CN220399736U - 增强现实眼镜和增强现实组合眼镜 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种增强现实眼镜和增强现实组合眼镜，增强现实眼镜包括光学成像系统、框架和两个支腿；光学成像系统包括像源和光学元件，像源用于发出形成图像的光线，光学元件用于调整光线的传播路径并构成增强现实眼镜的部分外观；框架包括壳体和框上凸缘，壳体用于支撑光学成像系统，框上凸缘自壳体向框架的内侧延伸，在用户同时佩戴框形的视力矫正眼镜和增强现实眼镜时，框上凸缘能够搭接在视力矫正眼镜的镜框上方；两个支腿分别连接在壳体的两端，用于支撑框架；其中，增强现实眼镜的眼睛间隙为8mm‑12mm，框上凸缘超出壳体后表面的长度大于2mm且小于眼睛间隙。

Description

增强现实眼镜和增强现实组合眼镜

技术领域

本申请实施例涉及头戴显示设备技术领域，尤其涉及增强现实眼镜和增强现实组合眼镜。

背景技术

增强现实眼镜(Augmented Reality,AR)眼镜可以在显示虚拟场景的同时，使用户同时观察到现实世界，用户甚至可以与虚拟场景进行交互，是未来智能硬件产品的一种新形态。

为了解决近视用户佩戴AR眼镜的问题，相关技术中，提供了一种无镜腿的视力矫正眼镜，该视力矫正眼镜包括相互连接的鼻托和两个镜片，鼻托与AR眼镜适配，能够可拆卸地安装于AR眼镜上。使用时，视力矫正眼镜的鼻托就充当了AR眼镜的鼻托，从而使得近视用户也可以使用AR眼镜。

但是，这种解决方案造成了至少两个问题：其一，近视用户必须购买与AR眼镜配套的视力矫正眼镜，增加了使用成本；其二，在使用时，近视用户需将日常佩戴的框形的视力矫正眼镜取下，同时将配套的视力矫正眼镜和AR眼镜组组装在一起，然后才能使用AR眼镜，操作繁琐。

实用新型内容

根据本申请实施例提供一种增强现实眼镜，包括光学成像系统、框架和两个支腿，所述光学成像系统包括像源和光学元件，所述像源用于发出形成图像的光线，所述光学元件用于调整光线的传播路径并构成所述增强现实眼镜的部分外观；所述框架包括壳体和框上凸缘，所述壳体用于支撑所述光学成像系统，所述框上凸缘自所述壳体向所述框架的内侧延伸，在用户同时佩戴框形的视力矫正眼镜和所述增强现实眼镜时，所述框上凸缘能够搭接在所述视力矫正眼镜的镜框上方；两个所述支腿分别连接在所述壳体的两端，用于支撑所述框架；其中，所述增强现实眼镜的眼睛间隙为8mm-12mm，所述框上凸缘超出所述壳体后表面的长度大于2mm且小于所述眼睛间隙。

本申请还提供一种增强现实组合眼镜，包括框形的视力矫正眼镜和上述的增强现实眼镜。

附图说明

以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。其中，

图1为本申请实施例提供的一种增强现实眼镜的立体示意图。

图2为本申请实施例提供的一种增强现实组合眼镜的立体示意图，也即增强现实眼镜和框形的视力矫正眼镜适配在一起时的立体示意图。

图3为本申请实施例提供的一种增强现实组合眼镜的侧视图，也即增强现实眼镜和框形的视力矫正眼镜适配在一起时的侧视图，其中省略了增强现实眼镜的一个支腿。

图4为本申请实施例提供的一种增强现实眼镜和一种框形的视力矫正眼镜适配在一起时的局部示意图。

图5展示了本申请实施例提供的一种增强现实眼镜的支腿可以在三个高度位置调节的示意图。

图6展示了本申请实施例提供的一种增强现实眼镜的光学成像系统的原理示意图。

附图标记说明：

11-像源，12-分光镜，13-半反射镜；

20-框架，21-壳体，22-框上凸缘；

30-支腿，31-第二凸缘，32-第三凸缘，33-第一弯折部；

40-视力矫正眼镜，41-镜框，42-镜腿，43-第二弯折部，50-眼睛；

T1-图像光线，T2-环境光线，Q-眼动范围。

具体实施方式

为了对本申请实施例的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请实施例的具体实施方式。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本申请相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个或多个，或仅标示出了其中的一个或多个。

