CN115508979B - Ar眼镜自动调焦系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种AR眼镜自动调焦系统，包括调节支架、三个距离传感器以及控制器，通过可在前后、左右以及上下三个方向调节的调节支架来支撑AR眼镜，由设置在AR眼镜的三个标定点的三个距离传感器来实时检测与佩戴者目标瞳孔的实测距离，由控制器根据实测距离和最佳距离确定AR眼镜在前后、左右以及上下方向的位置调节量，并根据位置调节量控制调节支架将AR眼镜调节至最佳对焦位置，这样在佩戴AR眼镜时，不需要用户进行手动调节，方便了用户，并且在使用过程中，当AR眼镜偏离最佳对焦位置时，可以实时进行位置调节，使AR眼镜时刻保持最佳清晰度，用户体验好。

Description

AR眼镜自动调焦系统
技术领域
本发明属于AR眼镜调焦技术领域，尤其涉及一种AR眼镜自动调焦系统。
背景技术
当前随着AI智能、边缘计算技术的发展进步，衍生出来的AR、VR产品在生活、各行各业的工作生产中得到广泛的应用，AR眼镜就是AI智能+AR动态的一个实用性典型科技产品。
现有技术中，在佩戴AR眼镜时，需要用户手动来调节眼镜的位置，很难调节到AR图像最佳清晰度的位置（最佳对焦位置），调节好后，随着用户身体的动作，AR眼镜的位置会发生偏差，如在煤矿井下，AR眼镜通常固定在矿帽上，工人在作业过程中矿帽的位置会发生变化，导致AR眼镜的位置发生偏移，无法保证AR眼镜始终处于最佳对焦位置。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种AR眼镜自动调焦系统。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种AR眼镜自动调焦系统，包括：
调节支架，用于支撑并调节所述AR眼镜在各方向上的位置，所述各方向包括前后方向、左右方向以及上下方向；
分别设于所述AR眼镜的三个标定点的三个距离传感器，用于实时检测各自与该AR眼镜的佩戴者的目标瞳孔的实测距离，所述三个标定点呈三角形分布；
控制器，所述控制器与所述调节支架以及三个距离传感器信号连接，用于从所述三个距离传感器分别获取实测距离，根据实测距离以及相应表征AR眼镜最佳对焦位置的预设最佳距离确定所述AR眼镜在各方向上的位置调节量，根据各位置调节量控制所述调节支架将所述AR眼镜调节至所述最佳对焦位置。
本发明通过可在前后、左右以及上下三个方向调节的调节支架来支撑AR眼镜，由设置在AR眼镜的三个标定点的三个距离传感器来实时检测与佩戴者目标瞳孔的实测距离，由控制器根据实测距离和最佳距离确定AR眼镜在前后、左右以及上下方向的位置调节量，并根据位置调节量控制调节支架将AR眼镜调节至最佳对焦位置，这样在佩戴AR眼镜时，不需要用户进行手动调节，方便了用户，并且在使用过程中，当AR眼镜偏离最佳对焦位置时，可以实时进行位置调节，使AR眼镜时刻保持最佳清晰度，用户体验好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的调节支架、距离传感器以及控制器之间的信号连接结构示意图；
图3为本发明的原理图 。
具体实施方式
以下将结合说明书附图对本发明的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本发明的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本发明专利的发明内容，并非对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本发明的技术构思和发明内容并且显而易见的变化或变动也在本发明的保护范围之内。
