CN207318823U - 一种增强现实的放大影像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增强现实的放大影像装置，该放大影像装置包括左眼镜组及右眼镜组，所述左眼镜组及所述右眼镜组均包括第一反射镜组、第二反射镜组，所述第一反射镜组沿其自身的光轴设置，且所述第一反射镜组用于接收影像所发的入射光，所述第二反射镜组沿其自身的光轴设置，所述第二反射镜组处于所述第一反射镜组的反射光路径上，所述第二反射镜组用于接收经所述第一反射镜组反射的反射光，所述第二反射镜组可部分透光，所述第一反射镜组与所述第二反射镜组沿从屏幕到观看者的双眼方向依次布置。本实用新型在虚拟现实的基础上，实现了增强现实的效果。

Description

一种增强现实的放大影像装置

技术领域

本实用新型涉及视频影像显示技术领域，具体涉及一种增强现实的放大影像装。

背景技术

随着人们对物质生活追求的越来越高，使得人们对消耗品、电子设备等各种产品的使用体验要求越来越高。例如，在使用手机或者平板电脑等来观看视频时，希望输出的视频够大且清晰。与此同时，随着生活节奏的加快，特别是针对上班族来说，利用电视机等来观看视频的几率越来越少，反而手机等一些小型的便携性设备满足了该类群体的需求。

目前，用户观看手机视频影像主要有两种方式：一种方式为人眼直接观看手机屏幕，但需要双手扶持，且观看角度较小，影响观看效果；另一种为影像左右格式3D辅助虚拟现实装置，它是通过人的双眼分别对同一物体单独成像，经过透镜放大图像后左右眼所得图像有微小差别(视差)，再经大脑***处理来获得，但它们功能单一，只能实现虚拟现实效果，无法实现增强现实效果，无法实现实时交互体验。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种增强现实的放大影像装置，用于解决现有技术中的虚拟现实装置功能单一的问题。

为此，根据本申请的实施例，该放大影像装置包括：

第一反射镜组，所述第一反射镜组沿其自身的光轴设置，且所述第一反射镜组用于接收影像所发的入射光；

第二反射镜组，所述第二反射镜组沿其自身的光轴设置，所述第二反射镜组处于所述第一反射镜组的反射光路径上，所述第二反射镜组用于接收经所述第一反射镜组反射的反射光；

其中，所述第二反射镜组可部分透光，所述第一反射镜组与所述第二反射镜组沿从屏幕到观看者的双眼方向依次布置。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第二反射镜组的反射光学面朝向所述双眼。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第二反射镜组的光轴与所述双眼的眼瞳孔的光轴处于同一平面内。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第一反射镜组与所述屏幕的光轴的延伸方向不一致，所述第一反射镜组与所述第二反射镜组的光轴的延伸方向不一致，所述第二反射镜组与所述双眼的眼瞳孔的光轴的延伸方向不一致。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第一反射组包括多个第一反射镜片，所述第二反射镜组包括多个第二反射镜片。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第一反射镜组的光焦度选自正数、负数或者零中的一个或多个，所述第二反射镜组的光焦度选自正数和/或负数。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第一反射镜组与所述第二反射镜组的光焦度满足关系式：

-0.55<(Φ1+Φ2-(Φ1*Φ2)*d₁₂)<0.55；

其中，Φ1和Φ2分别为所述第一反射镜组和所述第二反射镜组的光焦度，d12为所述第一反射镜组与所述第二反射镜组之间的等效间隔。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第一反射镜片的表面形状选自平面、球面或非球面中的一种，所述第二反射镜片的表面形状选自球面或非球面中的一种。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第一反射镜片与所述第二反射镜片的非球面的表面形状满足关系式：

其中，z为镜片矢高，c为镜片曲率，k为圆锥系数，y为镜片口径，a1～a8为非球面高次项系数。

作为所述放大影像装置的进一步可选方案，所述第一反射镜片和所述第二反射镜片均由玻璃或者塑胶材料制成。

本实用新型的有益效果：

依据以上实施例中的放大影像装置，由于从屏幕到观看者的双眼方向依次布置有第一反射镜组与第二反射镜组，通过第一反射镜组与第二反射镜组对影像所发入射光的反射实现了影像的放大效果，再经过左眼镜组与右眼镜组的叠加实现虚拟现实。同时由于第二反射镜组是部分透光的，这样第二反射镜组的透过光线增加了外部环境的现实图像效果，实现交互效果，也即实现了增强现实的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了根据本申请实施例所提供的一种增强现实的放大影像装置的原理图。

