一體式雙目增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種一體式雙目增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，具體而言，其包括鏡腿、成像系統(tǒng)、鼻托、電池模塊和鏡框的一體化結(jié)構(gòu)，并且其中集成了電路板處理器模塊和控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一體式雙目增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡體積小，重量輕，移動(dòng)靈活性強(qiáng)，使用交互方便，在多種應(yīng)用場(chǎng)景下能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定佩戴而不會(huì)產(chǎn)生不適。
【專利說(shuō)明】
一體式雙目増強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種雙目型增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，具體而言，涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊的一體式雙目型增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息(視覺信息，聲音，味道，觸覺等)，通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一項(xiàng)前沿應(yīng)用，就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡。以智能眼鏡為載體，將多種虛擬技術(shù)信息與現(xiàn)實(shí)操作相結(jié)合，在培訓(xùn)、醫(yī)療、軍事、工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域，能夠產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，正在得到越來(lái)越多的關(guān)注和重視。
[0003]當(dāng)前常見的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，可分為單目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡和雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡。前者以2012年谷歌推出的一體式單目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡Google Glass為代表。其僅通過單目透鏡的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)成像系統(tǒng)成像，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，重量較輕。但是，也正是由于其僅實(shí)現(xiàn)了單目成像，使得能夠成像的視場(chǎng)角較小，容易受到晃動(dòng)影響，并且如果長(zhǎng)時(shí)間使用單眼聚焦，對(duì)于佩戴者的視力將會(huì)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的還可能造成使用者頭暈等身體不適的癥狀。雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡利用雙目成像，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的視場(chǎng)角，不易受到晃動(dòng)影響，佩戴者的體感和使用體驗(yàn)優(yōu)于單目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡。但是，由于需要更多的零部件來(lái)實(shí)現(xiàn)雙目成像，造成雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡通常體積龐大，重量較重(多在500克以上)，難以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)固地佩戴，在實(shí)際應(yīng)用中成為進(jìn)一步發(fā)展的重要限制因素。為了減小重量和體積，常見的方式是將雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的控制模塊、供電模塊、處理器模塊等與眼鏡的頭戴設(shè)備分離，這樣的分離結(jié)構(gòu)使得使用者在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中不僅頭部需要佩戴設(shè)備，而且還需要從頭戴設(shè)備連接電線到隨身攜帶的笨重的手持模塊。在使用中，當(dāng)需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，需要手動(dòng)控制手動(dòng)模塊，不能真正意義上解放雙手，給使用者帶來(lái)了更多不便。
[0004]為了進(jìn)一步減小雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡的體積和重量，實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)固佩戴而不會(huì)使佩戴者產(chǎn)生不適的目的，已經(jīng)設(shè)想了多種解決方案，例如分體雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡和頭箍雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡。市場(chǎng)上已經(jīng)可見的有EPSON BT-2000型分體雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡和微軟Hololens頭箍雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡。然而，前者雖然減小了智能眼鏡主機(jī)的重量，但是在使用時(shí)必須同時(shí)佩戴沉重的手持模塊(其中集成了電池模塊、控制模塊和處理器模塊，重達(dá)250多克)，且手持模塊與主機(jī)之間采用有線連接，這極大地限制了眼鏡在不同工作環(huán)境下的適用性，移動(dòng)性較差。且在交互時(shí)需要手動(dòng)操作手持模塊，給使用者造成了額外的負(fù)擔(dān)，甚至在一定程度上束縛了使用者雙手的自由活動(dòng)。后者眼鏡主機(jī)依然龐大而沉重(其總重量達(dá)到500多克)，只是通過頭箍分擔(dān)了佩戴者鼻部的一部分壓力，但頭箍還額外增加了一部分重量。在使用中，頭箍還容易導(dǎo)致壓迫頭部太陽(yáng)穴等位置，其依然不適合長(zhǎng)時(shí)間使用，適用性和移動(dòng)性較差。此外，上述已有的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡通常不易拆卸，難以清潔和維護(hù)，其較大的體積和重量使得攜帶和運(yùn)輸都有諸多不便。
