CN115742342A - Ar光学模组的制备方法及ar光学模组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及增强现实技术领域，提供一种AR光学模组的制备方法及AR光学模组。该方法包括制备屈光调节件模具，所述屈光调节件模具包括公模具和与所述公模具相适配的母模具，所述公模具具有用于适配屈光调节件所对应的屈光力的曲面，所述母模具具有与所述曲面相适配的注液槽，所述曲面与所述注液槽的内壁围合形成注液空腔；制备屈光调节件，向所述注液空腔内注入液态树脂，固化，脱模，获得屈光调节件；装配AR光学模组，将所述屈光调节件与所述AR镜片相层叠，并组装为一体。所述AR光学模组包括屈光调节件及AR镜片，所述屈光元件与所述AR镜片通过胶层连接。本申请带屈光功能的一体化AR光学模组，利用简易模具实现了度数连续的AR光学模组制备。

Description

AR光学模组的制备方法及AR光学模组

技术领域

本申请涉及增强现实技术领域，尤其提供一种AR光学模组的制备方法及AR光学模组。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。现有AR眼镜领域，AR镜片(光波导、衍射技术、体全息方案等)通常都不具有屈光度数调整功能，当前仅能从原理上实现屈光镜片和AR镜片的结合，且屈光镜片仅为常见特定度数的镜片，导致AR用户无法实现任意屈光度数的适应性配搭。

发明内容

本申请的目的在于提供一种AR光学模组的制备方法及AR光学模组，旨在解决现有AR眼镜无法实现连续度数的屈光调节功能的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

第一方面，本申请实施例提供一种AR光学模组的制备方法，所述制备方法包括：

制备屈光调节件模具，所述屈光调节件模具包括公模具和与所述公模具相适配的母模具，所述公模具具有用于适配屈光调节件所对应的屈光度数的曲面，所述母模具具有与所述曲面相适配的注液槽，所述曲面与所述注液槽的内壁围合形成注液空腔；

制备屈光调节件，向所述注液空腔内注入液态树脂，待液态树脂固化、脱模后获得屈光调节件；

装配AR光学模组，将所述屈光调节件与所述AR镜片相层叠，并组装为一体。

可选的，在所述制备屈光调节件模具的步骤中，还包括：

根据对应所述屈光调节件所需的屈光度数，调节所述曲面的曲率；

制备与所述曲面的曲率相适配的所述注液槽。

可选的，在所述装配AR光学模组的步骤中，还包括：

在所述屈光调节件或所述AR镜片的相对表面边缘的不同位置进行点胶形成胶层，所述屈光调节件通过所述胶层与所述AR镜片相连接。

可选的，在所述装配AR光学模组的步骤中，还包括：

在所述屈光调节件和所述AR镜片的相对表面边缘的各处分别布设相适配的定位部和定位配合部；

在所述屈光调节件的各所述定位部进行点胶形成胶层，或，在所述AR镜片的各所述定位配合部进行点胶形成胶层，将所述AR镜片的各所述定位配合部与所述屈光调节件的各所述定位部一一对齐，所述屈光调节件通过胶层与所述AR镜片相连接；

待胶水固化，获得所述AR光学模组。

可选的，所述胶层呈半封闭状分布于所述屈光调节件或所述AR镜片的相对表面的边缘。

可选的，各所述点胶处的胶点厚0.05mm～0.5mm，各所述胶点距离相应胶点所在表面的边缘的最短距离为0.05mm～0.5mm。

第二方面，本申请实施例还一种AR光学模组，所述AR光学模组根据上述所述的AR光学模组的制备方法所制得，所述AR光学模组包括屈光调节件及AR镜片，所述屈光元件与所述AR镜片通过胶层连接。

可选的，所述胶层包括多个胶点，各所述胶点分布于所述AR镜片与所述屈光调节件相对的表面边缘。

可选的，所述胶层呈半封闭结构，所述胶层开口朝向所述光学模组的进光方向。

可选的，所述屈光度数为0度～1200度中的任意一值。

本申请的有益效果：本申请带屈光功能的一体化AR光学模组，通过自制简易模具制备出带屈光调节功能的AR眼镜，具有度数连续，符合中小批量生产需求，成本低，生产周期短，实用性高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的AR光学模组的制备方法流程示意图；

