用于显示红外图像的头戴式AR设备的制作方法

    专利查询2025-03-31  2


    本发明涉及光电仪器,特别涉及一种用于显示红外图像的头戴式ar设备。


    背景技术:

    1、随着科技的不断发展,为了提高单兵在军事行动中的作战效率并保障其行动的安全性,夜视眼镜作为一种辅助装备发挥着越来越重要的作用。

    2、现有单兵作战采用的夜视眼镜通常采用同轴式光学镜头,这类镜头存在着体积大,重量重,以及轴向长度长的问题,并且此类眼镜通常采用将连接架以及转接结构安装在其他设备的整体结构形式,在头盔佩戴不稳固的情况下,眼镜容易产生较大的摆动幅度,造成观察图像倾斜、晃动等现象,且佩戴使用时容易遮挡视线,无法直接观察外界环境,脱离真实视觉感官效果,容易造成眼部疲劳、产生眩晕等不适感。


    技术实现思路

    1、针对上述现有技术存在的不足之处,本发明提供了一种用于显示红外图像的头戴式ar设备,解决了现有技术中采用同轴式光学镜头的夜视眼镜佩戴舒适感差,图像显示效果差的技术问题。

    2、本发明提供了一种用于显示红外图像的头戴式ar设备,包括镜身壳体、防护镜片、探测模块、控制模块、显示模块和防护眼罩;

    3、所述防护镜片贴合固定在所述镜身壳体的外侧,所述防护眼罩固定在所述镜身壳体的内侧,所述控制模块设置在所述镜身壳体的内部;

    4、所述探测模块固定于所述镜身壳体的中心,所述探测模块中位于所述镜身壳体外侧的一端用于探测外部环境的红外能量;

    5、所述显示模块螺纹连接在所述镜身壳体的内侧,且所述显示模块对应设置在所述防护眼罩侧面的开口处;

    6、所述探测模块与所述控制模块电连接,所述控制模块与所述显示模块电连接,所述探测模块将探测到的红外能量转换为探测图像并对所述探测图像进行处理后发送至所述控制模块,所述控制模块驱动所述显示模块在预设眼动范围内将处理后的所述探测图像进行近眼显示。

    7、可选地,所述探测模块包括红外物镜、物镜连接座和红外机芯,所述红外物镜和所述红外机芯分别固定在所述物镜连接座的两端,所述红外机芯与所述控制模块电连接;

    8、所述物镜连接座的侧壁上设置有限位凸台,所述镜身壳体的中心开设有第一连接卡槽;所述物镜连接座通过所述限位凸台与所述第一连接卡槽卡接;

    9、所述红外物镜设置在所述镜身壳体外侧的一端,用于探测外部环境的红外能量,所述红外机芯将所述红外能量聚焦并进行光电转换形成探测图像,对所述探测图像进行优化处理后发送至所述控制模块。

    10、可选地,所述控制模块包括核心控制板,所述核心控制板上设置有fpga芯片;

    11、所述核心控制板为弧形板,所述核心控制板的形状与所述镜身壳体的弧度相同;

    12、所述镜身壳体的中心内部开设有腔室,所述核心控制板螺纹连接固定在所述腔室内。

    13、可选地,所述显示模块包括oled微型显示器、目镜连接座和阵列光波导显示目镜,所述oled微型显示器和所述阵列光波导显示目镜分别固定在所述目镜连接座的两端,所述oled微型显示器与所述控制模块电连接;

    14、所述oled微型显示器在所述控制模块的驱动下接收所述控制模块发送的处理后的所述探测图像,并通过所述阵列光波导显示目镜扩瞳放大以在预设眼动范围进行近眼显示。

    15、可选地,所述设备还包括供电模块和通信模块;

    16、所述镜身壳体上设置有供电模块接口,所述供电模块通过所述供电模块接口与所述镜身壳体电连接;

    17、所述通信模块固定在所述供电模块上,所述通信模块与所述控制模块通信连接,用于接收处理后的所述探测图像并进行输出。

    18、可选地,所述供电模块包括电池盒盖、负极弹簧、电池盒盖内筒、电池盒连接座、正极导电钉、正极弹簧、正极底座、焊片、电池和连接器;

    19、所述电池盒盖设置在所述电池的负极端一侧,所述电池盒盖内筒设置在所述电池盒盖内,且所述电池盒盖内筒的外壁与所述电池盒盖的内壁配合连接,所述负极弹簧设置在所述电池盒盖内筒的底部,所述电池的负极端与所述负极弹簧电连接,所述电池盒连接座设置在所述电池盒盖内筒内,所述电池盒连接座的内壁与所述电池的外壁配合连接;

    20、所述正极底座设置在所述电池的正极端一侧,在所述正极底座的一侧设置有电连接的所述正极弹簧和所述正极导电钉,所述电池的正极端与所述正极导电钉电连接,在所述正极底座的另一侧设置有焊片,所述焊片的一端穿过所述正极底座的中心与所述正极弹簧电连接,所述焊片的另一端通过所述连接器与所述供电模块接口电连接。

    21、可选地,所述设备还包括编码器手轮;