如图1以及图2所示，本发明实施例提供一种AR眼镜自动调焦系统，包括调节支架11、三个距离传感器12以及控制器13。
调节支架11用于支撑AR眼镜2，并调节该AR眼镜2在各方向上的位置，其中，各方向是指前后方向（X轴）、左右方向（Y轴）以及上下方向（Z轴），在本实施例中，如图1所示，由调节支架11的第一电机11a调节前后方向，第二电机11b调节左右方向，第三电机11c调节上下方向，当然，也可以由三个气缸来调节方向，调节支架11为常见的三轴移动机构，此处不对其具体结构进行限定。
以煤矿井下的应用场景为例，调节支架11可以设计为与矿帽固定，当然，在煤矿井下以外的应用场景，也可以将调节支架11设计为供用户直接佩戴。
三个距离传感器12采用激光距离传感器，三者分别设于AR眼镜的三个标定点，用于实时检测各自与该AR眼镜2的佩戴者的目标瞳孔的实测距离，图3示例性地示出了三个标定点A1、A2、A3的位置，三个标定点A1、A2、A3中，标定点A1、A3以A2为中心左右对称布置，且三者呈三角形分布，三角形分布的目的是为了使控制器13可以根据标定点与目标瞳孔的距离计算出位置调节量。
如图3所示，在本实施例中，目标瞳孔为佩戴者的左瞳孔O1和右瞳孔O2，三个距离传感器12实时检测到的实测距离分别为：
标定点A1与左瞳孔O1的实测距离A1O1_1；
标定点A2与左瞳孔O1的实测距离A2O1_1；
标定点A3与左瞳孔O1的实测距离A3O1_1；
标定点A1与右瞳孔O2的实测距离A1O2_1；
标定点A2与右瞳孔O2的实测距离A2O2_1；
标定点A3与右瞳孔O2的实测距离A3O2_1。
控制器13设于AR眼镜2外，如以控制盒的形式固定于矿帽上，当然，也可以设于AR眼镜2内，如以控制芯片的形式内嵌于AR眼镜2内。
控制器13内预设有表征AR眼镜最佳对焦位置的预设最佳距离：
标定点A1与左瞳孔O1的最佳距离A1O1_0；
标定点A2与左瞳孔O1的最佳距离A2O1_0；
标定点A3与左瞳孔O1的最佳距离A3O1_0；
标定点A1与右瞳孔O2的最佳距离A1O2_0；
标定点A2与右瞳孔O2的最佳距离A2O2_0；
标定点A3与右瞳孔O2的最佳距离A3O2_0。
控制器13与调节支架11以及三个距离传感器12信号连接，用于：
1、从三个距离传感器12分别获取实测距离。
2、根据实测距离以及相应的预设最佳距离确定AR眼镜在各方向上的位置调节量：
根据相对于左瞳孔O1的实测距离以及预设最佳距离（A1O1_1、A2O1_1、A3O1_1和A1O1_0、A2O1_0、A3O1_0）确定AR眼镜在各方向上的第一位置调节量（ΔX1、ΔY1、ΔZ1）；
根据相对于右瞳孔O2的实测距离以及预设最佳距离（A1O2_1、A2O2_1、A3O2_1和A1O2_0、A2O2_0、A3O2_0）确定AR眼镜在各方向上的第二位置调节量（ΔX2、ΔY2、ΔZ2）；
对同方向上的第一位置调节量和第二位置调节量求平均值，作为AR眼镜在该方向上的位置调节量，得到AR眼镜在各方向上的位置调节量（ΔX、ΔY、ΔZ）：
ΔX=（ΔX1+ΔX2）/2，ΔY=（ΔY1+ΔY2）/2，ΔZ=（ΔZ1+ΔZ2）/2。
其中，第一位置调节量（ΔX1、ΔY1、ΔZ1）是随三个标定点和左瞳孔的距离线性变化的，同样，第二位置调节量（ΔX2、ΔY2、ΔZ2）也是随三个标定点和右瞳孔的距离线性变化的，因此，在本实施例中，通过二次回归模型计算第一位置调节量和第二位置调节量：
Figure 459072DEST_PATH_IMAGE001
Figure 438530DEST_PATH_IMAGE002
。
