CN219799892U - 一种ar眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种AR眼镜，其涉及AR显示技术领域。需要说明的是，本实用新型实施例中，通过限制图像显示单元的出射光在进入波导镜片前的光路转折次数，使得图像显示单元在配置到AR眼镜时，能够灵活的适配AR眼镜在结构要求上的选择性和多样性需求，从而使得AR眼镜的设计和加工难度大大降低，并且提高了AR眼镜的稳定性和使用便捷性，有利于综合提高AR眼镜的产品力；另外，还需要说明的是，本实用新型实施例中，通过优选地限定光纤悬臂的形态结构，实现最大限度地发挥出光纤悬臂光路转折的优势，并降低光路转折对光纤悬臂出光质量与加工难度的影响，进一步提升了光纤扫描结构在应用场景中的产品力。

Description

一种AR眼镜

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。

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。

目前，一些AR眼镜中，图像显示元件设置于镜腿上，不但降低了镜腿对人体佩戴的适配能力，而且因为镜腿上的图像显示元件所出的光垂直入射波导镜片，使得镜腿的设计和加工难度大大增加，使用灵活性、稳定性和便捷性大大降低。因此，需要本申请提供的AR眼镜来解决上述现有技术中AR眼镜中的不足。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种AR眼镜，用以解决上述背景技术中现有AR眼镜的不足。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种AR眼镜，其包括眼镜架和设置于所述眼镜架上的至少一个图像显示单元；

所述的眼镜架包括用于固定镜片的支架，所述支架的左右两侧分别连接有左镜腿和右镜腿，所述图像显示单元设置于所述支架的一侧，所述图像显示单元位于所述镜片厚度方向上的一侧；

所述支架固定有左镜片和右镜片，所述图像显示单元向所述左镜片或/和所述右镜片出射图像光，接收所述图像显示单元出射的所述图像光的所述左镜片或/和所述右镜片为波导镜片；

所述图像显示单元的出射光在进入所述波导镜片前至少有一次光路转折。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述图像显示单元沿光路走向依次包括用于提供图像源的图像显示元件和用于对所述图像源进行校正的成像镜组以及反射镜。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述图像显示元件为光纤扫描器，所述光纤扫描器包括致动器和固定于所述致动器上用于传输光信息的传输光纤，所述传输光纤超过所述致动器的部分形成光纤悬臂，所述光纤悬臂在所述致动器的驱动下进行二维扫描提供所述图像源；

靠近所述致动器的所述光纤悬臂根部具有第一光纤轴向，远离所述致动器的所述光纤悬臂尖端部具有第二光纤轴向，所述第一光纤轴向和所述第二光纤轴向在所述光纤悬臂非工作状态下不平行。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述第一光纤轴向和所述第二光纤轴向垂直。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述光纤悬臂呈弧形。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述光纤扫描器与所述波导镜片相对平行。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述支架左右两侧中的所述左镜腿和/或所述右镜腿内部具有容置部件的腔体，所述腔体内设置有电池和主控电路板，所述电池与所述主控电路板电连接，所述电池和所述主控电路板通过线缆连接所述图像显示单元。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述主控电路板上设置有存储单元、运算处理单元和显示控制单元，所述电池、所述存储单元和所述显示控制单元分别与所述运算处理单元电性连接，所述显示控制单元与所述图像显示单元通过线缆连接；

所述左镜腿和/或所述右镜腿上设置有数据接口，所述运算处理单元通过数据线连接所述数据接口，所述数据接口用于连接移动终端。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述主控电路板上设置有通信模块，所述通信模块与所述运算处理单元电连接；

所述通信模块包括蓝牙通信组件、WiFi芯片、5G通信组件、6G通信组件和近场通信组件中的一种或几种组合；

所述数据接口为Type-c接口、Micro-USB接口、lightning接口、Mini-USB接口和USB公头接口中的一种或多种组合；

所述主控电路板上设置有音频芯片，所述左镜腿和/或所述右镜腿内设置有麦克风和扬声器，所述麦克风和所述扬声器分别与所述音频芯片电性连接；

所述左镜腿和/或所述右镜腿上设置有充电接口和\或无线充电接收线圈；所述主控电路板设置有对所述电池进行充电的电池管理模块；所述电池管理模块电性连接于所述充电接口和\或所述无线充电接收线圈与所述电池之间；

