CN117555138A - 一种ar眼镜光路反射投射装置及畸变校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种AR眼镜光路反射投射装置与畸变校正方法。其特征在于,包括：显示装置，所述显示装置分配到头部两侧；光学镜片，所述光学镜片为半透明的曲面镜片，区分为凹面以及凸面，所述光学镜片置于人的眼睛正前方，通过支架进行固定，所述支架为可调节支架，所述畸变后的图像经过所述光学镜片的反射成像，简单的基础构件使得AR眼镜的结构不再复杂，同时，光学镜片的的半头面曲面镜片，可以反射虚像同时投射实像，达到虚像与实像融合的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种AR眼镜，具体涉及一种光路反射投射AR眼镜。
背景技术
增强现实(AugmentedReality，AR)是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术。AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域，诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用，而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比VR技术更加明显的优势。
对于AR眼镜来说，光学成像系统的体积直接决定了AR眼镜的厚度及重量，而现有的用于AR眼镜的近眼显示光学模组通常结构复杂，体积较大，且稳定性不高，且AR成像色差明显，融合成像效果不好。
发明内容
本发明提供一种AR眼镜光路反射投射装置及畸变校正方法，通过微显示器提供点光源发出原始光学图片，菲涅尔透镜将畸变校正后的点光源进行放大处理，然后经过光学镜片凹面反射成虚像于视网膜上，同时，现实中的实像也可以透过光学镜片凸面成实像于视网膜上，进行虚像与实像重叠，达到虚拟与显示融合的方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种AR眼镜光路反射投射装置，包括：显示装置，所述显示装置分配到头部侧部；
光学镜片，所述光学镜片为半透明的曲面镜片，区分为凹面以及凸面，所述光学镜片置于人的眼睛正前方，所述凹面为靠近人眼睛的一侧，所述凸面为远离人眼睛的一侧，通过支架进行固定，所述支架为可调节支架，所述畸变后的图像经过所述光学镜片的反射成像。
优选的，还包括：菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜固定于所述显示装置与所述光学镜片中间，所述菲涅尔透镜整体平行于显示装置显示面，且所述菲涅尔透镜与所述显示装置为中心在同一直线上。
优选的，还包括控制单元与图像畸变单元，所述控制单元输出端通过所述图像畸变单元与所述显示装置电性连接。
优选的，所述显示装置、光学镜片、菲涅尔透镜呈左右对称分布。
优选的，所述显示装置分为第一显示装置与第二显示装置，所述第一显示装置和第二显示装置分别分布在头部两侧。
优选的，所述控制单元分为第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元电接所述第一显示装置，第二控制单元电接所述第二显示装置。
优选的，一种AR眼镜光路反射畸变校正方法，
第一步，所述控制单元将原始光学图像经畸变单元发送给光学镜片；
第二步，通过对所述图像畸变单元设定，对所述原始光学图像进行几何畸变以及消色差畸变；
第三步，所述畸变后的光学图像通过菲涅尔透镜进行放大，后经所述光学镜片反射后的图像进行观测；
第四步，通过显示图像，对所述光学镜片到人眼睛距离进行调整；
第五步，通过显示图像，对畸变单元的的畸变类型进行调整，并将畸变参数储存在畸变单元参数存储中。
本发明有益效果为：通过上述描述，在需要运用到AR虚拟成像在现实场景中的运用时，便可以通过控制单元首先向畸变处理单元发送原始光学图像，经过失真畸变与几何畸变，分别发送到显示装置上，所述显示装置为微显示装置，同时所述微显示装置作为点光源将畸变后的图像发出，通过菲涅尔透镜进行点光源放大，放大后的图像经过所述曲面光学镜片凹面的反射成虚像于人的眼睛上，再结合显示世界可以经过所述光学镜片成实像于眼睛上，对所述虚像与实像进行位置、方向上的融合，从而达到虚拟图像在现实中的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明侧面光路示意图；
图2为本发明畸变校正示意图；
图3为本发明俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1所示，一种AR眼镜光路反射投射装置，包括：显示装置1，所述显示装置1分配到头部侧部；光学镜片3，所述光学镜片3为半透明的曲面镜片，区分为凹面以及凸面，所述光学镜片3置于人的眼睛4正前方，所述凹面为靠近人眼睛4的一侧，所述凸面为远离人眼睛4的一侧，通过支架进行固定，所述支架为可调节支架，所述畸变后的图像经过所述光学镜片3的反射成像。
通过上述描述，所述显示装置1与光学镜片3构成AR眼镜光路反射投射装置的基本构件，所述显示装置1为微显示器(Micro oled)，微显示器作为显示光源，成为点光源，微显示器的应用可以是AR眼镜设备更加轻便化，同时简单的基础构件使得AR眼镜的结构不再复杂，同时，光学镜片3的的半头面曲面镜片，其中，凹面用来反射显示装置1发射而来的图像，在人的眼睛4上成虚像，而现实实像5，光线可以穿过凸面，成实像于人的眼睛4上，半透明曲面镜片可以起到反射以及聚焦的作用，可调节支架可以在佩戴阶段，根据个人不同的瞳距对光学镜片3的距离进行调节，防止产生眩晕感。