图2为为申请一实施例提供的屈光调节件模具的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的AR光学模组的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的AR光学模组的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、屈光调节件；2、胶层；3、AR镜片；10、公模具；20、母模具；101、曲面；201、注液槽；11、定位部；31、定位配合部。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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申请中的具体含义。

请参考图1～图2，本实施例提供一种AR光学模组的制备方法，制备方法包括如下步骤：

S10、制备屈光调节件模具，屈光调节件模具包括公模具10和与公模具10相适配的母模具20，公模具10具有用于适配屈光调节件1所对应的屈光度数的曲面101，母模具20具有与曲面101相适配的注液槽201，曲面101与注液槽201的内壁围合形成注液空腔；

S20、制备屈光调节件1，向注液槽201内注入液态树脂，待液态树脂在注液空腔内固化；脱模，获得屈光调节件1；

S30、装配AR光学模组，将屈光调节件1与AR镜片3相层叠，并组装为一体。

值得指出的是，本实施例屈光调节件模具可用金属加工件制备得来，其中，金属加工件的材料可以是铝合金，钢件，铁件或比较光滑的塑料件等，并采用机加工、热加工、冷加工、3D打印等普通机械加工技术即可加工出本实施例所需的具有特定形状的模具。公模具10的曲面101的设计，可根据用户需求是否为中央和周边屈光力矫正、周边远视性离焦或者周边近视性离焦等不同情况而制备相应不同形状、不同尺寸的端面，以用于制备出相应度数的屈光调节件1，即可制备集凹透镜或凸透镜为一体的AR眼镜，其中，凹透镜或凸透镜度数可为构成轻度近视、中度近视、高度近视、高度远视、中度远视、高度远视等不同视力度数区间的任一具体度数。作为一种可能的实施方式，本申请实施例中屈光调节件1由于可通过3D打印等工艺制得。因此，相比于传统光学模组制备方法，本申请实施例可实现度数连续的屈光调节件1的制备，且由于省去了几十上百套注塑模具，利用简易模具实现了度数连续的AR光学模组的制备，实现了带屈光功能的AR光学模组的批量生产。

可选的，在制备屈光调节件模具的步骤中，具体包括：根据对应屈光调节件1所需的屈光度数，调节曲面101的曲率；制备与曲面101大小相适配的注液槽201。

优选的，为省去3D打印制得的公模具10进行二次切割加工的工序，本实施例可进一步设计注液槽201内腔体的形状、尺寸与公模具10外周壁的形状、尺寸刚好相同。对于需要任意度数的屈光调节件1，本实施例可通过输入相应度数等参数到光学程序中，以准确计算出公模具10曲面101曲率半径，并制备出与该计算出来的公模具10曲率半径同尺寸的公模具10，从而避免对制备出的公模具10二次加工并制得所需度数的屈光调节件1。

可选的，在装配AR光学模组的步骤中，包括：在屈光调节件1或AR镜片3的相对表面边缘的不同位置进行点胶形成胶层2，屈光调节件1通过胶层2与AR镜片3相连接。

可选的，在装配AR光学模组的步骤中，还包括：

在屈光调节件1和AR镜片3的相对表面边缘的不同位置分别布设一一对应的定位部11和定位配合部3(请参阅图4)；

在屈光调节件1的各定位部11进行点胶形成胶层2，或，在AR镜片3的各定位配合部31进行点胶形成胶层2，将AR镜片3的各定位配合部31与屈光调节件1的各定位部11一一对齐，屈光调节件1通过胶层2与AR镜片3相连接；

待胶水固化，获得AR光学模组。

本实施例可通过借助定位部11和定位配合部31，将屈光调节件1与AR镜片3的对应位置相配合使用的定位部11和定位配合部31逐一对齐，并在相配合的任意一对或多对定位部11/定位配合部31附近位置点胶，以在屈光调节件1与AR镜片3的接合面之间形成胶层2，从而提高二者粘贴效率，且屈光调节件1与AR镜片3的相对位置更容易固定。

值得提出的是，可选的，为提高镜片粘接质量，本申请实施例各胶点分布于屈光调节件1或AR镜片3的相对表面的边缘，所有胶点排列成C字型或L字型等半封闭状，从而形成半封闭状的胶层2。其中，屈光调节件1与AR镜片3的中间显示区无胶水，半封闭状的胶层2的开口方向朝向投影光机，为入镜光线提供通路，中间显示区悬空微小空气隙，从而实现将屈光调节件1与AR镜片3牢固粘接为一体的同时，还确保了镜片显示清晰度。

