一种AR眼镜的制作方法

一种ar眼镜
技术领域
1.本实用新型涉及智能眼镜，特别涉及一种ar眼镜。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，显示终端所能实现的功能越来越多。以ar眼镜为例，人们佩戴上ar眼镜后，可在现实环境的基础上，与虚拟环境进行交互，体验到现实与虚幻的结合。ar眼镜可应用于游戏、购物、医疗等各个方面，为人们的生活带来便捷。
3.ar眼镜成像的主流技术为光波导，光波导具有轻薄以及外界光线的高穿透性。而在视场角固定的情况下，如果想要得到更大的图像，需要在成像时增加成像距离。在现实图像的之间大小具有较大差距时，两者的成像距离不一，会导致用户在观看时若想要看清成像，需要调整眼球的焦距。此外，若成像需要与实物进行搭配，则成像的位置与实物的位置会存在偏差，用户若想要看到清晰的实物以及虚像，也需要调整眼球的焦距。长期如此，用户佩戴ar眼镜较易疲劳。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于现有的技术不能根据实物与成像模组的距离而自动调节虚拟像与成像模组的距离,长时间观看会使佩戴者容易疲劳。针对现有技术的不足，提供一种ar眼镜。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
6.一种ar眼镜所述ar眼镜包括光波导镜片以及镜框，所述镜框内设置有光学显示组件以及距离传感器，其中，所述光学显示组件包括显示屏以及光导系统，当所述显示屏发射光线时，所述光线通过所述光导系统的入光口进入所述光导系统，并通过所述光导系统的出光口射入所述光波导镜片；
7.所述距离传感器与所述光导系统通讯连接；
8.所述距离传感器用于探测所述ar眼镜与物体之间的物体距离，并将所述物体距离传输至所述光导系统；
9.所述光导系统用于当接收到所述物体距离时，根据所述物体距离调整对应的焦距以及所述光导系统的出射镜与所述光波导镜片之间的成像距离。
10.所述ar眼镜，其中，所述光导系统包括调节模块以及透镜模块，所述调节模块与所述距离传感器通讯连接，且与所述透镜模块可调节连接；
11.所述调节模块用于当接收到所述物体距离时，根据所述物体距离，调节所述透镜模块对应的焦距以及所述焦面距离。
12.所述ar眼镜，其中，所述调节模块包括芯片以及调节电机，所述透镜模块包括若干个透镜以及用于固定所述透镜的透镜支架，其中，所述透镜包括入射镜以及出射镜；
13.所述芯片与所述距离传感器通讯连接；
14.所述调节电机与所述芯片电连接，且于所述透镜支架可调节连接；
15.所述芯片用于根据所述距离，计算与所述距离对应的焦距，以及根据所述焦距计算每一个所述透镜对应的目标距离并发送至所述调节电机；
16.所述调节电机用于当接收到所述透镜距离时，根据所述目标距离，调节所述透镜支架对应的透镜距离，其中，所述透镜距离包括各个所述透镜之间的距离以及成像距离。
17.所述ar眼镜，其中，所述透镜模块包括处于同一同轴心的入射镜、出射镜以及调节镜，其中，所述入射镜以及所述出射镜为凸面镜，所述调节镜为凹面镜。
18.所述ar眼镜，其中，所述芯片于所述显示屏通讯连接，所述芯片还用于控制所述显示屏显示图像。
19.所述ar眼镜，其中，所述距离传感器包括超声波传感器、激光传感器、红外传感器和/或飞行时间传感器。
20.所述ar眼镜，其中，所述距离传感器设置于所述镜框的镜梁内。
21.所述ar眼镜，其中，所述光波导镜片包括一维扩瞳区和二维扩瞳区。
22.有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种ar眼镜，所述ar眼镜包括光波导镜片以及镜框,所述镜框内设置有光学显示组件以及距离传感器。佩戴时，距离传感器将ar眼镜于物品的物体距离发送至光学显示组件，光学显示组件中的光导系统根据物体距离调整该系统的焦距以及出射镜与光波导镜片之间的距离，从而调整最后显示的图像的虚像距离与物体之间的距离相近，用户佩戴眼镜时可基于同一焦距看清实物与虚像，降低用户的用眼疲劳。
附图说明
23.图1为本实用新型提供的ar眼镜的结构示意图。
24.图2为本实用新型提供的ar眼镜的模式示意图。
25.图3为本实用新型提供的ar眼镜的调焦原理示意图。
26.图中标注的含义为：
27.100，光波导镜片；200，镜框；300，光学显示组件；400，距离传感器；310，光导系统；311，调节模块；312，透镜模块。
具体实施方式
28.本实用新型提供一种ar眼镜，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.实用新型人经过研究发现，现有的技术不能根据实物与成像模组的距离而自动调节虚拟像与成像模组的距离,长时间观看会使佩戴者容易疲劳。
30.下面结合附图，通过对实施例的描述，对实用新型内容作进一步说明。
31.如图1所示，本实施提供了一种ar眼镜，所述ar眼镜包括光波导镜片100以及镜框200，在镜框200中设置有光学显示组件300以及距离传感器400。图中虚线矩形表示设置与镜框200内部的光学显示组件300以及距离传感器400，而虚线表示两者之间的通讯连接。
32.距离传感器400是指能够实现对与实体物品之间的距离进行测量的传感器，包括超声波传感器、激光传感器、红外传感器和/或飞行时间传感器。因为距离传感器400安装于
