CN106094254A - 一种智能眼镜的变色技术 - Google Patents

Abstract

智能眼镜因其独特的工作原理，在遇到强光入射的实际问题时无法用常规的镀膜或掺杂等技术解决，本发明公开了一种结构设计，能够实现智能眼镜的变色技术，可以解决智能眼镜的强光入射问题，属于光学设计领域。在智能眼镜的有效工作范围外放置隔垫，将具有一定硬度的变色镜片放在智能眼镜表面，变色镜片的应力效应会使得它与波导之间产生一层极薄的光学空腔。本设计在对智能眼镜结构上做出微小调整的情况下，使用变色镜片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

一种智能眼镜的变色技术

技术领域

本发明涉及一种能实现智能眼镜变色的技术，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，这时我们常使用掺杂或镀膜等方式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掺杂或镀膜等方式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

有鉴于此，本发明提出了一种智能眼镜的变色技术，旨在解决智能眼镜的强光入射问题。

一种智能眼镜的变色技术，包括波导镜片4，与波导镜片形状相似、大小相同且具有较高硬度的变色镜片1，其结构如图1所示。

所述波导镜片工作范围外粘有隔垫6，隔垫极薄（约70um）。

所述变色镜片1恰好完全覆盖波导镜片4的表面，将波导镜片与变色镜片固定在一起。

所述变色镜片1可以是掺杂有变色能力的特性物质（如卤化银）的透明镜片，也可以是透明镜片与覆盖在透明镜片表面特性材料的结合体。

由于6的间隔作用与1的应力作用，1与4之间会出现一层极薄的光学空腔3，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，变色镜片能够对射入的光线进行衰减，可以解决智能眼镜的强光入射问题。

附图说明

图1为本发明提出的智能眼镜的变色技术结构示意图；

图2为智能眼镜光波导内光线传播示意图；

图3为变色镜片以传统方式覆盖在波导上光线的传播示意图；

图4为智能眼镜变色技术的光线传播示意图；

图5为使用电致变色膜为特性材料时本发明的光线传播示意图；

附图标记说明：

1、变色镜片；2、空气层；3、光学空腔；4、波导；5、包层；6隔垫；7、电致变色膜。

具体实施方式

下面，以掺有卤化银的变色镜片为例，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。

当透明镜片中掺入卤化银后，会拥有变色的能力。在没有紫外线照射的情况下，可见光可以穿透这些卤化银分子，但是当暴露在太阳光的紫外线下时，这些分子将会经过一个化学过程，它们的结构发生改变，新形成的分子会吸收一部分可见光，从而使镜片变暗。发生变化的分子数量会随着紫外线强度的变化而改变。突然离开紫外线的照射时，这些分子会迅速的恢复到原来的结构，失去吸收光线这一特性。这样一来，掺杂有卤化银的变色镜片可以在光强较高时吸收大量光线，在光强较低时又不会吸收光线，是解决智能眼镜强光入射问题极好的材料。

图2展示了智能眼镜中光在波导内传输的光路，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。如果以常规方法将变色镜片覆盖在波导表面，光路的传输过程如图3所示。

由于变色镜片本身具有一定折射率，当光束进入波导与变色镜片的界面时会折射入变色镜片并在变色镜片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。然而变色镜片本身具有较强的消光效用，光波在变色镜片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。

由于光波是在波导中传播的，如果对波导使用掺杂方法，当入射光强较高时，卤化银分子会连同波导内的光波一同吸收，导致虚拟信息无法成像。因此，在强入射光问题的解决方案中，材料掺杂的方式也是不可行的。

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。选用高硬度、高透过率且与波导镜片类似的变色镜片，在波导的有效工作范围外用隔垫隔开，将变色镜片覆盖在波导表面。变色镜片的应力作用会使得变色镜片与波导之间出现一层光学空腔，一般令空腔的厚度小于70um，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，变色镜片能够对入射光束进行有效的衰减，在不影响智能眼镜成像的前提下解决了强光入射问题。

变色镜片并不局限于掺杂特殊物质的透明镜片，也可以使用透明镜片与覆盖在透明镜片表面的特性材料的结合体。例如使用电致变色膜，电致变色膜是一种具有一定厚度（0.1~0.6um）与机械应力的薄膜，在其两端加电压可改变其通透性，能够对入射光束进行一定衰减。透明镜片与覆盖在其内表面的电致变色膜结合起来，可看做是本发明的变色镜片（具体结构如图5所示），也能够解决智能眼镜的强光入射问题。

本设计旨在解决智能眼镜的强光入射问题。利用变色镜片的应力效用在变色镜片与波导之间产生一层光学空腔，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衰减，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 (4)

1.一种智能眼镜的变色技术，包括波导镜片，与波导镜片大小、形状类似的变色镜片，其特征在于：将变色镜片覆盖到放有隔垫的波导镜片上，使得波导镜片与变色镜片之间产生一层光学空腔。

2.根据权利要求1所述的一种智能眼镜的变色技术，其特征在于：波导镜片与变色镜片之间光学空腔的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变色技术，其特征在于：变色镜片与波导镜片表面曲率相同，大小相近。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种智能眼镜的变色技术，其特征在于：变色镜片是透明镜片中掺杂了变色、吸光等特性物质，特性物质不局限于卤化银；或者变色镜片是透明镜片与覆盖在其表面的特性材料（如电致变色膜）的结合体。