CN105938248A - 用于增强现实智能眼镜的用户友好型固定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于增强现实智能眼镜的用户友好型固定系统，包括：可拆卸式鼻托组件，所述可拆卸式鼻托组件至少包括一对鼻托，所述鼻托在佩戴智能眼镜时以增大的接触面积与使用者的鼻梁接触；和一对可折叠式镜腿，其各自至少包括镜腿前段和镜腿后段，所述可折叠式镜腿成形为在佩戴智能眼镜时基本上顺应使用者的脑部形状。本发明提供了用户友好型的固定，使得用户在佩戴后感觉舒适且安全，并且适用于长时间佩戴，易于佩戴，易于拆卸，易于拆装并且易于维护和更换。

Description

用于增强现实智能眼镜的用户友好型固定系统

技术领域

本发明一般涉及增强现实智能眼镜，具体涉及多层式增强现实智能眼镜。更具体而言，本发明涉及一种用于增强现实智能眼镜的用户友好型固定系统。

背景技术

增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息，声音，味道，触觉等)，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。增强现实技术的一项前沿应用，就是增强现实智能眼镜。以智能眼镜为载体，将多种虚拟技术信息与现实操作相结合，在培训、医疗、军事、工业生产等诸多领域，能够产生巨大的推动作用，正在得到越来越多的关注和重视。

一般而言，与传统的眼镜相比，增强现实智能眼镜的结构复杂得多，并且重量也重得多。增强现实智能眼镜一般包括镜腿、镜片结构、鼻托、电池模块和镜框的一体化结构，其总重量是比较大的。尤其是，增强现实智能眼镜在应用时需要佩戴较长时间，例如一般长达若干个小时，或者甚至需要持续佩戴长达数十个小时。

举例而言，比如，当前常见的增强现实智能眼镜，可分为单目式增强现实智能眼镜和双目式增强现实智能眼镜。前者以2012年谷歌推出的一体式单目式增强现实智能眼镜Google Glass为代表。其仅通过单目透镜的增强现实成像系统成像，结构相对简单，重量较轻。但是，也正是由于其仅实现了单目成像，使得能够成像的视场角较小，容易受到晃动影响，并且如果长时间使用单眼聚焦，对于佩戴者的视力将会产生影响，严重的还可能造成使用者头晕等身体不适的症状。双目式增强现实智能眼镜利用双目成像，能够实现较大的视场角，不易受到晃动影响，佩戴者的体感和使用体验优于单目式增强现实智能眼镜。但是，由于需要更多的零部件来实现双目成像，造成双目式增强现实智能眼镜通常体积庞大，重量较重(多在500克以上)，难以长时间稳固地佩戴，在实际应用中成为进一步发展的重要限制因素。

另外，例如，微软Hololens头箍双目式增强现实眼镜的主机依然庞大并且非常沉重，其依然不适合长时间使用，对应用场合的适应性、实用性、和舒适性和体验感都较差。

总之，目前，本领域中的增强现实智能眼镜都未能提供适合用户长时间、舒适、安排佩戴使用的固定系统。

因此，本领域持续需要提供这样的增强现实智能眼镜的固定系统，其能够为用户提供用户友好型固定系统，提供用户友好型的固定，使得用户在佩戴后感觉舒适且安全，并且适用于长时间佩戴，易于佩戴，易于拆卸，易于拆装并且易于维护和更换。

发明内容

本发明能够解决本领域中存在的上述技术问题，以及其它相关或类似的技术问题及需求，并且能够提供优于现有技术的多个显著技术优点。

本发明的多个方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或者可由该说明而显而易见，或者可通过实践本发明而获悉。

根据本发明，提供了一种用于智能眼镜、特别是增强现实智能眼镜的用户友好型固定系统，所述用户友好型固定系统包括：可拆卸式鼻托组件，所述可拆卸式鼻托组件至少包括一对鼻托，所述鼻托在佩戴智能眼镜时以增大的接触面积与使用者的鼻梁接触；和一对可折叠式镜腿，其各自至少包括镜腿前段和镜腿后段，所述可折叠式镜腿成形为在佩戴智能眼镜时基本上顺应使用者的脑部形状。