参见图1所示，是本申请一些实施例提供的头戴显示设备的光学成像系统的原理示意图。

第一方面，参见图1所示，本申请提供了一种增强现实眼镜，该增强现实眼镜包括光学成像系统、框架20和两个支腿30。光学成像系统包括像源11和光学元件，像源11用于发出形成图像的光线，光学元件用于调整光线的传播路径并构成增强现实眼镜的部分外观。

可以理解地，光学元件构成增强现实眼镜的部分外观，指的是至少部分光学元件可以位于增强现实眼镜的外部，用户能直接触及的位置。光学元件也构成了增强现实眼镜的外观的一部分。例如，图1中的分光镜12。

图6示出了一种可能的光学成像系统的原理示意图。光学元件包括分光镜12和半反射镜13。像源11可以为显示器，用于发出能够形成图像的光线，光学元件用于调整光线的传播路径，以使光线能够到达用户的眼睛50，从而在用户的眼中形成适宜大小的图像。像源11发射图像光线T1，图像光线T1到达分光镜12后，分光镜12使得图像光线T1向半反射镜13传播。图像光线T1到达半反射镜13后，半反射镜13使得图像光线T1反射回分光镜12。反射回分光镜12的图像光线T1能够透过分光镜12，到达用户的眼睛50，使得用户看到图像光线T1承载的图像。环境光线T2可以透过半反射镜13和分光镜12，然后到达用户的眼睛50，使得用户同时看到真实世界以及在真实世界中添加的图像。

框架20包括壳体21和框上凸缘22，壳体21用于支撑光学成像系统，框上凸缘22自壳体21向框架20的内侧延伸，在用户同时佩戴框形的视力矫正眼镜40和本申请提供的增强现实眼镜时，框上凸缘22能够搭接在视力矫正眼镜40的镜框41上方。两个支腿30分别连接在壳体21的两端，用于支撑框架20。佩戴时，两个支腿30分别位于用户头部的两侧，且位于耳朵上方。框架20的内侧也可以理解为框架20的后侧。为了便于描述，本申请基于用户佩戴增强现实眼镜时，用户眼睛50与框架20之间的相对位置关系定义：眼睛50位于框架20的后方，框架20的朝向用户眼睛50的一侧为后侧。

可以理解地，本申请中的术语“视力矫正眼镜”指用于矫正视力的眼镜，例如近视眼镜、远视眼镜和散光眼镜等等。

可选地，光学成像系统和框上凸缘22均可以设置在壳体21上，支腿30、分光镜12和框上凸缘22均位于框架20的后侧。在佩戴本申请提供的增强现实眼镜时，分光镜12朝向用户眼睛50，框上凸缘22位于壳体21和用户眼睛50之间，从而能够搭接在视力矫正眼镜40的镜框41上方，被视力矫正眼镜40支撑。

在增强现实系统中，眼动范围(eye box)是指近眼显示光学模组与眼睛50之间的一块锥形区域，也是显示内容最清晰的区域。眼睛间隙(eye clearance)是指在能满足设定的眼动范围前提下，眼睛与最接近的光学元件之间的间距。在如图1所示的增强现实眼镜中，眼动范围Q可以理解为分光镜12和眼睛50之间的一块锥形区域。本申请的眼动范围Q可以参见图1所示。眼睛间隙可以理解为眼睛50与分光镜12上侧之间的间距，可参见图6，E1指代眼睛间隙。

本申请中，还可以设定增强现实眼镜的眼睛间隙为8mm-12mm，框上凸缘22超出壳体21后表面的长度大于2mm且小于眼睛间隙。

实践中，视力矫正眼镜的安装两个镜片的镜框相对镜框的中间部分会略有弯曲。参考图3和图4，示出了两种不同的视力矫正眼镜。图3中，安装两个镜片的镜框相对镜框的中间部分弯曲程度较大，因此从侧视图中能看到部分的镜框。图4中，安装两个镜片的镜框相对镜框的中间部分弯曲程度较小，因此从侧视图中几乎看不到镜框。

