CN110398838A - 一种增强现实单眼ar眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增强现实单眼AR眼镜，包括：眼镜主体，用于显示影像信息；鼻套，设置于眼镜主体的一侧，用于套设在鼻梁上，使鼻部对鼻套施加支撑力；支撑架，呈弯曲状，其前端可拆卸连接眼镜主体，末端延伸且悬空。本发明采用单眼模式，使用户更加清楚分辨现实和虚拟信息，降低头晕感；此外，采用鼻套和弯曲的支撑架的配合，用户鼻部支撑鼻套，头部给支撑架反作用力，来降低鼻套对用户鼻梁的压迫感，进一步提高舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及一种AR显示技术领域，具体涉及一种增强现实单眼AR眼镜。
背景技术
增强现实技术(AR,Augmented Reality)是一种把虚拟世界与现实世界无缝集成的技术。随着便携式电子产品的发展，AR技术的应用越来越广泛。AR眼镜是AR技术重要应用之一。用户只需带上AR眼镜就可以看到别样的世界，而且，由于AR技术把虚拟图像和现实世界融合，可以使用户获取更多的信息，使得AR眼镜的应用更加广泛并且受到越来越多的欢迎。
AR眼镜一般为头戴式显示，与常规的眼镜结构类似，都是两个镜片和两侧的两个镜架。但是，由于AR眼镜相对于一般的眼镜还具有光学系统和计算系统等，所以AR眼镜的壳体比一般的眼镜较大。此外，由于AR眼镜将虚拟图像和现实环境融合，用户很容易混淆或者头晕，甚至导致反应错乱的问题，而且戴两个眼镜片的眼镜会压迫鼻梁，降低用户的舒适感。在现实测试中，发现大多数使用AR眼镜的用户都会出现头晕的问题。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种单眼AR眼镜，使得用户在获取虚拟信息的同时，更加清楚地分辨现实和虚拟信息，降低头晕感，提高用户使用舒适度。
为了达到上述目的，本发明提供了一种一种增强现实单眼AR眼镜，包括：
眼镜主体，用于显示影像信息；
鼻套，设置于眼镜主体的一侧，用于套设在鼻梁上，使鼻部对鼻套施加支撑力；
支撑架，呈弯曲状，其前端可拆卸连接眼镜主体，末端延伸且悬空。
在一实施例中，所述眼镜主体包括：眼镜壳体、位于眼镜壳体内的空腔、位于空腔内的光路系统、与光路系统连接的LED芯片系统；其中，
LED芯片系统投射出微影像光束到光路系统中；
光路系统将LED芯片系统发出的微影像光束进行放大投射出放大的影像到空腔外。
在一实施例中，所述光路系统包括折射镜、反射镜；其中，反射镜与LED芯片系统相对设置，折射镜倾斜设置于反射镜与LED芯片系统之间。
在一实施例中，所述空腔的两面分别设置有前窗口和后窗口；前窗口用于面对外界，后窗口用于面对人眼，经反射镜放大的微影像光束从后窗口射出后进入人眼；后窗口面对所述支撑架。
在一实施例中，所述反射镜设置于前窗口和后窗口之间且位于前窗口和后窗口的侧方；所述折射镜相对于所述前窗口和所述后窗口均倾斜设置；所述折射镜一侧壁位于靠近所述前窗口和所述反射镜且远离所述LED芯片系统的一侧，所述折射镜的另一侧壁位于靠近所述后窗口和所述LED芯片系统且远离所述反射镜的一侧；
所述微投影光束从所述LED芯片系统投射出来进入所述折射镜，经所述折射镜折射入射到所述反射镜上，所述反射镜将微投影放大反射汇聚到所述折射镜上，放大的微投影光束经折射镜反射投出所述后窗口。
在一实施例中，所述折射镜相对于所述LED芯片系统的一面的透过率大于所述折射镜相对于反射镜的一面的透过率。
在一实施例中，所述折射镜相对于所述反射镜的反射率大于所述折射镜相对于所述LED芯片系统的一面的反射率。
在一实施例中，所述反射镜为凹面镜；凹面镜凹面面对所述折射镜。
在一实施例中，所述折射镜相对于所述前窗口的夹角不大于45°。
在一实施例中，所述前窗口与所述后窗口之间的间距不大于6mm。
在一实施例中，所述后窗口外侧具有后窗框；所述后窗框的侧壁为倾斜的，且从所述后窗口向外张开式倾斜。
在一实施例中，所述鼻套具有贴合于鼻部的倾斜侧壁。
在一实施例中，所述倾斜侧壁的内表面光滑。
在一实施例中，所述支撑架包括支撑架主体、耳部支撑区和后脑支撑区；耳部支撑区靠近所述支撑架的末端；所述后脑支撑区位于支撑架的中部且与所述后窗口相对设置。
在一实施例中，所述耳部支撑区包括第一支撑部和第二支撑部；第一支撑部向上倾斜，第二支撑部向下弯曲倾斜。
在一实施例中，所述后脑支撑区沿着支撑架主体向下延伸扩展，使得后脑支撑区的宽度大于支撑架主体的宽度。
