一种AR眼镜的制作方法

一种ar眼镜
技术领域
1.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：

2.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。
3.目前，一些ar眼镜中，电池、pcb组件等元件设置在镜腿内部，眼镜整体重量大，使眼镜对用户的支撑位置造成较大的负荷，佩戴舒适性差，不能满足长期佩戴的需求。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种ar眼镜，用以提升用户佩戴舒适度。
5.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，包括眼镜架和设置于所述眼镜架上的至少一个图像显示元件，所述的眼镜架包括用于固定镜片的支架，支架的左右两侧分别连接一个镜腿，所述的图像元件设置于支架内和/或设置于镜腿内，所述镜腿分别为左镜腿和右镜腿，左镜腿和右镜腿均包括从前至后依次连接的水平部和弧形部，所述的弧形部同时沿向上和向内侧方向弯曲，弧形部的内侧壁与用户头部后侧上半部的外形相匹配，以使得用户佩戴时，水平部由用户耳朵支撑，弧形部由用户头部后侧的上半部分支撑。
6.所述的左镜腿的后端部与右镜腿的后端部之间设置有收紧组件。
7.所述的收紧组件为具有收缩回复力的弹性件，弹性件的两端分别与左镜腿的后端部与右镜腿的后端部固定连接。
8.所述的收紧组件包括弧形齿条、与所述弧形齿条相啮合的涡轮和驱动涡轮旋转的电机，左镜腿的后端部和右镜腿的后端部均设置供弧形齿条插入的容置孔，弧形齿条的表面设置有齿，左镜腿的内部设置有第一电机，第一电机的电机轴上安装有与所述弧形齿条相啮合的第一蜗轮，右镜腿的内部设置有第二电机，第二电机的电机轴上安装有与所述弧形齿条相啮合的第二蜗轮。
9.所述的支架固定有左镜片和右镜片，所述的图像显示元件向左镜片或右镜片出射图像光，接收图像显示元件出射的图像光的左镜片或右镜片为波导镜片。
10.本实用新型通过在镜腿后部设置弧形部，由用户头部后侧分担支撑眼镜重量，显著降低对用户鼻梁和耳朵的负重，提升了用户佩戴舒适度，适合长期佩戴，并且提升了佩戴稳定性。通过设置收紧组件使得不同头径的用户均可具有良好的收紧效果。
11.所述的左镜腿和/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元件。电池用于为主控电路板和眼镜本体供电。第一电机与左镜腿内的主控电路板电连接，第二电机与
右镜腿内的主控电路板电连接。
12.优选的，所述的左镜腿的后端部与右镜腿的后端部之间设置有收紧组件。
13.进一步的，当眼镜架内设置有向左镜片出射图像光的图像显示元件时，则在左镜腿的腔体内设置电池和主控电路板，并且左镜腿内设置的电池和主控电路板与向左镜片出射图像光的图像显示元件电连接；当眼镜架内设置有向右镜片出射图像光的图像显示元件时，则在右镜腿的腔体内设置电池和主控电路板，并且右镜腿内设置的电池和主控电路板与向左镜片出射图像光的图像显示元件电连接。
14.进一步的，所述的图像显示元件包括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，波导镜片具有用于接收图像显示元件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。
15.在一些实施方式中，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。
16.在一些实施方式中，所述的光学模组包括中继单元以及耦出单元，中继单元用于将图像源光线进行x方向的扩束后输入至耦出单元，在耦出单元内进行y方向上的扩束后输出至人眼。
17.在一些实施方式中，所述的左镜腿的前端部和/或右镜腿的前端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。此时，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。
18.在一些实施方式中，为了保证成像质量，图像显示元件与波导镜片的耦入单元之间应该尽可能保证相对位置固定，故优选的，所述的设置有图像显示元件的左镜腿或右镜腿均包括设置有图像显示元件的不可变形部和设置于不可变形部后侧与不可变形部固定连接或铰接的弹性变形部。不可变形部与弹性变形部之间铰接时，可便于收纳。当然在其他的一些优选的实施方式中，所述的不可变形部与镜框之间为固定连接结构。
19.在一些实施方式中，支架设置有用于安装图像显示元件的容置腔，并且优选的，容置腔及容置腔内的图像显示元件的延伸方向与其所处的支架的部位的延伸方向相同。例如，当支架呈镜框形状时，当容置腔设置于镜框的上边缘时，容置腔及图像显示元件的延伸方向为大致沿左右方向延伸，此时所述图像显示元件的成像镜组包括一个向波导镜片反射光线的反光镜，以使得与该图像显示元件相配合的波导镜片的耦入单元处于沿所述反光镜的出光光路的前方，并且优选的，该耦入单元位于该波导镜片的上方位置，此时所述的容置腔还包括连通反光镜与耦入单元的通光腔。当容置腔设置于镜框的其他边缘时，容置腔及图像显示元件的设置同理。图像显示元件设置于镜框上的技术方案能够避免因用户头径影响使得镜腿与镜框间夹角发生改变，导致图像显示元件的出射方向与耦入单元延伸方向之间的夹角偏离设计值，进而影响成像质量的问题。
