CN105938249A - 一体式双目增强现实智能眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体式双目增强现实智能眼镜，具体而言，其包括镜腿、成像系统、鼻托、电池模块和镜框的一体化结构，并且其中集成了电路板处理器模块和控制系统。根据本发明的一体式双目增强现实智能眼镜体积小，重量轻，移动灵活性强，使用交互方便，在多种应用场景下能够长时间稳定佩戴而不会产生不适。

Description

一体式双目增强现实智能眼镜

技术领域

本发明涉及一种双目型增强现实智能眼镜，具体而言，涉及一种结构紧凑的一体式双目型增强现实智能眼镜。

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。

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。为了减小重量和体积，常见的方式是将双目式增强现实智能眼镜的控制模块、供电模块、处理器模块等与眼镜的头戴设备分离，这样的分离结构使得使用者在实际应用场景中不仅头部需要佩戴设备，而且还需要从头戴设备连接电线到随身携带的笨重的手持模块。在使用中，当需要对设备进行操作时，需要手动控制手动模块，不能真正意义上解放双手，给使用者带来了更多不便。

为了进一步减小双目式增强现实眼镜的体积和重量，实现实际应用中长时间稳固佩戴而不会使佩戴者产生不适的目的，已经设想了多种解决方案，例如分体双目式增强现实眼镜和头箍双目式增强现实眼镜。市场上已经可见的有EPSON BT-2000型分体双目式增强现实眼镜和微软Hololens头箍双目式增强现实眼镜。然而，前者虽然减小了智能眼镜主机的重量，但是在使用时必须同时佩戴沉重的手持模块(其中集成了电池模块、控制模块和处理器模块，重达250多克)，且手持模块与主机之间采用有线连接，这极大地限制了眼镜在不同工作环境下的适用性，移动性较差。且在交互时需要手动操作手持模块，给使用者造成了额外的负担，甚至在一定程度上束缚了使用者双手的自由活动。后者眼镜主机依然庞大而沉重(其总重量达到500多克)，只是通过头箍分担了佩戴者鼻部的一部分压力，但头箍还额外增加了一部分重量。在使用中，头箍还容易导致压迫头部太阳穴等位置，其依然不适合长时间使用，适用性和移动性较差。此外，上述已有的增强现实眼镜通常不易拆卸，难以清洁和维护，其较大的体积和重量使得携带和运输都有诸多不便。

因而，本领域对于能够克服以上现有增强现实智能眼镜缺陷的新型增强现实智能眼镜存在着迫切的需求。该增强现实智能眼镜应能够实现良好的显示效果和佩戴体验，体积小，重量轻，真正实现了模块一体化而无需额外的外接设备，能够如普通眼镜般佩戴，真正意义上解放了使用者的双手，能够适应多变的使用环境需求，便于携带和运输。

发明内容

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。

根据本发明的一个示例性方面，提供了一种一体式双目增强现实智能眼镜，其包括镜腿、成像系统、鼻托、电池模块和镜框的一体化结构，并且其中集成了电路板处理器模块和控制系统。根据一个示例性方面，镜腿形成包围头部轮廓的近环形开放结构。根据一个示例性方面，成像系统包括滤光镜片、显示镜片和功能镜片。根据一个示例性方面，电池模块安装在镜腿上。根据又一个示例性方面，根据本发明的增强现实智能眼镜还可以外接电源。根据一个示例性方面，在镜框上还设置了散热结构。根据一个示例性方面，在镜腿上设置控制按键和自定义多功能按键。根据一个示例性方面，镜腿的末端部分能够拆卸。根据一个示例性方面，电池模块的位置设置为能够平衡镜框的重量。根据另一个示例性方面，鼻托和成像系统的滤光镜片以及功能镜片也是可拆卸的。根据又另一个方面，鼻托是L型高架鼻托。

根据本发明的另一个示例性方面，涉及根据本发明的双目式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，附图包括：

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；

图2是图1的双目式增强现实智能眼镜的俯视图；

图3是图1的双目式增强现实智能眼镜的右视图。

具体实施方式

现在将参考附图对本发明的多个非限制性实施例做出详细描述。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个示例性实施例的双目式增强现实智能眼镜1，其包括一对镜腿2、一套成像系统3、一套鼻托4、电池模块5和镜框6，并且其中集成了电路板处理器模块和控制系统(图中未示出)。根据一个示例性实施例，电路板处理器模块处于镜框6的前段顶部；而控制系统位于镜腿2的前中部上方。而本领域技术人员根据需要，可以设想在不同位置集成以上电路板处理器模块和控制系统。其中，成像系统3是多层结构，根据一个示例性实施例，其包括滤光镜片、显示镜片和功能镜片。由图1可见，本发明的增强现实智能眼镜1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全部功能模块，其结构紧凑，体积小(根据本发明的一个非限制性实施例，在镜腿2打开的情况下，根据本发明的双目式增强现实智能眼镜的尺寸为206.8mm*154.4mm*54.2mm)，重量轻(根据本发明的一个非限制性实施例，在包括一套电池模块5的情况下，根据本发明的双目式增强现实智能眼镜总重量可低至160克左右)，从而使得长时间佩戴成为可能。并且，由于将电路板处理器模块和控制系统完整地集成在根据本发明的智能眼镜的主机中，不再需要外接沉重的手持模块，也无需对手持模块单独进行操作来操纵智能眼镜，真正解放了使用者的双手，使得使用者能够在操作中获得更大的自由度，提高工作效率。