在一实施例中，所述后脑支撑区呈轴对称结构。
在一实施例中，所述眼镜主体与所述支撑架的连接处还设置有连接部件；连接部件具有连接腔和连接腔外壳，连接腔外壳的一端固定在眼镜主体上，另一端与支撑架活动连接；其中，连接腔外壳具有一开口；支撑架的前端通过所述开口插入到连接腔内，沿着所述开口插入或拔离所述连接腔。
在一实施例中，所述连接腔外壳的内表面设置有卡合结构，使得所述支撑架的前端经过所述开口插入到所述卡合结构中而固定。
在一实施例中，所述连接腔具有凹凸内表面，使得所述支撑架的前端插入所述连接腔后被卡紧。
本发明的单眼AR眼镜，首先，采用单眼模式，使用户更加清楚分辨现实和虚拟信息，降低头晕感；此外，采用鼻套和弯曲的支撑架的配合，用户鼻部支撑鼻套，头部给支撑架反作用力，来降低鼻套对用户鼻梁的压迫感，进一步提高舒适度；进一步的，支撑架包括支撑架主体、耳部支撑区和后脑支撑区，使得耳朵给耳部支撑区支撑力，后脑部给后脑支撑区反作用力支撑，再加上鼻套的支撑，进一步降低鼻梁压迫感，提高舒适度，二者鼻套、后脑支撑区、支撑架末端的耳部支撑区，在用户使用时，也即是鼻梁、后脑部和左耳或右耳形成三个支撑点，并且，左耳的支撑点起到了进一步稳定支撑架主体的作用。再者，耳部支撑区设置向上倾斜的第一支撑部和向下弯曲倾斜的第二支撑部，第一支撑部向上倾斜，缓解对耳部的压迫感，提高后脑支撑区对耳部支撑区的拉力，提高用户舒适度。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的单眼AR眼镜的三维结构示意图
图2为本发明的一个实施例的单眼AR眼镜的前视结构示意图
图3为本发明的一个实施例的单眼AR眼镜的俯视结构示意图
图4为本发明的一个实施例的单眼AR眼镜的后视结构示意图
图5为本发明的一个实施例的眼镜主体中的各个部分的相对位置关系示意图
图6为本发明的一个实施例的鼻套的侧视结构示意图
图7为本发明的一个实施例的鼻套与眼镜主体的相当位置关系示意图
图8为本发明的一个实施例的鼻套与眼镜主体的作用力示意图
图9为本发明的一个实施例的连接部件的纵截面和AA’方向的截面结构示意图
图10为本发明的一个实施例的连接部件的纵截面和BB’方向的截面结构示意图
图11为本发明的一个实施例的连接部件的纵截面和CC’方向的截面结构示意图
图12为本发明的一个实施例的连接部件的横截面结构示意图
图13为本发明的一个实施例的连接部件的横截面结构示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
本发明的单眼AR眼镜，采用单眼式结构，包括眼镜主体、鼻套和支撑架。眼镜主体用于显示影像信息；鼻套用于套设在鼻梁上；支撑架呈弯曲状，前端可拆卸连接眼镜主体，末端延伸且悬空。
以下结合附图1～13和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1～4，眼镜主体01的一侧设置鼻套02，眼镜主体01的另一侧连接支撑架03。眼镜主体01的外壳材质可以采用高分子绝缘隔热材质，避免眼镜主体01的热量散发对用户的眼睛产生热辐射。
请参阅图5，图5为了表达眼镜主体01的内部各个部分，采用示意形式，不用于限制本发明保护范围。眼镜主体01包括：眼镜壳体100、位于眼镜壳体100内的空腔Q、位于空腔Q内的光路系统、与光路系统连接的LED芯片系统101。其中，LED芯片系统101投射出微影像光束到光路系统中；光路系统将LED芯片系统101发出的微影像光束进行放大投射出放大的影像到空腔Q外。光路系统101包括折射镜102、反射镜103；其中，反射镜103与LED芯片系统101相对设置，折射镜102倾斜设置于反射镜103与LED芯片系统101之间。空腔Q的两面分别设置有前窗口104和后窗口105；前窗口104用于面对外界，后窗口105用于面对人眼，经反射镜103放大的微影像光束从后窗口105射出后进入人眼；后窗口105面对支撑架03。进一步的，如图5所示，反射镜103设置于前窗口104和后窗口105之间且位于前窗口104和后窗口105的侧方；折射镜102相对于前窗口104和后窗口105均倾斜设置；折射镜102一侧壁位于靠近前窗口104和反射镜103且远离LED芯片系统101的一侧，折射镜102的另一侧壁位于靠近后窗口105和LED芯片系统104且远离反射镜103的一侧。微投影光束从LED芯片系统101投射出来进入折射镜102，经折射镜102折射入射到反射镜103上，反射镜103将微投影放大反射汇聚到折射镜102上，放大的微投影光束经折射镜102反射投出后窗口105。这里，为了缩短光程，减小眼镜主体的体积，反射镜103采用凹面镜，凹面镜的凹面面对折射镜。