所述充电接口为Type-c接口、Micro-USB接口、lightning接口、Mini-USB接口和USB公头接口中的一种或多种组合；

所述充电接口与所述数据接口为同一个接口；

所述眼镜架上设置有至少一个摄像头，所述摄像头包括手势识别摄像头和slam摄像头中的一种或多种。

进一步地，在本实用新型较佳实施例中，所述波导镜片具有用于接收所述图像显示单元的图像光的耦入单元，所述耦入单元沿所述图像显示单元出射光路置于图像显示单元的前方，所述图像显示单元将所述图像光投射至所述波导镜片的所述耦入单元，所述波导镜片用于将所述图像显示单元出射的光线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：

本实用新型实施例提供的一种AR眼镜通过限制图像显示单元的出射光在进入波导镜片前的光路转折次数，使得图像显示单元在配置到AR眼镜时，能够灵活的适配AR眼镜在结构要求上的选择性和多样性需求，从而使得AR眼镜的设计和加工难度大大降低，并且提高了AR眼镜的稳定性和使用便捷性，有利于综合提高AR眼镜的产品力；通过优选地限定光纤悬臂的形态结构，实现最大限度地发挥出光纤悬臂光路转折的优势，并降低光路转折对光纤悬臂出光质量与加工难度的影响，进一步提升了光纤扫描结构在应用场景中的产品力。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例去除镜腿后从支架内侧视角的结构示意图；

图3为图1所示实施例去除镜腿后从支架外侧视角(即AR眼镜的正前方)的结构示意图；

图4为图1所示实施例去除镜腿后从支架外侧视角(即AR眼镜的正前方)的单侧结构示意图；

图5为本申请实施例提供的AR眼镜的图像显示元件所对应的光纤扫描器的结构示意图。

图标：100-AR眼镜；110-图像显示单元；112-图像显示元件；114-成像镜组；116-反射镜；120-眼镜架；122-支架；124-镜腿；130-波导镜片；1120-光纤扫描器；1121-光纤悬臂；1122-致动器；1124-传输光纤。

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。

请结合参照说明书附图1-5，本实用新型实施例提供一种AR眼镜100，其包括眼镜架120和设置于眼镜架120上的至少一个图像显示单元110；眼镜架120包括用于固定镜片的支架122，支架122的左右两侧分别连接一个镜腿124，两个镜腿124分别为左镜腿和右镜腿；图像显示单元110设置于支架122的一侧，图像显示单元110位于镜片厚度方向上的一侧。需要说明的是，本申请实施例中，通过对图像显示单元110的位置进行限制，不但有利于AR眼镜100的小型化设计，而且还避免了因为图像显示单元110设计在镜腿124上所带来“不但降低了镜腿对人体佩戴的适配能力，而且因为镜腿上的图像显示元件所出的光垂直入射波导镜片，使得镜腿的设计和加工难度大大增加，使用灵活性、稳定性和便捷性大大降低。”的问题。需要强调的是，镜腿124与支架122间的连接方式可以为固定连接、铰接或一体成型，对此不做限制。另外，支架122可以是由金属、塑料、陶瓷等各种材质制成，在此不做限定。在一些实施方式中，支架122的中部设置有鼻托。

进一步具体地，支架122固定有左镜片和右镜片，图像显示单元110有两个，分别对应向左镜片或/和右镜片出射图像光，接收图像显示单元110出射的图像光的左镜片或/和右镜片为波导镜片130。需要说明的是，在本申请实施例中，图像显示单元110的出射光在进入波导镜片130前至少有一次光路转折。需要强调的是，通过对图像显示单元110出射光的光路转折次数进行限制，使得图像显示单元在配置到AR眼镜100时，能够地适配其在结构要求上的选择性和多样性需求，从而使得AR眼镜100的设计和加工难度大大降低，并且提高了AR眼镜100的稳定性和使用便捷性，有利于综合提高其产品力。

