CN220556475U - 一种采用压电风扇散热的ar眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用压电风扇散热的AR眼镜，包括镜框，镜框内设置有镜片，左镜腿和右镜腿均包括依次连接的镜腿前部和用于挂戴于用户耳部的镜腿后部，所述的左镜腿的镜腿前部和右镜腿的镜腿前部中，至少有一个镜腿前部设置有图像显示元件，与设置有图像显示元件的镜腿前部连接的镜腿后部的内部设置有容腔，光源模组设置于所述容腔内，容腔内安装有引导容腔内的气流从第一通风孔流向第二通风孔或引导容腔内的气流从第二通风孔流向第一通风孔的第一压电风扇。本实用新型由第一压电风扇提供动力，通过气流将光源模组产生的热量及时排到外部空间，实现对镜腿后部的散热，从而在将光纤扫描器和光源模组同时封装于AR眼镜主体内的同时，解决了光源散热的问题。

Description

一种采用压电风扇散热的AR眼镜

技术领域

本实用新型涉及AR显示设备技术领域，尤其涉及一种采用压电风扇散热的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采用压电风扇散热的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镜腿前部和用于挂戴于用户耳部的镜腿后部，

所述的左镜腿的镜腿前部和右镜腿的镜腿前部中，至少有一个镜腿前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，

与设置有图像显示元件的镜腿前部连接的镜腿后部的内部设置有容腔，光源模组设置于所述容腔内，光纤扫描器的光纤的进光端连接光源模组，

以镜腿相对于镜框所处的一侧为后侧，所述的镜腿后部的前侧设置有第一通风孔，镜腿后部的后侧设置有第二通风孔，第一通风孔和第二通风孔均连通所述容腔，容腔内安装有引导容腔内的气流从第一通风孔流向第二通风孔或引导容腔内的气流从第二通风孔流向第一通风孔的第一压电风扇。

本实用新型通过在镜腿后部设置气流通道，并由第一压电风扇提供动力，使得气流持续流动，通过气流将光源模组产生的热量及时排到外部空间，实现对镜腿后部的散热。从而在将光纤扫描器和光源模组同时封装于AR眼镜主体内的同时，解决了光源散热的问题。

第一通风孔和第二通风孔的孔径和数量可以根据实际情况进行选定，对此不做限制。

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，所述的第一压电风扇包括第一振动片和驱动第一振动片振动的第一风扇压电致动器，由第一振动片的振动鼓动气流流动。

优选的，所述的第一振动片沿大致垂直于镜片的垂直方向延伸。从而第一振动片既能获得较大的面积，同时不会导致镜腿在水平方向具有不适宜的宽度，使得AR眼镜的镜腿在水平方向的宽度能够贴近传统眼镜。

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。

同样的，为了使得AR眼镜的镜腿在水平方向的宽度能够贴近传统眼镜，光源壳体各个边中最短的一个边沿大致平行于镜片的水平方向延伸，以使得光源壳体在平行于镜片的水平方向上占用的宽度最小。

进一步的，为了提高光源模组的散热效率，光源壳体的一侧设置有第二压电风扇，所述的第二压电风扇包括第二振动片和驱动第二振动片振动的第二风扇压电致动器，由第二振动片的振动鼓动气流流动。从而能够提高光源壳体的散热效率，半导体激光器产生的热量传递至光源壳体，光源壳体散发出的热量及时由第二压电风扇扩散至镜腿后部的容腔内，第一压电风扇和第二压电风扇共同作用，将热量随气流从第一通风孔或第二通风孔排出镜腿后部。

同样的，为了使得AR眼镜的镜腿在水平方向的宽度能够贴近传统眼镜，同时利于第二振动片既能获得较大的面积，所述的第二振动片沿大致垂直于镜片的垂直方向延伸。

对于第一压电风扇的安装结构，容腔内设置有用于安装第一压电风扇的基座，第一压电风扇安装于所述基座上。具体可选的，所述第一振动片的末端固定安装于基座上，第一风扇压电致动器固定安装于第一振动片靠近所述末端的部分；也可以是第一风扇压电致动器的固定端固定安装于基座上，第一振动片与压电致动器的自由端固定连接；也可以是压电致动器与第一振动片的末端固定连接，然后压电致动器的固定端和第一振动片的末端同时固定于基座上。当然，也可以是其他的安装结构，具体根据第一压电风扇的结构而适应性的安装，对此不做限制。

对于第二压电风扇的安装结构，光源壳体的外部设置有用于安装第二压电风扇的基座，第二压电风扇安装于所述基座上。具体可选的，所述第二振动片的末端固定安装于基座上，第二风扇压电致动器固定安装于第二振动片靠近所述末端的部分；也可以是第二风扇压电致动器的固定端固定安装于基座上，第二振动片与压电致动器的自由端固定连接；也可以是压电致动器与第二振动片的末端固定连接，然后压电致动器的固定端和第二振动片的末端同时固定于基座上。当然，也可以是其他的安装结构，具体根据第二压电风扇的结构而适应性的安装，对此不做限制。