这里，如图5所示，为了提高微投影光束的透过率和成像质量，折射镜102相对于LED芯片系统101的一面具有高透过率。当微投影光束投射到反射镜103上，被反射镜103反射之后又再次返回到折射镜102上，然后被折射镜102反射出来，透过后窗口105出来进入人眼；较佳的，折射镜102相对于LED芯片系统101的一面的透过率大于折射镜102相对于反射镜103的一面的透过率。为了具有较佳的反射效果，折射镜102相对于反射镜103的一面具有较高的反射率，较佳的，折射镜102相对于反射镜103的一面的反射率大于折射镜102相对于LED芯片系统101的一面的反射率。
为了进一步减小眼镜主体的体积，缩短光学路程，折射镜102相对于前窗口104的夹角设置为不大于45°，前窗口104与后窗口105之间的间距可以不大于6mm，从而实现眼镜主体的扁平化和便携式，提高使用者舒适度。
请再次参阅图5并结合图7，后窗口105外侧具有后窗框1051；后窗框1051的侧壁为倾斜的，且从后窗口105向外张开式倾斜，从而使得用户的眼睛外部能够贴合在后窗框1051的表面且眼睛与后窗口105保持一定的距离，在后窗口105较小面积的情况下提高了用户的视野，保护用户的眼睛、提高舒适度。
请参阅图6并结合图7，本实施例的鼻套02具有贴合于鼻部的倾斜的侧壁，使得套设于鼻部的鼻套02能够与鼻部良好的贴合，降低对鼻梁的压力，提高使用者舒适度。此外，倾斜侧壁的内表面光滑，进一步提高鼻套02与鼻部的贴合度。请结合图2和3，为了使得作用到鼻部的压力均匀，提高使用者舒适度，鼻套02设置为轴对称结构，如图7所示，示出了对称轴Z1，以对称轴Z1呈对称的鼻套02两侧分为：第一鼻翼201和第二鼻翼202。为了进一步降低对用户鼻部的压力，如图8的受力分析所示，左图为鼻套02与眼镜主体01未融合在一起的结构，右图为鼻套02与眼镜主体01融合在一起的结构，将鼻套02的一侧与眼镜主体01的一侧融合在一起，不仅使得作用在鼻套02上的压力方向能够从倾斜向下拉力改变为倾斜向下的压力，提高了鼻套02的稳定性，使得还将对鼻套02上的作用力从点受力(黑色圆点为受力点)改变为面受力(粗实线为受力面)。较佳的，对称轴Z1与眼镜主体01的侧壁重合。
请再次参阅图1，支撑架03包括支撑架主体003、耳部支撑区302和后脑支撑区301。耳部支撑区302设置靠近支撑架03的末端032，结合图5，后脑支撑区301设置于支撑架03的中部且与后窗口105相对设置。结合图4，后脑支撑区301沿着支撑架主体003向下延伸扩展，使得后脑支撑区301的宽度大于支撑架主体003的宽度，较佳的，为了提高后脑支撑区301对后脑作用力的平均性，进一步提高使用者的舒适度，后脑支撑区301设置为轴对称结构，后脑支撑区301的宽度沿对称轴Z2向两侧逐渐缩减，直至与支撑架主体003的宽度接近或相同。此外，为了降低支撑架03对耳部的压力，设置耳部支撑区302包括第一支撑部3021和第二支撑部3022。第一支撑部3021向上倾斜，第二支撑部3022向下弯曲倾斜，这样设置的耳部支撑区302的结构，与后脑支撑区301的结构相配合，使得眼镜主体01戴在人脑上更加稳定，并且，降低对鼻部的压力，降低对耳部的压力，提高人体舒适度。请再次参阅图3，较佳的，鼻套02的对称轴、后脑支撑区301的对称轴在同一竖直面内(虚线所示)。鼻套02和后脑支撑区301的配合使得眼镜主体01可以承载于使用者脑袋上。为了降低对使用者鼻部的压力，以及降低后脑支撑区对后脑部的压力，在靠近支撑架主体01末端设置了耳部支撑区302，耳部支撑区302、后脑支撑区301和鼻套02构成牢固的支撑结构和降低后脑和鼻部压力，来支撑眼镜主体01，提高使用者的舒适度。