镜框200上，而眼镜的体积较小，因此可将距离传感器400探测到的于物品之间的距离视为ar眼镜与物体之间的物体距离。距离传感器400与光导系统310之间通讯连接，在探测到物体距离后，距离传感器400将物体距离通过通讯连接，传输至光导系统310。为了更为准确地计算ar眼镜与物体之间的距离，本实施例中，距离传感器400设置于镜框200的镜梁区域。
33.光学显示组件300的作用是将所需要成像的图像投射至光波导镜片100中。光波导镜片100包括用于显示图像的显示区域以及用于待显示的图案的光线的入射区域。光学显示组件300设置于镜框200中，且该光学组件射出光线的出光口设置于入射区域，以准确地将所要显示地图像射入该光波导镜片100。
34.具体地，光学显示组件300包括显示屏以及光导系统310。显示屏即用于显示最后所要成像的图像，在显示图像时，显示屏会发出光线。光导系统310包括入光口以及出光口，且入光口与显示屏相对，出光口与入射区域相对，因此当显示屏显示图像时，即显示屏发出光线时，射出的光线首先通过入光口进入光导系统310中，然后通过光导系统310的出光口射出，最后通过入射区域进入光波导镜片100中。为了清晰成像，入射区域应当位于光导系统310发出的光线的焦点上，本实施例中，将入射区域所在的平面称为成像平面，成像平面与光导系统310中出射光线的透镜，也就是出射镜，之间的距离称之为成像距离。
35.光导系统310在接收到物体距离后，将物体距离作为最后成像的虚像距离。因此，根据该物体距离，计算光导系统310对应的焦距以及成像距离。光导系统310的焦距即从该光导系统310的出射光对应的焦距。
36.其中工作过程为：
37.当用户佩戴并启动ar眼镜后，距离传感器400运行，计算ar眼镜与环境中其他物品之间的距离，从而确定环境中各个物体与用户之间的物体距离，并将该物体距离发送给光学显示组件300中的光导系统310。当显示屏显示图像时，光导系统310根据物体距离，确定所显示的图像对应的焦距。再根据显示焦距，调节光导系统310中投射光线对应的焦距。由于焦距改变，在光波导镜片100上射入的像的清晰度也会改变，为了更清晰地成像，在调整焦距的同时，根据焦距调整成像距离，从而使得进入光波导镜片100中的像为清晰的像。因此最终射出光机后藕入光波导镜片100的虚像发生改变，最终形成的虚像的虚拟距离与实物距离接近。
38.在本实施例的第一种实现方式中，光导系统310中的调整焦距的方式是借助光导系统310中的可调节液体透镜。液体透镜是一种新型的光学元件,它不需采用任何移动组件,具有一定的自主变焦能力，更适用于微小型仪器内。
39.但液体透镜价格较高，在本实施例的第二种实现方式中，光导系统310采用多个透镜组合的形式进行成像的调整。
40.具体地，如图2所示，光导系统310包括调节模块311以及透镜模块312，其中，调节模块311与所述距离传感器400通讯连接，且与所述透镜模块312可调节连接。调节模块311用于接收物体距离，并根据物体距离计算与透镜模块312对应的目标焦距以及目标焦面距离，并通过与透镜模块312的可调节连接，调整透镜模块312的焦距以及焦面距离，以使得最后的焦距与目标焦距相同，且焦面距离与目标焦面距离相同。
41.进一步地，调节模块311可包括芯片与调节电机，芯片与调节电机电连接，且与所述距离传感器400通讯连接，以获得距离传感器400传输的物体距离。芯片在得到距离传感
器400传输的物体距离后，计算与所述距离对应的焦距，以及根据所述焦距计算每一个所述透镜对应的目标距离并发送至所述调节电机。当接收到所述透镜距离时，调节电机根据所述透镜距离，调节所述透镜支架对应的透镜距离。每一个透镜都由一个透镜支架固定，且透镜支架之间可灵活移动相对距离，透镜支架与调节电极连接，在调节电机的工作下，透镜支架进行移动，从而调整了透镜之间的距离以及成像距离。
42.进一步地，如图3所示，透镜模块312包括处于同一同轴心的入射镜、出射镜以及调节镜，其中，所述入射镜以及所述出射镜为凸面镜，所述调节镜为凹面镜。入射镜与调节镜、调节镜与出射镜之间的距离，以及出射镜与成像平面之间的距离，通过透镜支架的相对移动，都可进行调整。其中，l1表示如射镜，l2表示调节镜，l3表示出射镜。
43.此外，本实施例中的芯片可与常规ar眼镜中的显示主机进行整合，本实施例中，该芯片还与显示屏进行通讯连接，从而实现通过芯片控制显示屏显示图像。
44.为了实现最终成像的质量，本实施例中，光波导镜片100包括一维扩瞳区以及二维扩瞳区。光线通过入射区域进入后，先进入一维扩瞳区，再从一维扩瞳区进入二维扩瞳区，最后进入人眼，在人眼中形成清晰的像。
45.进一步地，如果环境中存在多个物体时，距离传感器400会检测到多个物品对应的物体距离，但是用户希望成像的物品可能仅是众多物品中的一个，因此本实施例中，ar眼镜中还可包括视线追踪模块，实现追踪模块设置于所述镜梁，且与所述距离传感器400通讯连接，视线追踪模块用于对佩戴者的视线进行追踪，从而确定用户所聚焦的方向。并将该方向传输给距离传感器400。根据该方向，距离传感器400计算在该方向上，ar眼镜与物体之间的距离，并将该距离作为物体距离。然后将该物体距离传输给光导系统310。视线最终模块可采用基于普尔钦斑视线跟踪方法实现视线追踪。