CN220455599U - 一种ar眼镜结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种AR眼镜结构，其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，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，挂耳壳体部的前端面抵压于刚性壳体部的后端面。挂耳壳体部弹性铰接结构能够减小了刚性壳体部所承受的形变力，有效保证刚性壳体部与镜框之间的相对位置固定，从而使得图像显示元件与波导镜片相对位置固定，保证了成像质量和图像成像稳定性，同时保证了佩戴舒适度。

Description

一种AR眼镜结构

技术领域

本实用新型涉及AR显示技术领域，尤其涉及一种AR眼镜结构。

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。然而，AR眼镜主体内含有成像电子元件，为保证电子元件稳定工作，镜框及镜腿通常采用不可变形材料，这就导致容易造成用户的佩戴不适。如若镜腿紧压用户侧脸，就会造成痛感；而若镜腿完全脱离用户的侧脸，则使眼镜容易脱落。基于上述问题，严重影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种AR眼镜结构，用以在不影响AR眼镜显示效果的前提下提高眼镜的头径适用范围，并提升用户佩戴舒适度。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例第一方面提供了一种AR眼镜结构，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，以镜腿相对于镜框所处的一侧为后侧，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，挂耳壳体部的前端面抵压于刚性壳体部的后端面；

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图像源和设置于图像源出射光路上的成像镜组，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。

刚性壳体部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不会发生形变；挂耳壳体部则可绕转轴向外侧偏转，通过扭簧形变，增大两个镜腿的挂耳壳体部的间距，从而方便用户佩戴和摘取，并由扭簧的回复力在用户佩戴时中提供足够的夹紧力，避免AR眼镜脱落。挂耳壳体部弹性铰接结构能够减小了刚性壳体部所承受的形变力，有效保证刚性壳体部与镜框的连接处不会受很大的力，保证两者之间的相对位置固定，从而使得图像显示元件与波导镜片相对位置固定，保证了成像质量和图像成像稳定性。因而，本实用新型的结构在保证佩戴舒适度的基础上，还利于AR眼镜的高质量成像和稳定成像。

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，扭簧的另一个支脚固定卡接于挂耳壳体部。进一步可选的，所述的刚性壳体部和挂耳壳体部均设置有容置扭簧支脚的槽体或安装孔。

可选的，所述的刚性壳体部的后端具有向镜腿外侧凸起的第一只耳，挂耳壳体部的前端具有向镜腿外侧凸起的第二支耳，第一只耳和第二支耳通过转轴铰接。

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，作为一种可选的实施例，所述的镜框连接刚性壳体部的位置处设置有一个固定夹套，固定夹套通过螺栓连接可拆卸夹套，固定夹套与可拆卸夹套之间围成供刚性壳体部穿入的安装孔，刚性壳体部的前端装入该安装孔后，通过拧紧螺栓使得固定夹套和可拆卸夹套夹紧刚性壳体部，实现刚性壳体部与镜框的固定连接。从而方便刚性壳体部的拆装，当镜框、刚性壳体部或刚性壳体部内的图像显示元件损坏或产生故障时，仅拆卸或更换部分部件即可，降低维修成本和维修难度。进一步的，固定夹套与镜框之间可以通过焊接、一体成型或连接螺丝固定连接，对此不作限制。

进一步的，所述的镜片包括左镜片和右镜片，当所述的左镜腿的刚性壳体部设置有图像显示元件时，所述的左镜片为波导镜片；当所述的右镜腿的刚性壳体部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。

所述的左镜腿的刚性壳体部和/或右镜腿的刚性壳体部设置有用于安装图像显示元件的容置腔，所述的容置腔为前侧开口的腔体，所述的图像显示元件安装于所述的容置腔内，与该图像显示元件相配合的波导镜片的耦入单元位于图像显示元件的正前方。

可选的，所述的图像源可以为光纤扫描图像源、LCD图像源、LED图像源、LCoS图像源、DLP图像源、OLED图像源，或其他图像源。

考虑到实现近眼显示设备的轻量化、小体积，对光学模组的要求较高，优选的，所述的图像源为光纤扫描图像源，配合相关的光学元件实现虚拟图像的显示，当然，应理解，扫描显示器件并不限于光纤扫描器，在其他的实施例中，还可采用诸如微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)扫描镜等扫描显示器件。