请再次参阅图1，眼镜主体01与支撑架03的连接处还设置有连接部件011。如图9～13,具体的，连接部件011具有连接腔1102和连接腔外壳1101，连接腔外壳1101的一端固定在眼镜主体01上，另一端与支撑架03的前端031活动连接。其中，连接腔外壳1101具有一开口；支撑架03的前端031通过开口插入到连接腔1102内，沿着开口插入或拔离连接腔1102。支撑架03的前端031与连接腔1102的连接方式，可以采用活动连接，使得支撑架03的前端031插入到连接腔1102内部后可以向内插入或向外拔出。这里，支撑架03的前端031与连接腔1102可以分离，从而实现支撑架03与眼镜主体01的可拆卸功能。进一步的，在连接腔外壳1101的内表面设置有卡合结构，使得支撑架03的前端031经过开口插入到卡合结构中而固定。当然，卡合结构可以与连接腔壳体1101采用机械连接方式，也可以与连接腔壳体1101为一体。在一种固定方式中，如图9所示，图9中上图为连接部件011的纵截面结构示意图，下图为沿AA’方向的截面结构示意图，可以设置连接腔1102具有凹凸内表面，使得支撑架03的前端031插入连接腔1102后被卡紧。需要说明的是，连接腔壳体1101内表面围成筒状。筒状可以为圆筒、方桶等，支撑架03的前端031的横截面形状与连接腔壳体1101内表面围成筒状相匹配，即是支撑架03的前端031的横截面为圆形时，连接腔壳体1101内表面围成圆筒，支撑架03的前端031的横截面为方形时，连接腔壳体1101内表现围成方桶。连接腔1102的凸起的内表面之间的间距小于支撑架03的前端031的宽度。请参阅图10，图10中上图为纵截面结构示意图，下图为沿BB’方向的截面结构示意图，为了进一步提高夹紧效果，连接腔1102的凹凸内表面环绕且凸起表面聚集接触在一起，此时，连接腔1102内壁的材料为柔性材料。
请参阅图11，图11中上图为连接部件011的纵截面结构示意图，下图为沿CC’方向的截面结构示意图，在另一种固定方式中，连接腔壳体1101内表面围成呈筒状，内表面光滑。这里，连接腔壳体1101的内表面围成呈方筒状，方筒的宽度小于支撑架03的前端031的宽度。
请参阅图12，在另一种固定方式中，连接腔壳体1101的内表面包括第一内表面11021和第二内表面11022；第一内表面11021和第二内表面11022平行；第一内表面11021和第二内表面11022之间的间距小于支撑架03的前端031的宽度。请参阅图13，还可以进一步设计第一内表面11021和第二内表面11022相接触，此时连接腔1102的内壁材料为柔性材料，从而增加对支撑架03的前端031的固定力度。
综上所述，本发明设计了单眼AR眼镜。首先，采用单眼模式，使用户更加清楚分辨现实和虚拟信息，降低头晕感；此外，采用鼻套和弯曲的支撑架的配合，用户鼻部支撑鼻套，头部给支撑架反作用力，来降低鼻套对用户鼻梁的压迫感，进一步提高舒适度；进一步的，支撑架包括支撑架主体、耳部支撑区和后脑支撑区，使得耳朵给耳部支撑区支撑力，后脑部给后脑支撑区反作用力支撑，再加上鼻套的支撑，进一步降低鼻梁压迫感，提高舒适度，二者鼻套、后脑支撑区、支撑架末端的耳部支撑区，在用户使用时，也即是鼻梁、后脑部和左耳或右耳形成三个支撑点，并且，左耳的支撑点起到了进一步稳定支撑架主体的作用。再者，耳部支撑区设置向上倾斜的第一支撑部和向下弯曲倾斜的第二支撑部，第一支撑部向上倾斜，缓解对耳部的压迫感，提高后脑支撑区对耳部支撑区的拉力，提高用户舒适度。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (20)
1.一种增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，包括：
眼镜主体，用于显示影像信息；
鼻套，设置于眼镜主体的一侧，用于套设在鼻梁上，使鼻部对鼻套施加支撑力；
支撑架，呈弯曲状，其前端可拆卸连接眼镜主体，末端延伸且悬空。
2.根据权利要求1所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述眼镜主体包括：眼镜壳体、位于眼镜壳体内的空腔、位于空腔内的光路系统、与光路系统连接的LED芯片系统；其中，
LED芯片系统投射出微影像光束到光路系统中；
光路系统将LED芯片系统发出的微影像光束进行放大投射出放大的影像到空腔外。
3.根据权利要求2所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述光路系统包括折射镜、反射镜；其中，反射镜与LED芯片系统相对设置，折射镜倾斜设置于反射镜与LED芯片系统之间。
4.根据权利要求3所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述空腔的两面分别设置有前窗口和后窗口；前窗口用于面对外界，后窗口用于面对人眼，经反射镜放大的微影像光束从后窗口射出后进入人眼；后窗口面对所述支撑架。
