射光束11，投射光束11会传播至第一全息膜5，第一全息膜5对投射光束11衍射整形，使投射光束11射出波导平面，形成能够进入人眼9的入眼光束12，入眼光束12在镜片3远离人眼9的一侧形成虚像。
95.进一步地，镜片3可以设有光敏高分子薄膜，第一全息膜5和第二全息膜6位于同一张光敏高分子薄膜，也就是说，在同一张光敏高分子薄膜上的两个不同的区域分别曝光，形成第一全息膜5和第二全息膜6，第一全息膜5和第二全息膜6可以具有不同的布拉格光栅微结构，从而使第一全息膜5和第二全息膜6具有不同的光学功能。该光敏高分子薄膜可以嵌
入镜片3内，也可以贴附于镜片3的表面(内表面或外表面)。
96.可选地，第一全息膜5和第二全息膜6分别位于不同的光敏高分子薄膜，也就是说，镜片3的两个不同的区域分别设有光敏高分子薄膜，其中一个光敏高分子薄膜曝光形成第一全息膜5，另一个光敏高分子薄膜曝光形成第二全息膜6。
97.图13所示为本实施例提供的一种智能眼镜的光路仿真图，该智能眼镜能够实现的设计指标包括：图像右侧15
°
入眼；eye relief 15mm；眼盒6
×
6mm；fov 10
°
。由此可知，本实施例提供的智能眼镜能够实现扩展眼盒的效果。
98.图14为图13所示智能眼镜的mtf图，根据图14可知，本实施例提供的智能眼镜能够实现mtf》0.1@20lp/mm，因此，本实施例提供的智能眼镜能够实现高分辨率的需求。
99.如图15-图18所示，在又一种实施例中，固态图像源4设置于镜片3的角落，固态图像源4位于镜片3靠近人眼9的一侧，窄波长光束10由镜片3的内表面(镜片3朝向人眼9的一侧表面)进入镜片3，光学整形模块设置于镜片3上，这种结构使固态图像源4和光学整形模块与眼镜完全一体，从而可以实现和近视眼镜几乎完全一致的外观尺寸，也就能够实现小体积，重量轻的需求。
100.进一步地，光学整形模块包括第二全息膜6和第三全息膜7，第二全息膜6和第三全息膜7可以是体光栅薄膜，第一全息膜5、第二全息膜6以及第三全息膜7沿镜片3的镜面延伸方向排列，通过第二全息膜6和第三全息膜7对窄波长光束10进行整形和转向，几乎不影响眼镜的原有结构。第二全息膜6和第三全息膜7可以嵌入镜片3内，使第二全息膜6和第三全息膜7与镜片3形成一个整体，不改变镜片3原有的外部形态和尺寸，从而实现小体积和重量轻的要求；第二全息膜6和第三全息膜7也可以贴附于镜片3的表面，不改变镜片3自身的结构，降低生产成本。
101.具体地，窄波长光束10从镜片3的内表面进入镜片3，窄波长光束10在镜片3内传播至第三全息膜7；一部分光线直接穿过第三全息膜7，不改变传播方向而继续在镜片3内向前传播而形成原光束，原光束会遇到镜片3边缘设置的吸光介质被吸收；另一部分光线经第三全息膜7衍射整形，改变传播方向而传播至第二全息膜6；同样地，传播至第二全息膜6的一部分光线直接穿过第二全息膜6，不改变传播方向而继续在镜片3内向前传播，直至遇到镜片3边缘设置的吸光介质被吸收；另一部分光线经第二全息膜6衍射整形，改变传播方向而形成投射光束11，投射光束11会传播至第一全息膜5，第一全息膜5对投射光束11衍射整形，使投射光束11射出波导平面，形成能够进入人眼9的入眼光束12，入眼光束12在镜片3远离人眼9的一侧形成虚像。
102.进一步地，镜片3可以设有光敏高分子薄膜，第一全息膜5、第二全息膜6以及第三全息膜7位于同一张光敏高分子薄膜，也就是说，在同一张光敏高分子薄膜上的三个不同的区域分别曝光，形成第一全息膜5、第二全息膜6和第三全息膜7，第一全息膜5、第二全息膜6以及第三全息膜7分别具有不同的布拉格光栅微结构，从而使第一全息膜5、第二全息膜6以及第三全息膜7具有不同的光学功能。该光敏高分子薄膜可以嵌入镜片3内，也可以贴附于镜片3的表面(内表面或外表面)。
103.可选地，第一全息膜5、第二全息膜6以及第三全息膜7至少分布于两个不同的光敏高分子薄膜。例如，镜片3的两个不同的区域分别设有光敏高分子薄膜，其中一个光敏高分子薄膜曝光形成第一全息膜5和第二全息膜6，另一个光敏高分子薄膜曝光形成第三全息膜
7。再入，镜片3的三个不同的区域分别设有光敏高分子薄膜，其中一个光敏高分子薄膜曝光形成第一全息膜5，另一个光敏高分子薄膜曝光形成第二全息膜6，又一个光敏高分子薄膜曝光形成第三全息膜7。
104.图17所示为本实施例提供的一种智能眼镜的光路仿真图，该智能眼镜能够实现的设计指标包括：图像右侧15
°
入眼；eye relief 15mm；眼盒6
×
6mm；fov 10
°
。由此可知，本实施例提供的智能眼镜能够实现扩展眼盒的效果。
105.图18为图17所示智能眼镜的mtf图，根据图18可知，本实施例提供的智能眼镜能够实现mtf》0.3@42lp/mm，因此，本实施例提供的智能眼镜能够实现高分辨率的需求。
106.需要指出的是，本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外，著作权人保留著作权。

