CN115032799A - 一种增强现实眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种增强现实眼镜，属于头戴显示技术领域，所述增强现实眼镜包括两镜腿、位于所述两镜腿之间的一镜框以及至少一增强现实模组；所述增强现实模组包括增强现实镜片，所述两镜腿和所述增强现实镜片围成容纳空间；所述增强现实眼镜还包括分别位于所述增强现实镜片相对两侧的视力矫正模组和光强度调整模组；所述视力矫正模组设置于所述容纳空间、且至少部分所述视力矫正模组位于所述增强现实镜片的光线输出部之后的光路上；所述光强度调整模组位于所述容纳空间以外；所述镜框提供所述增强现实镜片和所述视力矫正模组的安装载体。本发明增强现实眼镜，可避免由于真实环境光线强度过高导致用户无法体验清晰虚拟图像的问题。
Description
技术领域
本发明属于头戴显示技术领域，尤其涉及一种增强现实眼镜。
背景技术
增强现实头戴产品通常有两种类型：增强现实头盔和增强现实眼镜，由于轻量化且方便携带，越来越多的增强现实眼镜不断涌现。
增强现实眼镜的佩戴者通常有不同程度的近视或者远视，为了清晰地看清画面，佩戴者通常需要在佩戴增强现实眼镜的基础上佩戴近视眼镜或者远视眼镜，这造成极大的佩戴负担。
与此同时，在强光环境中，佩戴者很难看清增强现实眼镜投射出的虚拟图像光，严重影响增强现实体验效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强现实眼镜，能够在不受强光影响的情况下为近视或者远视用户提供清晰的佩戴体验。
本发明一些实施例提供一种增强现实眼镜，包括两镜腿，位于所述两镜腿之间的镜框以及至少一增强现实模组，其中，所述增强现实模组包括增强现实镜片，所述两镜腿和所述增强现实镜片围成容纳空间；
所述增强现实眼镜还包括分别位于所述增强现实镜片相对两侧的视力矫正模组和光强度调整模组；其中，
所述视力矫正模组设置于所述容纳空间，且至少部分所述光强度调整模组位于所述容纳空间以外；
所述镜框提供所述增强现实镜片和所述视力矫正模组的安装载体。
可选地，所述光强度调整模组包括一弧型防护罩。
可选地，所述弧型防护罩固定连接于所述镜框，所述弧型防护罩的两侧部到所述增强现实镜片的垂直距离小于所述弧型防护罩的中间区域到所述增强现实镜片的垂直距离。
可选地，所述增强现实眼镜还包括第一摄像头和第二摄像头；
所述镜框朝向所述弧型防护罩的一侧设置有两摄像头安装架，所述第一摄像头和所述第二摄像头分别固定安装于所述两摄像头安装架；所述弧型防护罩对应设置有用于避让所述摄像头安装架的避让孔。
可选地，所述两摄像头安装架分别设置于所述镜框两端部；
所述增强现实眼镜还包括环绕所述第一摄像头的第一保护机构和环绕所述第二摄像头的第二保护机构，所述第一保护机构和所述第二保护机构分别固定连接于所述两摄像头安装架。
可选地，所述第一保护机构远离所述镜框的一侧形成第一安装表面，所述第二保护机构远离所述镜框的一侧形成第二安装表面；所述第一安装表面和所述第二安装表面均与所述弧型防护罩平滑过渡。
可选地，所述第一安装表面与所述镜框外表面的夹角不大于20度。
可选地，所述增强现实眼镜还包括设置于所述镜框内部的主板和用于将虚拟图像光投射至增强现实镜片的至少一光机；
所述增强现实眼镜还包括散热组件，所述散热组件包括位于所述镜框的第一散热子组件、第二散热子组件以及位于所述镜腿的第三散热子组件，其中，
所述第一散热子组件耦接至所述主板、用于将所述主板产生的热量通过第一导热通路传导至所述第三散热子组件；
所述第二散热子组件耦接至所述光机、用于将所述光机产生的热量通过第二导热通路传导至所述第三散热子组件。
可选地，所述第二导热通路与所述第一导热通路至少部分重合。