优选的，所述的镜腿后部的外壳为散热壳体，散热壳体的外表面涂覆有散热涂层。散热涂层能够有效提高散热壳体的散热效率。

进一步可选的，所述的镜腿前部的前端与镜框固定连接，镜腿后部的前端与镜腿前部的后端通过转轴铰接，镜腿前部与镜腿后部之间设置有扭簧，在扭簧回复力的作用下，镜腿后部向该镜腿的内侧偏转且其前端面抵压于镜腿前部的后端面。

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：

本实用新型通过在镜腿后部设置气流通道，并由第一压电风扇提供动力，使得气流持续流动，通过气流将光源模组产生的热量及时排到外部空间，实现对镜腿后部的散热。从而在将光纤扫描器和光源模组同时封装于AR眼镜主体内的同时，解决了光源散热的问题。

本实用新型通过设置第二压电风扇能够提高光源壳体的散热效率，半导体激光器产生的热量传递至光源壳体，光源壳体散发出的热量及时由第二压电风扇扩散至镜腿后部的容腔内，第一压电风扇和第二压电风扇共同作用，将热量随气流从第一通风孔或第二通风孔排出镜腿后部。

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为第一压电风扇和第二压电风扇安装位置结构示意图；

图4为第一压电风扇和第二压电风扇的结构示意图；

图5为光纤扫描器的安装结构示意图；

图6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、图2、图3所示，本实用新型实施例提供一种采用压电风扇散热的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均包括依次连接的镜腿前部201和用于挂戴于用户耳部的镜腿后部202，

所述的左镜腿102的镜腿前部201和右镜腿103的镜腿前部201中，至少有一个镜腿前部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201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镜腿前部201连接的镜腿后部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，镜腿后部202的内部设置有容腔，光源模组303设置于所述容腔内，

以镜腿相对于镜框101所处的一侧为后侧，所述的镜腿后部202的前侧设置有第一通风孔401，镜腿后部202的后侧设置有第二通风孔402，第一通风孔401和第二通风孔402均连通所述容腔，容腔内安装有引导容腔内的气流从第一通风孔401流向第二通风孔402或引导容腔内的气流从第二通风孔402流向第一通风孔401的第一压电风扇403，结合图4所示，所述的第一压电风扇403包括第一振动片4031和驱动第一振动片4031振动的第一风扇压电致动器4032，由第一振动片4031的振动鼓动气流流动。

第一通风孔401和第二通风孔402的孔径和数量可以根据实际情况进行选定，对此不做限制。

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。

优选的，所述的第一振动片4031沿大致垂直于镜片的垂直方向延伸。从而第一振动片4031既能获得较大的面积，同时不会导致镜腿在水平方向具有不适宜的宽度，使得AR眼镜的镜腿在水平方向的宽度能够贴近传统眼镜。

如图5所示，所述的光纤扫描器301包括扫描驱动器3011和光纤3012，扫描驱动器3011通过支撑件固定设置于左镜腿102或右镜腿103的镜腿前部201内，扫描驱动器3011的前端为自由端，所述，扫描驱动器3011在驱动信号的驱动下其自由端做二维扫描运动，光纤3012的出射端以悬臂支撑的方式固定设置于扫描驱动器3011的自由端。

如图6所示，所述的光源模组303包括光源壳体3021，光源壳体3021内设置有至少一个半导体激光器3022和聚焦透镜3023，光纤扫描器301的光纤3012的进光端连接光源壳体3021，光源壳体3021内设置有与各半导体激光器3022一一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3022的光路上，并用于准直该半导体激光器3022发出的光束，所述的滤波片用于将对应半导体激光器3022出射并准直后的光束反射至聚焦透镜3023，并透射其他半导体激光器3022出射的光束，从而将各半导体激光器3022出射的光束合束为一束激光，该束激光经聚焦透镜3023聚焦后的光斑耦合入光纤扫描器301的光纤。

同样的，为了使得AR眼镜的镜腿在水平方向的宽度能够贴近传统眼镜，光源壳体3021各个边中最短的一个边沿大致平行于镜片的水平方向延伸，以使得光源壳体3021在平行于镜片的水平方向上占用的宽度最小。

进一步的，所述的半导体激光器3022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3022的数量为一个，半导体激光器3022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3022的数量为三个，三个半导体激光器3022的颜色分别为R、G和B。

进一步的，为了提高光源模组303的散热效率，结合图2、图3所示，光源壳体3021的一侧设置有第二压电风扇404，所述的第二压电风扇404包括第二振动片4041和驱动第二振动片4041振动的第二风扇压电致动器4042，由第二振动片4041的振动鼓动气流流动。从而能够提高光源壳体3021的散热效率，半导体激光器3022产生的热量传递至光源壳体3021，光源壳体3021散发出的热量及时由第二压电风扇404扩散至镜腿后部202的容腔内，第一压电风扇403和第二压电风扇404共同作用，将热量随气流从第一通风孔401或第二通风孔402排出镜腿后部202。

同样的，为了使得AR眼镜的镜腿在水平方向的宽度能够贴近传统眼镜，同时利于第二振动片4041既能获得较大的面积，所述的第二振动片4041沿大致垂直于镜片的垂直方向延伸。

