分体式AR设备和AR显示系统的制作方法

本发明涉及光学显示设备技术领域，具体而言，涉及一种分体式ar设备和ar显示系统。

背景技术：

目前，普遍使用的ar眼镜主要采用一体式的设计方式，将计算单元、控制单元、显示单元等所有功能模块都集成在眼镜端，会导致产品生产装配时复杂程度高，工艺难度高，装配成本和维修成本高，可靠性低。并且，由于眼镜端集成了很多功能模块，造成眼镜端体积大，重量大，配带笨拙，不适合长时间配带。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种分体式ar设备和ar显示系统，ar设备采用分体式结构，减少了显示端集成的功能模块的数量，降低了装配难度，减小了显示端的体积。

第一方面，本发明实施例提供了一种分体式ar设备，包括相互连接的显示端和控制端；

所述显示端包括光学显示模组；

所述控制端至少包括以下模块之一：数据处理模块、操作控制模块、电源模块或音频模块。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述显示端和所述控制端之间通过连接线连接或通过无线传输模块连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述显示端和/或所述控制端设置有连接部，所述连接线的端部可拆卸地连接在所述连接部上。

结合第一方面的第一种或第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述显示端还包括主机架和连接在所述主机架两侧的分支架；所述光学显示模组安装在所述主机架上。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述显示端还包括传感器，所述传感器设置在所述主机架上和/或所述分支架上；所述传感器至少包括以下之一：相机摄像头、深度摄像头、距离传感器、环境光传感器、惯性测量单元、心率传感器、体温传感器。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述显示端内部设置有第一电路板；所述传感器与所述第一电路板连接，所述第一电路板与所述连接线或所述无线传输模块连接。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述显示端还包括数据处理模块，所述数据处理模块设置在所述第一电路板上。

结合第一方面的第一种或第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，当所述控制端包括电源模块时，所述控制端还包括壳体，所述电源模块设置在所述壳体内，所述电源模块与所述连接线或所述无线传输模块连接。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述控制端还包括第二电路板；所述第二电路板设置在所述壳体内部。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，当所述控制端还包括数据处理模块时，所述数据处理模块设置在所述第二电路板上。

结合第一方面的第九种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第十种可能的实施方式，其中，当所述控制端还包括操作控制模块时，所述操作控制模块与所述第二电路板连接。

结合第一方面的第十种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第十一种可能的实施方式，其中，所述操作控制模块包括设置在所述壳体上的触摸板和/或控制按键。

结合第一方面的第十一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第十二种可能的实施方式，其中，当所述控制端还包括音频模块时，所述音频模块与所述第二电路板连接。

结合第一方面的第十二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第十三种可能的实施方式，其中，所述控制端还包括天线，所述天线与所述第二电路板连接，用于数据传输。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第十四种的实施方式，其中，所述显示端的连接部设置于所述分支架的一端；所述控制端的连接部设置于所述控制端的中部。

第二方面，本发明实施例还提供了一种ar显示系统，包括主机和上述的分体式ar设备，所述主机与所述分体式ar设备连接。

本发明实施例中的分体式ar设备，可为分体式ar眼镜，主机架为镜架，分支架为镜腿；镜架与镜腿配合，近乎于眼镜的佩戴方式。

另外，本发明分体式ar设备，可为分体式ar头戴式设备，主机架为光学显示模组的固定基架，分支架与固定基架连接且用于头部佩戴；主机架与分支架配合，将分体式ar设备的显示端戴于用户的头部。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的分体式ar设备和ar显示系统，ar设备采用分体式结构，包括相互连接的显示端和控制端，将现有的ar眼镜上的部分功能模块设置到控制端上，从而减少了显示端集成的功能模块的数量，降低了装配难度和工艺难度，降低装配成本和维修成本，提高可靠性。同时，减小了显示端的体积，减轻了显示端的重量，提高了佩戴舒适度，适合较长时间的佩戴。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所提供的分体式ar设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例所提供的显示端的立体图；