可选地，所述增强现实镜片包括第一区域和第二区域，所述第一区域为所述视力矫正模组在所述增强现实镜片上的投影区域、所述第二区域为所述增强现实镜片除所述第一区域以外的区域；其中，光线进入部位于所述第二区域。
本发明实施例提供的增强现实眼镜，在增强现实镜片的一侧设置光强度调整模组、在增强现实镜片的另一侧设置视力矫正模组；用户佩戴后，真实环境光线经过光强度调整模组调整后进入用户眼睛，可以避免由于真实环境光线强度过高导致用户无法体验清晰的虚拟图像的问题；与此同时，用户通过视力矫正模组观看虚拟图像，能够改善由于视力状况造成的虚拟图像模糊；另外，该增强现实眼镜仅包括一个镜框、该镜框同时为增强现实镜片和视力矫正模组提供安装载体，能够大大减轻因为镜框数量过多造成的佩戴不适。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明一些实施例中增强现实眼镜的结构示意图；
图2是本发明另一些实施例中增强现实眼镜的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例及实施例中的“左” “右”等方位仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种增强现实眼镜，如图1所示，该增强现实眼镜包括两镜腿11、位于两镜腿之间的镜框12以及至少一增强现实模组；其中，增强现实模组包括增强现实镜片13，两镜腿11和镜框12围成容纳空间14；增强现实眼镜还包括分别位于增强现实镜片13相对两侧的视力矫正模组15和光强度调整模组16，其中，视力矫正模组15设置于容纳空间14、至少部分视力矫正模组15位于增强现实镜片13的光线输出部之后的光路上；光强度调整模组16位于容纳空间14以外；并且，镜框12提供增强现实镜片13和视力矫正模组15的安装载体，其中增强现实镜片13可以固定安装在镜框12上、视力矫正模组15可以固定安装或者可拆卸安装在镜框12上。
本发明实施例提供的增强现实眼镜，在增强现实镜片的一侧设置光强度调整模组、在增强现实镜片的另一侧设置视力矫正模组；用户佩戴后，真实环境光线经过光强度调整模组调整后进入用户眼睛，可以避免由于真实环境光线强度过高导致用户无法体验清晰的虚拟图像的问题；与此同时，用户通过视力矫正模组观看虚拟图像，能够改善由于视力状况造成的虚拟图像模糊；另外，该增强现实眼镜仅包括一个镜框、该镜框同时为增强现实镜片和视力矫正模组提供安装载体，能够大大减轻因为镜框数量过多造成佩戴不适。
本发明一些实施例中，增强现实镜片可以是用于实现增强现实功能的镜片，包括但不限于光波导镜片、自由曲面镜片等；一个增强现实镜片可以包括光学镜片、还可以包括形成于光学镜片之上的光学薄膜，其中光学镜片可以是一片光学镜片、也可以由多片相同或者不同的光学镜片胶合而成。
本发明实施例中的视力矫正模组可以用于矫正近视或者远视，根据实际使用需求而定。
需要说明的是，上述实施例中，增强现实模组包括光机、光机与增强现实镜片分立设置，光机发出的虚拟图像光穿过视力矫正模组的次数为一次，此设计尤其适用于光机出射的虚拟图像光垂直入射增强现实镜片的情况。增强现实镜片通常包括光线进入部和光线输出部，增强现实模组中的光机发射出的虚拟图像光从光线进入部入射至增强现实镜片，在增强现实镜片内部经过多次反射、衍射和/或折射后从增强现实镜片上的光线输出部出射，最后射入用户眼睛。一般来说，光线进入部和光线输出部不重叠。光线进入部可以位于增强现实镜片的侧部、或者可以位于增强现实镜片面向容纳空间一侧、或者可以位于增强现实镜片远离容纳空间一侧。光线输出部位于增强现实镜片面向容纳空间一侧。
