CN113311584A - 带视力矫正的ar眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带视力矫正的AR眼镜，其中主板通过同轴导线分别与左显示驱动板和右显示驱动板连接；左显示驱动板通过FPC连接线与左微显示器连接，右显示驱动板通过FPC连接线与右微显示器连接；变焦透镜模组设置于左波导显示模组和右波导显示模组靠近佩戴者眼睛一侧；左微显示器的图像经过左波导显示模组传导和变焦透镜模组调焦后光线聚在佩戴者左眼视网膜上，右微显示器的图像经过右波导显示模组传导和变焦透镜模组调焦后光线聚在佩戴者右眼视网膜上。本发明AR眼镜可以矫正视力和成像在无穷远，使人眼睫状肌保持放松状态，避免视力造成损伤。
Description
技术领域
本发明涉及增强现实技术领域，特别涉及一种带视力矫正的AR眼镜。
背景技术
智能穿戴设备是一种将多媒体、传感、识别、无线通信、云服务等技术与日常穿戴相结合，实现用户交互、生活娱乐、健康监测等功能的硬件终端。随着移动通信、图像技术、人工智能等技术的不断发展和融合，智能穿戴设备迅猛发展，已成为全球范围内增长最快的高科技市场之一。
其中，由于基于几何波导的AR眼镜具有轻薄、眼动范围大且色彩均匀等优势成为目前市场主流方案。而市面上基于几何波导的AR眼镜一般针对正常视力的人眼设计，近视眼、远视眼和左右眼视力不一等都无法观察到清晰的图像，有少部分会针对近视眼配备适度片，但度数范围有限，且一般为固定度数，不利于近视眼和远视眼的观看，甚至可能进一步加深眼睛度数，伤害眼部健康。
发明内容
针对现有的AR眼镜对视力不佳者的不友好，本发明提出了一种带视力矫正的AR眼镜。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种带视力矫正的AR眼镜，包括镜架和成像结构，所述成像结构包括左显示驱动板、右显示驱动板、左微显示器、右微显示器、左波导显示模组、右波导显示模组和变焦透镜模组；所述主板通过同轴导线分别与所述左显示驱动板和所述右显示驱动板连接；所述左显示驱动板通过FPC连接线与所述左微显示器连接，所述右显示驱动板通过FPC连接线与所述右微显示器连接；所述变焦透镜模组设置于所述左波导显示模组和所述右波导显示模组靠近佩戴者眼睛一侧；所述左微显示器的图像经过所述左波导显示模组传导和所述变焦透镜模组调焦后光线聚在佩戴者左眼视网膜中，所述右微显示器的图像经过所述右波导显示模组传导和所述变焦透镜模组调焦后光线聚在佩戴者右眼视网膜中。
优选的，所述镜架包括主板后盖壳、主板前盖壳、左显示驱动板前盖壳、左显示驱动板后盖壳、右显示驱动板前盖壳和右显示驱动板后盖壳；所述主板前盖壳和所述主板后盖壳紧扣于所述主板的两侧；所述左显示驱动板前盖壳和所述左显示驱动板后盖壳紧扣于所述左显示驱动板的两侧；所述右显示驱动板前盖壳和所述右显示驱动板后盖壳紧扣于所述右显示驱动板的两侧。
优选的，所述镜架包括波导片前盖壳和波导片后盖壳；所述波导片前盖壳和所述波导片后盖壳紧扣于所述左波导显示模组和所述右波导显示模组的两侧。
优选的，所述镜架包括左侧弹性固定带和右侧弹性固定带；所述左侧弹性固定带的两端分别连接所述主板后盖壳和所述波导片后盖壳的一端，所述右侧弹性固定带的两端分别连接所述主板后盖壳和所述波导片后盖壳的另一端。
优选的，所述变焦透镜模组扣在所述波导片后盖壳靠近人眼侧，且其聚焦中心分别与所述左波导显示模组和所述右波导显示模组的中心同轴。
优选的，所述变焦透镜模组包括第一镜片、第二镜片、第一镜片移动支架、第二镜片移动支架、横架、螺杆和电机；所述第一镜片安装在所述第一镜片移动支架，所述第二镜片安装在所述第二镜片移动支架，所述第一镜片移动支架和所述第二镜片移动支架分别与所述螺杆旋向相反的旋转杆螺纹连接，同时滑设于所述横架的下表面，所述电机带动所述螺杆转动，所述螺杆驱动所述第一镜片移动支架和所述第二镜片移动支架相对移动。