进一步可选地，在本申请实施例中，图像显示单元110沿光路走向依次包括用于提供图像源的图像显示元件112和用于对图像源进行校正的成像镜组114以及反射镜116。需要说明的是，图像显示单元110中对应具体的光路走向为：图像显示元件112提供图像源出光后进入到成像镜组114进行图像校正和比例调配，再进入到反射镜116进行光路转折，最后进入波导镜片130。

进一步可选地，请结合参照图2-4，在本申请实施例中，图像显示元件112为光纤扫描器1120，光纤扫描器1120包括致动器1122和固定于致动器1122上用于传输光信息的传输光纤1124，传输光纤1124超过致动器1122的部分形成光纤悬臂1121，光纤悬臂1121在致动器1122的驱动下进行二维扫描提供图像源。需要说明的是，靠近致动器1122的光纤悬臂1121根部具有第一光纤轴向，远离致动器1122的光纤悬臂1121尖端部具有第二光纤轴向，第一光纤轴向和第二光纤轴向在光纤悬臂1121非工作状态下不平行。需要强调的是，通过可选地限制非工作状态下光纤悬臂1121根部和光纤悬臂1121尖端部对应光纤轴向的相对位置关系特征，使得光纤悬臂1121尖端部出射的光能够根据AR眼镜100的设计需求灵活进行方向的调整，从而为光纤扫描器1120在AR眼镜100的应用场景设计中创造多样性的选择方案。另外，可以看出，在本申请提供的实施例中，图像显示单元110的出射光在进入波导镜片130前是有两次光路转折的，第一次光路转折是在光纤悬臂1121处(即光从光纤悬臂1121根部到光纤悬臂1121尖端部行进的过程中)，第二次光路转折是在反射镜116处。当然，在本申请其它实施例中，并不限定只有这一种两次光路转折的方案，还可以是其它转折次数的其它转折方案，如转折一次，三次，五次等，具体示意地，如当光路转折次数为三次时，前两次光路转折可以在光纤悬臂中进行，最后一次可以在反射镜116处进行。

进一步需要说明的是，在本申请其它实施例当中，可选的，图像源还可以为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。而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，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。需要说明的是，光纤扫描图像源体积小、重量轻、显示效果显著优于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。当然，应理解，扫描显示器件并不限于光纤扫描器1120，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。

进一步具体优选地，请参照图5，第一光纤轴向和第二光纤轴向垂直。更优选地，光纤悬臂1121呈弧形。需要说明的是，通过优选地限定第一光纤轴向和第二光纤轴向垂直，且更优选地限定光纤悬臂1121呈弧形，可以实现在光纤悬臂1121进行光路转折的基础上，最大限度的发挥出光路转折的优势，降低光路转折对出光质量和加工难度(光纤悬臂1121)的影响。需要强调的是，在本申请其它实施例当中，并不限定第一光纤轴向和第二光纤轴向垂直，其还可以不垂直，如第二光纤轴向相对于第一光纤轴向的偏离角度是小于90度的，具体地根据AR眼镜100对于图像显示单元110的设计要求进行配置。

进一步优选地，请继续结合参照图1-4，光纤扫描器1120与波导镜片130相对平行。需要说明的是，通过限定光纤扫描器1120与波导镜片130的相对位置关系为平行，可以为AR眼镜100的小型化设计提供进一步的可能性。需要强调的是，在本申请其它实施例当中，图像显示单元110所对应的光纤扫描器1120与波导镜片130还可以是其它相对位置关系，并且光纤扫描器1120可以是位于波导镜片130的内侧，也可以位于波导镜片130的外侧；另外，光纤悬臂1121的朝向也可以除过本申请实施例以外的其它朝向，其只要能够配套成像镜组114和反射镜116最终将图像光导入到波导镜片130中即可。

进一步可选地，在本申请实施例中，左镜腿和/或右镜腿内部具有容置部件的腔体，腔体内设置有电池和主控电路板，电池与主控电路板电连接，电池和主控电路板通过线缆连接图像显示单元110。需要说明的是，电池用于为主控电路板和AR眼镜100的其它需要供电的部件进行供电。