根据本发明的一个示例性方面，所述可拆卸式鼻托组件的这对鼻托布置成相对于彼此形成大约20-40度，更优选大约25-35度、最优选33-35度(例如大约34.4度)的夹角，并且向上延伸至彼此汇合形成上部接头或连接到附加的上部接头。

根据本发明的一个示例性方面，所述上部接头为磁吸式结构，和/或所述上部接头具有防呆设计。

根据本发明的一个示例性方面，所述鼻托为折弯形或近似L型的高架鼻托，其中，各个所述鼻托由优选一体成型、且一起形成大致折弯形或者近似L形的鼻托支架和鼻梁接触部构成，所述鼻梁接触部具有扩宽部分。

根据本发明的一个示例性方面，所述鼻梁接触部具有软性材料的覆层或涂层。

根据本发明的一个示例性方面，所述可折叠式镜腿具有增大的宽度，优选在镜腿前段具有增大宽度的构造。

根据本发明的一个示例性方面，所述镜腿后段被加长并形成基本顺应使用者后脑形状的弧度。

根据本发明的一个示例性方面，所述一对可折叠式镜腿形成完全封闭的头箍式结构或近环形的开放结构。

根据本发明的一个示例性方面，所述可折叠式镜腿构造成使得其上安装的可额外用于配重的构件在佩戴状态下定位成靠近耳朵支点或位于耳朵支点后面的部位。

根据本发明的一个示例性方面，在所述可折叠式镜腿上，优选在镜腿后段的大致中间部位设有孔，用于穿过并固定细带。

根据另一个示例性方面，鼻托和镜片结构也是可拆卸的。

根据本发明的另一个示例性方面，涉及根据本发明的增强现实智能眼镜的用途，其广泛应用于航空维修、汽车维修、实操类培训、制造配装、电力能源巡检维保、医疗手术、仓储物流、实验室教育培训、军机巡检维修、军队指挥、单兵作战、现场工程服务、各类现场服务的远程协助等。

参考以下说明和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将更好地理解。结合在说明书中并构成说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整而能够实施的公开，包括其最佳模式，其中引用了附图，附图说明如下。

图1是根据本发明的一个示例性实施例的双目式增强现实智能眼镜的透视图，其采用了根据本发明构思的用户友好型固定系统。

图2是图1所示双目式增强现实智能眼镜的俯视图，大体上显示了根据本发明一优选实施例的用户友好型固定系统及其构件。

图3是图1所示的双目式增强现实智能眼镜的右视图，从另一视图显示了根据本发明一优选实施例的用户友好型固定系统。

图4显示了根据本发明一优选实施例的从大致正视角度看去的鼻托组件的立体图，示意性地显示了其基本构造。

图5显示了图4所示鼻托组件的从大致侧后视角度看去的立体图，从大致侧后视角度示意性地显示了其基本构造。

具体实施方式

现在将参考附图对本发明的若干优选实施例做出详细描述。但是，本领域技术人员应当理解，这些实施方式仅仅列举了一些本发明的具体实施例，对本发明及其保护范围无任何限制。本说明书中涉及的实施例仅意图解释本发明的原理而并非限制本发明的范围。本发明的可专利范围仅由权利要求书所限定。

图1示出了根据本发明的一示例性实施例的双目式增强现实智能眼镜1，其采用了根据本发明构思的一优选实施例的用户友好型固定系统。该双目式增强现实智能眼镜1至少包括但不限于一对镜腿2、一对镜片结构3、一对鼻托4、电池模块5和镜框6。

如图1所示，本发明的增强现实智能眼镜1可在类似普通眼镜的结构上集成了双目式增强现实智能眼镜的一些功能模块。与传统的眼镜相比，这种双目式增强现实智能眼镜显然要重得多，因此，需要提供与传统眼镜或现有眼镜相比得以改进的用户友好型固定系统，以使得长期舒适佩戴成为可能。

