CN106066540A - 一种智能眼镜的特性材料覆盖设计 - Google Patents
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Abstract
智能眼镜因其工作原理独特，各种特性材料不能直接覆盖在眼镜表面，本发明公开了一种结构设计，能够实现特性材料在智能眼镜表面的覆盖，可以解决如智能眼镜强光入射的问题，属于光学结构设计领域。此设计是将特性材料与透明且具有较高应力的保护层胶合在一起，在眼镜外缘放置隔垫，再将保护层放在智能眼镜表面。保护层与波导镜片之间会产生一层极薄的光学空腔，空腔的存在可以保证特性材料产生效果的同时不影响成像质量。本设计对智能眼镜结构上做出微小调整，解决了智能眼镜的强光入射问题，是一种结构简单、操作性强、具有极高实际价值的设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种能实现特性材料在智能眼镜表面覆盖的设计，属于光学结构设计领域。
背景技术
智能眼镜基于集成光波导技术，光波导由折射率不同的透明介质组成，光波由于全反射效应被局限在波导内，波导内一部分特殊结构可以令光束射入人眼。由于波导本身材质透明，外界的光线也可以同时入射人眼，人可以同时接收来自外界的现实信息与来自波导的虚拟信息，两种信息相互叠加补充，增强了视觉化效果，这种技术叫做增强现实技术（Augmented Reality，简称AR）。
智能眼镜中的虚拟信息由成像光学***提供，能量有限，当外界入射光束的能量较高时（如户外烈日下），虚拟信息会在很大程度上被模糊、覆盖，这时我们多使用特性材料对入射光束进行适当的衰减，然而光波导的特殊工作原理决定了常规的特性材料处理方法无法在智能眼镜上实现，因此强光入射一直是智能眼镜技术中未曾解决的问题。
随着智能眼镜技术的发展，强光入射问题将变得愈来愈突出，这种情况下急需一种解决方案。
发明内容
鉴于这种情况，本发明提出了一种智能眼镜的特性材料覆盖设计，旨在实现特性材料在智能眼镜表面的覆盖，以解决如强光入射等实际问题。
一种智能眼镜的特性材料覆盖技术设计，其特征在于：将特性材料3覆盖在具有机械应力的透明保护层1表面，使用加隔垫7或其他方法，令特性材料与眼镜波导4之间产生一层光学空腔6，结构如图1所示。
所述特性材料3是以胶合、镀膜或者他方式附在透明保护层1的内表面。
所述透明保护层1要求厚度小、透明且有较强的应力。
所述光学空腔的产生方法以加隔垫为例，但不局限于使用隔垫。
所述隔垫放置在波导4工作范围之外。
所述结构是将保护层1覆盖在波导4表面并固定在一起。
透明保护层1的应力作用会令特性材料3与波导4之间出现一层极薄的光学空腔2，这层光学空腔可以令光波按照理想方式在波导中传播。这样，在不影响光波传输的前提下，实现了特性材料在智能眼镜表面的覆盖，能够解决智能眼镜的诸多问题（如强光入射）。
附图说明
图1为智能眼镜的特性材料覆盖技术结构示意图；
图2为智能眼镜光波导内光线传播示意图；
图3为电致变色膜直接覆盖在波导表面的光路示意图；
图4为电致变色膜使用技术覆盖在智能眼镜表面的光路示意图；
附图标记说明：
1、透明保护层；2、空气层；3、特性材料；4、波导；5、包层；6、光学空腔；7、隔垫；8、电致变色膜。
具体实施方式
以解决智能眼镜的强光入射问题为例，使用电致变色膜做特性材料，结合附图对本设计的光学结构和原理作进一步的详细说明。
在电致变色膜（Electrochromic）是一种常被用来衰减光强的特性材料，在变色膜两端加适当电压可以改变其通透性，实现按要求衰减光强的目的。
图2展示了智能眼镜中光在波导内的传输，由于光波导材料的折射率大于空气折射率与包层折射率，当光线以一定角度入射时，会在波导与空气、波导与包层的界面不断发生全反射，光波会被限制在波导内部。如果以常规方法将电致变色膜覆盖在波导表面，光路的传输过程如图3所示。
由于电致变色膜本身具有一定折射率，当光束进入波导与变色膜的界面时会折射入变色膜并在变色膜与空气的界面发生全反射，全反射后的光束会在波导与包层的界面再次发生全反射，波导中的光线便如此不断反射，循环往复。然而变色膜本身具有较强的消光效用，光波在变色膜中的不断传播会极大损耗其能量，直至消失殆尽，无法成像。因此，在强入射光问题的解决方案中，传统的直接覆盖方式是不可行的。
为了解决这个问题，我们提出了新的设计方法，结构示意图如图4所示。由于电致变色膜具有一定的机械应力，我们把这种变色膜胶合在一个透明保护层的内表面，保护层要求高硬度、高透过率并且表面平整。
保护层的表面曲率与波导的表面曲率要相同或类似，将镀有电致变色膜的保护层覆盖在波导表面，在波导的有效工作范围外用隔垫隔开。保护层的应力作用会使得变色膜与波导之间出现一层极薄的光学空腔，这层光学空腔可以保证光波在波导与空气的界面上发生全反射，光波能够按照理想方式（图2所示）在波导中传播，同时，保护层内的电致变色膜能够对入射光束进行有效衰减，在不影响智能眼镜成像的前提下解决了强光入射问题。
本设计旨在实现特性材料在智能眼镜表面的覆盖，以解决如强光入射等智能眼镜的实际问题。将特性材料附着在保护层的内表面，利用保护层的应力效用产生一层光学空腔，光学空腔的存在可以保证波导内光线的正常传播。此设计结构简单，能够在不影响波导内光线成像的前提下实现对入射光线的特殊处理，是一种具有极高实际价值的智能眼镜设计。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种智能眼镜的特性材料覆盖技术设计，其特征在于：将特性材料覆盖在透明保护层上，使用加隔垫或其他方法，令特性材料与眼镜波导之间产生一层光学空腔。
2.根据权利要求1所述的所述的一种智能眼镜的特性材料覆盖技术设计，其特征在于：光学空腔产生方式不局限于使用隔垫。
3.根据权利要求1所述的一种智能眼镜的特性材料覆盖技术设计，其特征在于：透明保护层是具有一定机械应力的透明薄层。
4.根据权利要求1或2所述的一种智能眼镜的特性材料覆盖技术设计，其特征在于：将特性材料以胶合或其他方式附着到透明保护层的内表面，将保护层贴合到放有隔垫或其他结构的波导表面。
5.根据权利要求1或4所述的所述的一种智能眼镜的特性材料覆盖技术设计，其特征在于：所使用的特性材料可以有多种选择，不局限于电致变色膜。
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