[0005]因而，本領(lǐng)域?qū)τ谀軌蚩朔陨犀F(xiàn)有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡缺陷的新型增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡存在著迫切的需求。該增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的顯示效果和佩戴體驗(yàn)，體積小，重量輕，真正實(shí)現(xiàn)了模塊一體化而無(wú)需額外的外接設(shè)備，能夠如普通眼鏡般佩戴，真正意義上解放了使用者的雙手，能夠適應(yīng)多變的使用環(huán)境需求，便于攜帶和運(yùn)輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的多個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下說(shuō)明中部分地闡述，或者可由該說(shuō)明而顯而易見，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明而獲悉。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性方面，提供了一種一體式雙目增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其包括鏡腿、成像系統(tǒng)、鼻托、電池模塊和鏡框的一體化結(jié)構(gòu)，并且其中集成了電路板處理器模塊和控制系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)示例性方面，鏡腿形成包圍頭部輪廓的近環(huán)形開放結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個(gè)示例性方面，成像系統(tǒng)包括濾光鏡片、顯示鏡片和功能鏡片。根據(jù)一個(gè)示例性方面，電池模塊安裝在鏡腿上。根據(jù)又一個(gè)示例性方面，根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡還可以外接電源。根據(jù)一個(gè)示例性方面，在鏡框上還設(shè)置了散熱結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個(gè)示例性方面，在鏡腿上設(shè)置控制按鍵和自定義多功能按鍵。根據(jù)一個(gè)示例性方面，鏡腿的末端部分能夠拆卸。根據(jù)一個(gè)示例性方面，電池模塊的位置設(shè)置為能夠平衡鏡框的重量。根據(jù)另一個(gè)示例性方面，鼻托和成像系統(tǒng)的濾光鏡片以及功能鏡片也是可拆卸的。根據(jù)又另一個(gè)方面，鼻托是L型高架鼻托。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性方面，涉及根據(jù)本發(fā)明的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的用途，其廣泛應(yīng)用于航空維修、汽車維修、實(shí)操類培訓(xùn)、制造配裝、電力能源巡檢維保、醫(yī)療手術(shù)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、實(shí)驗(yàn)室教育培訓(xùn)、軍機(jī)巡檢維修、軍隊(duì)指揮、單兵作戰(zhàn)、現(xiàn)場(chǎng)工程服務(wù)、各類現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的遠(yuǎn)程協(xié)助等。
[0009]參考以下說(shuō)明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將更好地理解。結(jié)合在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書一部分的附圖圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
【附圖說(shuō)明】
[0010]說(shuō)明書中描述了針對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整而能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，其中引用了附圖，附圖包括:
[0011 ]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的透視圖；
[0012]圖2是圖1的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的俯視圖；
[0013]圖3是圖1的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的右視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明的多個(gè)非限制性實(shí)施例做出詳細(xì)描述。本說(shuō)明書中涉及的實(shí)施例僅意圖解釋本發(fā)明的原理而并非限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的可專利范圍僅由權(quán)利要求書所限定。