主要元件符号说明：

100-第一反射镜组；200-第二反射镜组；1000-屏幕；2000-双眼。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

本实施例提供了一种增强现实的放大影像装置，请参阅图1，该放大影像装置包括左眼镜组及右眼镜组，左眼镜组与右眼镜组均包括第一反射镜组100及第二反射镜组200。

第一反射镜组100沿其自身的光轴设置，且第一反射镜组100用于接收影像所发的入射光。第二反射镜组200沿其自身的光轴设置，第二反射镜组200处于第一反射镜组100的反射光路径上，第二反射镜组200用于接收经第一反射镜组100反射的反射光。其中，第二反射镜组200可部分透光，第一反射镜组100与第二反射镜组200沿从屏幕1000到观看者的双眼2000方向依次布置。

如此，由于从屏幕1000到观看者的双眼2000方向依次布置有第一反射镜组100与第二反射镜组200，通过第一反射镜组100与第二反射镜组200对影像所发入射光的反射实现了影像的放大效果，再经过左眼镜组与右眼镜组的叠加实现虚拟现实。同时由于第二反射镜组是部分透光的，这样第二反射镜组的透过光线增加了外部环境的现实图像效果，实现交互效果，也即实现了增强现实的效果。

另外，在上述过程中并未使用到传统的透镜来进行放大，因此摆脱了传统透镜的种种缺陷，提高了用户的实际体验效果。同时在上述对入射光的反射过程中并未使用传统的透镜，摆脱了需要软件处理色差、变形等光学像差的步骤，本装置采用偶次反射原理，因此摆脱了需要软件进行镜像处理的步骤，因此本实用新型在实现了对影像进行放大的基础上，还降低了功耗以及软件处理难度。

本实用新型实施方式中的影像装置的左眼镜组与右眼镜组的构成简

单，可以大大降低生产过程中的成本投入，缩短生产周期。

用户可利用本影像装置可直接观看如手机等屏幕分屏后的视频影像或者双屏幕的全尺寸视频影像，增加了观看效果。

需要说明的是，光束(光柱)的中心线或光学***的对称轴为光轴。光束绕此轴转动，不应有任何光学特性的变化。例如，当寻找宝石的光轴时，当光线从某个特殊的方向通过非均质体宝石时，不发生双折射现象。这个特殊方向就是宝石的光轴。

在本实用新型实施方式中，将第一反射镜组100与第二反射镜组200沿各自的光轴设置能在一定程度上提高影像的放大品质。具体而言，针对第一反射镜组100而言，第一反射镜组100在对影像所发的入射光进行发射时，由于第一反射镜组100是沿其光轴的方向设置的，这样就会使得入射光不会发生任何光学特性的变化，保持入射光的固有本质，防止影像的变质。针对第二反射镜组200而言，第二反射镜组200在接收经第一反射镜组100反射的反射光时，同理，由于第二反射镜组200是沿其光轴的方向设置的，这样就会使得经第一反射镜组100反射的反射光经过第二反射镜组200时不会发生任何光学特性的变化，保持其固有本质，最后经第二反射镜组200二次反射而进入到观看者的双眼时，影像除了变大后不会产生任何其它的变化，保证了影像的效果，保证了使用者的用户体验。

在本实用新型实施方式中，放大影像装置可以制成眼镜、眼罩或者面罩等一些造型或者仅仅由一层外壳包裹的产品。此时，当用户戴上上述眼镜、眼罩或者面罩观看手机等屏幕时，可实现影像的放大效果。

在某些实施方式中，第二反射镜组200的反射光学面可以朝向观看者的双眼，这样可以进一步提高该放大影像装置对影像的放大效果，进一步提高了用户的视觉感受。

在某些实施方式中，放大影像装置左眼镜组和右眼镜组的第二反射镜组200的光轴分别位于观看者所对应人眼瞳孔光轴的同一平面内。左眼镜组和右眼镜组中的两个反射镜片在实际的实施例中可以采用两个镜片做成分离的两片镜片以及两片镜片做成具有双光轴的一体镜片。这样可以根据不同用户的实际使用需求，进一步提供用户使用中的体验效果。

进一步的，第一反射镜组100与屏幕1000的光轴的延伸方向不一致，第一反射镜组100与第二反射镜组200的光轴的延伸方向不一致，第二反射镜组200与双眼2000的眼瞳孔的光轴的延伸方向不一致。