可选的，本实施例中，若胶点过大，则胶层2将影响镜片清晰度，若胶点过小，则将影响镜片粘接的牢固性。胶点尺寸及数量的设计具体可根据光学模组实际情况来确定，对于常规AR镜片3，各胶点厚0.05mm～0.5mm，各胶点距离其所在表面的边缘的最短距离为0.05mm～0.5mm。

请参阅图3，本申请实施例另一目的在于提供一种AR光学模组，AR光学模组根据前述的AR光学模组的制备方法所制得，AR光学模组包括屈光调节件1及AR镜片3，屈光元件与AR镜片3通过胶层2连接。

本实施例中，屈光调节件1的屈光度数可为近视或远视的任意度数。相比于传统光学模组，本实施例度数可连续变化的屈光调节件1，克服了传统主流技术仅支持5度，25度，50度，75度，100度等度数阶梯式增长带来的不便，满足了近视用户或远视用户佩戴带屈光功能的AR眼镜的需求，提高了AR镜片3的使用率。

本实施例AR光学模组，可获得精确度数的具有屈光度数的一体化AR镜片3模组，形状可定制，更换设计方便，同时生产周期较短；简单易操作满足中小批量生产效率需求；其中镜片可选用树脂等质量较轻的原料基材制得，成本低廉。

可选的，胶层2包括多个胶点，各胶点分布于AR镜片3的与屈光调节件1相对的表面边缘。进一步优选的，本实施例中，胶层内的各胶点(除胶层首尾处以外的胶点)之间的间距相等，以进一步提高镜片粘接质量。

可选的，所述胶层呈半封闭结构，胶层开口朝向所述光学模组的进光方向。为确保镜片清晰度，胶层2内可填充或空气。

可选的，本实例中AR光学模组屈光调节件的屈光度数可为构成轻度近视、中度近视、高度近视、高度远视、中度远视、高度远视等不同视力度数区间的任一具体度数，如屈光度数0度～1200度的任意一取值，本实施例光学模组可满足AR眼镜佩戴者的实际真实度数进行眼镜精确度数的匹配。

实施例1

请参阅图1～图2，示例性地，本实施例提供一种基于3D打印技术的屈光调节件模具的简易制备方式，包括如下步骤：

S10、制备屈光调节件模具。

S101、制备公模具10。利用3D打印技术制备公模具10，该公模具10由位于上部的正方体部和位于下部的曲面体部，该正方体部与曲面体部一体成型；其中，依据本实施例中用户待实现屈光调节功能的AR镜片3的尺寸，设计与该尺寸相匹配的公模具正方体部，具体可设计公模具正方体部的周向尺寸与AR镜片3的周向尺寸向匹配；依据用户所需的屈光度数，将该屈光度数输入现有任一可实现曲面曲率计算的光学计算程序，求得公模具曲面体部的曲面101的曲率。可选的，本实施例中，打印制得公模具10曲面体部的曲率半径实际值可略大于依据屈光度数计算出的曲面101曲率半径理论值，公模具10的正方体部周向尺寸略大于AR镜片周向尺寸，以为进一步抛光该打印制得的公模具10预留一定加工余地，以提高抛光后所得公模具10的度数的精准度，从而提高所制备屈光调节件1度数的精准度。本实施例中，所需制备的屈光调节件1为凹透镜，因此，公模具10曲面101为凹面。

S102、制备母模具。取一基材，在基材表面开设一注液槽201，作为母模具20。其中，注液槽201形状尺寸需与AR镜片3的形状尺寸(也即公模具曲面体部的形状尺寸)相适配，并可用于制备某特定尺寸的屈光调节件1。此外，为便于公模具10与母模具20的配合，本实施例在公模具10与母模具20接触面上设计卡位部，以便于公模具10通过卡位部挂靠于母模具20上，使得曲面101与注液槽201的内壁可围合形成一用于盛放液态树脂的注液空腔。值得说明的是，由于常规AR光学模组中，AR镜片3尺寸大多为特定规格，因此，本实施例依据AR镜片3的尺寸制定出的母模具200可重复使用，以用于在后续步骤中制备出端面尺寸相同、不同度数的不同屈光调节件1。

S103、对公模具10和母模具20涂抹脱模剂，待用。

S20、制备屈光调节件1。向母模具20的注液槽201内注入液态树脂，将公模具10覆盖于注液槽201上表面，待液态树脂在注液空腔内固化；脱模，并进行表面抛光，获得屈光调节件1，清洗干净。