技术特征：
1.一种智能眼镜，其特征在于，包括：镜框；镜腿，转动连接于所述镜框；镜片，固定连接于所述镜框；固态图像源，设置于所述镜片的一侧，所述固态图像源能够发出窄波长光束；光学整形模块，设置于所述窄波长光束的光路上，所述光学整形模块用于对所述窄波长光束进行整形和转向而形成投射光束；第一全息膜，设置于所述镜片上，所述第一全息膜用于将所述投射光束衍射形成入眼光束，所述入眼光束在远离人眼的方向形成虚像。2.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述固态图像源与所述光学整形模块设置于所述镜腿上，所述光学整形模块位于所述固态图像源的发光侧。3.根据权利要求2所述的智能眼镜，其特征在于，所述光学整形模块包括自由曲面棱镜。4.根据权利要求3所述的智能眼镜，其特征在于，所述自由曲面棱镜包括入射面、第一自由曲面、第二自由曲面和第三自由曲面，所述第一自由曲面与所述入射面相对设置，所述第二自由曲面与所述第三自由曲面相对设置；所述窄波长光束由所述入射面进入所述自由曲面棱镜，依次经过所述第一自由曲面和所述第二自由曲面反射整形，然后由所述第三自由曲面射出所述自由曲面棱镜形成所述投射光束。5.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述固态图像源设置于所述镜框上，所述窄波长光束沿所述镜片的边缘进入所述镜片，所述光学整形模块设置于所述镜片上。6.根据权利要求5所述的智能眼镜，其特征在于，所述光学整形模块包括自由曲面表面和第二全息膜，所述自由曲面表面成型于所述镜片的边缘表面，所述第二全息膜与所述第一全息膜沿所述镜片的镜面延伸方向排列。7.根据权利要求6所述的智能眼镜，其特征在于，所述镜片设有光敏高分子薄膜，所述第一全息膜与所述第二全息膜位于同一张所述光敏高分子薄膜。8.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述固态图像源设置于所述镜片的角落，所述窄波长光束由所述镜片的内表面进入所述镜片，所述光学整形模块设置于所述镜片上。9.根据权利要求8所述的智能眼镜，其特征在于，所述光学整形模块包括第二全息膜和第三全息膜，所述第一全息膜、所述第二全息膜以及所述第三全息膜沿所述镜片的镜面延伸方向排列。10.根据权利要求9所述的智能眼镜，其特征在于，所述镜片设有光敏高分子薄膜，所述第一全息膜、所述第二全息膜以及所述第三全息膜位于同一张所述光敏高分子薄膜。11.根据权利要求7或10所述的智能眼镜，其特征在于，所述光敏高分子薄膜嵌入所述镜片内。12.根据权利要求7或10所述的智能眼镜，其特征在于，所述光敏高分子薄膜贴附于所述镜片的表面。13.根据权利要求1-10任一项所述的智能眼镜，其特征在于，所述第一全息膜具有对投
射光束进行整形的光学功能。14.根据权利要求13所述的智能眼镜，其特征在于，所述第一全息膜的光学功能为自由曲面。

技术总结
本申请提供了一种智能眼镜，其包括：镜框；镜腿，转动连接于所述镜框；镜片，固定连接于所述镜框；固态图像源，设置于所述镜片的一侧，所述固态图像源能够发出窄波长光束；光学整形模块，设置于所述窄波长光束的光路上，所述光学整形模块用于对所述窄波长光束进行整形和转向而形成投射光束；第一全息膜，设置于所述镜片上，所述第一全息膜用于将所述投射光束衍射形成入眼光束，所述入眼光束在远离人眼的方向形成虚像。本申请可以提供一种体积小，重量轻的智能眼镜，同时扩展智能眼镜投影系统的眼盒。盒。盒。


技术研发人员：丁子谦 赵大春 杨乐宝
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2023/7/20