根据本发明的用户友好型固定系统至少包括但不限于改进的鼻托组件和镜腿2。

本发明的用户友好型固定系统包括一对镜腿2，如图2-3所示，镜腿2优选在例如附图标记14处形成了可拆卸的分段结构。根据本发明的一优选实施例，每条镜腿2采用两段式的可折叠结构，其包括镜腿前段和镜腿后段。

图3是图1所示的双目式增强现实智能眼镜的右视图，从另一视图显示了根据本发明一优选实施例的用户友好型固定系统。如图3所示，镜腿2的镜腿后段即靠近图3右侧的那一段镜腿，镜腿前段即靠近并用于连接镜框6的那一段镜腿。

在严苛的工作环境下，经过长期使用后，靠近图3右侧的镜腿2的镜腿后段比靠近镜框6的镜腿前段更容易损坏。通过此设置此分段结构，能够更加容易地更换可能损坏的末端部分。

根据一优选实施例，镜腿前段和镜腿后段可采用枢转结构、优选采用铰链结构彼此可拆卸地相连。由此，使得镜腿后段可拆卸或可更换，使得损坏时方便更换，无需更换整个镜腿部件。

根据一优选实施例，这一对镜腿2成形为在装配到增强现实智能眼镜1上之后，使得其形状基本上顺应于人体脑袋的形状，特别是基本顺应于或贴合于人体后脑的形状。

为了实现这一点，根据一优选实施例，可将镜腿后段加长并形成一定的基本顺应使用者后脑形状的弧度，从而环绕后脑勺，有助于稳固佩戴。至少镜腿后段优选采用可挠曲、特别是可适度地弹性挠曲的材料构成。通过这样的设计，使得本发明的增强现实智能眼镜1在佩戴后能够最大限度地增加与人体脑部的接触面积，从而减少对脑部的压迫感，增加舒适度。

基于这一基本构思，另外，优选的是，这对镜腿2优选采用增加宽度的设计，从而也进一步增加与使用者脑部的接触面积，减小局部压力，增加佩戴舒适感。优选的是，可在镜腿前段增大宽度，从而增大与脑部皮肤的接触面积，减少压迫感。

这两条镜腿2优选在装配到眼镜1上之后可呈现基本贴合使用者脑部(基本上在后脑部位)形状的近环形的开放结构，即并非完全封闭的头箍式结构。通过这种布置和构造，其不仅佩戴方便，并且消除了常伴随于传统双目式增强现实智能眼镜的佩戴者的不适感，能够在不需要外接电源的情况下长时间佩戴工作。

当然，本发明的发明人还构思出，这两条镜腿2优选在装配到眼镜1上之后可呈现基本贴合使用者脑部(基本上在后脑部位)形状的完全封闭的头箍式结构，从而提供了进一步改善贴合和佩戴安全性的构造。例如但不限于，可通过在这两条镜腿2的镜腿后段相应地设置彼此相连形成闭环结构的连接手段，优选是可方便拆卸的连接件，例如但不限于橡皮带、松紧带、魔术贴(维可牢尼龙搭扣)等等，从而使得能够从后脑部进一步优选可拆卸地固定本发明的眼镜1至使用者的脑部，实现改进舒适性的佩戴和更安全的固定。

优选的是，可在镜腿2的镜腿后段的大致中间部位有孔，该孔可穿细带，细带可在佩戴眼镜1时悬挂在脖子上，防止眼镜掉落，增加佩戴的安全性。例如但不限于，如图3所示，在镜腿2上设置了穿孔11，方便透过该穿孔11设置挂绳或其他外接装置。根据实际需要，在不影响镜腿强度的前提下，还可以在不同的位置，例如优选在镜腿后段，设置不同的穿孔或镂空结构，以进一步减轻重量，或者外接其他装置。

根据本发明的一优选实施例，可将电池模块5(或其它可用作配重件的构件)布置于镜腿2中端靠近佩戴时耳朵支点，使得整个眼镜的重量分布更加均衡，有利于减轻眼镜前端重量通过鼻托对鼻梁施加的压力，减轻压迫感，增加特别是长时间佩戴的舒适性。

