一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜的制作方法

1.本技术涉及可穿戴设备技术领域，具体而言，涉及一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜。


背景技术：

2.增强现实(augmented reality，ar)技术是一种实时计算光引擎系统(也称为投影仪或光机)射出的影像的位置及角度并加上相应图像的技术。增强现实技术可以实现在屏幕上将虚拟世界套在现实世界，并进行互动，即可以将真实世界的时间空间范围内的很难体验到的实体信息(比如视觉信息、声音、或触觉等)通过电脑等模拟仿真后再叠加，将虚拟信息应用到真实世界。由于增强现实技术使虚拟世界与真实世界的互动可能，目前已广泛应用在增强现实装置中，比如ar眼镜，能够将虚拟图像投影到人眼之中，实现虚拟图像与真实图像的叠加。
3.目前的ar眼镜主要应用于光线充足的环境中，例如白天等，因此，使得ar眼镜的使用受限，难以在微光/无光环境中使用。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜，使得ar眼镜能够在光线充足/微光/无光的环境中使用。
5.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
6.本技术实施例的一方面，提供一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜，包括佩戴组件、镜架以及设置于镜架的红外补光模组、红外摄像模组、运算平台和ar模组，佩戴组件与镜架连接，红外补光模组、红外摄像模组和ar模组分别与运算平台电连接；红外补光模组用于向目标区域出射补偿光束；红外摄像模组用于采集目标区域的第一图像信息；运算平台用于根据第一图像信息生成第二图像信息，并控制ar模组显示第二图像信息。
7.可选的，红外补光模组包括红外补光灯组以及位于红外补光灯组出光侧的聚光镜组，红外补光灯组经聚光镜组向目标区域出射补偿光束。
8.可选的，经聚光镜组出射的补偿光束与红外摄像模组的光轴平行。
9.可选的，红外补光模组包括两个红外补光灯组，两个红外补光灯组分布于红外摄像模组的相对两侧。
10.可选的，补偿光束的波长为930nm至950nm。
11.可选的，红外摄像模组的采集周期与红外补光模组出射补偿光束的周期重叠。
12.可选的，ar模组包括设置于镜架上的左眼显示模组和右眼显示模组，左眼显示模组和右眼显示模组分别电连接至运算平台，运算平台用于控制左眼显示模组和/或右眼显示模组显示第二图像信息。
13.可选的，左眼显示模组和/或右眼显示模组包括显示镜组和光机，显示镜组位于光机的出光侧，光机与运算平台电连接。
14.可选的，头戴式微光拍摄及显示的眼镜还包括设置于所述佩戴组件上的语音交互模组以及设置于镜架上的通信模组和亮度传感器，语音交互模组、通信模组和亮度传感器分别与运算平台电连接，亮度传感器用于获取环境亮度信息，运算平台用于根据环境亮度信息调节ar模组的显示亮度。
15.可选的，镜架包括具有窗口的镜框和具有容置腔且设置于镜框上梁的安装座；在镜框的底梁上设置有鼻托；佩戴组件与镜框的侧梁转动连接；在安装座的一侧设置有与窗口连通的开口，红外补光模组、红外摄像模组和运算平台分别设置于容置腔，且红外补光模组的出光侧和红外摄像模组采集侧分别经开口与窗口对应，ar模组设置于安装座且ar模组与窗口位置对应。
16.可选的，佩戴组件包括镜腿和弹性头箍，镜腿的一端转动设置于镜架，弹性头箍设置于镜腿。
17.本技术的有益效果包括：
18.本技术提供了一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜，包括佩戴组件、镜架以及设置于镜架的红外补光模组、红外摄像模组、运算平台和ar模组，红外补光模组向目标区域出射补偿光束，以此对目标区域进行补光，以便于在红外摄像模组采集目标区域的第一图像信息时，补偿光束经过目标区域的反射后进入红外摄像模组，从而使得红外摄像模组能够获取更多的进光量，从而获得更加清晰的第一图像信息。运算平台可以获取第一图像信息，并对第一图像信息进行数据处理，从而将其转换为第二图像信息，然后将第二图像信息发送给ar模组，使得ar模组显示第二图像信息，如此，便可以使得用户能够在微光/无光环境中看清楚目标区域，起到黑夜如白天的视觉效果，实现夜视功能。此外，鉴于红外波段的不可见性，因此，可以使得红外补光模组出射补偿光束时对于用户来讲较为无感。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
20.图1为本技术实施例提供的一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜的结构示意图之一；
21.图2为本技术实施例提供的一种红外补光模组和红外摄像模组的光路示意图；