图3为本发明一实施例所提供的显示端的另一角度的立体图；

图4为本发明一实施例所提供的显示端的结构连接框图；

图5为本发明一实施例所提供的控制端的结构示意图；

图6为本发明一实施例所提供的控制端的结构连接框图；

图7为本发明一实施例所提供的分体式ar设备的佩戴状态图。

图标：

1-显示端；2-控制端；3-连接线；11-主机架；110-第一电路板；12-第一分支架；13-第二分支架；130-连接导线；14-光学显示模组；15-鼻托；16-距离传感器；17-环境光传感器；18-深度摄像头；19-相机摄像头；21-壳体；210-第二电路板；22-第一扬声器；23-第二扬声器；24-触摸板；25-控制按键；26-电源模块；27-天线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有的一体式ar眼镜装配难、体积大等问题，本发明实施例提供了一种分体式ar设备和ar显示系统，以下首先对本发明的分体式ar设备进行详细介绍。

如图1至图7所示，本实施例提供了一种分体式ar设备，包括相互连接的显示端1和控制端2。图1中所示的显示端1和控制端2通过连接线3连接。连接线3用于显示端1和控制端2之间的通讯和供电，连接线3中集成了高速信号线和电源线。可选地，显示端1和控制端2也可以通过无线传输模块连接，例如，可以在显示端1和控制端2上均设置无线传输模块，用于在显示端1和控制端2之间进行通讯并传输电能。

当显示端1和控制端2通过连接线3连接时，可以采用固定连接的方式，即连接线3的一端直接与显示端1内部的电子器件连接，连接线3的另一端直接与控制端2内部的电子器件连接。连接线3也可以可拆卸地连接显示端1或控制端2。例如，在显示端1的分支架的末端设置连接部，连接线3的端部可插拔地连接在连接部内。显示端1上的连接部可以是电连接插孔，连接线3的端部可以为电连接插头，电连接插头连接在电连接插孔内。同理，控制端2的中部也可以设置连接部，连接线3的端部可插拔地连接在连接部内。或者，在显示端1和控制端2均设置连接部，例如，在显示端1和控制端2上均设置电连接插孔，连接线3的两端均设置电连接插头，一端的电连接插头连接在显示端1的电连接插孔内。连接线3可以是同轴电缆，选用柔软的线材，方便佩戴。采用人体工程学设计，佩戴舒适，摘戴方便，减少连接线的重量。

如图2至图4所示，显示端1包括主机架11、第一分支架12和第二分支架13。第一分支架12和第二分支架13通过机械连接的方式连接在主机架11的两侧，可以采用类似与传统的眼镜的形式进行佩戴。主机架11上设置有光学显示模组，具体地，主机架11上可以安装两组光学显示模组，佩戴后分别位于用户眼睛的前方。两组光学显示模组都分别集成了显示屏和光学镜片，佩戴后，光学镜片恰好在佩戴者视线范围的中心，将显示屏上显示内容投射到光学镜片上，佩戴者既可以看到光学镜片上的画面，又可以透过镜片看到现实环境，将虚拟画面与现实环境结合起来。

主机架11上还可以设置鼻托15，用于提高佩戴舒适性。鼻托15通过机械连接的方式连接在主机架11的后侧。上述的机械连接方式可以是用螺钉、卡扣等方式实现固定连接，也可以是用磁铁、卡扣等方式实现可快拆的连接。本申请中将显示端佩戴后临近人脸的一侧称为后侧，佩戴后远离人脸的一侧称为前侧。

光学显示模组14可以通过机械连接方式固定在主机架11上，也可以通过机械连接方式固定在鼻托15上。显示端1内部设置有第一电路板110。如图4所示，第一电路板110可以设置在主机架11内部，也可以设置在第一分支架12或第二分支架13内。光学显示模组14中的显示屏通过柔性电路板与第一电路板110连接。