20.作为一种优选的实施方式，所述的支架为沿左右方向延伸的横梁，支架固定设置
于左镜片和有镜片的上方，支架内的容置腔沿左右方向延伸，容置腔内的图像显示元件的图像源和成像镜组沿左右方向依次设置，图像源的出光方向朝向成像镜组，成像镜组包括一个向波导镜片反射光线的反光镜，以使得与该图像显示元件相配合的波导镜片的耦入单元处于沿所述反光镜的出光光路的前方。进一步优选的，与容置腔内的图像显示元件相配合的波导镜片延伸至该容置腔内，或该容置腔具有连通反光镜与耦入单元的通光腔。
21.所述的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，所述的显示控制单元与图像显示元件通过线缆连接。进一步可选的，所述的显示控制单元可以包括显示驱动电路、光源调制电路、驱动控制电路中的一种或多种。优选的，设置于左镜腿内的显示控制单元与向左镜片出射图像光的图像显示元件通过线缆连接，设置于右镜腿内的显示控制单元与向右镜片出射图像光的图像显示元件通过线缆连接。
22.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 logic array，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。
23.在一些实施方式中，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。所述的移动终端包括但不限于智能手机、智能平板或者笔记本。可选的，所述的数据接口为type-c接口、micro-usb接口、mini-usb和usb公头接口中的一种或多种组合。从而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。
24.在一些实施方式中，所述的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(near field communication，nfc)近场通信组件，对此不作限制。
25.在一些实施方式中，所述的主控电路板上设置有音频芯片，所述的左镜腿和/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。
26.在一些实施方式中，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所述电池进行充电的电池管理模块。电池管理模块电性连接于所述充电接口和\或无线充电接收线圈与所述电池之间。
27.上述充电接口与ar眼镜的供电组件建立电连接以实现为ar眼镜充电。该充电接口包括micro-usb接口、lightning接口或者type-c接口，本公开实施例不作限制。
28.优选的，所述的眼镜架上设置有至少一个摄像头，所述的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，所述
的眼镜架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，眼镜架的左右两侧分别设置有一个slam摄像头，所述的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。
29.优选的，所述的眼镜架上设置有成像反馈单元，成像反馈单元与运算处理单元电连接，成像反馈单元用于检测图像显示元件的成像数据，并将成像数据反馈至运算处理单元，运算处理单元依据成像反馈单元检测得到的成像数据判断是否对显示控制单元的控制信号进行调整，以保证成像质量。可选的，如图8所示，所述的成像反馈单元设置于图像显示元件的附近，图像显示元件与波导镜片之间设置有一个分束单元，分束单元将图像显示元件出射的图像光的一部分传导至成像反馈单元。也可选的，当所述的图像显示元件的出光方向垂直于波导镜片时，成像反馈单元与图像显示元件对称分设于波导镜片的两侧，因耦入单元的耦入效率低于100％，故成像反馈单元接收从耦入单元透射的光，用于成像数据的检测。
30.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。
31.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。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，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。
32.所述的ar眼镜还包括激光器组及合束单元，激光器组及合束单元设置于左镜腿、右镜腿或支架内。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。从图中可见，激光器组中具体可采用红(red，r)、绿(green，g)、蓝(blue，b)三色激光器。激光器组中各激光器发出的光束经由合束单元合束为一束激光并耦入至光纤中。当眼镜架内设置有向左镜片出射图像光的图像显示元件时，则在左镜腿或支架内设置有与该图像显示元件相对应的激光器组及合束单元；当眼镜架内设置有向右镜片出射图像光的图像显示元件时，则在右镜腿或支架内设置有与该图像显示元件相对应的激光器组及合束单元。