优选的，所述成像结构包括电机驱动装置和终端设备；所述主板上设有接口，用于与所述电机驱动装置连接；所述电机驱动装置与所述终端设备连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
AR眼镜成像于佩戴者眼睛前方，不仅具有大视场、眼动范围大等优势，而且由于AR眼镜能同时作用于佩戴者双眼，用户更有身临其境的感觉，再者设有变焦透镜模组，对弱势、近视和远视的用户同样适用，用户体验效果很好；
通过加入变焦透镜模组后，分别控制左右眼第一镜片和第二镜片的相对运动，可以分别补偿左右眼的屈光不正，矫正视力，使得AR眼镜适用人群更广泛，可以多人通用，包括视力正常和不正常人群；
通过终端设备，比如手机调控在AR眼镜上显示图像或者视频，再通过电机驱动装置调焦变焦透镜模组，让图像或者视频不断的拉近和推远，调节眼睛的晶状体，放松眼部肌肉，降低眼睛长时间佩戴的疲劳感，防止眼睛屈光不正的进一步加深。
当然，实施本发明的任一产品并不一定要实现上述所述的全部优点。
附图说明
图1为本发明一种带有视力矫正的AR眼镜的爆炸图；
图2为本发明一实施例中变焦透镜组的结构图；
图3为本发明一实施例中电机驱动装置的分解图；
图4为本发明一实施例中电机驱动装置的组装图。
图中，1-波导片前盖壳；2-右波导显示模组；3-左波导显示模组；4-右微显示器；5-左微显示器；6-右FPC连接线；7-左FPC连接线；8-右显示驱动板；9-左显示驱动板；10-右显示驱动板前盖壳；11-左显示驱动板前盖壳；12-波导片后盖壳；13-变焦透镜模组；14-右显示驱动板后盖壳；15-左显示驱动板后盖壳；16-右侧同轴导线；17-左侧同轴导线；18-右侧弹性固定带；19-左侧弹性固定带；20-主板后盖壳；21-主板；22-主板前盖壳；23-手机；24-外壳；25-电路控制板；26-电池；27-后盖；28-电机驱动装置；131-第一镜片移动支架；132-第二镜片移动支架；133-螺杆；134-电机；135-第一镜片；136-第二镜片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种带视力矫正的AR眼镜，包括镜架和成像结构，成像结构包括左显示驱动板9、右显示驱动板8、左微显示器5、右微显示器4、左波导显示模组3、右波导显示模组2和变焦透镜模组13；主板21通过左侧同轴导线17与左显示驱动板9连接，通过右侧同轴导线16与右显示驱动板8连接；左显示驱动板9通过左FPC连接线7与左微显示器5连接，右显示驱动板8通过右FPC连接线6与右微显示器4连接；变焦透镜模组13设置于左波导显示模组3和右波导显示模组2靠近佩戴者眼睛一侧；左微显示器5的图像经过左波导显示模组3传导和变焦透镜模组13调焦后光线聚在佩戴者左眼视网膜上，右微显示器4的图像经过右波导显示模组2传导和变焦透镜模组13调焦后光线聚在佩戴者右眼视网膜上。
工作原理：镜架和成像结构均为两边对称设计，成像结构安装在镜架上，成像结构产生的图像或者视频可以作用于佩戴者的两只眼睛，主板21通过显示驱动板驱动微显示器输出图像或者视频，图像或者视频产生的光线经过波导显示模组传导后成像于佩戴者的前方，而变焦透镜模组13具有调焦作用，可以使得光线最终聚在佩戴者眼睛视网膜上，让用户看到更加清晰的图像或者视频。
在一个实施例中，左波导显示模组3和右波导显示模组2里的波导结构采用阵列波导，阵列波导显示模组用于图像显示，其中准直透镜正对微显示器，用于将微显示器显示的图像进行准直，获得平行光束，然后耦合棱镜再将平行光束耦合进入阵列波导内进行全反射传输，当经过多层半透半反膜后出射，进入人眼。
在一个实施例中，微显示器为AR眼镜提供显示内容，为自发光的有源器件(OLED和Micro-OLED)、需要外部光源照明的液晶显示屏(LCOS和LCD)、基于微机电系统技术的数字微镜阵列(DMD，即DLP的核心)和激光束扫描仪(LBS)中的一种。