本发明实施例中，镜框和两镜腿构成增强现实眼镜的基本框架，镜腿相对于镜框可折叠设计、或者可拆卸设计。镜框提供增强现实镜片和视力矫正模组的安装载体，一些实施例中，增强现实镜片可以固定安装于镜框上的左右两个镜片安装空间、视力矫正模组可拆卸连接于镜框；另一些实施例中，视力矫正模组固定安装于镜框上的左右两个镜片安装空间、增强现实镜片通过增强现实支架可拆卸连接于镜框。
一些实施例中，镜片安装空间用于安装视力矫正镜片，视力矫正镜片、镜框和两镜腿构成普通视力矫正眼镜；视力矫正眼镜的外侧设置增强现实模组从而实现增强现实功能。对于大多数近视用户来说，这种方案非常友好，在日常佩戴的近视眼镜外增设增强现实模组即可体验增强现实功能，同时还能节省购置成本。具体地，增强现实模组可以采用磁吸、卡扣等多种连接方式连接于镜框。例如镜框内部间隔设置若干个第一磁铁，该增强现实模组上对应设置若干个第二磁铁，第二磁铁和第一磁铁的磁性相反，增强现实模组通过第二磁铁可拆卸连接于镜框。另外，为了提升镜框的外观效果，第一磁铁可以设置于镜框壳体的内部（即不对外裸露）。
另一些实施例中，镜片安装空间用于安装增强现实镜片，此时增强现实镜片、镜框及两镜腿构成增强现实眼镜，正常视力用户佩戴该增强现实眼镜后即可体验增强现实效果；该增强现实眼镜增设视力矫正模组后，具有一定程度近视或者远视的用户佩戴后即可体验清晰的增强现实效果。
本发明一些实施例中，视力矫正模组包括左视力矫正镜片和右视力矫正镜片，其中左视力矫正镜片的面积和右视力矫正镜片的面积均不小于增强现实镜片的面积。用户佩戴增强现实眼镜后，视力矫正镜片在用户面部的投影尺寸不小于增强现实镜片在用户面部的投影尺寸。一些具体示例中，增强现实镜片为自由曲面镜片，如此可以保证从增强现实镜片出射的虚拟图像光和真实环境光均穿过视力矫正镜片后进入人眼。
另外一些实施例中，增强现实镜片的面积还可以大于视力矫正镜片的面积。一个具体示例中，增强现实眼镜为在普通近视眼镜上增设增强现实模组的形态，即：镜片安装空间安装左近视镜片和右近视镜片，增强现实模组可拆卸设置于镜框，左近视镜片和左增强现实镜片对应设置、右近视镜片和右增强现实镜片对应设置。增强现实镜片上光线输出部的尺寸小于近视镜片的尺寸、同时光线输出部在近视镜片所在平面的投影位于对应的近视镜片上；如此，增强现实模组中光机投射出的全部虚拟图像光都能经过近视镜片矫正后进入用户眼睛，能够保证用户体验清晰的虚拟图像。
一些实施例中，增强现实镜片包括第一区域和第二区域，其中第一区域为视力矫正模组在增强现实镜片上的投影区域、第二区域为增强现实镜片上除第一区域以外的区域；增强现实镜片的光线进入部位于第二区域。第一区域和第二区域可以位于增强现实镜片的同一侧、或者不同侧。通常来说，增强现实镜片上虚拟图像光的光线输出部位于视力矫正模组在增强现实镜片上的投影区域以内，增强现实镜片上的虚拟图像光的光线进入部与光线输出部分设于增强现实镜片的不同部分。
进一步地，视力矫正模组的面积不小于用户动眼眶的面积范围。如此，在最小尺寸要求下提供视力矫正模组、可以进一步降低成本。
本发明一些实施例中，如图2所示，光强度调整模组为一弧型防护罩18，该弧型防护罩固定连接于镜框或者可拆卸连接于镜框。具体地，弧型防护罩可以直接固定连接于镜框，例如弧型防护罩与镜框两侧部直接固定连接。或者，弧型防护罩可以通过支架等中间件固定连接于镜框，例如弧型防护罩通过支架与镜框中间部位固定连接。
一些实施例中，该防护罩的宽度不小于两镜腿之间的距离。防护罩为一体结构，在垂直于镜腿方向上、防护罩的外边沿与镜框的外边沿平齐。具体地，该防护罩的全部或者一部分可以由光透过率大于预定值的玻璃或者塑料制成。
具体地，所述弧型防护罩的两侧部到所述增强现实镜片的垂直距离小于所述弧型防护罩的中间区域到所述增强现实镜片的垂直距离，即弧型防护罩从中间区域向两侧部平滑弯曲，以保证增强现实眼镜整体外观。