对于第一压电风扇403的安装结构，容腔内设置有用于安装第一压电风扇403的基座，第一压电风扇403安装于所述基座上。具体可选的，所述第一振动片4031的末端固定安装于基座上，第一风扇压电致动器4032固定安装于第一振动片4031靠近所述末端的部分；也可以是第一风扇压电致动器4032的固定端固定安装于基座上，第一振动片4031与压电致动器的自由端固定连接；也可以是压电致动器与第一振动片4031的末端固定连接，然后压电致动器的固定端和第一振动片4031的末端同时固定于基座上。当然，也可以是其他的安装结构，具体根据第一压电风扇403的结构而适应性的安装，对此不做限制。

对于第二压电风扇404的安装结构，光源壳体3021的外部设置有用于安装第二压电风扇404的基座，第二压电风扇404安装于所述基座上。具体可选的，所述第二振动片4041的末端固定安装于基座上，第二风扇压电致动器4042固定安装于第二振动片4041靠近所述末端的部分；也可以是第二风扇压电致动器4042的固定端固定安装于基座上，第二振动片4041与压电致动器的自由端固定连接；也可以是压电致动器与第二振动片4041的末端固定连接，然后压电致动器的固定端和第二振动片4041的末端同时固定于基座上。当然，也可以是其他的安装结构，具体根据第二压电风扇404的结构而适应性的安装，对此不做限制。

优选的，所述的镜腿后部202的外壳为散热壳体，散热壳体的外表面涂覆有散热涂层。散热涂层能够有效提高散热壳体的散热效率，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。

进一步的，所述的镜片包括左镜片和右镜片，当所述左镜腿102的镜腿前部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的镜腿前部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。

进一步可选的，所述的镜腿前部201的前端与镜框101固定连接，镜腿后部202的前端与镜腿前部201的后端通过转轴铰接，镜腿前部201与镜腿后部202之间设置有扭簧，在扭簧回复力的作用下，镜腿后部202向该镜腿的内侧偏转且其前端面抵压于镜腿前部201的后端面。

镜腿前部201采用弹性模量较大的材料制成，以使在佩戴过程中镜腿前部201不会发生形变；镜腿后部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镜腿前部201，扭簧的另一个支脚固定卡接于镜腿后部202。进一步可选的，所述的镜腿前部201和镜腿后部202均设置有用于容置扭簧支脚的槽体或安装孔。

可选的，所述的镜腿前部201的后端具有向镜腿外侧凸起的第一只耳，镜腿后部202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。

镜腿前部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。

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)

1.一种采用压电风扇散热的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镜腿前部和用于挂戴于用户耳部的镜腿后部，

所述的左镜腿的镜腿前部和右镜腿的镜腿前部中，至少有一个镜腿前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，

与设置有图像显示元件的镜腿前部连接的镜腿后部的内部设置有容腔，光源模组设置于所述容腔内，光纤扫描器的光纤的进光端连接光源模组，

以镜腿相对于镜框所处的一侧为后侧，所述的镜腿后部的前侧设置有第一通风孔，镜腿后部的后侧设置有第二通风孔，第一通风孔和第二通风孔均连通所述容腔，容腔内安装有引导容腔内的气流从第一通风孔流向第二通风孔或引导容腔内的气流从第二通风孔流向第一通风孔的第一压电风扇。

2.如权利要求1所述的一种采用压电风扇散热的AR眼镜，其特征在于，所述的第一压电风扇包括第一振动片和驱动第一振动片振动的第一风扇压电致动器，由第一振动片的振动鼓动气流流动。

3.如权利要求2所述的一种采用压电风扇散热的AR眼镜，其特征在于，所述的第一振动片沿大致垂直于镜片的垂直方向延伸。

4.如权利要求1所述的一种采用压电风扇散热的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，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所述的一种采用压电风扇散热的AR眼镜，其特征在于，光源壳体的一侧设置有第二压电风扇。

6.如权利要求5所述的一种采用压电风扇散热的AR眼镜，其特征在于，所述的第二压电风扇包括第二振动片和驱动第二振动片振动的第二风扇压电致动器，由第二振动片的振动鼓动气流流动。

7.如权利要求6所述的一种采用压电风扇散热的AR眼镜，其特征在于，所述的第二振动片沿大致垂直于镜片的垂直方向延伸。

8.如权利要求1所述的一种采用压电风扇散热的AR眼镜，其特征在于，所述的镜腿后部的外壳为散热壳体，散热壳体的外表面涂覆有散热涂层。

9.如权利要求1所述的一种采用压电风扇散热的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。

10.如权利要求1所述的一种采用压电风扇散热的AR眼镜，其特征在于，所述的镜腿前部的前端与镜框固定连接，镜腿后部的前端与镜腿前部的后端通过转轴铰接，镜腿前部与镜腿后部之间设置有扭簧，在扭簧回复力的作用下，镜腿后部向该镜腿的内侧偏转且其前端面抵压于镜腿前部的后端面。