33.激光器组与光源调制电路电性连接，扫描驱动器与驱动控制电路电性连接，运算处理单元分别连接光源调制电路和驱动控制电路。优选的，设置于左镜腿内的激光器组及合束单元与向左镜片出射图像光的光纤扫描图像源的光纤连接，设置于右镜腿内的激光器组及合束单元与向右镜片出射图像光的光纤扫描图像源的光纤连接。
34.运算处理单元可根据待显示的图像数据控制光源调制电路对激光器组进行调制，同时，运算处理单元控制驱动控制电路驱动扫描驱动器进行扫动，从而将传输光纤中传输的光束扫描输出。
35.由扫描驱动器扫描输出的光束作用于某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在扫描驱动器带动下，传输光纤输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置进行扫描。实际扫描过程中，传输光纤输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如：颜色、灰度或亮度)的光斑。在
一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置完成一帧图像的扫描，由于人眼观察事物存在“视觉残留”的特点，故人眼便无法察觉光束在每一像素点位置上的移动，而是看见一帧完整的图像。
36.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：
37.本实用新型通过在镜腿后部设置弧形部，由用户头部后侧分担支撑眼镜重量，显著降低对用户鼻梁和耳朵的负重，提升了用户佩戴舒适度，适合长期佩戴，并且提升了佩戴稳定性。通过设置收紧组件使得不同头径的用户均可具有良好的收紧效果。
附图说明
38.图1为本实用新型的一种实施例的结构示意图；
39.图2为图1所示实施例去除支架后的结构示意图；
40.图3为本实用新型的另一种实施例的结构示意图；
41.图4为图2所示实施例的收紧组件的结构示意图；
42.图5为本实用新型的图像显示元件的结构示意图；
43.图6为图像显示元件配合波导镜片实现近眼显示的显示系统结构示意图；
44.图7为一种波导镜片的结构示意图；
45.图8为成像反馈单元的一种设置结构示意图；
46.图9为成像反馈单元的另一种设置结构示意图；
47.图10为光纤扫描像源的结构示意图；
48.图11为光纤扫描像源成像原理示意图。
具体实施方式
49.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。
50.如图1、图2本实用新型实施例提供一种ar眼镜，包括眼镜架和设置于所述眼镜架上的至少一个图像显示元件21，所述的眼镜架包括用于固定镜片的支架1，支架1的左右两侧分别连接一个镜腿，所述的图像元件设置于支架1内和/或设置于镜腿内，所述镜腿分别为左镜腿13和右镜腿14，左镜腿13和右镜腿14均包括从前至后依次连接的水平部101和弧形部102，所述的弧形部102同时沿向上和向内侧方向弯曲，弧形部102的内侧壁与用户头部后侧上半部的外形相匹配，以使得用户佩戴时，水平部101由用户耳朵支撑，弧形部102由用户头部后侧的上半部分支撑，所述的支架1固定有左镜片121和右镜片122，所述的图像显示元件21向左镜片121或右镜片122出射图像光，接收图像显示元件21出射的图像光的左镜片121或右镜片122为波导镜片100。
51.所述的左镜腿13和/或右镜腿14内部具有容置部件的腔体，腔体内设置有电池22和主控电路板23，电池22与主控电路板23电连接，电池22和主控电路板23通过线缆连接图像显示元件21。
52.电池22用于为主控电路板23和眼镜本体供电。
53.本实用新型通过在镜腿后部设置弧形部102，由用户头部后侧分担支撑眼镜重量，显著降低对用户鼻梁和耳朵的负重，提升了用户佩戴舒适度，适合长期佩戴，并且提升了佩戴稳定性。
54.优选的，所述的左镜腿13的后端部与右镜腿14的后端部之间设置有收紧组件。
55.进一步可选的，所述的收紧组件为具有收缩回复力的弹性件301，如松紧带、弹性带、具有护套的拉伸弹簧等，弹性件的两端分别与左镜腿的后端部与右镜腿的后端部固定连接。
56.也可选的，如图3、图4所示，所述的收紧组件包括弧形齿条306、与所述弧形齿条306相啮合的涡轮和驱动涡轮旋转的电机，左镜腿13的后端部与右镜腿14的后端部均设置供弧形齿条306插入的容置孔，弧形齿条306的表面设置有齿，左镜腿13的内部设置有第一电机302，第一电机302的电机轴上安装有与所述弧形齿条306相啮合的第一蜗轮303，右镜腿14的内部设置有第二电机304，第二电机304的电机轴上安装有与所述弧形齿条306相啮合的第二蜗轮305。第一电机302和第二电机304分别与对应镜腿内的主控电路板23电连接，即第一电机与左镜腿内的主控电路板电连接，第二电机与右镜腿内的主控电路板电连接。从而通过驱动第一电机302和第二电机304正转或反转，即可控制弧形齿条306插入左镜腿13内部的长度和插入右镜腿14内部的长度，从而实现控制左镜腿13的后端部与右镜腿14的后端部的间距，达到用户佩戴后的收紧固定的目的。