一些实施例中，增强现实眼镜还可以包括第一摄像头和第二摄像头，该第一摄像头和/或第二摄像头可以用于实现6DOF功能。镜框朝向弧型防护罩的一侧设置有两摄像头安装架，例如两摄像头安装架设置于镜框两端部，第一摄像头和第二摄像头分别固定安装于两摄像头安装架，弧型防护罩对应设置有用于避让摄像头安装架的避让孔。具体地，摄像头安装架可以是垂直于镜框外表面向外延伸的凸起结构，该凸起结构远离镜框的一端形成倾斜面，摄像头安装在该倾斜面上。或者，摄像头安装架可以是凹陷于镜框内部的凹槽，该凹槽底部形成斜面，摄像头安装在该斜面上。如此，安装于摄像头安装架的第一摄像头和第二摄像头的视角范围分别覆盖增强现实眼镜的左前方和右前方，能够实现较好6DOF功能。
一些实施例中，两摄像头安装架对称设置于镜框两端部，增强现实眼镜还包括环绕第一摄像头的第一保护机构和环绕第二摄像头的第二保护机构，第一保护机构和第二保护机构分别固定连接于摄像头安装架，其中第一保护机构和第二保护机构远离镜框的一侧均形成安装表面17（例如第一安装表面和第二安装表面，该第一安装表面和第二安装表面以镜框外表面的中垂线对称设置），该安装表面17为向镜框两端倾斜的平面。第一保护机构和第二保护机构可以是环绕第一摄像头和第二摄像头的不规则环形结构、椭圆形结构、圆形结构或者正方形结构等，第一保护机构和第二保护机构用于保护第一摄像头和第二摄像头。
一些实施例中，第一安装表面和第二安装表面均为向内凹陷的弧面。另一些实施例中，第一安装表面和第二安装表面均为平面，且第一安装表面和第二安装表面均与弧型防护罩平滑过渡，如图2所示。
一些实施例中，第一安装表面和第二安装表面均为平面，镜框外表面近似为平面，为保证第一摄像头和第二摄像头的视角范围一定程度重合、同时兼顾增强现实眼镜的定位追踪精度，第一安装表面与镜框外表面的夹角不大于20度（即过同一焦点的第一安装表面的垂线与镜框外表面的垂线的夹角不大于20度）；同时第二安装表面与镜框外表面的夹角也不大于20度。如此，能够实现最佳6DOF功能。
一些实施例中，增强现实眼镜还可以包括设置于镜框内部的主板和用于将虚拟图像光投射至增强现实镜片的至少一光机；
该增强现实眼镜还可以包括散热组件，该散热组件包括位于镜框的第一散热子组件、第二散热子组件以及位于镜腿的第三散热子组件，其中，第一散热子组件耦接至主板、用于将主板产生的热量通过第一导热通路传导至第三散热子组件；第二散热子组件耦接至光机、用于将光机产生的热量通过第二导热通路传导至第三散热子组件。其中，第一散热子组件、第二散热子组件、第三散热子组件中的一个或者多个可以是石墨片或者其他吸热或散热材料。第一导热通路和第二导热通路可以为固体材质或者内部填充一定量液体工质的固定材质。
上述实施例中，由于设置于镜框外侧的防护罩影响镜框本身的散热性能，镜框内部主板和光机产生的热量需要传递至镜腿进行散热。如此，来自主板和光机的热量必须由连接于镜框和镜腿之间的转轴传导至镜腿，即第一导热通路和第二导热通路必须占用转轴原本有限的空间，这对转轴设计带来一定挑战。
为减少对转轴有限空间的占用，本发明一些实施例中，第二导热通路与第一导热通路至少部分重合。例如，第一导热通路和第二导热通路在镜框侧汇合后同时穿过增强现实眼镜的转轴以延伸至镜腿，如此大大减小了转轴空间占用。
具体地，为了降低转轴转动带来的寿命损耗、延长散热组件整体使用寿命，第一导热通路和第二导热通路可采用柔性导热材料。一些示例中，该散热组件可以是微型热管，此时第一散热子组件和第二散热子组件可以是微型蒸发单元、第三散热子组件可以是微型冷凝单元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种增强现实眼镜，包括两镜腿，位于所述两镜腿之间的镜框以及至少一增强现实模组，其特征在于：