更进一步具体地，主控电路板上设置有存储单元、运算处理单元和显示控制单元，电池、存储单元和显示控制单元分别与运算处理单元电性连接，显示控制单元与图像显示单元110通过线缆连接。需要说明的是，左镜腿和/或右镜腿上设置有数据接口，运算处理单元通过数据线连接数据接口，数据接口用于连接移动终端，移动终端包括但不限于智能手机、智能平板或者笔记本。另外，还需要说明的是，在一些实施例中，运算处理单元可以包括一个或者多个处理核。运算处理单元利用各种接口和线路连接AR眼镜100的各个部分，通过运行或执行存储的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储的数据，执行左镜腿和/或右镜腿内各元件的各种功能和处理数据。

可选地，运算处理单元可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。运算处理单元可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到运算处理单元中，单独通过一块通信芯片进行实现。

进一步地，存储单元用于储存待显示的图像数据和\或运算处理单元运算时的数据存储。需要说明的是，运算处理单元将待显示的图像数据进行运算，并将生成的视频输出控制信号传输至显示控制单元，显示控制单元将运算处理单元的视频输出控制信号传送至图像显示元件112进行图像光的出射。其中，图像数据包括图片数据或视频数据。

进一步可选地，在本申请一些实施方式中，主控电路板上设置有通信模块，通信模块与运算处理单元电连接，从而运算处理单元也可以从通信模块获取待显示的图像数据。示例性地，该通信模块可包括蓝牙通信组件、WiFi芯片、5G通信组件或者6G通信组件；还可包括(NearField Communication，NFC)近场通信组件，对此不作限制。

进一步可选地，在本申请实施例中，通信模块包括蓝牙通信组件、WiFi芯片、5G通信组件、6G通信组件和近场通信组件中的一种或几种组合。

进一步可选地，在本申请实施例中，数据接口为Type-c接口、Micro-USB接口、lightning接口、Mini-USB接口和USB公头接口中的一种或多种组合。需要说明的是，运算处理单元可以从存储单元获取待显示的图像数据，也可以从数据接口获取待显示的图像数据。

进一步可选地，在本申请实施例中，主控电路板上设置有音频芯片，左镜腿和/或右镜腿内设置有麦克风和扬声器，麦克风和扬声器分别与音频芯片电性连接。

进一步可选地，在本申请实施例中，左镜腿和/或右镜腿上设置有充电接口和\或无线充电接收线圈；主控电路板设置有对电池进行充电的电池管理模块；电池管理模块电性连接于充电接口和\或无线充电接收线圈与电池之间。需要说明的是，上述无线感应线圈可与无线充电线圈配合作用，以实现AR眼镜100的无线充电。例如，该无线感应线圈可采用无线充电联盟QI实现无线充电。

进一步可选地，在本申请实施例中，充电接口为Type-c接口、Micro-USB接口、lightning接口、Mini-USB接口和USB公头接口中的一种或多种组合。需要说明的是，通过充电接口与AR眼镜100的供电组件建立电连接以实现为AR眼镜100充电。

进一步优选地，在本申请实施例中，充电接口与数据接口为同一个接口。该接口同时具有数据传输功能和充电功能。充电接口用于与充电设备建立电连接，其中，充电设备包括移动终端、可穿戴式电子设备、移动电源或者充电器。

进一步可选地，在本申请实施例中，眼镜架120上设置有至少一个摄像头，摄像头包括手势识别摄像头、长焦摄像头、中长焦摄像头和slam摄像头中的一种或多种。作为优选的实施例，眼镜架120的中部设置有手势识别摄像头、长焦摄像头和中长焦摄像头，眼镜架120的左右两侧分别设置有一个slam摄像头，摄像头通过信号传输线连接运算处理单元，摄像头拍摄的图片或视频存储于存储单元和\或通过数据接口或通信模块传输至外部。

进一步具体可选地，在本申请实施例中，波导镜片130具有用于接收图像显示单元110的图像光的耦入单元，耦入单元沿图像显示单元110出射光路置于图像显示单元110的前方，图像显示单元110将图像光投射至波导镜片130的耦入单元，波导镜片130用于将图像显示单元110出射的光线以及外部真实环境光线导入人眼。需要补充说明的是，在一些实施方式中，波导镜片130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。