57.进一步的，当眼镜架内设置有向左镜片121出射图像光的图像显示元件21时，则在左镜腿13的腔体内设置电池22和主控电路板23，并且左镜腿13内设置的电池22和主控电路板23与向左镜片121出射图像光的图像显示元件21电连接；当眼镜架内设置有向右镜片122出射图像光的图像显示元件21时，则在右镜腿14的腔体内设置电池22和主控电路板23，并且右镜腿14内设置的电池22和主控电路板23与向左镜片121出射图像光的图像显示元件21电连接。
58.镜腿与支架1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。
59.进一步的，结合图5所示，所述的图像显示元件21包括出射图像光的图像源211和设置于图像源211出射光路上的成像镜组212，波导镜片100具有用于接收图像显示元件21的图像光的耦入单元，耦入单元沿图像显示元件21出射光路置于图像显示元件21的前方，波导镜片100位于佩戴用户的眼睛前方，图像显示元件21将图像光投射至波导镜片100的耦入单元，波导镜片100用于将图像显示元件21出射的光线以及外部真实环境光线导入人眼。
60.支架1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1的中部设置有鼻托。
61.在一些实施方式中，所述的波导镜片100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211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。
62.在一些实施方式中，如图6、图7所示，所述的光学模组包括中继单元120以及耦出单元130，中继单元120用于将图像源211光线进行x方向的扩束后输入至耦出单元130，在耦出单元130内进行y方向上的扩束后输出至人眼。
63.图6为本实用新型实施例中的一种说明性的近眼显示系统，可应用于ar眼镜中，该光学系统至少包括：图像源211、成像镜组212以及波导镜片100。图像源211输出的光束经成像镜组212后，从波导镜片100的耦入单元进入波导镜片100内传输，再经中继单元120(未在图中示出)扩展后，由耦出单元130耦出进入人眼。
64.参考图7，为一种示例性的波导镜片100的立体结构，具体而言，波导镜片100包括耦入单元、中继单元120以及耦出单元130，光束从耦入单元输入至波导镜片100中，并在中继单元120内进行x方向的扩展后输入至耦出单元130，在耦出单元130内进行y方向上的扩展后输出。图7所示的波导镜片100上的箭头代表光束的传输方向。
65.在一些实施方式中，结合图5所示，所述的左镜腿13的前端部和/或右镜腿14的前端部设置有用于安装图像显示元件21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21安装于所述的容置腔内。此时，与该图像显示元件21相配合的波导镜片100的耦入单元位于图像显示元件21的正前方。
66.在一些实施方式中，为了保证成像质量，图像显示元件21与波导镜片100的耦入单元之间应该尽可能保证相对位置固定，故优选的，所述的设置有图像显示元件21的左镜腿13或右镜腿14均包括设置有图像显示元件21的不可变形部和设置于不可变形部后侧与不可变形部固定连接或铰接的弹性变形部。不可变形部与弹性变形部之间铰接时，可便于收纳。当然在其他的一些优选的实施方式中，所述的不可变形部与镜框之间为固定连接结构。
67.在一些实施方式中，结合图1、图2所示，支架1设置有用于安装图像显示元件21的容置腔，并且优选的，容置腔及容置腔内的图像显示元件21的延伸方向与其所处的支架1的部位的延伸方向相同。例如，当支架1呈镜框形状时，当容置腔设置于镜框的上边缘时，容置腔及图像显示元件21的延伸方向为大致沿左右方向延伸，此时所述图像显示元件21的成像镜组212包括一个向波导镜片100反射光线的反光镜，以使得与该图像显示元件21相配合的波导镜片100的耦入单元处于沿所述反光镜的出光光路的前方，并且优选的，该耦入单元位于该波导镜片100的上方位置，此时所述的容置腔还包括连通反光镜与耦入单元的通光腔。当容置腔设置于镜框的其他边缘时，容置腔及图像显示元件21的设置同理。图像显示元件21设置于镜框上的技术方案能够避免因用户头径影响使得镜腿与镜框间夹角发生改变，导致图像显示元件21的出射方向与耦入单元延伸方向之间的夹角偏离设计值，进而影响成像质量的问题。
68.作为一种优选的实施方式，所述的支架1为沿左右方向延伸的横梁，支架1固定设置于左镜片121和有镜片的上方，支架1内的容置腔沿左右方向延伸，容置腔内的图像显示元件21的图像源211和成像镜组212沿左右方向依次设置，图像源211的出光方向朝向成像镜组212，成像镜组212包括一个向波导镜片100反射光线的反光镜，以使得与该图像显示元件21相配合的波导镜片100的耦入单元处于沿所述反光镜的出光光路的前方。进一步优选的，与容置腔内的图像显示元件21相配合的波导镜片100延伸至该容置腔内，或该容置腔具有连通反光镜与耦入单元的通光腔。