更优选的是，根据本发明的另一优选实施例，当需要在眼镜1上装配电池模块5的情形下，在每条镜腿2的镜腿后段上的在佩戴状态下位于使用者耳朵后面的部位，优选在镜腿后段的接近末端部位，结合有电池模块5(或其它可用作配重件的构件)。通过这样的布置和构造，使得本发明的用户友好型固定系统通过镜腿2来配置整个双目式增强现实智能眼镜1的重量，由此使得使用者在佩戴双目式增强现实智能眼镜1之后，实际上利用了使用者的耳朵作为支点，借助于位于耳朵支点后侧的电池模块5的重量，通过杠杆原理来平衡(大大减轻)双目式增强现实智能眼镜1在耳朵支点前侧经由鼻托2施加在使用者鼻梁上的压力，实现了眼镜1重量的再平衡，从而大大改善了使用者佩戴的舒适性，这是因为佩戴时施加在使用者鼻梁上的压力是导致不适的一个显著原因，这是本领域的技术人员众所周知并且易于理解的。

另外，这对镜腿2优选采用对称的设计和构造，并且采用基本相同的重量和重量分布，以最大程度增加舒适感。

这对镜腿2优选采用轻质材料制成，以尽可能减轻重量。例如但不限于，可采用塑料、铝合金、钛合金或碳纤维等等轻质材料，同时保持足够的强度。

每条镜腿2的镜腿前段和镜腿后段优选采用枢转结构、优选采用铰链而彼此地相连，优选可彼此相对地枢转、优选可部分折叠的相连。

当然，基于本发明的一改进的实施例，每条镜腿2的镜腿前段和镜腿后段优选可拆卸地相连。

根据本发明的一实施例，每条镜腿2可通过优选可折叠的铰链10与镜框6相连，使得镜腿2能够折叠。作为另一备选实施例，例如但不限于，在镜腿2采用可适当挠曲材料的情形下，每条镜腿2可与眼镜1主题通过其它方式相连，例如以不可折叠的方式相连也是可以的。在这种情形下，例如但不限于，镜腿2也可采用例如磁吸式结构与眼镜主体相连，以便于拆卸、清洗或维护、更换。

下面结合附图1-5和一些具体实施例来论述作为本发明的用户友好型固定系统一部分的鼻托组件，优选为可拆卸式鼻托组件。

根据本发明的一实施例，如图4-5所示，可拆卸式鼻托组件包括但不限于一对鼻托4。优选的是，这一对鼻托4形成为类似于人字形(或称八字形)的构造。这对鼻托4布置成相对于彼此形成优选大约20-40度，更优选大约25-35度、最优选33-35度(例如34.4度左右)的夹角A(图4所示)，它们向上延伸时缩小彼此之间的间距，直至间距为零而彼此汇合形成上部接头43或连接到附加的上部接头43上，或者也可在间距不为零(即彼此未汇合接触)时通过附加的上部接头43而彼此相连。根据本发明的一优选构思，该上部接头43特别优选为磁吸式结构，即该上部接头43的本体为磁铁，或者另外带有磁铁吸附头，从而可通过磁吸效应与眼镜1的镜架上的对应磁吸结构相连，使得此鼻托组件是易于拆卸的磁吸结构，便于拆卸、清洗、更换或维修。

作为本发明的一优选实施例，上部接头43上设有防呆设计。举例而言，但不具有限制性的是，可将上部接头43构造成至少部分地带有非对称的形状，例如非圆柱体的形状，比如多面体、半圆柱体、长方体、立方体等等形状，例如优选为横截面为半圆形的半圆柱体，等等，并且在眼镜1主体上的对应安装部位可设有相应的基本相同的形状和尺寸的安装孔，用于插入安装上部接头43。根据该非对称的形状的安装孔来确定上部接头43的正确安装方位，从而提供防呆安装特征。

图4显示了根据本发明一优选实施例的从大致正视角度看去的鼻托组件的立体图，示意性地显示了其基本构造。图5显示了图4所示鼻托组件的从大致侧后视角度看去的立体图，从大致侧后视角度示意性地显示了其基本构造。

