CN220438678U - 一种具有散热涂层的ar眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有散热涂层的AR眼镜，包括镜框，镜框左右两侧分别设置左镜腿和右镜腿，所述的左镜腿和右镜腿均包括依次连接的刚性壳体部和挂耳壳体部，所述的左镜腿的刚性壳体部和右镜腿的刚性壳体部中，至少有一个刚性壳体部设置有图像显示元件，与设置有图像显示元件的刚性壳体部连接的挂耳壳体部内设置有光源模组，挂耳壳体部包括散热壳体和隔热板，散热壳体和隔热板围成用于安装光源模组的容腔，散热壳体的外表面涂覆有散热涂层。本实用新型中光源模块产生的热量通过散热壳体传递到外部空间，散热涂层能够有效提高散热壳体的散热效率，从而保证光源模块的正常工作。

Description

一种具有散热涂层的AR眼镜

技术领域

本实用新型涉及AR显示设备技术领域，尤其涉及一种具有散热涂层的AR眼镜。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)显示，是真实世界信息和虚拟信息实时叠加至同一个画面或空间的新兴显示技术。使用者佩戴上相应的近眼显示设备后，人眼可实时接收自然环境光线以及叠加于自然环境中的虚拟图像，实现超越现实的感官体验。通常而言，在实际应用场景中，可通过诸如AR眼镜等近眼显示设备实现AR显示。

通常情况下，眼镜包括两个可以展开或收合的镜腿。在佩戴眼镜时，两个镜腿分别位于用户的两侧脸处，并分别搭接在两侧的耳部，以通过耳部对镜腿进行支撑，通过镜腿对用户侧脸的压紧保证眼镜佩戴的稳定。

AR眼镜主体内含有成像元件，目前的AR眼镜的成像元件一般采用为LCOS(LiquidCrystal on Silicon)显示屏或Micro LED显示屏。采用DLP或LCOS显示屏的系统由于体积较大、结构复杂而无法实现AR眼镜的轻薄化；采用Micro LED显示屏的系统，由于Micro LED自发光，相比DLP和LCOS方案可以省去照明光路的部分，结构上会比较紧凑，体积较小，但由于工艺及光效的限制，目前搭配Micro LED显示屏的AR光机以单色光系统居多，这也限制了搭配Micro LED显示屏的AR光机的使用场景。

光纤扫描显示(Fiber Scanning Display,FSD)是利用致动器驱动光纤沿预定扫描轨迹扫描，同时RGB(红绿蓝)三色激光器的光被耦合到光纤中，加上调制，实现图像显示的新型显示技术，其相比LCOS、Micro LED等显示元件能够在同等或更小体积下实现更大的显示尺寸、更高的分辨率，但是光纤扫描显示的实现需要光纤扫描器和光源两个部件，并且光源会产生大量的热量，如何将光纤扫描器和光源封装于AR眼镜主体内，并能够保证AR眼镜主体体积小型化的同时，降低光源热量散发对用户佩戴的影响，成为需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种具有散热涂层的AR眼镜，用以在不影响AR眼镜小型化的前提下，将光纤扫描器和光源封装于AR眼镜主体内，同时解决光源散热的问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了一种具有散热涂层的AR眼镜，包括镜框，镜框内设置有镜片，镜框左右两侧分别设置左镜腿和右镜腿，所述的左镜腿和右镜腿均包括依次连接的刚性壳体部和挂耳壳体部，挂耳壳体部用于挂戴于用户的耳部，

所述的左镜腿的刚性壳体部和右镜腿的刚性壳体部中，至少有一个刚性壳体部设置有图像显示元件，所述的图像显示元件包括向镜片出射图像光的光纤扫描器和设置于光纤扫描器出射光路上的成像镜组，

镜腿前部设置有前开口的安装孔，图像显示元件安装于所述安装孔内，

与设置有图像显示元件的刚性壳体部连接的挂耳壳体部内设置有光源模组，光纤扫描器的光纤的进光端连接光源模组，挂耳壳体部包括散热壳体和隔热板，散热壳体和隔热板围成用于安装光源模组的容腔，隔热板设置于挂耳壳体部贴合用户头部的侧面，散热壳体的外表面涂覆有散热涂层。

本实用新型中光源模块产生的热量通过散热壳体传递到外部空间，散热涂层能够有效提高散热壳体的散热效率，从而保证光源模块的正常工作；同时通过设置隔热板避免佩戴用户感受到佩戴部温度的升高，保证用户的佩戴体验。

镜腿的外边表面多为不规则的曲面，且考虑镜腿体积，因而难以在其表面附加类似散热片的散热结构；同时镜腿体积小，内部空间有限，难以设置类似散热风扇的主动散热结构；另外光源模块产热部位集中，极易造成局部温度过高。而本申请的散热涂层能够有效提升散热壳体的热传导效率和热辐射效率，能够及时将光源模块集中产热部位的热量快速传导至整个散热壳体，有效避免局部温度过高的问题，并且即使未设置主动散热结构，也能快速通过整个散热壳体有效散热。