69.所述的主控电路板23上设置有存储单元、运算处理单元231和显示控制单元，电池22、存储单元和显示控制单元分别与运算处理单元231电性连接，所述的显示控制单元与图像显示元件21通过线缆连接。进一步可选的，所述的显示控制单元可以包括显示驱动电路、光源调制电路204、驱动控制电路205中的一种或多种。优选的，设置于左镜腿13内的显示控
制单元与向左镜片121出射图像光的图像显示元件21通过线缆连接，设置于右镜腿14内的显示控制单元与向右镜片122出射图像光的图像显示元件21通过线缆连接。
70.运算处理单元231可以包括一个或者多个处理核。运算处理单元231利用各种接口和线路连接ar眼镜的各个部分，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13和/或右镜腿14内各元件的各种功能和处理数据。可选地，运算处理单元231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 logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。运算处理单元231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231中，单独通过一块通信芯片进行实现。
71.存储单元用于储存待显示的图像数据和\或运算处理单元231运算时的数据存储。运算处理单元231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231的视频输出控制信号传送至图像显示元件21进行图像光的出射。所述的图像数据包括图片数据或视频数据。
72.在一些实施方式中，左镜腿13和/或右镜腿14上设置有数据接口，运算处理单元231通过数据线连接数据接口，数据接口用于连接移动终端。所述的移动终端包括但不限于智能手机、智能平板或者笔记本。可选的，所述的数据接口为type-c接口、micro-usb接口、mini-usb和usb公头接口中的一种或多种组合。从而运算处理单元231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。
73.在一些实施方式中，所述的主控电路板23上设置有通信模块，通信模块与运算处理单元231电连接，从而运算处理单元231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(near field communication，nfc)近场通信组件，对此不作限制。
74.在一些实施方式中，所述的主控电路板23上设置有音频芯片，所述的左镜腿13和/或右镜腿14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。
75.在一些实施方式中，左镜腿13和/或右镜腿14上设置有充电接口和\或无线充电接收线圈，主控电路板23设置有对所述电池22进行充电的电池22管理模块。电池22管理模块电性连接于所述充电接口和\或无线充电接收线圈与所述电池22之间。在一些实施方式中，所述的充电接口与前述的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，所述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。
76.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。
77.上述移动终端包括但不限于智能手机、智能平板或者笔记本。可穿戴式电子设备包括但不限于具有供电设备的智能项链或者具有供电设备的智能帽子。该充电设备包括但不限于移动充电设备或者固定充电设备。
78.上述充电接口与ar眼镜的供电组件建立电连接以实现为ar眼镜充电。该充电接口
包括micro-usb接口、lightning接口或者type-c接口，本公开实施例不作限制。
79.优选的，所述的眼镜架上设置有至少一个摄像头，所述的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，所述的眼镜架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，眼镜架的左右两侧分别设置有一个slam摄像头，所述的摄像头通过信号传输线连接运算处理单元231，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。
80.优选的，所述的眼镜架上设置有成像反馈单元24，成像反馈单元24与运算处理单元231电连接，成像反馈单元24用于检测图像显示元件21的成像数据，并将成像数据反馈至运算处理单元231，运算处理单元231依据成像反馈单元24检测得到的成像数据判断是否对显示控制单元的控制信号进行调整，以保证成像质量。可选的，如图8所示，所述的成像反馈单元24设置于图像显示元件21的附近，图像显示元件21与波导镜片100之间设置有一个分束单元241，分束单元241将图像显示元件21出射的图像光的一部分传导至成像反馈单元24。也可选的，如图9所示，当所述的图像显示元件21的出光方向垂直于波导镜片100时，成像反馈单元24与图像显示元件21对称分设于波导镜片100的两侧，因耦入单元的耦入效率低于100％，故成像反馈单元24接收从耦入单元透射的光，用于成像数据的检测。