需要指出的是，这里以佩戴者的左瞳孔O1和右瞳孔O2作为目标瞳孔，并将第一位置调节量和第二位置调节量的平均值作为最终的位置调节量，这样得到的位置调节量更加准确，当然，也可以仅将左瞳孔O1或者右瞳孔O2作为目标瞳孔，从而将第一位置调节量或者第二位置调节量作为最终的位置调节量。
3、根据各位置调节量控制调节支架11将AR眼镜调节至最佳对焦位置。
以煤矿井下的应用场景为例，矿帽通过调节支架11固定有AR眼镜，并且AR眼镜在三个标定点分别设置了三个距离传感器12，控制器13以控制盒的形式固定于矿帽上。工人将矿帽佩戴至头部后，启动自动调焦系统，控制器13会实时从三个距离传感器12获取实测距离，然后基于实测距离和预设最佳距离确定AR眼镜在前后、左右以及上下方向的位置调节量，进而根据位置调节量控制调节支架将AR眼镜调节至最佳对焦位置，因此，即使工人在作业过程中，矿帽的位置发生偏差，通过自动调焦系统依然可以使AR眼镜时刻保持最佳清晰度。
由上可知，本发明实施例通过可在前后、左右以及上下三个方向调节的调节支架来支撑AR眼镜，由设置在AR眼镜的三个标定点的三个距离传感器来实时检测与佩戴者目标瞳孔的实测距离，由控制器根据实测距离和最佳距离确定AR眼镜在前后、左右以及上下方向的位置调节量，并根据位置调节量控制调节支架将AR眼镜调节至最佳对焦位置，这样在佩戴AR眼镜时，不需要用户进行手动调节，方便了用户，并且在使用过程中，当AR眼镜偏离最佳对焦位置时，可以实时进行位置调节，使AR眼镜时刻保持最佳清晰度，用户体验好。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种AR眼镜自动调焦系统，其特征在于，包括：
调节支架，用于支撑并调节所述AR眼镜在各方向上的位置，所述各方向包括前后方向、左右方向以及上下方向；
分别设于所述AR眼镜的三个标定点的三个距离传感器，用于实时检测各自与该AR眼镜的佩戴者的目标瞳孔的实测距离，所述三个标定点呈三角形分布，所述三个距离传感器的实测距离表征AR眼镜相对于佩戴者目标瞳孔的实时对焦位置，其中，所述目标瞳孔为所述佩戴者的左瞳孔和右瞳孔，所述三个距离传感器用于实时检测各自与所述左瞳孔和右瞳孔的实测距离；
控制器，所述控制器与所述调节支架以及三个距离传感器信号连接，用于从所述三个距离传感器分别获取实测距离，根据实测距离以及相应表征AR眼镜相对于佩戴者目标瞳孔的最佳对焦位置的预设最佳距离确定所述AR眼镜在各方向上的位置调节量，根据各位置调节量控制所述调节支架将所述AR眼镜调节至所述最佳对焦位置。
2.根据权利要求1所述的一种AR眼镜自动调焦系统，其特征在于，根据各距离偏差确定所述AR眼镜在各方向上的位置调节量，进一步包括：
根据相对于所述左瞳孔的实测距离以及预设最佳距离确定所述AR眼镜在各方向上的第一位置调节量；
根据相对于所述右瞳孔的实测距离以及预设最佳距离确定所述AR眼镜在各方向上的第二位置调节量；
对同方向上的第一位置调节量和第二位置调节量求平均值，作为所述AR眼镜在该方向上的位置调节量，得到所述AR眼镜在各方向上的位置调节量。
3.根据权利要求2所述的一种AR眼镜自动调焦系统，其特征在于，基于二次回归模型分别确定所述第一位置调节量和第二位置调节量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种AR眼镜自动调焦系统，其特征在于，所述距离传感器采用激光距离传感器。
5.根据权利要求4所述的一种AR眼镜自动调焦系统，其特征在于，所述三个标定点中的两个标定点以剩余一个标定点为中心左右对称布置。
6.根据权利要求5所述的一种AR眼镜自动调焦系统，其特征在于，所述控制器设于所述AR眼镜外，或者设于所述AR眼镜内。
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