22.图3为本技术实施例提供的一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜的结构示意图之二；
23.图4为本技术实施例提供的一种运算平台、红外补光模组和红外摄像模组的结构示意图；
24.图5为本技术实施例提供的一种ar模组的结构示意图；
25.图6为本技术实施例提供的一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜的结构示意图之三；
26.图7为本技术实施例提供的一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜的爆炸图。
27.图标：100-头戴式微光拍摄及显示的眼镜；110-红外摄像模组；111-光轴；120-运
算平台；130-ar模组；131-左眼显示模组；132-右眼显示模组；140-红外补光模组；141-红外补光灯组；142-聚光镜组；143-补偿光束；150-电路板；160-镜框；161-侧梁；162-上梁；163-底梁；164-鼻托；165-安装座；1651-固定盖；1652-固定座；166-窗口；170-佩戴组件；171-镜腿；172-弹性头箍；180-墨镜片。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本技术的保护范围内。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.本技术提供一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜，该头戴式微光拍摄及显示的眼镜不仅可以在光线充足的环境下进行使用，同时，还可以在微光/无光环境下进行使用，从而使得头戴式微光拍摄及显示的眼镜能够实现全天候的使用。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
32.请参阅图1，提供一种头戴式微光拍摄及显示的眼镜的结构示意图，包括佩戴组件170、镜架、红外补光模组140、红外摄像模组110、运算平台120和ar模组130，其中，红外补光模组140、红外摄像模组110、运算平台120和ar模组130均设置于镜架，从而以镜架为骨架形成一高集成度的整体结构，便于用户携带和使用。
33.镜架不仅用于承载上述的各模组，同时，镜架和佩戴组件170连接形成的整体还具有一定的佩戴属性，例如请参阅图6，头戴式微光拍摄及显示的眼镜100作为ar眼镜使用时，具有相应的鼻托164、镜腿171从而便于用户佩戴；头戴式微光拍摄及显示的眼镜100作为ar头盔使用时，具有相应的帽体、绑带从而便于用户的佩戴。
34.请参阅图1，红外补光模组140、红外摄像模组110和ar模组130分别与运算平台120电连接，以此可以以运算平台120为核心实现各模组之间的信息交互、处理，以便于各模组之间进行相互协同处理。ar模组130可将携带有第二图像信息(虚拟图像)的光和携带有真实图像的光进行融合，以实现将虚拟图像融合在现实世界中的效果。
35.具体的，红外补光模组140向目标区域出射补偿光束143，以此对目标区域进行补光，以便于在红外摄像模组110采集目标区域的第一图像信息时，补偿光束143经过目标区
域的反射后进入红外摄像模组110，从而使得红外摄像模组110能够获取更多的进光量，从而获得更加清晰的第一图像信息。运算平台120可以获取第一图像信息，并对第一图像信息进行数据处理，从而将其转换为第二图像信息，然后将第二图像信息发送给ar模组130，使得ar模组130显示第二图像信息，如此，便可以使得用户能够在微光/无光环境中看清楚目标区域，起到黑夜如白天的视觉效果，实现夜视功能。此外，鉴于红外波段的不可见性，因此，可以使得红外补光模组140出射补偿光束143时对于用户来讲较为无感。
36.在一种实施例中，红外摄像模组110采集的第一图像信息可以是彩色图像，由此，在彩色图像经过运算平台120处理后通过ar模组130显示时对应也能够显示彩色第二图像信息。当然，还可以是红外摄像模组110采集的第一图像信息可以是黑白图像，通过运算平台120对黑白图像进行附色处理，然后将附色后的图像转换为彩色第二图像信息，以由ar模组130对应显示。
37.请参阅图2所示，红外补光模组140包括红外补光灯组141和聚光镜组142，其中，聚光镜组142位于红外补光灯组141的出光侧，以此，在红外补光灯组141出射补偿光束143后，补偿光束143经聚光镜组142的入光侧入射，在聚光镜组142的聚光作用下，从聚光镜组142的出光侧向目标区域出射，以此，通过聚光镜组142能够对应提高光线的利用率，从而提高红外补光模组140的补光能力，换言之，能够以较少数量的补光灯实现较好的补光能力，有利于降低红外补光灯组141中补光灯的数量，进而降低红外补光模组140的体积以及其所占用的空间，便于实现头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的轻量化，提高用户佩戴体验。