81.可选的，所述的图像源211可以为光纤扫描图像源212、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211。
82.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211为光纤扫描图像源212，配合相关的光学元件实现虚拟图像的显示。光纤扫描图像源212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201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。
83.进一步的，如图10、图11所示，所述的光纤扫描图像源212包括扫描驱动器200和光纤201，扫描驱动器200具有固定端和自由端，扫描驱动器200的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201的出射端以悬臂支撑的方式固定设置于扫描驱动器200的自由端，扫描驱动器200的固定端与眼镜架固定连接。
84.所述的ar眼镜还包括激光器组202及合束单元203，激光器组202及合束单元203设置于左镜腿、右镜腿或支架内。激光器组202包含多个单色激光器2021，所述多个单色激光器2021通过合束单元203连接光纤201的输入端，各单色激光器2021分别发出不同颜色的光束。从图中可见，激光器组202中具体可采用红(red，r)、绿(green，g)、蓝(blue，b)三色激光器。激光器组202中各激光器发出的光束经由合束单元203合束为一束激光并耦入至光纤201中。
85.当眼镜架内设置有向左镜片出射图像光的图像显示元件时，则在左镜腿或支架内设置有与该图像显示元件相对应的激光器组及合束单元；当眼镜架内设置有向右镜片出射图像光的图像显示元件时，则在右镜腿或支架内设置有与该图像显示元件相对应的激光器组及合束单元。
86.激光器组202与光源调制电路204电性连接，扫描驱动器200与驱动控制电路205电性连接，运算处理单元231分别连接光源调制电路204和驱动控制电路205。
87.运算处理单元231可根据待显示的图像数据控制光源调制电路204对激光器组202进行调制，同时，运算处理单元231控制驱动控制电路205驱动扫描驱动器200进行扫动，从而将传输光纤201中传输的光束扫描输出。
88.由扫描驱动器200扫描输出的光束作用于某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在扫描驱动器200带动下，传输光纤201输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置进行扫描。实际扫描过程中，传输光纤201输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如：颜色、灰度或亮度)的光斑。在一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置完成一帧图像的扫描，由于人眼观察事物存在“视觉残留”的特点，故人眼便无法察觉光束在每一像素点位置上的移动，而是看见一帧完整的图像。
89.继续参考图10，为光纤扫描图像源212的一种实施方式，扫描驱动器200通过固定件固定于扫描器封装壳中，光纤201以悬臂支撑的方式固定设置于扫描驱动器200的自由端，从而，在扫描驱动器200的自由端延伸形成光纤悬臂2011，工作时，扫描驱动器200在扫描驱动信号的驱动下沿第一方向(y方向)及第二方向(x方向)振动，受扫描驱动器200带动，光纤悬臂2011的自由端按预设轨迹扫动并出射光束，出射的光束便可在介质表面上扫描。
90.优选的，所述的图像显示元件21包括左侧图像显示元件和右侧图像显示元件，所述的左镜片为与左侧图像显示元件相配合的左波导镜片，所述的右镜片为与右侧图像显示元件相配合的右波导镜片。
91.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。
92.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：
93.本实用新型通过在镜腿后部设置弧形部102，由用户头部后侧分担支撑眼镜重量，显著降低对用户鼻梁和耳朵的负重，提升了用户佩戴舒适度，适合长期佩戴，并且提升了佩戴稳定性。
94.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。
95.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。
96.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。