在用户同时佩戴框形的视力矫正眼镜40和本申请提供的增强现实眼镜时，增强现实眼镜的壳体21后表面与视力矫正眼镜40在配合时是不平行的。这是由于壳体21后表面的倾角一般大于视力矫正眼镜40前表面的倾角，当壳体21后表面与视力矫正眼镜40接触后，壳体21后表面与视力矫正眼镜40之间有间隙。通过图3和图4可知，图4中示出的视力矫正眼镜的间隙大于图3中示出的视力矫正眼镜的间隙，图4中示出的间隙C一般约2mm。那么就需要使框上凸缘22向后延伸的长度大于该间隙C，才能够保证框上凸缘22能够稳定的搭接在各种类型的视力矫正眼镜40上。通过上述技术方案，使框上凸缘22超出壳体21后表面的长度大于2mm，可以使得框上凸缘22向后延伸以超出上述间隙C，从而可以保证框上凸缘22能够稳定的搭接在视力矫正眼镜40上。同时，框上凸缘22超出壳体21后表面的长度应小于眼睛间隙，以避免框上凸缘22接触到用户眼睛。需要明确的是：框上凸缘22超出壳体21后表面的长度是指框上凸缘22超出壳体21后表面的与视力矫正眼镜40接触处的长度。

出瞳距离(Eye relief)是指从眼睛50(角膜顶点)沿光轴到分光镜12的距离，可参见图6中指代出瞳距离的E2。参考图2和图3，可以设定：增强现实眼镜的出瞳距离在16mm至20mm之间，18mm左右较优。而一般的视力矫正眼镜40的出瞳距离在9mm至12mm之间，10mm左右较优。如此，上述设置使增强现实眼镜的眼动范围Q可以落在视力矫正眼镜40的镜框内部，则既能满足增强现实眼镜的需求，也能满足普通视力矫正眼镜40的需求。

综上可知，本申请提供的增强现实眼镜可以与用户的框形的视力矫正眼镜40良好匹配，在使用普通视力矫正眼镜40的情况下，用户佩戴增强现实眼镜，可以保证用户的眼睛50在增强现实眼镜的适宜的眼睛间隙和眼动范围内，保证了增强现实眼镜显示效果。用户的框形的视力矫正眼镜40可以支撑增强现实眼镜，框形的视力矫正眼镜40的鼻托可以充当增强现实眼镜的鼻托。

此外，可以使增强现实眼镜在横向上为弧线设计，以利于能够更好匹配横向上较为弯曲的视力矫正眼镜40的镜框41。

在一种示例中，增强现实眼镜的眼睛间隙可以为10mm。

在一种示例中，框上凸缘22超出壳体21后表面的长度为2mm-8mm。该长度小于眼睛间隙的最小取值8mm，既能够保证框上凸缘22不会碰到用户眼睛50，还能够达到较佳观看效果。可选地，框上凸缘22超出壳体21后表面的长度可以为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm或8mm。

在一种可能的实施例中，两个支腿30上均设置有朝向另一个支腿30的第二凸缘31；在用户同时佩戴框形的视力矫正眼镜40和增强现实眼镜时，第二凸缘31能够搭接在视力矫正眼镜40的镜腿42上方。如此，视力矫正眼镜40的镜腿42可以通过框上凸缘22支撑增强现实眼镜的支腿30，从而可以在框上凸缘22被支撑的基础上，增加支撑点数量和面积，使增强现实眼镜能够被视力矫正眼镜40稳定支撑。

由于市面上多数视力矫正眼镜40的两个镜腿42之间的间距在135mm到152mm左右。因此，在一种示例中，支腿30包括靠近框架20的第一段和远离框架20的第二段，第二凸缘31设置在第一段，两个支腿30能够发生向外扩展的弹性变形，且扩展后，两个支腿30第二段的内表面之间的最大距离大于或等于152mm。如此，基于支腿30的弹性变形能力，本申请提供的增强现实眼镜不仅能够稳定夹持在用户头部两侧，而且两个支腿30之间的最大距离为152mm，使得市面上大多数的视力矫正眼镜40，均能够容纳于两个支腿30之间，从而使得增强现实眼镜的可使用范围较广。其中，第二段是与用户头部接触夹持的一段，第一段可以不与用户头部接触。

进一步的，市面上视力矫正眼镜40的两个镜腿42之间的最大距离和最小距离相差20mm，那么，视力矫正眼镜40的单个镜腿42的位置浮动距离最大为10mm。因此，为了克服不同视力矫正眼镜40镜腿42位置相对于增强现实眼镜的位置浮动这一难题，保证第二凸缘31能够搭接在多种视力矫正眼镜40的镜腿42上，可以使第二凸缘31超出支腿30内表面的长度为8mm-12mm。可选地，第二凸缘31超出支腿30内表面的长度可以为10mm。