如此，一方面可以保证从屏幕出来的光线传播路径的稳定性。具体的，当从屏幕出来的光线在经过第一反射镜组100与第二反射镜组200的反射过程中，由于各光轴的延伸方向两两不一致，光线之间不会产生干涉，从而保证放大后的影像的品质。另一方面，将第一反射镜组100、第二反射镜组200设置成光轴与屏幕1000、双眼2000两两不一致的方式，可以在一定程度上减少第一反射镜组100与第二反射镜组200所占据的空间，这样当将该放大影像装置制成前述眼镜、眼罩或者面罩等一些造型或者仅仅由一层外壳包裹的产品时，可以使得上述产品的整体尺寸变小，以方便用户携带或者使用。

在本实用新型实施方式中，第一反射镜组100包括多个第一反射镜片，第二反射镜组200包括多个第二反射镜片。

多个第一反射镜片组合形成第一反射镜组100，通过多个第一反射镜片的反射作用可以对从屏幕出来的入射光进行叠加，从而在一定程度上可以提高入射光的强度或者亮度，保证经过第一反射镜组100的光线的品质；同理，多个第二反射镜片组合形成第二反射镜组200，通过多个第二反射镜片的反射作用可以对从第一反射镜组100出来的光线进一步进行叠加，从而使得光线从第二反射镜组200出来后得到强度或者亮度的进一步加强，最终提高了整个放大影像装置对影像的放大效果。

可以理解的是，在某些实施方式中，第一反射镜组100也可以仅仅由一个反射镜片制成，第二反射镜组200也可以仅仅由一个反射镜片制成，这样能在一定程度上降低第一反射镜组100与第二反射镜组200的制作难度，减少了成本的投入。

在本实用新型实施方式中，第一反射镜组的光焦度选自正数、负数或者零中的一个或多个，第二反射镜组的光焦度选自正数和/或负数。

由此，采用上述第一反射镜组100以及上述第二反射镜组200，使得第一反射镜组100与第二反射镜组200具备多种搭配方式，以满足远视力、近视等不同使用群体的需求，实现了一套放大影像装置即可满足各种不同用户群体的使用。

可以理解的是，当用户为近视时，显然具有正光焦度的第一反射镜组与具有正光焦度的第二反射镜组组合以放大影像，供该类用户能够清晰的观看放大后的影像。当用户为远视时，显然具有负光焦度的第一反射镜组与具有负光焦度的第二反射镜组组合以放大影像，供该类用户能够清晰的观看放大后的影像。

在此处，需要说明的是，由于需要实现影响的放大效果，因此，第二反射镜组不宜采用零光焦度。

进一步的，为了确保第一反射镜组与第二反射镜组能够正确组合，在某些实施方式中，第一反射镜组与所述第二反射镜组的光焦度满足关系式：

-0.55<(Φ1+Φ2-(Φ1*Φ2)*d₁₂)<0.55；

其中，Φ1和Φ2分别为所述第一反射镜组100和所述第二反射镜组200的光焦度，d12为所述第一反射镜组100与所述第二反射镜组200之间的等效间隔。

按照以上关系式制造出的第一反射镜片与第二反射镜片能够标准化，使得在生产第一反射镜片与第二反射镜片的过程中，提高生产效率，缩短生产周期。

在本实用新型实施方式中，第一反射镜片的表面形状选自平面、球面或非球面中的一种，第二反射镜片的表面形状选自球面或非球面中的一种。

可以理解，第一反射镜片与第二反射镜片的是表面形状的选取应当与前文中光焦度的选择相适配。例如，平面对应零光焦度，凸面(球面或非球面)对应正光焦度或者凹面(球面或非球面)对应负光焦度。

当第一反射镜片与第二反射镜片的表面形状选取为平面或者球面时，按照通常具有该类形状的镜片进行生产制造即可。

需要说明的是，当第一反射镜片与第二反射镜片选择非球面时，第一反射镜片与第二反射镜片的非球面的表面形状可以满足关系式：

其中，z为镜片矢高，c为镜片曲率，k为圆锥系数，y为镜片口径，a1～a8为非球面高次项系数。

按照以上关系式制造出的第一反射镜片与第二反射镜片能够标准化，使得在生产第一反射镜片与第二反射镜片的过程中，提高生产效率，缩短生产周期。

在某些实施方式中，第一反射镜片和第二反射镜片均由色散系数大于50的低色散光学材质制成。

除以上所述外，在某些实施方式中，第一反射镜组100与第二反射镜组200活动设置在屏幕与观看者的双眼之间。

如此，通过第一反射镜组100与第二反射镜组200对影像所发入射光的反射实现了影像的放大效果，同时由于第一反射镜组100与第二反射镜组200活动设置在屏幕与观看者的双眼之间，这样就使得第一反射镜组100与屏幕1000、第一反射镜组100与第二反射镜组200以及第二反射镜组200与双眼2000之间的距离均可调，从而实现了对放大影像效果的实时调整，大大提高了用户体验。