[0015]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡1，其包括一對(duì)鏡腿2、一套成像系統(tǒng)3、一套鼻托4、電池模塊5和鏡框6，并且其中集成了電路板處理器模塊和控制系統(tǒng)(圖中未示出)。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，電路板處理器模塊處于鏡框6的前段頂部;而控制系統(tǒng)位于鏡腿2的前中部上方。而本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要，可以設(shè)想在不同位置集成以上電路板處理器模塊和控制系統(tǒng)。其中，成像系統(tǒng)3是多層結(jié)構(gòu)，根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，其包括濾光鏡片、顯示鏡片和功能鏡片。由圖1可見，本發(fā)明的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡I在類似普通眼鏡的結(jié)構(gòu)上集成了雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的全部功能模塊，其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小(根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施例，在鏡腿2打開的情況下，根據(jù)本發(fā)明的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的尺寸為206.81111]1*154.41111]1*54.21]11]1)，重量輕(根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施例，在包括一套電池模塊5的情況下，根據(jù)本發(fā)明的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡總重量可低至160克左右)，從而使得長(zhǎng)時(shí)間佩戴成為可能。并且，由于將電路板處理器模塊和控制系統(tǒng)完整地集成在根據(jù)本發(fā)明的智能眼鏡的主機(jī)中，不再需要外接沉重的手持模塊，也無(wú)需對(duì)手持模塊單獨(dú)進(jìn)行操作來(lái)操縱智能眼鏡，真正解放了使用者的雙手，使得使用者能夠在操作中獲得更大的自由度，提高工作效率。
[0016]如圖中所示，鏡腿2是近環(huán)形開放結(jié)構(gòu)而并非完全封閉的頭箍式結(jié)構(gòu)，在鏡腿2上結(jié)合了電池模塊5，其不僅佩戴方便，并且消除了常伴隨于傳統(tǒng)雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的佩戴者的不適感，能夠在不需要外接電源的情況下長(zhǎng)時(shí)間佩戴工作。取決于單個(gè)電池模塊5的容量、對(duì)總重量的影響以及實(shí)際的應(yīng)用需求，電池模塊5可僅在一條鏡腿2上設(shè)置一個(gè)，也可以對(duì)稱地在每條鏡腿2下各設(shè)置一個(gè)。當(dāng)然，如果需要，也可以通過電源連線(圖1中未示出)將眼鏡I連接至大容量外部電源。此外，電池模塊5還可以通過設(shè)置在鏡腿2前端部分上的充電和數(shù)據(jù)USB兩用接口進(jìn)行充電。
[0017]圖2是圖1所示的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的俯視圖。如圖中所示，根據(jù)本發(fā)明的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在兩條鏡腿2上都設(shè)置了控制按鈕8，以便對(duì)成像系統(tǒng)3所顯示的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一控制或者單獨(dú)控制。圖中所示控制按鈕8的位置僅僅是示例性的，其也可以設(shè)置在鏡腿2的側(cè)面或鏡框6上，并且不一定成對(duì)設(shè)置，這取決于實(shí)際的應(yīng)用需求。在鏡框6上，還設(shè)置了散熱結(jié)構(gòu)7，其通常為鏤空結(jié)構(gòu)，或者任何其他有利于鏡框6內(nèi)部熱量散發(fā)的結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步減小根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的總重量，鏡腿2和鏡框6通常采用密度小而強(qiáng)度高的復(fù)合材料制成，例如鏡框6可利用PC+ABS材料制成，鏡腿2可利用TPU+鋼材料制成。在鏡腿2上，還設(shè)置了多功能按鍵9，該按鍵是可自定義按鍵，其能夠根據(jù)佩戴者的使用需求在用戶設(shè)置界面中自定義按鍵功能，從而極大地?cái)U(kuò)展根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的應(yīng)用范圍。鏡腿2通過可折疊鉸鏈10與鏡框6相連，使得鏡腿2能夠折疊。
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的右視圖。如圖中所示，電池模塊5置于鏡腿2的中間位置。將電池模塊5設(shè)置在此處的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可以利用電池模塊5本身的重量來(lái)平衡眼鏡前部鏡框6的重量，避免眼鏡前端過重，對(duì)佩戴者鼻部造成過大的壓力。在鏡腿2上還設(shè)置了穿孔11，方便透過該穿孔11設(shè)置掛繩或其他外接裝置。根據(jù)實(shí)際需要，在不影響鏡腿強(qiáng)度的前提下，還可以在不同的位置設(shè)置不同的穿孔或鏤空結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步減輕重量，或者外接其他裝置。此外，由圖3將會(huì)注意到，鏡腿2在附圖標(biāo)記14處形成了可拆卸的分段結(jié)構(gòu)。在嚴(yán)苛的工作環(huán)境下或經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，靠近圖3右側(cè)的鏡腿2的末端部分較靠近鏡框6的前端部分更容易損壞。通過此設(shè)置此分段結(jié)構(gòu)，能夠更加容易地更換可能損壞的末端部分。并且，如圖3中所示的鼻托4、成像系統(tǒng)3的濾光鏡片和功能鏡片也都設(shè)計(jì)為可拆卸結(jié)構(gòu)，使得在眼鏡存放時(shí)，可以將鏡腿2的末端部分、電池模塊5、鼻托4和成像系統(tǒng)3的濾光鏡片和功能鏡片都拆卸下來(lái)，分別存放和維護(hù)，進(jìn)一步減小存放時(shí)眼鏡的體積和重量，方便攜帶與運(yùn)輸。在鏡腿2前端部分的附圖標(biāo)記12和13的位置，還分別設(shè)置了內(nèi)置揚(yáng)聲器和耳機(jī)插孔。由于這兩處位置與佩戴者的耳部接近，對(duì)于內(nèi)置揚(yáng)聲器而言，即便在嘈雜的環(huán)境下，也能夠使佩戴者清楚地聽到聲音。而在使用耳機(jī)的情況下，不需要設(shè)置過長(zhǎng)的耳機(jī)連線，避免了耳機(jī)線纏繞或者懸垂而造成佩戴不適。此外，鼻托4是L型高架鼻托，該結(jié)構(gòu)能夠更好地承重，提高佩戴舒適度。并且，鼻托4還設(shè)有防呆設(shè)計(jì)，避免錯(cuò)誤安裝以及安裝后產(chǎn)生移位和晃動(dòng)。
