AR显示装置及AR眼镜的制作方法

ar显示装置及ar眼镜
技术领域
1.本实用新型涉及ar显示技术领域，尤其涉及一种ar显示装置及ar眼镜。


背景技术：

2.ar(augmented reality，增强现实)技术是促使真实世界信息和虚拟世界信息综合在一起的较新的技术，其将原本在真实世界空间范围中比较难以进行体验的实体信息在电脑等科学技术的基础上，实施模拟仿真处理得到虚拟信息，并将虚拟信息叠加至真实世界中，以在真实世界中加以有效应用，并且在此过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。真实环境和虚拟物体重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。
3.随着ar技术的发展，出现了便携式ar设备。目前，便携式ar设备的显示方式主要有分光棱、双目反射、多重反射以及自由曲面棱镜等，其中，基于自由曲面棱镜的ar设备，由于其投射显示面为方形，导致反射曲面较大、较长，从而导致便携式ar设备体积大，重量重。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种ar显示装置，通过在棱镜模组中设置与曲面显示屏相适配的自由曲面，通过该自由曲面对曲面显示屏的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像，能够在同样大小的显示区域下，减少棱镜模组的体积和重量，从而降低了ar显示装置的体积和重量。
5.本实用新型的第二个目的在于提出一种ar眼镜。
6.为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种ar显示装置，该装置包括：曲面显示屏、棱镜模组和驱动主板，驱动主板与曲面显示屏相连，棱镜模组中设有与曲面显示屏相适配的自由曲面，驱动主板确定显示信息，并根据显示信息驱动曲面显示屏进行显示，棱镜模组通过自由曲面对曲面显示屏的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像。
7.根据本实用新型实施例的ar显示装置，通过在棱镜模组中设置与曲面显示屏相适配的自由曲面，通过该自由曲面对曲面显示屏的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像，能够在同样大小的显示区域下，减少棱镜模组的体积和重量，从而降低了ar显示装置的体积和重量。
8.另外，根据本实用新型上述实施例的ar显示装置，还可以具有如下附加特征：
9.根据本实用新型的一个实施例，棱镜模组对显示信息对应的真实图像进行投射，以便真实图像与经过自由曲面反射的显示图像进行叠加。
10.根据本实用新型的一个实施例，驱动主板与外部终端设备进行无线通信，获得显示信息。
11.根据本实用新型的一个实施例，在棱镜模组的第一方向，曲面显示屏和自由曲面
对应设置。
12.根据本实用新型的一个实施例，在棱镜模组的第二方向，曲面显示屏的宽度尺寸和自由曲面的宽度尺寸相同，其中，第一方向和第二方向垂直。
13.根据本实用新型的一个实施例，在棱镜模组的第三方向，曲面显示屏的长度尺寸和自由曲面的长度尺寸相同，其中，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。
14.根据本实用新型的一个实施例，在第一方向，曲面显示屏设于棱镜模组的端面。
15.根据本实用新型的一个实施例，曲面显示屏朝向远离棱镜模组的方向凹陷。
16.根据本实用新型的一个实施例，在第一方向，自由曲面朝向远离曲面显示屏方向凹陷。
17.为达到上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种ar眼镜，该眼镜包括上述实施例描述的ar显示装置。
18.根据本实用新型实施例的ar眼镜，基于上述的ar显示装置，通过在棱镜模组中设置与曲面显示屏相适配的自由曲面，通过该自由曲面对曲面显示屏的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像，能够在同样大小的显示区域下，减少棱镜模组的体积和重量，从而降低了ar显示装置的体积和重量。
19.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.图1为根据本实用新型一个实施例的ar显示装置的结构示意图；
21.图2为根据本实用新型一个实施例的显示屏的示意图；
22.图3为根据本实用新型一个实施例的ar显示装置的剖面示意图；
23.图4为根据本实用新型一个实施例的ar眼镜的方框示意图。
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.图1为根据本实用新型一个实施例的ar显示装置的结构示意图。
26.参考图1所示，该ar显示装置包括：曲面显示屏10、棱镜模组20和驱动主板(图中未标出)。其中，驱动主板与曲面显示屏10相连，棱镜模组20中设有与曲面显示屏10相适配的自由曲面201，驱动主板确定显示信息，并根据显示信息驱动曲面显示屏10进行显示，棱镜模组20通过自由曲面201对曲面显示屏10的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像。
27.具体地，曲面显示屏10作为ar显示装置的显示源，用于显示图像，其与ar显示装置中的驱动主板相连，用于接收驱动主板发送的显示信息并进行显示。其中，显示信息可以是预先存储在驱动主板中，并经驱动主板进行转化(如镜像和调整等)以适合ar显示的显示信息，也可以是驱动主板与外部终端设备(如手机等)进行无线通信(如蓝牙通信等)所获得的，并经驱动主板进行转化以适合ar显示的显示信息，显示信息可包括消息通知、运动数