技术特征：
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元件，所述的眼镜架包括用于固定镜片的支架，支架的左右两侧分别连接一个镜腿，所述的图像显示元件设置于支架内和/或设置于镜腿内，所述镜腿分别为左镜腿和右镜腿，左镜腿和右镜腿均包括从前至后依次连接的水平部和弧形部，所述的弧形部同时沿向上和向内侧方向弯曲，以使得用户佩戴时，水平部由用户耳朵支撑，弧形部由用户头部后侧的上半部分支撑，所述的左镜腿的后端部与右镜腿的后端部之间设置有收紧组件。2.如权利要求1所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的收紧组件为具有收缩回复力的弹性件，弹性件的两端分别与左镜腿的后端部与右镜腿的后端部固定连接。3.如权利要求1所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的收紧组件包括弧形齿条、与所述弧形齿条相啮合的涡轮和驱动涡轮旋转的电机，左镜腿的后端部和右镜腿的后端部均设置供弧形齿条插入的容置孔，弧形齿条的表面设置有齿，左镜腿的内部设置有第一电机，第一电机的电机轴上安装有与所述弧形齿条相啮合的第一蜗轮，右镜腿的内部设置有第二电机，第二电机的电机轴上安装有与所述弧形齿条相啮合的第二蜗轮。4.如权利要求1所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的支架固定有左镜片和右镜片，所述的图像显示元件向左镜片或右镜片出射图像光，接收图像显示元件出射的图像光的左镜片或右镜片为波导镜片。5.如权利要求1所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的左镜腿和/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元件。6.如权利要求5所述的一种ar眼镜，其特征在于，第一电机与左镜腿内的主控电路板电连接，第二电机与右镜腿内的主控电路板电连接。7.如权利要求4所述的一种ar眼镜，其特征在于，当眼镜架内设置有向左镜片出射图像光的图像显示元件时，则在左镜腿的腔体内设置电池和主控电路板，并且左镜腿内设置的电池和主控电路板与向左镜片出射图像光的图像显示元件电连接；当眼镜架内设置有向右镜片出射图像光的图像显示元件时，则在右镜腿的腔体内设置电池和主控电路板，并且右镜腿内设置的电池和主控电路板与向左镜片出射图像光的图像显示元件电连接。8.如权利要求4所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的图像显示元件包括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，波导镜片具有用于接收图像显示元件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，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。9.如权利要求8所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的左镜腿的前端部和/或右镜腿的前端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。10.如权利要求9所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的支架为沿左右方向延伸的横梁，支架固定设置于左镜片和有镜片的上方，支架内的容置腔沿左右方向延伸，容置腔内的图像显示元件的图像源和成像镜组沿左右方向依次设置，图像源的出光方向朝向成像镜
组，成像镜组包括一个向波导镜片反射光线的反光镜。11.如权利要求9所述的一种ar眼镜，其特征在于，与容置腔内的图像显示元件相配合的波导镜片延伸至该容置腔内，或该容置腔具有连通反光镜与耦入单元的通光腔。12.如权利要求5-7中任意一项所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的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，所述的显示控制单元与图像显示元件通过线缆连接。13.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，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。14.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的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。15.如权利要求14所述的一种ar眼镜，其特征在于，通信模块包括蓝牙通信组件、wifi芯片、5g通信组件和近场通信组件中的一种或几种组合。16.如权利要求13所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的数据接口为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。