还包括：菲涅尔透镜2，所述菲涅尔透镜2固定于所述显示装置1与所述光学镜片3中间，所述菲涅尔透镜2整体平行于显示装置1显示面，且所述菲涅尔透镜2与所述显示装置1为中心在同一直线上。
通过上述描述，在显示装置1与光学镜片3中间安装菲涅尔透镜2，主要用于将所述显示装置1具体为微显示器发射而来的点光源进行放大处理，更加便于所述光学镜片3的反射成像，同时菲涅尔透镜2与显示装置1的位置设定，能够全面放大显示装置1的光学图像，同时不会在放大过程中对图像造成变形。
还包括控制单元与图像畸变单元，所述控制单元输出端通过所述图像畸变单元与所述显示装置电性连接。
控制单元可以控制想要成像的原始光学图像发送，图像畸变单元可以对发送而来的原始光学图像进行几何畸变以及消色差畸变，经过畸变后的光学图像不会在显示阶段就出现变形或者出现色差，所述控制单元可以是任何类似手机、电脑等，这样就使得AR眼镜本身不需要单独的图像处理能力，更加轻便，结构更加简单化。
如图3所示，所述显示装置1第一显示装置与第二显示装置，所述第一显示装置和第二显示装置分别分布在头部两侧；所述控制单元分为第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元电接所述第一显示装置，第二控制单元电接所述第二显示装置。
通过上述描述，可以清楚，左右两侧装置一样且对称，所述第一控制单元向所述第一显示装置与所述第二控制单元向所述第二控制单元发送相同角度光学图片，达到双眼分别成像效果，所述第一控制单元向所述第一显示装置与所述第二控制单元向所述第二控制单元发送不同角度光学图片，达到3D成像效果，而且通过移动或者转动头部可以看到不同角度的3D效果，再结合光学镜片可以投射现实实像5，使得3D成像与现实实像5进行融合，例如在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域。
如图2所示，一种AR眼镜光路反射畸变校正方法，
第一步，所述控制单元将原始光学图像经畸变单元发送给光学镜片；
第二步，通过对所述图像畸变单元设定，对所述原始光学图像进行几何畸变以及消色差畸变；
第三步，所述畸变后的光学图像通过菲涅尔透镜2进行放大，后经所述光学镜片3反射后的图像进行观测；
第四步，通过显示图像，对所述光学镜片3到人眼睛4距离进行调整；
第五步，通过显示图像，对畸变单元的的畸变类型进行调整，并将畸变参数储存在畸变单元参数存储中。
在畸变之前，畸变单元中设定参照参数，例如不同物体的大小参数以及各种颜色的调校参数，便于利用参照参数进行初始畸变参数调整，在畸变校正后在畸变参数储存在畸变单元参数存储中，让畸变单元拥有记忆，不用每次都需要对图片进行畸变参数的调整，同时在开发阶段，对光学镜片3到人眼睛4距离进行调整，可以使反射图像的成像在人的眼睛4上，不会发生偏差。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种AR眼镜光路反射投射装置，其特征在于,包括：显示装置，所述显示装置分配到头部侧部；
光学镜片，所述光学镜片为半透明的曲面镜片，区分为凹面以及凸面，所述光学镜片置于人的眼睛正前方，所述凹面为靠近人眼睛的一侧，所述凸面为远离人眼睛的一侧，通过支架进行固定，所述支架为可调节支架，所述畸变后的图像经过所述光学镜片的反射成像。
2.根据权利要求1所述的一种AR眼镜光路反射投射装置，其特征在于，还包括：菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜固定于所述显示装置与所述光学镜片中间，所述菲涅尔透镜整体平行于显示装置显示面，且所述菲涅尔透镜与所述显示装置为中心在同一直线上。
3.根据权利要求1所述的一种AR眼镜光路反射投射装置，其特征在于，还包括控制单元与图像畸变单元，所述控制单元输出端通过所述图像畸变单元与所述显示装置电性连接。
4.根据权利要求1-3所述的一种AR眼镜光路反射投射装置，其特征在于，所述显示装置、光学镜片、菲涅尔透镜呈左右对称分布。
5.根据权利要求1-3所述的一种AR眼镜光路反射投射装置，其特征在于，所述显示装置分为第一显示装置与第二显示装置，所述第一显示装置和第二显示装置分别分布在头部两侧。
6.根据权利要求3所述的一种AR眼镜光路反射投射装置，其特征在于，所述控制单元分为第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元电接所述第一显示装置，第二控制单元电接所述第二显示装置。
7.一种AR眼镜光路反射畸变校正方法，用于权利要求1-6所述的一种AR眼镜光路反射投射装置，其特征在于，
第一步，所述控制单元将原始光学图像经畸变单元发送给光学镜片；
第二步，通过对所述图像畸变单元设定，对所述原始光学图像进行几何畸变以及消色差畸变；
第三步，所述畸变后的光学图像通过菲涅尔透镜进行放大，后经所述光学镜片反射后的图像进行观测；
第四步，通过显示图像，对所述光学镜片到人眼睛距离进行调整；
第五步，通过显示图像，对畸变单元的的畸变类型进行调整，并将畸变参数储存在畸变单元参数存储中。
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