5.根据权利要求4所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述反射镜设置于前窗口和后窗口之间且位于前窗口和后窗口的侧方；所述折射镜相对于所述前窗口和所述后窗口均倾斜设置；所述折射镜一侧壁位于靠近所述前窗口和所述反射镜且远离所述LED芯片系统的一侧，所述折射镜的另一侧壁位于靠近所述后窗口和所述LED芯片系统且远离所述反射镜的一侧；
所述微投影光束从所述LED芯片系统投射出来进入所述折射镜，经所述折射镜折射入射到所述反射镜上，所述反射镜将微投影放大反射汇聚到所述折射镜上，放大的微投影光束经折射镜反射投出所述后窗口。
6.根据权利要求3所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述折射镜相对于所述LED芯片系统的一面的透过率大于所述折射镜相对于反射镜的一面的透过率。
7.根据权利要求6所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述折射镜相对于所述反射镜的反射率大于所述折射镜相对于所述LED芯片系统的一面的反射率。
8.根据权利要求3所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述反射镜为凹面镜；凹面镜凹面面对所述折射镜。
9.根据权利要求5所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述折射镜相对于所述前窗口的夹角不大于45°。
10.根据权利要求5所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述前窗口与所述后窗口之间的间距不大于6mm。
11.根据权利要求4所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述后窗口外侧具有后窗框；所述后窗框的侧壁为倾斜的，且从所述后窗口向外张开式倾斜。
12.根据权利要求1所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述鼻套具有贴合于鼻部的倾斜侧壁。
13.根据权利要求12所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述倾斜侧壁的内表面光滑。
14.根据权利要求1所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述支撑架包括支撑架主体、耳部支撑区和后脑支撑区；耳部支撑区靠近所述支撑架的末端；所述后脑支撑区位于支撑架的中部且与所述后窗口相对设置。
15.根据权利要求14所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述耳部支撑区包括第一支撑部和第二支撑部；第一支撑部向上倾斜，第二支撑部向下弯曲倾斜。
16.根据权利要求14所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述后脑支撑区沿着支撑架主体向下延伸扩展，使得后脑支撑区的宽度大于支撑架主体的宽度。
17.根据权利要求16所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述后脑支撑区呈轴对称结构。
18.根据权利要求1所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述眼镜主体与所述支撑架的连接处还设置有连接部件；连接部件具有连接腔和连接腔外壳，连接腔外壳的一端固定在眼镜主体上，另一端与支撑架活动连接；其中，连接腔外壳具有一开口；支撑架的前端通过所述开口插入到连接腔内，沿着所述开口插入或拔离所述连接腔。
19.根据权利要求18所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述连接腔外壳的内表面设置有卡合结构，使得所述支撑架的前端经过所述开口插入到所述卡合结构中而固定。
20.根据权利要求19所述的增强现实单眼AR眼镜，其特征在于，所述连接腔具有凹凸内表面，使得所述支撑架的前端插入所述连接腔后被卡紧。
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