17.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的主控电路板上设置有音频芯片，所述的左镜腿和/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。18.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，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所述电池进行充电的电池管理模块；电池管理模块电性连接于所述充电接口和\或无线充电接收线圈与所述电池之间。19.如权利要求18所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的充电接口为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。20.如权利要求18或19所述的一种ar眼镜，其特征在于，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，所述的充电接口与所述的数据接口为同一个接口。21.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的眼镜架上设置有至少一个摄像头，所述的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。22.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的眼镜架上设置有成像反馈单元，成像反馈单元与运算处理单元电连接，成像反馈单元用于检测图像显示元件的成像数据，并将成像数据反馈至运算处理单元。23.如权利要求22所述的一种ar眼镜，其特征在于，图像显示元件与波导镜片之间设置有一个分束单元，分束单元将图像显示元件出射的图像光的一部分传导至成像反馈单元。24.如权利要求22所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的图像显示元件包括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，波导镜片具有用于接收图像显示元件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，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，成像反馈单元与图像显示元件对称分设于波导镜片的两侧，成像反馈单元接收从耦入单元透射的光。
25.如权利要求8所述的一种ar眼镜，其特征在于，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。26.如权利要求25所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的光学模组包括中继单元以及耦出单元，中继单元用于将图像源光线进行x方向的扩束后输入至耦出单元，在耦出单元内进行y方向上的扩束后输出至人眼。27.如权利要求8所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的图像源为光纤扫描图像源、lcd图像源、led图像源、lcos图像源、dlp图像源或oled图像源。28.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的运算处理单元采用dsp、fpga和pla中的至少一种硬件形式来实现。29.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的运算处理单元集成中央处理器、图像处理器和调制解调器中的一种或几种的组合。30.如权利要求12所述的一种ar眼镜，其特征在于，所述的显示控制单元包括显示驱动电路、光源调制电路、驱动控制电路中的一种或多种，所述的显示控制单元与图像显示元件通过线缆连接，存储单元、电池和显示控制单元分别与运算处理单元电连接。

技术总结
本实用新型公开了一种AR眼镜，包括眼镜架和设置于所述眼镜架上的至少一个图像显示元件，左镜腿和右镜腿均包括从前至后依次连接的水平部和弧形部，所述的弧形部同时沿向上和向内侧方向弯曲，以使得用户佩戴时，水平部由用户耳朵支撑，弧形部由用户头部后侧的上半部分支撑，所述的左镜腿的后端部与右镜腿的后端部之间设置有收紧组件。本实用新型通过在镜腿后部设置弧形部，由用户头部后侧分担支撑眼镜重量，显著降低对用户鼻梁和耳朵的负重，通过设置收紧组件使得不同头径的用户均可具有良好的收紧效果，提升了用户佩戴舒适度，适合长期佩戴，并且提升了佩戴稳定性。并且提升了佩戴稳定性。并且提升了佩戴稳定性。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：成都理想境界科技有限公司
技术研发日：2022.08.02
技术公布日：2023/8/26