优选的，所述的光纤扫描图像源包括光源、扫描驱动器和光纤，扫描驱动器通过支撑件固定设置于左镜腿或右镜腿的刚性壳体部内，扫描驱动器的前端为自由端，所述自由端在驱动信号的驱动下相对于其固定端做二维扫描运动，光纤的出射端以悬臂支撑的方式固定设置于扫描驱动器的自由端，光纤的进光端连接光源。进一步可选的，所述的光源包括激光器组及合束单元，激光器组包含多个单色激光器，所述多个单色激光器通过合束单元连接光纤的输入端，各单色激光器分别发出不同颜色的光束。可选的，所述的光源设置于刚性壳体部内或挂耳壳体部内，也可选的，所述的光源设置于一个独立的便携部件内。

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：

挂耳壳体部弹性铰接结构能够减小了刚性壳体部所承受的形变力，有效保证刚性壳体部与镜框的连接处不会受很大的力，保证两者之间的相对位置固定，从而使得图像显示元件与波导镜片相对位置固定，保证了成像质量和图像成像稳定性。

挂耳壳体部可绕转轴向外侧偏转，通过扭簧形变，增大两个镜腿的挂耳壳体部的间距，从而方便用户佩戴和摘取，并由扭簧的回复力在用户佩戴时中提供足够的夹紧力。同时，采用扭簧形变提供夹紧力的方式能够增大头径适配范围，使得眼镜结构的适用范围更大。

因而，本实用新型的结构在保证佩戴舒适度的基础上，还利于AR眼镜的高质量成像和稳定成像。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型去除部分刚性壳体部后的立体结构示意图；

图3为本实用新型的扭簧安装实施例结构示意图；

图4为用户佩戴和摘取过程中挂耳壳体部向外侧偏转的结构示意图。

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、图2所示，本实用新型实施例提供一种AR眼镜结构，包括镜框1，镜框1内设置有镜片2，镜框1左右两侧分别设置左镜腿3和右镜腿4，所述的左镜腿3和右镜腿4均包括依次连接的刚性壳体部501和挂耳壳体部502，以镜腿相对于镜框1所处的一侧为后侧，刚性壳体部501的前端与镜框1固定连接，挂耳壳体部502的前端与刚性壳体部501的后端通过转轴503铰接，刚性壳体部501与挂耳壳体部502之间设置有扭簧504，在扭簧504回复力的作用下，挂耳壳体部502的前端面抵压于刚性壳体部501的后端面；

所述的左镜腿3的刚性壳体部501和右镜腿4的刚性壳体部501中，至少有一个刚性壳体部501设置有图像显示元件，所述的图像显示元件包括向镜片2出射图像光的图像源509和设置于图像源509出射光路上的成像镜组510，接收图像显示元件出射的图像光的镜片2为波导镜片2，波导镜片2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。

刚性壳体部501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501不会发生形变；挂耳壳体部502则可绕转轴503向外侧偏转，结合图1、图4所示，通过扭簧504形变，增大两个镜腿的挂耳壳体部502的间距，从而方便用户佩戴和摘取，并由扭簧504的回复力在用户佩戴时中提供足够的夹紧力，避免AR眼镜脱落。挂耳壳体部502弹性铰接结构能够减小了刚性壳体部501所承受的形变力，有效保证刚性壳体部501与镜框1的连接处不会受很大的力，保证两者之间的相对位置固定，从而使得图像显示元件与波导镜片2相对位置固定，保证了成像质量和图像成像稳定性。因而，本实用新型的结构在保证佩戴舒适度的基础上，还利于AR眼镜的高质量成像和稳定成像。

具体的，如图3所示，扭簧504套装于转轴503外部，扭簧504的一个支脚固定卡接于刚性壳体部501，扭簧504的另一个支脚固定卡接于挂耳壳体部502。进一步可选的，所述的刚性壳体部501和挂耳壳体部502均设置有容置扭簧504支脚的槽体或安装孔。

可选的，所述的刚性壳体部501的后端具有向镜腿外侧凸起的第一只耳505，挂耳壳体部502的前端具有向镜腿外侧凸起的第二支耳506，第一只耳505和第二支耳506通过转轴503铰接。

刚性壳体部501的前端与镜框1之间可以通过焊接、一体成型或连接件固定连接，作为一种可选的实施例，所述的镜框1连接刚性壳体部501的位置处设置有一个固定夹套507，固定夹套507通过螺栓连接可拆卸夹套508，固定夹套507与可拆卸夹套508之间围成供刚性壳体部501穿入的安装孔，刚性壳体部501的前端装入该安装孔后，通过拧紧螺栓使得固定夹套507和可拆卸夹套508夹紧刚性壳体部501，实现刚性壳体部501与镜框1的固定连接。固定夹套507与镜框1之间可以通过焊接、一体成型或连接螺丝固定连接。