据、短信、图片、视频等，具体这里不做限制。棱镜模组20中设置有与曲面显示屏10相适配的自由曲面201，棱镜模组20用于将曲面显示屏10的显示图像的光线引导至内部的自由曲面201，通过该自由曲面201将棱镜模组20传递的显示图像进行反射和聚焦，同时自由曲面201周围的棱镜模组20对反射和聚集后的显示图像的光线进行调理，输出ar显示图像。
28.可选的，曲面显示屏10可为amoled(active matrix organic light emitting diode，主动矩阵有机发光二极体面板)。
29.需要说明的是，由于本技术采用的是曲面显示屏10，相较于相同长度和宽度的直平面显示屏而言，能够在达到同样大小的显示区域下，减少棱镜模组20的体积和重量，进而减小ar显示装置的体积和重量。
30.具体来说，参考图2所示，假设直平面显示屏的长度为l、宽度为d，相应的显示区域的面积为d*l，而曲面显示屏10的显示区域的面积为π*d*l/2，约为1.5倍的直平面显示屏的显示区域大小，因此在保证相同显示区域大小的条件下，曲面显示屏10的显示宽度将为d’＝(1/π)*d，即为直平面显示屏的宽度的31.8％，而棱镜模组20的宽度与曲面显示屏10的宽度相同，长度也基本相同，因此棱镜模组20的宽度和重量将减少68.2％，由于自由曲面201嵌入在棱镜模组20中，其厚度随着棱镜模组20的宽度变化而变化，因此自由曲面201的厚度和总量也将减少68.2％，从而使得ar显示装置的体积和重量得到有效减小，因此采用曲面显示屏10相较于相同长度和宽度的直平面显示屏而言，能够在达到同样大小的显示区域下，有效减少棱镜模组20的体积和重量，进而减小ar显示装置的体积和重量。
31.上述实施例中，通过在棱镜模组中设置与曲面显示屏相适配的自由曲面，通过该自由曲面对曲面显示屏的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像，能够在同样大小的显示区域下，减少棱镜模组的体积和重量，从而降低了ar显示装置的体积和重量。
32.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，参考图3所示，棱镜模组20对显示信息对应的真实图像进行投射，以便真实图像与经过自由曲面201反射的显示图像进行叠加。
33.需要说明的是，真实图像可以是ar显示装置所处环境的真实物体，该真实图像经棱镜模组20投射后，与经过自由曲面201反射的显示图像(曲面显示屏10的显示图像)进行叠加后，形成最终的ar显示图像，以便将真实世界与虚拟世界相结合。其中，人眼可以看到悬浮在眼前，但有效视距可达2-2.5米的图像。
34.在本实用新型的一些实施例中，参考图1所示，在棱镜模组20的第一方向z，曲面显示屏10和自由曲面201对应设置。
35.需要说明的是，第一方向z是指与水平方向相垂直的方向。曲面显示屏10设置在自由曲面201的正上方，以便于将曲面显示屏10的显示图像投射到自由曲面201上，经过自由曲面201进行反射和聚焦，输出ar显示图像。
36.进一步的，在图1所示示例中，在棱镜模组20的第二方向y，曲面显示屏10的宽度尺寸和自由曲面201的宽度尺寸相同，其中，第一方向z和第二方向y垂直。在棱镜模组20的第三方向x，曲面显示屏10的长度尺寸和自由曲面201的长度尺寸相同，其中，第一方向z、第二方向y和第三方向x相互垂直。也就是说，曲面显示屏10的长度和宽度与自由曲面201的长度和宽度均相同，而高度可以不做具体限制，只要能够对曲面显示屏10的显示图像进行反射并聚焦到人眼所在位置即可。
37.进一步的，在第一方向z，曲面显示屏10设于棱镜模组20的端面，具体可以是贴合
在棱镜模组20的端部曲面上。通过在棱镜模组20的端面设置曲面显示屏10，能够直接接收曲面显示屏10的显示图像，缩短了光学传输路径，节约了ar显示装置的内部空间。
38.进一步地，曲面显示屏10朝向远离棱镜模组20的方向凹陷。参考图1所示，曲面显示屏10的最顶端a与棱镜模组10的底面b距离最远。
39.继续参考图1，在第一方向z，自由曲面201朝向远离曲面显示屏10方向凹陷。通过自由曲面201对曲面显示屏10发出的光线的传输路径进行调整，使得ar显示图像映入用户眼中。
40.需要说明的是，整个自由曲面201嵌入在棱镜模组20中，可实现对自由曲面201的保护，避免自由曲面201的镀层发生磨损等。
41.综上所述，通过在棱镜模组中设置与曲面显示屏相适配的自由曲面，通过该自由曲面对曲面显示屏的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像，能够在同样大小的显示区域下，减少棱镜模组的体积和重量，从而降低了ar显示装置的体积和重量。
42.对应上述实施例，本实用新型还提出了一种ar眼镜。参考图4所示，该ar眼镜2还包括上述实施例描述的ar显示装置1。
43.需要说明的是，该ar眼镜可以用于单目显示场景或双目显示场景。
44.根据本实用新型一个实施例提供的ar眼镜，基于上述的ar显示装置，通过在棱镜模组中设置与曲面显示屏相适配的自由曲面，通过该自由曲面对曲面显示屏的显示图像进行反射和调理，输出ar显示图像，能够在同样大小的显示区域下，减少棱镜模组的体积和重量，从而降低了ar显示装置的体积和重量。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
47.此外，本实用新型实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本实用新型实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
48.在本实用新型中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元
件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。