[0019]為了進(jìn)一步降低能耗，減小根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的電路部分的體積和重量，發(fā)明人在電路設(shè)計(jì)上也做出了改進(jìn)。電路板設(shè)計(jì)采用了HDI板的設(shè)計(jì)，從而最大限度地減小了 PCB板的體積。
[0020]以上僅結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例而對(duì)根據(jù)本發(fā)明的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡做出了示意性描述。而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，任何在以上所述實(shí)施例基礎(chǔ)上所做出的符合本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的改進(jìn)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的雙目式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡可廣泛應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。例如在維修應(yīng)用中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡能將維修操作手冊(cè)以文字、圖片、視頻、語(yǔ)音信息等方式展現(xiàn)給維修人員，并將維修數(shù)字信息疊加在真實(shí)操作對(duì)象上，提示指引維修工人使用何種工具、何種操作姿勢(shì)、如何搭配物料。在實(shí)操培訓(xùn)應(yīng)用中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡能夠讓學(xué)員學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)體驗(yàn)實(shí)操感覺。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡還能夠應(yīng)用于一線工作人員管理、遠(yuǎn)程協(xié)助應(yīng)用等諸多場(chǎng)合。
[0022]雖然本文僅示出并描述了實(shí)施例的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到許多改型和變化。因此，應(yīng)該理解的是所附權(quán)利要求書旨在覆蓋落入本發(fā)明的精神內(nèi)的全部此類改型和變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種一體式雙目增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其包括鏡腿、成像系統(tǒng)、鼻托、電池模塊和鏡框，并集成了電路板處理器模塊和控制系統(tǒng);所述鏡腿形成包圍頭部輪廓的近環(huán)形開放結(jié)構(gòu)，所述電池模塊安裝在所述鏡腿的中間位置;所述成像系統(tǒng)包括濾光鏡片、顯示鏡片和功能鏡片，其中，所述鏡腿的末端部分、所述成像系統(tǒng)的濾光鏡片和功能鏡片、以及所述鼻托都是可拆卸的。2.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，其包括一對(duì)鏡腿，一套成像系統(tǒng)，一套鼻托和一套電池模塊。3.如權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，在每條鏡腿下各設(shè)置一個(gè)電池豐旲塊。4.如權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，在每條鏡腿上都設(shè)置了控制按鈕。5.如權(quán)利要求4所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，在每條鏡腿上還設(shè)置了自定義功能按鈕。6.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，在所述鏡框上還設(shè)置了散熱結(jié)構(gòu)。7.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，所述鼻托為L(zhǎng)型高架鼻托。8.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，在所述鏡腿的前端部分還設(shè)置了內(nèi)置揚(yáng)聲器和耳機(jī)插孔、以及充電和數(shù)據(jù)傳輸兩用USB接口。9.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，其特征在于，所述智能眼鏡的電路板采用HDI板設(shè)計(jì)。10.如權(quán)利要求1-9的任一項(xiàng)所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡的用途，其用于航空維修、汽車維修、實(shí)操類培訓(xùn)、制造配裝、電力能源巡檢維保、醫(yī)療手術(shù)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、實(shí)驗(yàn)室教育培訓(xùn)、軍機(jī)巡檢維修、軍隊(duì)指揮、單兵作戰(zhàn)、現(xiàn)場(chǎng)工程服務(wù)、或各類現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的遠(yuǎn)程協(xié)助。
【文檔編號(hào)】G02C11/00GK105938249SQ201610316394
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】蘇波, 王友初
【申請(qǐng)人】深圳增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有限公司