S30、装配AR光学模组，将屈光调节件1与AR镜片3相层叠，并粘接为一体。

本实施例中，关于步骤S30的层叠方式，具体为将屈光调节件1的下表面与AR镜片3上表面相对齐，在屈光调节件1及AR镜片3的相对表面边缘的不同位置，每隔0.05mm-0.5mm，点滴约0.05mm-0.5mm厚度的胶点，所有胶点围成呈C型，形成胶层2，利用胶层2将屈光调节件1牢固粘接至AR镜片3，组装为带屈光功能的一体式AR眼镜系统。经本实施例组装得到的AR光学模组，屈光调节件1与AR镜片3的中间显示区无胶水，中间显示区悬空，留有微小空气隙，从而实现在将屈光调节件1与AR镜片3牢固粘接为一体的同时，还确保了镜片显示清晰度。

本申请实施例利用3D打印方式制得模型治具雏形，再对打印出来的模型治具雏形进行表面抛光、涂抹脱模剂等处理。其中，由于人眼屈光分布是无规则的，作为本实施例的优选设计，公模具10的屈光力分布可保持与用户的眼球屈光力分布相适配，所以公模具10的屈光力也呈现无规则分布。

本实施例制备方式成本低、镜片度数连续，克服了传统主流技术仅支持5度，25度，50度，75度，100度等度数阶梯式增长带来的不便，提高了AR光学模组的使用率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种AR光学模组的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

制备屈光调节件模具，所述屈光调节件模具包括公模具和与所述公模具相适配的母模具，所述公模具具有用于适配屈光调节件所对应的屈光度数的曲面，所述母模具具有与所述曲面相适配的注液槽，所述曲面与所述注液槽的内壁围合形成注液空腔；

制备屈光调节件，向所述注液空腔内注入液态树脂，待液态树脂固化、脱模后获得屈光调节件；

装配AR光学模组，将所述屈光调节件与所述AR镜片相层叠，并组装为一体。

2.根据权利要求1所述的AR光学模组的制备方法，其特征在于，在所述制备屈光调节件模具的步骤中，还包括：

根据对应所述屈光调节件所需的屈光度数，调节所述曲面的曲率；

制备与所述曲面的曲率相适配的所述注液槽。

3.根据权利要求1所述的AR光学模组的制备方法，其特征在于，在所述装配AR光学模组的步骤中，还包括：

在所述屈光调节件或所述AR镜片的相对表面边缘的不同位置进行点胶形成胶层，所述屈光调节件通过所述胶层与所述AR镜片相连接。

4.根据权利要求1所述的AR光学模组的制备方法，其特征在于，在所述装配AR光学模组的步骤中，还包括：

在所述屈光调节件和所述AR镜片的相对表面边缘的各处分别布设相适配的定位部和定位配合部；

在所述屈光调节件的各所述定位部进行点胶形成胶层，或，在所述AR镜片的各所述定位配合部进行点胶形成胶层，将所述AR镜片的各所述定位配合部与所述屈光调节件的各所述定位部一一对齐，所述屈光调节件通过胶层与所述AR镜片相连接；

待胶水固化，获得所述AR光学模组。

5.根据权利要求3或4所述的AR光学模组的制备方法，其特征在于，所述胶层呈半封闭状分布于所述屈光调节件或所述AR镜片的相对表面的边缘。

6.根据权利要求3或4所述的AR光学模组的制备方法，其特征在于，各所述点胶处的胶点厚0.05mm～0.5mm，各所述胶点距离相应胶点所在表面的边缘的最短距离为0.05mm～0.5mm。

7.一种AR光学模组，其特征在于：所述AR光学模组根据权利要求1至6任一项所述的AR光学模组的制备方法所制得，所述AR光学模组包括屈光调节件及AR镜片，所述屈光元件与所述AR镜片通过胶层连接。

8.根据权利要求7所述的AR光学模组，其特征在于：所述胶层包括多个胶点，各所述胶点分布于所述AR镜片与所述屈光调节件相对的表面边缘。

9.根据权利要求7所述的AR光学模组，其特征在于：所述胶层呈半封闭结构，所述胶层开口朝向所述光学模组的进光方向。

10.根据权利要求7所述的AR光学模组，其特征在于：所述屈光度数为0度～1200度中的任意一值。

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