38.例如：当头戴式微光拍摄及显示的眼镜100可拍摄的距离为8m时，利用传统的做法需要40颗以上的led灯进行补光，导致补光模组的占用面积达到了25.6cm2，而采用本技术的方案时，仅需要将红外补光灯组141设置为4颗led灯配合聚光镜组142便能够实现8m的拍摄距离，红外补光模组140的占用面积仅为3.66cm2。
39.应当理解的是，聚光镜组142可以是单个透镜或多个透镜组成的透镜组，当聚光镜组142为单个透镜时，例如凸透镜等，可以降低头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的重量；当聚光镜组142为多个透镜组成的透镜组时，利用各个透镜之间的特性能够实现较好的出光质量。
40.请继续参阅图2，为了进一步的提高光线的利用率，还可以使得由聚光镜组142的出光侧出射的补偿光束143与红外摄像模组110的光轴111平行，如此，能够进一步的提高红外摄像模组110的可拍摄距离。
41.请参阅图4所示，为了实现较为均匀的补光，可以使得红外补光模组140包括两个红外补光灯组141，两个红外补光灯组141分布于红外摄像模组110的相对两侧，以此，能够对红外摄像模组110的采集范围进行均匀补光，从而便于获得较为清晰的第一图像信息。
42.每个红外补光灯组141可以包括两颗led灯，当然在其它实施例中，每个红外补光灯组141还可以包括一颗、三颗等多颗led灯。
43.请参阅图4所示，为了提高集成度，便于后续进行模块化组装，可以使得红外摄像模组110和红外补光模组140集成于同一电路板150上。
44.请继续参阅图4，运算平台120可以集成于另一电路板150上，并且两个电路板150之间通过软排线连接，如此，两个电路板150便可以灵活分布于头戴式微光拍摄及显示的眼镜100，可以避免运算平台120、红外摄像模组110和红外补光模组140集成于同一电路板150
所导致的电路板150整体面积较大，不易布置的缺点。
45.请参阅图6和图7所示，在布局时，可以将红外补光灯组141分布于红外摄像模组110的相对两侧，且红外补光灯组141和红外摄像模组110沿左眼至右眼的方向分布，红外补光灯组141和红外摄像模组110可以均位于ar模组130的上方，即在用户使用时，红外补光灯组141和红外摄像模组110位于用户眉毛的位置，避免对用户眼睛正常接收第二图像信息和现实世界的光线造成遮挡。
46.为了提高用户的使用体验，可以使得红外补光模组140出射的补偿光束143的波长为930nm至950nm之间，例如930nm、940nm、950nm，如此，能够有效降低红外补光模组140在工作时所产生的红爆现象，进一步的提高用户使用时的无感程度。
47.红外摄像模组110的采集周期与红外补光模组140出射补偿光束143的周期重叠，换言之，使得红外摄像模组110和红外补光模组140同步启动工作，由此，能够在红外补光模组140工作时(出射补偿光束143)，红外摄像模组110能够同步启动工作，如此，既能够实现较为清晰的图像采集，还能够有效提高两者的协同配合，避免浪费电能，提高头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的续航能力。
48.应当理解的是，头戴式微光拍摄及显示的眼镜100具有设置于镜架的电池模组，电池模组可以向头戴式微光拍摄及显示的眼镜100中的各种用电模组进行供电。头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的补能方式可以采用换电和/或充电的方式进行，以此，满足不同场景的应用。
49.请参照图3和图5，ar模组130包括设置于镜架上的左眼显示模组131和右眼显示模组132，左眼显示模组131和右眼显示模组132分别电连接至运算平台120，由此，在头戴式微光拍摄及显示的眼镜100佩戴至用户时，左眼显示模组131对应位于用户的左眼前部，右眼显示模组132对应位于用户的右眼前部，从而方便用户的眼睛分别对现实世界中的真实图像和第二图像信息进行接收，从而实现增强显示的显示效果。
50.请继续参照图3，运算平台120可以通过控制左眼显示模组131和/或右眼显示模组132显示第二图像信息的方式，具有多种工作模式，其中：
51.第一工作模式：在运算平台120生成第二图像信息时，将第二图像信息发送至左眼显示模组131，以此，使得用户在左眼处实现增强现实显示。
52.第二工作模式：在运算平台120生成第二图像信息时，将第二图像信息发送至右眼显示模组132，以此，使得用户在右眼处实现增强现实显示。
53.第三工作模式：运算平台120生成的第二图像信息可以包括左眼第一图像信息和右眼第一图像信息，然后将左眼第一图像信息发送至左眼显示模组131，将右眼第一图像信息发送至右眼显示模组132，使得左眼显示模组131对应显示左眼第一图像信息，右眼显示模组132对应显示右眼第一图像信息，以此，使得用户能够同时在左眼和右眼处实现增强现实显示。