为了实现第一反射镜组100与第二反射镜组200的活动设置，在某些实施方式中，可以在将放大影像装置制成前文中眼镜、眼罩或者面罩等一些造型或者仅仅由一层外壳包裹的产品的过程中，在眼镜、眼罩或者面罩或者外壳内设置可供第一反射镜组100与第二反射镜组200移动的滑道，通过该滑道即可实现第一反射镜组100与第二反射镜组200的活动设置。在另一些实施方式中，还可以将眼镜、眼罩或者面罩等一些造型或者仅仅由一层外壳包裹的产品制成可自由伸缩的形态，通过它们的自由伸缩而实现第一反射镜组100与第二反射镜组200的活动。

下面列举一个本实用新型的放大影像装置的第一反射镜组100、第二反射镜组200的设计案例，如下表：

表一：光学元件参数表

通过以上对本实用新型各实施方式的描述可知，本实用新型至少具备如下的技术效果：

1、具备放大影像功能；

2、实现了虚拟现实，提高了用户的实际体验效果；

3、实现实时交互体验，实现了增强现实的效果；

4、适用各种使用群体；

5、整体尺寸可以做到更小；

6、结构简单、成本低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种增强现实的放大影像装置，其特征在于，包括左眼镜组及右眼镜组，所述左眼镜组及所述右眼镜组均包括：

第一反射镜组，所述第一反射镜组沿其自身的光轴设置，且所述第一反射镜组用于接收影像所发的入射光；

第二反射镜组，所述第二反射镜组沿其自身的光轴设置，所述第二反射镜组处于所述第一反射镜组的反射光路径上，所述第二反射镜组用于接收经所述第一反射镜组反射的反射光；

其中，所述第二反射镜组可部分透光，所述第一反射镜组与所述第二反射镜组沿从屏幕到观看者的双眼方向依次布置。

2.如权利要求1所述的放大影像装置，其特征在于，所述第二反射镜组的反射光学面朝向所述双眼。

3.如权利要求2所述的放大影像装置，其特征在于，所述第二反射镜组的光轴与所述双眼的眼瞳孔的光轴处于同一平面内。

4.如权利要求1所述的放大影像装置，其特征在于，所述第一反射镜组与所述屏幕的光轴的延伸方向不一致，所述第一反射镜组与所述第二反射镜组的光轴的延伸方向不一致，所述第二反射镜组与所述双眼的眼瞳孔的光轴的延伸方向不一致。

5.如权利要求1-4任一项所述的放大影像装置，其特征在于，所述第一反射组包括多个第一反射镜片，所述第二反射镜组包括多个第二反射镜片。

6.如权利要求5所述的放大影像装置，其特征在于，所述第一反射镜组的光焦度选自正数、负数或者零中的一个或多个，所述第二反射镜组的光焦度选自正数和/或负数。

7.如权利要求6所述的放大影像装置，其特征在于，所述第一反射镜组与所述第二反射镜组的光焦度满足关系式：

-0.55<(Φ1+Φ2-(Φ1*Φ2)*d₁₂)<0.55；

其中，Φ1和Φ2分别为所述第一反射镜组和所述第二反射镜组的光焦度，d12为所述第一反射镜组与所述第二反射镜组之间的等效间隔。

8.如权利要求5所述的放大影像装置，其特征在于，所述第一反射镜片的表面形状选自平面、球面或非球面中的一种，所述第二反射镜片的表面形状选自球面或非球面中的一种。

9.如权利要求8所述的放大影像装置，其特征在于，所述第一反射镜片与所述第二反射镜片的非球面的表面形状满足关系式：

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其中，z为镜片矢高，c为镜片曲率，k为圆锥系数，y为镜片口径，a1～a8为非球面高次项系数。

10.如权利要求5所述的放大影像装置，其特征在于，所述第一反射镜片和所述第二反射镜片均由色散系数大于50的低色散光学材质制成。