在一个实施例中，镜架包括主板后盖壳20、主板前盖壳22、左显示驱动板前盖壳11、左显示驱动板后盖壳15、右显示驱动板前盖壳10和右显示驱动板后盖壳14；主板前盖壳22和主板后盖壳20紧扣于主板21的两侧；左显示驱动板前盖壳11和左显示驱动板后盖壳15紧扣于左显示驱动板9的两侧；右显示驱动板前盖壳10和右显示驱动板后盖壳14紧扣于右显示驱动板8的两侧。
本实施例中，主板21嵌于主板后盖壳20和主板前盖壳22内部，起到防尘和加固的保护作用；左显示驱动板9嵌于左显示驱动板前盖壳11和左显示驱动板后盖壳15内部，起到防尘和加固的保护作用；右显示驱动板8嵌于右显示驱动板前盖壳10和右显示驱动板后盖壳14内部，起到防尘和加固的保护作用。
在一个实施例中，镜架包括波导片前盖壳1和波导片后盖壳12；波导片前盖壳1和波导片后盖壳12紧扣于左波导显示模组3和右波导显示模组2的两侧。
本实施例中，波导显示模组嵌于波导片前盖壳1和波导片后盖壳12内部，起到防尘和加固的保护作用。
在一个实施例中，镜架包括左侧弹性固定带19和右侧弹性固定带18；左侧弹性固定带19的两端分别连接主板后盖壳20和波导片后盖壳12的一端，右侧弹性固定带18的两端分别连接主板后盖壳20和波导片后盖壳12的另一端。
本实施例中，左侧弹性固定带19和右侧弹性固定带18具有弹性，可以扩张和收缩，使得AR眼镜可以较稳固地穿戴在头上。
在一个实施例中，波导片后盖壳12中心处设有鼻托，用于支撑在佩戴者鼻子上，防止AR眼镜下坠，跟普通眼镜的鼻托是同一个道理。
在一个实施例中，变焦透镜模组13扣在波导片后盖壳12靠近人眼侧，且其聚焦中心分别与左波导显示模组3和右波导显示模组2的中心同轴。
本实施例中，变焦透镜模组13包括两个可以调节屈光度的镜片组，两个镜片组的聚焦中心分别与左波导显示模组3和右波导显示模组2的中心同轴，使得用户在更好的视场角下观察到更清晰的画面。
在一个实施例中，如图2所示，变焦透镜模组13包括第一镜片135、第二镜片136、第一镜片移动支架131、第二镜片移动支架132、横架、螺杆133和电机；第一镜片135安装在第一镜片移动支架131，第二镜片136安装在第二镜片移动支架132，第一镜片移动支架131和第二镜片移动支架132分别与螺杆133旋向相反的旋转杆螺纹连接，同时滑设于横架的下表面，电机134带动螺杆133转动，螺杆133驱动第一镜片移动支架131和第二镜片移动支架132相对移动。
本实施例中，电机134和螺杆133均设置于横架内，电机134带动螺杆133转动，螺杆133带动第一镜片移动支架131和第二镜片移动支架132转动，而第一镜片移动支架131和第二镜片移动支架132滑设在横架的下表面，所以第一镜片移动支架131和第二镜片移动支架132由转动变成直线运行，进而带动第一镜片135和第二镜片136相对滑动；由于螺杆133为旋向相反的旋转杆，所以第一镜片135和第二镜片136可以同时向彼此靠近或者远离的方向直线移动；当第一镜片135和第二镜片136相对滑动，它们之间的叠合状态发生改变，从而引起变焦透镜模组13的变焦。
在一个实施例中，第一镜片135和第二镜片136分别采用凹透镜、凸透镜中的一种，使其为老花和近视双用镜片，解决老花和近视人群屈光不正的问题。
在一个实施例中，变焦透镜模组13还可以采用液晶晶体变压变焦或者改变溶液腔内溶液体积变焦的方案，对此并不进行任何限制。
在一个实施例中，如图3～4所示，成像结构包括电机驱动装置28和终端设备；主板21上设有接口，用于与电机驱动装置28连接；电机驱动装置28与终端设备连接。
本实施例中，电机驱动装置28包括外壳24、电路控制板25、电池26和后盖27，电路控制板25安装在外壳24内测，电池26安装在外壳24背面设置的电池卡槽内，后盖27可以将电池卡槽密封住；终端设备为移动终端或者PC终端，移动终端包括手机、平板电脑等；优选的，在外壳24正面还设有手机卡槽，手机23可以安装在手机卡槽内，同时通过导线与电路控制板25连接，手机23可以用于控制微显示器显示内容，实现用户交互、生活娱乐、健康监测等功能。