    22、所述镜身壳体上设置有编码器接口,所述编码器手轮利用所述编码器接口在所述镜身壳体内通过所述控制模块与所述显示模块电连接,用于控制所述显示模块的开闭状态、显示亮度以及调节所述探测图像的清晰度。

    23、可选地,所述防护镜片采用高强度树脂材料注塑一体成型;

    24、所述镜身壳体的外侧四周开设有第二连接卡槽,所述防护镜片通过所述第二连接卡槽卡接在所述镜身壳体外侧。

    25、可选地,所述设备还包括鼻托、护额和松紧束带;

    26、所述防护眼罩采用软胶tpu材料注塑制成,所述护额固定在所述镜身壳体的内侧,所述防护眼罩为拱桥状以扣合在使用者的眼部四周;

    27、所述鼻托为tpu材质,所述鼻托与所述防护眼罩连接,所述鼻托为圆弧状且与使用者的鼻子贴合;

    28、所述护额为tpu材质,所述护额固定在所述镜身壳体的内侧且与使用者的面部贴合;

    29、所述镜身壳体的两侧通过插扣连接有松紧束带,所述松紧束带与所述镜身壳体构成封闭圆环结构。

    30、可选地,所述显示模块以所述镜身壳体的中心线为轴对称设置,两侧的所述显示模块的中心间距为64mm,所述预设的眼动范围为10mm×8mm,且两侧的所述显示模块均可独立控制。

    31、本发明提供的用于显示红外图像的头戴式ar设备,整体结构采用物目镜离轴结构,探测模块设置在镜身壳体的中心位置,将外界环境成像后聚焦,转换成探测图像进行处理,再通过控制模块发送至显示模块进行近眼显示;探测模块能够有效探测外部环境的红外能量,并将其转换为可视化的图像信息,提高使用者在恶劣环境下的可见度;显示模块在预设的眼动范围内将红外图像进行近眼显示,提高图像显示的清晰度,为使用者提供清晰、直观、实时的信息反馈,并且借助防护眼罩起到遮光效果,防止出现漏光,进一步保证探测图像显示的清晰度,增强使用者的佩戴舒适度;防护镜片可以防止外部物质进入眼睛,保护使用者的眼睛免受伤害;设备整体采用模块化设计,结构简单清晰,功能拓展更加方便。上述设备集成了红外探测、图像处理、显示功能以及防护功能于一体,佩戴舒适,能够清晰准确的观察外部环境,在军事行动中作为单兵作战装备,能够提高单兵的作战能力以及生存能力,适应未来战场环境。

    32、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

    33、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


    技术特征:

    1.一种用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,包括防护镜片(1)、镜身壳体(2)、探测模块(3)、控制模块、显示模块(4)和防护眼罩(5);

    2.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述探测模块(3)包括红外物镜(301)、物镜连接座(302)和红外机芯(303),所述红外物镜(301)和所述红外机芯(303)分别固定在所述物镜连接座(302)的两端,所述红外机芯(303)与所述控制模块电连接;

    3.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述控制模块包括核心控制板,所述核心控制板上设置有fpga芯片;

    4.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述显示模块(4)包括oled微型显示器(401)、目镜连接座(402)和阵列光波导显示目镜(403),所述oled微型显示器(401)和所述阵列光波导显示目镜(403)分别固定在所述目镜连接座(402)的两端,所述oled微型显示器(401)与所述控制模块电连接;

    5.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述设备还包括供电模块(6)和通信模块;

    6.根据权利要求5所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述供电模块(6)包括电池盒盖(601)、负极弹簧(602)、电池盒盖内筒(603)、电池盒连接座(604)、正极导电钉(605)、正极弹簧(606)、正极底座(607)、焊片(608)、电池(609)和连接器;

    7.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述设备还包括编码器手轮(7);

    8.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述防护镜片(1)采用高强度树脂材料注塑一体成型;

    9.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述设备还包括鼻托、护额和松紧束带;

    10.根据权利要求1所述的用于显示红外图像的头戴式ar设备,其特征在于,所述显示模块(4)以所述镜身壳体(2)的中心线为轴对称设置,两侧的所述显示模块(4)的中心间距为64mm,所述预设的眼动范围为10mm×8mm,且两侧的所述显示模块(4)均可独立控制。


    技术总结
    本发明提供了一种用于显示红外图像的头戴式AR设备,涉及光电仪器技术领域,包括镜身壳体、防护镜片、探测模块、控制模块、显示模块和防护眼罩;防护镜片固定在镜身壳体的外侧,防护眼罩固定在镜身壳体的内侧,控制模块设置在镜身壳体的内部;探测模块穿设固定于镜身壳体的中心;显示模块设置在镜身壳体的内侧,且对应设置在防护眼罩侧面的开口处;探测模块、控制模块和显示模块依次电连接,探测模块将探测到的红外能量转换为探测图像并进行处理后发送至控制模块,控制模块驱动显示模块在预设眼动范围内将探测图像进行近眼显示。上述设备集成了红外探测、图像处理、显示功能以及防护功能于一体,佩戴舒适,能够清晰准确的观察外部环境。

    技术研发人员:曲东宇,商宝富,李丽伟,刘军,吉壁阔,郏雪井,赵怀周,籍建鲁,赵青杨,李新怡
    受保护的技术使用者:山东北方光学电子有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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