优选的，所述的散热涂层为石墨烯散热涂层。当然也可以选用其他散热涂层，如金属散热涂层、陶瓷散热涂层、导热薄膜涂层、热辐射涂层等，对此不做限制。具体比如：镁合金有机复合散热涂层、聚硅氧烷散热涂层、碳纳米管散热涂层等。

所述的光源模组包括光源壳体，光源壳体内设置有至少一个半导体激光器和聚焦透镜，光纤扫描器的光纤的进光端连接光源壳体，光源壳体内设置有与各半导体激光器一一对应设置的准直透镜和滤波片，准直透镜位于对应的半导体激光器的光路上，并用于准直该半导体激光器发出的光束，所述的滤波片用于将对应半导体激光器出射并准直后的光束反射至聚焦透镜，并透射其他半导体激光器出射的光束，从而将各半导体激光器出射的光束合束为一束激光，该束激光经聚焦透镜聚焦后的光斑耦合入光纤扫描器的光纤。

为了提高光源模组的散热效率，光源壳体被固定设置为紧贴散热壳体。

刚性壳体部的前端与镜框固定连接，挂耳壳体部的前端与刚性壳体部的后端通过转轴铰接，刚性壳体部与挂耳壳体部之间设置有扭簧，在扭簧回复力的作用下，挂耳壳体部向该镜腿的内侧偏转且其前端面抵压于刚性壳体部的后端面。

刚性壳体部的前端与镜框之间可以通过焊接、一体成型或连接件固定连接。

接收图像显示元件出射的图像光的镜片为波导镜片，波导镜片用于将图像显示元件出射的图像光以及外部真实环境光线导入人眼。

本实用新型实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本实用新型中光源模块产生的热量通过散热壳体传递到外部空间，散热涂层能够有效提高散热壳体的散热效率，从而保证光源模块的正常工作；同时通过设置隔热板避免佩戴用户感受到佩戴部温度的升高，保证用户的佩戴体验。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为光纤扫描器的安装位置示意图；

图3为光纤扫描器的安装结构示意图；

图4为光源模组的安装结构示意图；

图5为光源模组的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种具有散热涂层的AR眼镜，包括镜框101，镜框101内设置有镜片，镜框101左右两侧分别设置左镜腿102和右镜腿103，所述的左镜腿102和右镜腿103均包括依次连接的刚性壳体部201和挂耳壳体部202，挂耳壳体部202用于挂戴于用户的耳部，

结合图2、图3所示，所述的左镜腿102的刚性壳体部201和右镜腿103的刚性壳体部201中，至少有一个刚性壳体部201设置有图像显示元件，所述的图像显示元件包括向镜片出射图像光的光纤扫描器301和设置于光纤扫描器301出射光路上的成像镜组302，

镜腿前部设置有前开口的安装孔，图像显示元件安装于所述安装孔内，

如图4所示，与设置有图像显示元件的刚性壳体部201连接的挂耳壳体部202内设置有光源模组303，光纤扫描器301的光纤的进光端连接光源模组303，挂耳壳体部202包括散热壳体401和隔热板402，散热壳体401和隔热板402围成用于安装光源模组303的容腔，隔热板402设置于挂耳壳体部202贴合用户头部的侧面，散热壳体401的外表面涂覆有散热涂层403。

本实用新型中光源模块产生的热量通过散热壳体401传递到外部空间，散热涂层403能够有效提高散热壳体401的散热效率，从而保证光源模块的正常工作；同时通过设置隔热板402避免佩戴用户感受到佩戴部温度的升高，保证用户的佩戴体验。

优选的，所述的散热涂层403为石墨烯散热涂层403。当然也可以选用其他散热涂层403，如金属散热涂层403、陶瓷散热涂层403、导热薄膜涂层、热辐射涂层等，对此不做限制。具体比如：镁合金有机复合散热涂层403、聚硅氧烷散热涂层403、碳纳米管散热涂层403等。

结合图3所示，所述的光纤扫描器301包括扫描驱动器501和光纤502，扫描驱动器501通过支撑件固定设置于左镜腿102或右镜腿103的刚性壳体部201内，扫描驱动器501的前端为自由端，所述自由端在驱动信号的驱动下做二维扫描运动，光纤502的出射端以悬臂支撑的方式固定设置于扫描驱动器501的自由端。

结合图5所示，所述的光源模组303包括光源壳体601，光源壳体601内设置有至少一个半导体激光器602和聚焦透镜603，光纤扫描器301的光纤的进光端连接光源壳体601，光源壳体601内设置有与各半导体激光器602一一对应设置的准直透镜和滤波片，准直透镜位于对应的半导体激光器602的光路上，并用于准直该半导体激光器602发出的光束，所述的滤波片用于将对应半导体激光器602出射并准直后的光束反射至聚焦透镜603，并透射其他半导体激光器602出射的光束，从而将各半导体激光器602出射的光束合束为一束激光，该束激光经聚焦透镜603聚焦后的光斑耦合入光纤扫描器301的光纤。