所述增强现实模组包括增强现实镜片，所述两镜腿和所述增强现实镜片围成容纳空间；
所述增强现实眼镜还包括分别位于所述增强现实镜片相对两侧的视力矫正模组和光强度调整模组；其中，
所述视力矫正模组设置于所述容纳空间，且至少部分所述光强度调整模组位于所述容纳空间以外；
所述镜框提供所述增强现实镜片和所述视力矫正模组的安装载体。
2.根据权利要求1所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述光强度调整模组包括一弧型防护罩。
3.根据权利要求2所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述弧型防护罩固定连接于所述镜框，所述弧型防护罩的两侧部到所述增强现实镜片的垂直距离小于所述弧型防护罩的中间区域到所述增强现实镜片的垂直距离。
4.根据权利要求3所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述增强现实眼镜还包括第一摄像头和第二摄像头；
所述镜框朝向所述弧型防护罩的一侧设置有两摄像头安装架，所述第一摄像头和所述第二摄像头分别固定安装于所述两摄像头安装架；所述弧型防护罩对应设置有用于避让所述摄像头安装架的避让孔。
5.根据权利要求4所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述两摄像头安装架分别设置于所述镜框两端部；
所述增强现实眼镜还包括环绕所述第一摄像头的第一保护机构和环绕所述第二摄像头的第二保护机构，所述第一保护机构和所述第二保护机构分别固定连接于所述两摄像头安装架。
6.根据权利要求5所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述第一保护机构远离所述镜框的一侧形成第一安装表面，所述第二保护机构远离所述镜框的一侧形成第二安装表面；所述第一安装表面和所述第二安装表面均与所述弧型防护罩平滑过渡。
7.根据权利要求6所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述第一安装表面与所述镜框外表面的夹角不大于20度。
8.根据权利要求7所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述增强现实眼镜还包括设置于所述镜框内部的主板和用于将虚拟图像光投射至增强现实镜片的至少一光机；
所述增强现实眼镜还包括散热组件，所述散热组件包括位于所述镜框的第一散热子组件、第二散热子组件以及位于所述镜腿的第三散热子组件，其中，
所述第一散热子组件耦接至所述主板、用于将所述主板产生的热量通过第一导热通路传导至所述第三散热子组件；
所述第二散热子组件耦接至所述光机、用于将所述光机产生的热量通过第二导热通路传导至所述第三散热子组件。
9.根据权利要求8所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述第二导热通路与所述第一导热通路至少部分重合。
10.根据权利要求1-9任一项所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述增强现实镜片包括第一区域和第二区域，所述第一区域为所述视力矫正模组在所述增强现实镜片上的投影区域、所述第二区域为所述增强现实镜片除所述第一区域以外的区域；其中，光线进入部位于所述第二区域。
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