在一种可能的实施例中，增强现实眼镜还包括扬声器，支腿30包括位于第一段的弯曲部，弯曲部的弯曲度大于视力矫正眼镜40镜腿42的弯曲度，使得支腿30的内表面与镜腿42之间具有间隙，间隙能够用于放置扬声器。也即，由于支腿30的弯曲部的弯曲度大于视力矫正眼镜40镜腿42的弯曲度，因此，当同时佩戴增强现实眼镜和视力矫正眼镜40时，视力矫正眼镜40的镜腿42和增强现实眼镜的支腿30之间是有间隙的，因此，可以利用该间隙来放置扬声器。如此，扬声器就可以被安装在支腿30的第一段，既不影响支腿30的第二段夹持用户头部，又可以减轻框架20的重量，提高佩戴舒适度。

在一种可能的实施例中，两个支腿30上均设置有朝向另一个支腿30的第三凸缘32，第二凸缘31和第三凸缘32位于支腿30的上下两侧，第二凸缘31、第三凸缘32和支腿30的内表面共同围合形成具有开口的凹槽，视力矫正眼镜40的镜腿42能够容纳于凹槽中。如此，支腿30的上侧设置有第二凸缘31、支腿30的下侧设置有第三凸缘32，从而可以形成凹槽，视力矫正眼镜40的镜腿42容纳于凹槽中后，可以使得支腿30和视力矫正眼镜40的镜腿42在上下方向上被限位，从而可以使得增强现实眼镜被视力矫正眼镜40稳定支撑。本申请中，“上、下”是指用户佩戴眼镜时，与重力方向基本一致的上下方向。

本申请中，将视力矫正眼镜40镜腿42在上下方向上的尺寸称为镜腿42的宽度。市面上大部分视力矫正眼镜40镜腿42的宽度B都小于或等于10mm，因此，在一种示例中，第二凸缘31和第三凸缘32之间的间距A可以为12mm。市面上大部分视力矫正眼镜40镜腿42都可以顺畅的进入凹槽中，被第二凸缘31和第三凸缘32在上下方向上限位。

在一种示例中，第三凸缘32的宽度小于第二凸缘31的宽度，两者之间的差值为3mm-7mm。这里，第三凸缘32的宽度可以理解为第三凸缘32超出支腿30内表面的长度，第二凸缘31的宽度可以理解为第二凸缘31超出支腿30内表面的长度。如此，既能够便于用户在佩戴有视力矫正眼镜40的情况下继续佩戴增强现实眼镜，还能够利用第三凸缘32起到一定的限位作用。例如，第二凸缘31超出支腿30内表面的长度为10mm，第二凸缘31超出支腿30内表面的长度为5mm。

第二方面，本申请还提供一种增强现实组合眼镜，参见图2至图4，该增强现实组合眼镜包括框形的视力矫正眼镜40和上述任意实施例中的增强现实眼镜。由上文可知，框形的视力矫正眼镜40既可以单独使用，又可以搭配增强现实眼镜使用，使用场景多，能够满足用户的多样需求。

在一种可能的实施例中，参考图3和图5，增强现实眼镜的支腿30可以包括第一弯折部33，以及位于第一弯折部33两侧的第一前半段和第一后半段。视力矫正眼镜40的镜腿42包括第二弯折部43，以及位于第二弯折部43两侧的第二前半段和第二后半段。在用户佩戴增强现实组合眼镜时，第一弯折部33位于第二弯折部43的后方，第一前半段和第二前半段重合，第一后半段和第二后半段之间形成V形结构。如此，支腿30和镜腿42组合在一起形成一个类似于Y型结构，该结构可以提高佩戴稳定性和舒适性。

在一种可能的实施例中，若增强现实眼镜的支腿30上设置有上述的第二凸缘31和第三凸缘32，那么，第二凸缘31和第三凸缘32之间的间距A大于视力矫正眼镜40镜腿42的宽度B，且间距A和宽度B之间的差值为1mm-3mm。如此，镜腿42可以顺畅的进入或退出第二凸缘31和第三凸缘32之间的凹槽，方便视力矫正眼镜40和增强现实眼镜的组合或分离。可选的，间距A和宽度B之间的差值为2mm。