如图中所示，镜腿2是近环形开放结构而并非完全封闭的头箍式结构，在镜腿2上结合了电池模块5，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。取决于单个电池模块5的容量、对总重量的影响以及实际的应用需求，电池模块5可仅在一条镜腿2上设置一个，也可以对称地在每条镜腿2下各设置一个。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连接至大容量外部电源。此外，电池模块5还可以通过设置在镜腿2前端部分上的充电和数据USB两用接口进行充电。

图2是图1所示的双目式增强现实智能眼镜的俯视图。如图中所示，根据本发明的双目式增强现实智能眼镜呈中心对称结构。在两条镜腿2上都设置了控制按钮8，以便对成像系统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，并且不一定成对设置，这取决于实际的应用需求。在镜框6上，还设置了散热结构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通常采用密度小而强度高的复合材料制成，例如镜框6可利用PC+ABS材料制成，镜腿2可利用TPU+钢材料制成。在镜腿2上，还设置了多功能按键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。镜腿2通过可折叠铰链10与镜框6相连，使得镜腿2能够折叠。

图3是根据本发明的双目式增强现实智能眼镜的右视图。如图中所示，电池模块5置于镜腿2的中间位置。将电池模块5设置在此处的一个优点在于，可以利用电池模块5本身的重量来平衡眼镜前部镜框6的重量，避免眼镜前端过重，对佩戴者鼻部造成过大的压力。在镜腿2上还设置了穿孔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。此外，由图3将会注意到，镜腿2在附图标记14处形成了可拆卸的分段结构。在严苛的工作环境下或经过长期使用后，靠近图3右侧的镜腿2的末端部分较靠近镜框6的前端部分更容易损坏。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。并且，如图3中所示的鼻托4、成像系统3的滤光镜片和功能镜片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和成像系统3的滤光镜片和功能镜片都拆卸下来，分别存放和维护，进一步减小存放时眼镜的体积和重量，方便携带与运输。在镜腿2前端部分的附图标记12和13的位置，还分别设置了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。此外，鼻托4是L型高架鼻托，该结构能够更好地承重，提高佩戴舒适度。并且，鼻托4还设有防呆设计，避免错误安装以及安装后产生移位和晃动。

为了进一步降低能耗，减小根据本发明的增强现实智能眼镜的电路部分的体积和重量，发明人在电路设计上也做出了改进。电路板设计采用了HDI板的设计，从而最大限度地减小了PCB板的体积。

以上仅结合了根据本发明的一个示例性实施例而对根据本发明的双目式增强现实智能眼镜做出了示意性描述。而本领域技术人员应该理解的是，任何在以上所述实施例基础上所做出的符合本发明实质精神的改进。

根据本发明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。

虽然本文仅示出并描述了实施例的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多改型和变化。因此，应该理解的是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)

1.一种一体式双目增强现实智能眼镜，其包括镜腿、成像系统、鼻托、电池模块和镜框，并集成了电路板处理器模块和控制系统；所述镜腿形成包围头部轮廓的近环形开放结构，所述电池模块安装在所述镜腿的中间位置；所述成像系统包括滤光镜片、显示镜片和功能镜片，其中，所述镜腿的末端部分、所述成像系统的滤光镜片和功能镜片、以及所述鼻托都是可拆卸的。

2.如权利要求1所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，其包括一对镜腿，一套成像系统，一套鼻托和一套电池模块。

3.如权利要求2所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，在每条镜腿下各设置一个电池模块。

4.如权利要求2所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，在每条镜腿上都设置了控制按钮。

5.如权利要求4所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，在每条镜腿上还设置了自定义功能按钮。

6.如权利要求1所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，在所述镜框上还设置了散热结构。

7.如权利要求1所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述鼻托为L型高架鼻托。

8.如权利要求1所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，在所述镜腿的前端部分还设置了内置扬声器和耳机插孔、以及充电和数据传输两用USB接口。

9.如权利要求1所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述智能眼镜的电路板采用HDI板设计。

10.如权利要求1-9的任一项所述的增强现实智能眼镜的用途，其用于航空维修、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、或各类现场服务的远程协助。