根据本发明的一特别优选的实施例，鼻托4本身采用软性材料构成，或者鼻托4上与鼻梁接触的部位设有软性材料的覆层或涂层，例如但不限于树脂或硅胶覆层，从而进一步改善与鼻梁的贴合，减轻对鼻梁的压迫感，使得能够长时间舒适佩戴。

这一对鼻托4优选采用对称的结构和彼此相同的重量。

根据一特别优选的实施例，如图4-5所示，本发明的鼻托4采用折弯形或近似L型的高架鼻托的设计。例如，为了实现这一设计，根据一优选实施例，鼻托4由一起形成大致折弯形或者近似L形的鼻托支架42和鼻梁接触部41构成，如图4-5所示。特别是，鼻梁接触部41优选采用扩宽的设计，即由扩宽部分构成或至少部分地带有扩宽部分。该扩宽部分一方面具有比鼻托支架42更大的宽度(如图5所示)，从而在与鼻梁接触时能够提供更大的接触面积；另一方面该扩宽部分从鼻托支架42向外扩展延伸(如图4清楚地所示)，以便在接触贴合鼻梁挺直部分的同时，可进一步接触和更好地贴合鼻梁的朝鼻翼向外扩展的部位。这两方面都显著增加了与鼻梁的接触面积，提供了改善的贴合度，使得鼻托的承重效果更好，对鼻梁的压迫更轻，从而大大降低了对鼻梁的压迫感，大大改善了佩戴的舒适性并使得长时间舒适佩戴成为可能。另外，这种设计还使得使用者的视线可与显示屏保持水平、其前额与眼镜间能够保持一定距离，因此眼镜重量不会压在前额上，并且这种高架鼻托能够有效地隔热且利于消散眼镜1在正常操作使用时产生的热。

优选的是，鼻托支架和鼻梁接触部一体地成型，优选采用注塑方式整体成型。当然，鼻托支架和鼻梁接触部也可以采用不是一体成型的设计，例如可采用彼此相连的分段式。

根据本发明的这一特别优选的实施例，如图4-5所示，这对鼻托4在与人体鼻梁接触的部位都采用加宽加大的结构(例如加宽的椭圆形、长圆形设计)，以便于以增加的接触面积架在鼻梁上固定，减轻压迫感，便于长期佩戴。

另外，优选对称地在每条镜腿2下各设置一个电池模块5。当然，如果需要，也可以通过电源连线(图1中未示出)将眼镜1连接至外接大容量外部电源。根据本发明的一个优选实施例，标配的单个电池模块5能够保证根据本发明的增强现实智能眼镜不间断地工作。

如图2所示，在两条镜腿2上可各自设置控制按钮8，以便对镜片结构3所显示的内容进行统一控制或者单独控制。图中所示控制按钮8的位置仅仅是示例性的，其也可以设置在镜腿2的侧面或镜框6上，优选成对设置以平衡重量分布。

另外，在镜框6上，设置了散热结构7，其通常为镂空结构，或者任何其他有利于镜框6内部热量散发的结构。

为了进一步减小根据本发明的增强现实智能眼镜的总重量，镜腿2和镜框6通常采用轻质材料制成，例如复合材料，轻质合金，碳纤维复合材料，等等。

在镜腿2上，可设置多功能按键9，该按键是可自定义按键，其能够根据佩戴者的使用需求在用户设置界面中自定义按键功能，从而极大地扩展根据本发明的增强现实智能眼镜的应用范围。

优选的是，如图3中所示的鼻托4、镜片结构3也都设计为可拆卸结构，使得在眼镜存放时，可以将镜腿2的末端部分、电池模块5、鼻托4和镜片结构3都拆卸下来，分别存放，进一步减小存放时眼镜的体积和重量，方便携带与运输。

出于实现眼镜1若干功能的需要，可在附图标记12和13的位置，分别设置内置扬声器和耳机插孔。由于这两处位置与佩戴者的耳部接近，对于内置扬声器而言，即便在嘈杂的环境下，也能够使佩戴者清楚地听到声音。而在使用耳机的情况下，不需要设置过长的耳机连线，避免了耳机线缠绕或者悬垂而造成佩戴不适。