在间距A大于宽度B的基础上，在一种示例中，支腿30沿第一轴线可转动地连接于壳体21，第一轴线沿横向延伸，即图5中垂直于纸面的方向，以使得支腿30相对于壳体21在高度方向上具有至少两个挡位。如此，可以使镜腿42在第二凸缘31和第三凸缘32之间上下摆动，以满足个体差异，即不同用户的耳朵和眼睛之间距离具有较大差别，从而可以提高增强现实组合眼镜的佩戴舒适度。

需要明确的是，图5中示出了三个镜腿33，实质上，增强现实眼镜的横向一侧只有一个镜腿33，这三个镜腿33是指一个镜腿33可以在三档不同位置的示意。

在一种示例中，支腿30沿第二轴线可转动地连接于壳体21，第二轴线沿上下方向延伸，支腿30能够相对于壳体21向内折叠。如此，可以便于收纳增强现实眼镜。

以上仅为本申请实施例示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请实施例的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请实施例的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本申请实施例保护的范围。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种增强现实眼镜，其特征在于，包括：

光学成像系统，所述光学成像系统包括像源和光学元件，所述像源用于发出形成图像的光线，所述光学元件用于调整光线的传播路径并构成所述增强现实眼镜的部分外观；

框架，所述框架包括壳体和框上凸缘，所述壳体用于支撑所述光学成像系统，所述框上凸缘自所述壳体向所述框架的内侧延伸，在用户同时佩戴框形的视力矫正眼镜和所述增强现实眼镜时，所述框上凸缘能够搭接在所述视力矫正眼镜的镜框上方；

两个支腿，两个所述支腿分别连接在所述壳体的两端，用于支撑所述框架；

其中，所述增强现实眼镜的眼睛间隙为8mm-12mm，所述框上凸缘超出所述壳体后表面的长度大于2mm且小于所述眼睛间隙。

2.根据权利要求1所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述框上凸缘超出所述壳体后表面的长度为2mm-8mm。

3.根据权利要求1所述的增强现实眼镜，其特征在于，两个所述支腿上均设置有朝向另一个所述支腿的第二凸缘；在用户同时佩戴框形的视力矫正眼镜和所述增强现实眼镜时，所述第二凸缘能够搭接在所述视力矫正眼镜的镜腿上方。

4.根据权利要求3所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述支腿包括靠近所述框架的第一段和远离所述框架的第二段，所述第二凸缘设置在所述第一段，两个所述支腿能够发生向外扩展的弹性变形，且扩展后，两个所述支腿第二段的内表面之间的最大距离大于或等于152mm。

5.根据权利要求4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扬声器，所述支腿包括位于所述第一段的弯曲部，所述弯曲部的弯曲度大于所述视力矫正眼镜镜腿的弯曲度，使得所述支腿的内表面与所述镜腿之间具有间隙，所述间隙能够用于放置所述扬声器。

6.根据权利要求3所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述第二凸缘超出所述支腿内表面的长度为8mm-12mm。

7.根据权利要求3所述的增强现实眼镜，其特征在于，两个所述支腿上均设置有朝向另一个所述支腿的第三凸缘，所述第二凸缘和所述第三凸缘位于所述支腿的两侧，所述第二凸缘、所述第三凸缘和所述支腿的内表面共同围合形成具有开口的凹槽，所述视力矫正眼镜的镜腿能够容纳于所述凹槽中。

8.根据权利要求7所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述第二凸缘和所述第三凸缘之间的距离为12mm。

9.根据权利要求7所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述第三凸缘的宽度小于所述第二凸缘的宽度，两者之间的差值为3mm-7mm。

10.一种增强现实组合眼镜，其特征在于，包括框形的视力矫正眼镜和上述权利要求1-9中任一项所述的增强现实眼镜。

11.根据权利要求10所述的增强现实组合眼镜，其特征在于，所述支腿包括第一弯折部，以及位于所述第一弯折部两侧的第一前半段和第一后半段，所述视力矫正眼镜的镜腿包括第二弯折部，以及位于所述第二弯折部两侧的第二前半段和第二后半段；

在用户同时佩戴所述增强现实组合眼镜时，所述第一弯折部位于所述第二弯折部的后方，所述第一前半段和所述第二前半段重合，所述第一后半段和所述第二后半段之间形成V形结构。

12.根据权利要求10所述的增强现实组合眼镜，其特征在于，当所述增强现实组合眼镜包括上述权利要求7-9中任一项所述的增强现实眼镜时，所述第二凸缘和所述第三凸缘之间的间距大于所述视力矫正眼镜的镜腿的宽度，且所述间距和所述宽度之间的差值为1mm-3mm。