54.在一种实施例中，左眼显示模组131包括显示镜组和光机，显示镜组位于光机的出光侧，且显示镜组位于用户的眼镜前部，光机与运算平台120电连接，以此，在运算平台120生成第二图像信息后，将第二图像信息发送至光机，使得光机出射具有虚拟图像的光束至显示镜组，经过显示镜组后入射用户的眼镜。显示镜组可以是光波导等光学元件。
55.为了进一步的提高头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的智能化，头戴式微光拍摄
及显示的眼镜100还包括设置于佩戴组件170上的语音交互模组以及设置于镜架上的通信模组和亮度传感器，语音交互模组、通信模组和亮度传感器分别与运算平台120电连接。
56.具体的，语音交互模组可以包括拾音单元和发声单元，拾音单元和发生单元可以均设置于佩戴组件170的镜腿171上，方便与用户进行语音交互，拾音单元可以接收用户的语音指令，经过运算平台120识别后，对应控制头戴式微光拍摄及显示的眼镜100工作；发声单元可以在运算平台120的控制下，对用户输出声音，从而加强用户和头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的交互。此外，还可以在镜架上设置震动单元，通过震动单元的震动反馈，从而实现用户和头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的交互。
57.通信模组可以使得头戴式微光拍摄及显示的眼镜100具备与其它设备进行信息交互的能力，例如：通过通信模组可以使得用户可以播放其它设备发送的图像、视频、音乐等。
58.亮度传感器则可以获取头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的环境亮度信息，由此，运算平台120便可以根据环境亮度信息自动调节ar模组130的显示亮度，避免ar模组130的显示亮度过高刺眼或过低看不清楚的问题。
59.当本技术的头戴式微光拍摄及显示的眼镜100为ar眼镜时，请参阅图6和图7所示，用户可以将ar眼镜佩戴至头部，从而通过眼睛接收虚拟图像和真实图像，从而实现增强现实显示的效果。
60.请参阅图7，镜架包括具有窗口166的镜框160和具有容置腔的安装座165，其中，在ar眼镜佩戴至用户时，用户的眼镜刚好位于镜框160的窗口166处，便于用户通过窗口166接收虚拟图像和真实图像。镜框160可以由左右侧梁161、上梁162和底梁163围合而成。安装座165设置于镜框160的上梁162，如此降低对用户视觉造成的遮挡，在镜框160的底梁163上设置有鼻托164，如此，在ar眼镜佩戴至用户时，可以通过鼻托164贴合于鼻子，从而对ar眼镜进行支撑。佩戴组件170与镜框160的侧梁161转动连接，从而在使用时展开，在不使用时缩回便于收纳。
61.红外补光模组140、红外摄像模组110和运算平台120分别设置于安装座165的容置腔内，在安装座165靠近镜框160窗口166的一侧设置有与窗口166连通的开口，如此，红外补光模组140的出光侧便可以经过开口由窗口166向目标区域出射补偿光束143，对应的，红外摄像模组110的采集侧也可以经开口和窗口166对目标区域进行第一图像信息的采集。ar模组130则设置于安装座165靠近镜框160底梁163的一侧，即设置于安装座165的底侧，从而使得ar模组130与窗口166位置对应，以便在ar眼镜佩戴至用户后，用户的眼镜可以通过ar模组130以及窗口166接收到虚拟图像和真实图像。
62.请参阅图7所示，安装座165可以包括固定座1652和固定盖1651，固定盖1651与固定座1652相互扣合形成容置腔。
63.请参阅图6和图7，头戴式微光拍摄及显示的眼镜100还可以包括墨镜片180，墨镜片180设置于镜框160的窗口166处，且覆盖窗口166，由此，可以由墨镜片180盖合窗口166从而对内部的各部件进行保护，同时，也便于提高ar眼镜的整体性。
64.请参阅图6和图7，佩戴组件170包括两组镜腿171和弹性头箍172，为便于描述以下由左右进行区分，左镜腿和右镜腿的一端分别转动设置于镜架的镜框160左右侧梁161，左弹性头箍的一端设置于左镜腿，右弹性头箍的一端设置于右镜腿，并且左弹性头箍和右弹性头箍的另一端则分别相互朝向对方延伸，如此，能够在头戴式微光拍摄及显示的眼镜100
佩戴至用户的头部时，一则可以使得左镜腿和右镜腿分别搭接于用户的耳朵，二则可以使得左弹性头箍和右弹性头箍的另一端通过弹性形变从而贴合于用户的头部，起到箍紧的作用，从而提高头戴式微光拍摄及显示的眼镜100的佩戴稳定性。
65.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。