综上所述，本申请实施例提供的一种AR眼镜，通过限制图像显示单元的出射光在进入波导镜片前的光路转折次数，使得图像显示单元在配置到AR眼镜时，能够灵活的适配AR眼镜在结构要求上的选择性和多样性需求，从而使得AR眼镜的设计和加工难度大大降低，并且提高了AR眼镜的稳定性和使用便捷性，有利于综合提高AR眼镜的产品力。

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，其特征在于，

包括眼镜架和设置于所述眼镜架上的至少一个图像显示单元；

所述的眼镜架包括用于固定镜片的支架，所述支架的左右两侧分别连接有左镜腿和右镜腿，所述图像显示单元设置于所述支架的一侧，所述图像显示单元位于所述镜片厚度方向上的一侧；

所述支架固定有左镜片和右镜片，所述图像显示单元向所述左镜片或/和所述右镜片出射图像光，接收所述图像显示单元出射的所述图像光的所述左镜片或/和所述右镜片为波导镜片；

所述图像显示单元的出射光在进入所述波导镜片前至少有一次光路转折。

2.根据权利要求1所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述图像显示单元沿光路走向依次包括用于提供图像源的图像显示元件和用于对所述图像源进行校正的成像镜组以及反射镜。

3.根据权利要求2所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述图像显示元件为光纤扫描器，所述光纤扫描器包括致动器和固定于所述致动器上用于传输光信息的传输光纤，所述传输光纤超过所述致动器的部分形成光纤悬臂，所述光纤悬臂在所述致动器的驱动下进行二维扫描提供所述图像源；

靠近所述致动器的所述光纤悬臂根部具有第一光纤轴向，远离所述致动器的所述光纤悬臂尖端部具有第二光纤轴向，所述第一光纤轴向和所述第二光纤轴向在所述光纤悬臂非工作状态下不平行。

4.根据权利要求3所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述第一光纤轴向和所述第二光纤轴向垂直。

5.根据权利要求4所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述光纤悬臂呈弧形。

6.根据权利要求5所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述光纤扫描器与所述波导镜片相对平行。

7.根据权利要求1所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述支架左右两侧中的所述左镜腿和/或所述右镜腿内部具有容置部件的腔体，所述腔体内设置有电池和主控电路板，所述电池与所述主控电路板电连接，所述电池和所述主控电路板通过线缆连接所述图像显示单元。

8.根据权利要求7所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述主控电路板上设置有存储单元、运算处理单元和显示控制单元，所述电池、所述存储单元和所述显示控制单元分别与所述运算处理单元电性连接，所述显示控制单元与所述图像显示单元通过线缆连接；

所述左镜腿和/或所述右镜腿上设置有数据接口，所述运算处理单元通过数据线连接所述数据接口，所述数据接口用于连接移动终端。

9.根据权利要求8所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述主控电路板上设置有通信模块，所述通信模块与所述运算处理单元电连接；

所述通信模块包括蓝牙通信组件、WiFi芯片、5G通信组件、6G通信组件和近场通信组件中的一种或几种组合；

所述数据接口为Type-c接口、Micro-USB接口、lightning接口、Mini-USB接口和USB公头接口中的一种或多种组合；

所述主控电路板上设置有音频芯片，所述左镜腿和/或所述右镜腿内设置有麦克风和扬声器，所述麦克风和所述扬声器分别与所述音频芯片电性连接；

所述左镜腿和/或所述右镜腿上设置有充电接口和\或无线充电接收线圈；所述主控电路板设置有对所述电池进行充电的电池管理模块；所述电池管理模块电性连接于所述充电接口和\或所述无线充电接收线圈与所述电池之间；

所述充电接口为Type-c接口、Micro-USB接口、lightning接口、Mini-USB接口和USB公头接口中的一种或多种组合；

所述充电接口与所述数据接口为同一个接口；

所述眼镜架上设置有至少一个摄像头，所述摄像头包括手势识别摄像头和slam摄像头中的一种或多种。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种AR眼镜，其特征在于，所述波导镜片具有用于接收所述图像显示单元的图像光的耦入单元，所述耦入单元沿所述图像显示单元出射光路置于图像显示单元的前方，所述图像显示单元将所述图像光投射至所述波导镜片的所述耦入单元，所述波导镜片用于将所述图像显示单元出射的光线以及外部真实环境光线导入人眼。