进一步的，所述的半导体激光器602的颜色为R、G或B。作为优选的两个实施例，当光纤扫描器301为单色扫描器时，半导体激光器602的数量为一个，半导体激光器602的颜色为R、G或B；当光纤扫描器301为彩色扫描器时，半导体激光器602的数量为三个，三个半导体激光器602的颜色分别为R、G和B。

为了提高光源模组303的散热效率，光源壳体601被固定设置为紧贴散热壳体401。

刚性壳体部201的前端与镜框101固定连接，挂耳壳体部202的前端与刚性壳体部201的后端通过转轴铰接，刚性壳体部201与挂耳壳体部202之间设置有扭簧，在扭簧回复力的作用下，挂耳壳体部202向该镜腿的内侧偏转且其前端面抵压于刚性壳体部201的后端面。

刚性壳体部201采用弹性模量较大的材料制成，以使在佩戴过程中刚性壳体部201不会发生形变；挂耳壳体部202则可绕转轴向外侧偏转，由扭簧的回复力在用户佩戴时中提供足够的夹紧力。

具体的，扭簧套装于转轴外部，扭簧的一个支脚固定卡接于刚性壳体部201，扭簧的另一个支脚固定卡接于挂耳壳体部202。进一步可选的，所述的刚性壳体部201和挂耳壳体部202均设置有用于容置扭簧支脚的槽体或安装孔。

刚性壳体部201的前端与镜框101之间可以通过焊接、一体成型或连接件固定连接。

接收图像显示元件出射的图像光的镜片为波导镜片，波导镜片用于将图像显示元件出射的图像光以及外部真实环境光线导入人眼。进一步的，所述的镜片包括左镜片和右镜片，当所述的左镜腿102的刚性壳体部201设置有图像显示元件时，所述的左镜片为波导镜片；当所述右镜腿103的刚性壳体部201设置有图像显示元件时，所述的右镜片为波导镜片。进一步的，所述的波导镜片具有用于接收图像显示元件出射的图像光的耦入单元，耦入单元沿图像显示元件出射光路置于图像显示元件的前方，波导镜片位于佩戴用户的眼睛的前方，图像显示元件将图像光投射至波导镜片的耦入单元，波导镜片用于将图像显示元件出射的光线以及外部真实环境光线导入人眼。进一步的，所述的波导镜片内设置有用于衍射和/或反射光线的光学模组，光学模组用于接收于耦入单元导入的图像源光线，并将所述的光线导向人眼，同时将外部实际物体反射的光线导向人眼，以使人眼既可以看到外部实际物体的图像，也可以看到虚拟图像，实现增强现实显示。优选的，所述的光学模组包括中继单元以及耦出单元。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，包括镜框，镜框内设置有镜片，镜框左右两侧分别设置左镜腿和右镜腿，所述的左镜腿和右镜腿均包括依次连接的刚性壳体部和挂耳壳体部，挂耳壳体部用于挂戴于用户的耳部，

所述的左镜腿的刚性壳体部和右镜腿的刚性壳体部中，至少有一个刚性壳体部设置有图像显示元件，所述的图像显示元件包括向镜片出射图像光的光纤扫描器和设置于光纤扫描器出射光路上的成像镜组，

镜腿前部设置有前开口的安装孔，图像显示元件安装于所述安装孔内，

与设置有图像显示元件的刚性壳体部连接的挂耳壳体部内设置有光源模组，光纤扫描器的光纤的进光端连接光源模组，挂耳壳体部包括散热壳体和隔热板，散热壳体和隔热板围成用于安装光源模组的容腔，隔热板设置于挂耳壳体部贴合用户头部的侧面，散热壳体的外表面涂覆有散热涂层。

2.如权利要求1所述的一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，所述的散热涂层为金属散热涂层、陶瓷散热涂层、导热薄膜涂层或热辐射涂层。

3.如权利要求2所述的一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，所述的散热涂层为石墨烯散热涂层。

4.如权利要求1所述的一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，所述的光源模组包括光源壳体，光源壳体内设置有至少一个半导体激光器和聚焦透镜，光纤扫描器的光纤的进光端连接光源壳体，各半导体激光器出射的光束合束为一束激光，该束激光经聚焦透镜聚焦后的光斑耦合入光纤扫描器的光纤。

5.如权利要求4所述的一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，光源壳体被固定设置为紧贴散热壳体。

6.如权利要求1所述的一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，刚性壳体部的前端与镜框固定连接，挂耳壳体部的前端与刚性壳体部的后端通过转轴铰接，刚性壳体部与挂耳壳体部之间设置有扭簧，在扭簧回复力的作用下，挂耳壳体部向该镜腿的内侧偏转且其前端面抵压于刚性壳体部的后端面。

7.如权利要求6所述的一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，刚性壳体部的前端与镜框之间通过焊接、一体成型或连接件固定连接。

8.如权利要求1所述的一种具有散热涂层的AR眼镜，其特征在于，接收图像显示元件出射的图像光的镜片为波导镜片，波导镜片用于将图像显示元件出射的图像光以及外部真实环境光线导入人眼。