为了进一步降低眼镜1的能耗，减小增强现实智能眼镜的电路部分的体积和重量，增加佩戴的舒适感，电路板设计可采用HDI板的设计，从而最大限度地减小了PCB板的体积。

本领域的技术人员可以理解，尽管图1显示的是双目式增强现实智能眼镜，但是，本领域的技术人员本领域的技术人员还可以理解，完全可以理解，本发明的用户友好型固定系统显然也可适用于单目式增强现实智能眼镜，并且也可适用于单目式或双目式的虚拟现实智能眼镜。

结合有本发明的用户友好型固定系统的增强现实智能眼镜可广泛应用于不同的场合。例如在维修应用中，增强现实智能眼镜能将维修操作手册以文字、图片、视频、语音信息等方式展现给维修人员，并将维修数字信息叠加在真实操作对象上，提示指引维修工人使用何种工具、何种操作姿势、如何搭配物料。在实操培训应用中，增强现实智能眼镜能够让学员学习理论知识的同时体验实操感觉。增强现实智能眼镜还能够应用于一线工作人员管理、远程协助应用等诸多场合。

根据本发明一示例性实施例的双目式增强现实智能眼镜可广泛应用于不同的场合。例如在维修应用中，增强现实智能眼镜能将维修操作手册以文字、图片、视频、语音信息等方式展现给维修人员，并将维修数字信息叠加在真实操作对象上，提示指引维修工人使用何种工具、何种操作姿势、如何搭配物料。在实施培训应用中，增强现实智能眼镜能够让学员学习理论知识的同时体验实操感觉。增强现实智能眼镜还能够应用于一线工作人员管理、远程协助应用等诸多场合。

以上结合附图和一些实施例的特征对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员将能够想到许多改型和变化。

本领域的技术人员应当理解，以上所述仅仅是举例说明和描述一些具体实施方式，对本发明的范围，尤其是权利要求的范围，并不具有任何限制。因此，本领域的技术人员应当理解，所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的精神内的全部此类改型和变化。

Claims (10)

1.一种用于智能眼镜、特别是增强现实智能眼镜的用户友好型固定系统，其特征在于，所述用户友好型固定系统包括：

可拆卸式鼻托组件，所述可拆卸式鼻托组件至少包括一对鼻托，所述鼻托在佩戴智能眼镜时以增大的接触面积与使用者的鼻梁接触；和

一对可折叠式镜腿，其各自至少包括镜腿前段和镜腿后段，所述可折叠式镜腿成形为在佩戴智能眼镜时基本上顺应使用者的脑部形状。

2.如权利要求1所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述可拆卸式鼻托组件的这对鼻托布置成相对于彼此形成大约20-40度，更优选大约25-35度、最优选33-35度的夹角，并且向上延伸至彼此汇合形成上部接头或连接到附加的上部接头。

3.如权利要求2所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述上部接头为磁吸式结构，和/或所述上部接头具有防呆设计。

4.如权利要求2所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述鼻托为折弯形或近似L型的高架鼻托，其中，各个所述鼻托由优选一体成型、且一起形成大致折弯形或者近似L形的鼻托支架和鼻梁接触部构成，所述鼻梁接触部具有扩宽部分。

5.如权利要求4所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述鼻梁接触部具有软性材料的覆层或涂层。

6.如权利要求1-9的任一项所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述可折叠式镜腿具有增大的宽度，优选在镜腿前段具有增大宽度的构造。

7.如权利要求1-9的任一项所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述镜腿后段被加长并形成基本顺应使用者后脑形状的弧度。

8.如权利要求1-9的任一项所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述一对可折叠式镜腿形成完全封闭的头箍式结构或近环形的开放结构。

9.如权利要求1-9的任一项所述的用户友好型固定系统，其特征在于，所述可折叠式镜腿构造成使得其上安装的可额外用于配重的构件在佩戴状态下定位成靠近耳朵支点或位于耳朵支点后面的部位。

10.如权利要求1-9的任一项所述的用户友好型固定系统其特征在于，在所述可折叠式镜腿上，优选在镜腿后段的大致中间部位设有孔。