在一个实施例中，外壳24上设有两个按钮，根据佩戴者左右眼的实际屈光情况，分别控制两组镜片，实现左右眼的分别调焦，解决左右眼屈光不正、不一致的问题。
在一个实施例中，成像结构包括电机驱动装置；主板上设有接口，用于与电机驱动装置连接。
本实施例中，电机驱动装置包括外壳、电路控制板、电池、后盖和无线通信模块，电路控制板安装在外壳内测，电池安装在外壳背面设置的电池卡槽内，后盖可以将电池卡槽密封住，无线通信模块与电路控制板连接，无线通信模块可以用于连接WiFi或者移动、联通、电信通信网络。与此同时，在其中一个微显示器处设有触摸屏，通过触摸屏来控制微显示器的图像显示。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种带视力矫正的AR眼镜，包括镜架和成像结构，其特征在于，所述成像结构包括左显示驱动板、右显示驱动板、左微显示器、右微显示器、左波导显示模组、右波导显示模组和变焦透镜模组；所述主板通过同轴导线分别与所述左显示驱动板和所述右显示驱动板连接；所述左显示驱动板通过FPC连接线与所述左微显示器连接，所述右显示驱动板通过FPC连接线与所述右微显示器连接；所述变焦透镜模组设置于所述左波导显示模组和所述右波导显示模组靠近佩戴者眼睛一侧；所述左微显示器的图像经过所述左波导显示模组传导和所述变焦透镜模组调焦后光线聚在佩戴者左眼视网膜上，所述右微显示器的图像经过所述右波导显示模组传导和所述变焦透镜模组调焦后光线聚在佩戴者右眼视网膜上。
2.根据权利要求1所述的一种带视力矫正的AR眼镜，其特征在于：所述镜架包括主板后盖壳、主板前盖壳、左显示驱动板前盖壳、左显示驱动板后盖壳、右显示驱动板前盖壳和右显示驱动板后盖壳；所述主板前盖壳和所述主板后盖壳紧扣于所述主板的两侧；所述左显示驱动板前盖壳和所述左显示驱动板后盖壳紧扣于所述左显示驱动板的两侧；所述右显示驱动板前盖壳和所述右显示驱动板后盖壳紧扣于所述右显示驱动板的两侧。
3.根据权利要求2所述的一种带视力矫正的AR眼镜，其特征在于：所述镜架包括波导片前盖壳和波导片后盖壳；所述波导片前盖壳和所述波导片后盖壳紧扣于所述左波导显示模组和所述右波导显示模组的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种带视力矫正的AR眼镜，其特征在于：所述镜架包括左侧弹性固定带和右侧弹性固定带；所述左侧弹性固定带的两端分别连接所述主板后盖壳和所述波导片后盖壳的一端，所述右侧弹性固定带的两端分别连接所述主板后盖壳和所述波导片后盖壳的另一端。
5.根据权利要求1所述的一种带视力矫正的AR眼镜，其特征在于：所述变焦透镜模组扣在所述波导片后盖壳靠近人眼侧，且其聚焦中心分别与所述左波导显示模组和所述右波导显示模组的中心同轴。
6.根据权利要求1所述的一种带视力矫正的AR眼镜，其特征在于：所述变焦透镜模组包括第一镜片、第二镜片、第一镜片移动支架、第二镜片移动支架、横架、螺杆和电机；所述第一镜片安装在所述第一镜片移动支架，所述第二镜片安装在所述第二镜片移动支架，所述第一镜片移动支架和所述第二镜片移动支架分别与所述螺杆旋向相反的旋转杆螺纹连接，同时滑设于所述横架的下表面，所述电机带动所述螺杆转动，所述螺杆驱动所述第一镜片移动支架和所述第二镜片移动支架相对移动。
7.根据权利要求6所述的一种带视力矫正的AR眼镜，其特征在于：所述成像结构包括电机驱动装置和终端设备；所述主板上设有接口，用于与所述电机驱动装置连接；所述电机驱动装置与所述终端设备连接。
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