进一步的，所述的镜片2包括左镜片和右镜片，当所述的左镜腿3的刚性壳体部501设置有图像显示元件时，所述的左镜片为波导镜片2；当所述的右镜腿4的刚性壳体部501设置有图像显示元件时，所述的右镜片为波导镜片2。进一步的，所述的波导镜片2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2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2的耦入单元，波导镜片2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2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509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。

所述的左镜腿3的刚性壳体部501和/或右镜腿4的刚性壳体部501设置有用于安装图像显示元件的容置腔，所述的容置腔为前侧开口的腔体，所述的图像显示元件安装于所述的容置腔内，与该图像显示元件相配合的波导镜片2的耦入单元位于图像显示元件的正前方。

可选的，所述的图像源509可以为光纤扫描图像源、LCD图像源、LED图像源、LCoS图像源、DLP图像源、OLED图像源，或其他图像源。

考虑到实现近眼显示设备的轻量化、小体积，对光学模组的要求较高，优选的，所述的图像源509为光纤扫描图像源，配合相关的光学元件实现虚拟图像的显示，当然，应理解，扫描显示器件并不限于光纤扫描器，在其他的实施例中，还可采用诸如微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)扫描镜等扫描显示器件。

优选的，所述的光纤扫描图像源509包括光源、扫描驱动器和光纤，扫描驱动器通过支撑件固定设置于左镜腿3或右镜腿4的刚性壳体部501内，扫描驱动器的前端为自由端，所述自由端在驱动信号的驱动下相对于其固定端做二维扫描运动，光纤的出射端以悬臂支撑的方式固定设置于扫描驱动器的自由端，光纤的进光端连接光源。进一步可选的，所述的光源包括激光器组及合束单元，激光器组包含多个单色激光器，所述多个单色激光器通过合束单元连接光纤的输入端，各单色激光器分别发出不同颜色的光束。可选的，所述的光源设置于刚性壳体部501内或挂耳壳体部502内，也可选的，所述的光源设置于一个独立的便携部件内。

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 (10)

1.一种AR眼镜结构，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，以镜腿相对于镜框所处的一侧为后侧，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，挂耳壳体部的前端面抵压于刚性壳体部的后端面；

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图像源和设置于图像源出射光路上的成像镜组，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。

2.如权利要求1所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，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，扭簧的另一个支脚固定卡接于挂耳壳体部。

3.如权利要求2所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，所述的刚性壳体部和挂耳壳体部均设置有容置扭簧支脚的槽体或安装孔。

4.如权利要求1所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，所述的刚性壳体部的后端具有向镜腿外侧凸起的第一只耳，挂耳壳体部的前端具有向镜腿外侧凸起的第二支耳，第一只耳和第二支耳通过转轴铰接。

5.如权利要求1所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，所述的镜框连接刚性壳体部的位置处设置有一个固定夹套，固定夹套通过螺栓连接可拆卸夹套，固定夹套与可拆卸夹套之间围成供刚性壳体部穿入的安装孔，刚性壳体部的前端装入该安装孔后，通过拧紧螺栓使得固定夹套和可拆卸夹套夹紧刚性壳体部。

6.如权利要求1所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，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，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。

7.如权利要求1所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，所述的左镜腿的刚性壳体部和/或右镜腿的刚性壳体部设置有用于安装图像显示元件的容置腔，所述的容置腔为前侧开口的腔体，所述的图像显示元件安装于所述的容置腔内。

8.如权利要求1所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，所述的图像源可以为光纤扫描图像源、LCD图像源、LED图像源、LCoS图像源、DLP图像源或OLED图像源。

9.如权利要求1所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，所述的图像源为光纤扫描图像源，所述的光纤扫描图像源包括光源、扫描驱动器和光纤，扫描驱动器通过支撑件固定设置于左镜腿或右镜腿的刚性壳体部内，扫描驱动器的前端为自由端，所述自由端在驱动信号的驱动下相对于其固定端做二维扫描运动，光纤的出射端以悬臂支撑的方式固定设置于扫描驱动器的自由端，光纤的进光端连接光源。

10.如权利要求9所述的一种AR眼镜结构，其特征在于，所述的光源设置于刚性壳体部内或设置于挂耳壳体部内或设置于一个独立的便携部件内。