主机架11上还设置有一种或多种传感器，例如，相机摄像头19、深度摄像头18、距离传感器16、环境光传感器17、惯性测量单元、心率传感器或体温传感器等。主机架11上的传感器可以通过柔性电路板或其它电连接方式与第一电路板110连接。

可选地，如图2和图3所示，深度摄像头18包括主机架10前侧对称设置地两个摄像头，通过两个摄像头对环境进行扫描识别，利用两摄像头视差进行深度计算，从而构建周围环境的三维信息。两个摄像头的安装位置不限于图中所示位置，两个摄像头通过柔性电路板连接在第一电路板110上。

相机摄像头19安装在主机架11前侧，用于对周围环境进行拍摄，安装位置不仅限于图示位置。相机摄像头19通过柔性电路板连接在第一电路板110上。

距离传感器16安装在10后侧，安装位置不仅限于图示位置。距离传感器16通过柔性电路板连接在第一电路板110上。距离传感器16通过识别后方障碍物距离来判断显示端1是否被人佩戴。当显示端1被佩戴时，传感器识别到障碍物距离在阈值内，显示屏点亮；当显示端1没有被佩戴时，传感器识别到障碍物距离再阈值外，显示屏熄灭。

可选地，环境光传感器17可以安装在第一分支架12或第二分支架13内部，通过感知周围环境光强度来自动调节显示屏的亮度。环境光传感器17的安装位置不仅限于图示位置。环境光传感器17通过柔性电路板连接在第一电路板110上。可以理解的是，环境光传感器17也可以安装在主机架11后侧。

示例性地，如图4所示，第二分支架13内部设置有连接导线130，连接线3可以通过连接导线130与第一电路板110连接。可选地，如果显示端1内设置有电源模块，连接线3也可以通过连接导线130与电源模块连接，第一电路板通过连接导线或柔性电路板与110电源模块连接。

当显示端与控制端通过无线传输模块连接时，第一电路板110与设置在显示端的无线传输模块连接。

如图5和图6所示，控制端2至少包括以下模块之一：数据处理模块、操作控制模块、电源模块26或音频模块。例如，控制端2上可以仅包括电源模块26，数据处理模块、操作控制模块和音频模块设置在显示端1上；或者，控制端2上仅包括数据处理模块，其它模块设置在显示端1上；或者，控制端2上仅包括操作控制模块或音频模块。

示例性地，如图5所示，控制端2包括壳体21和设置在壳体21上的音频模块和操作控制模块。其中，壳体21的外观类似颈圈，用户可以将其佩戴在颈部，如图7所示。控制端戴在脖子上，不需要手持，因此便携性更好。音频模块包括第一扬声器22和第二扬声器23，第一扬声器22和第二扬声器23用于音响输出。可选地，扬声器可以通过机械结构安装在壳体21内部，壳体21对应的出声位置有出声孔，出声位置位于两侧，佩戴后，出声位置恰好位于佩戴者耳朵下方附近。安装位置不仅限于图示位置。操作控制模块可以包括设置在壳体21上的触摸板24和控制按键25。触摸板24通过滑动或触摸来控制系统功能，触摸板24通过机械结构安装在壳体21上，安装位置和形状不仅限于图示位置。控制按键25通过触摸、滑动或按压来控制系统功能，通过机械结构安装在壳体21上，按键位置和形状不仅限于图中所示，按键形式包括但不仅限于机械按键和虚拟按键。可以理解的是，壳体21上可以仅设置触摸板24或仅设置控制按键25。

可选地，如图6所示，控制端2内部设置有第二电路板210，第一扬声器22和第二扬声器23、触摸板24、控制按键25分别用柔性电路板与第二电路板210连接。

可选地，控制端2还可以包括电源模块26，电源模块26设置在壳体21内部，并与连接线3连接，通过连接线3为显示端1供电。电源模块26通过柔性电路板与第二电路板210连接。

当显示端与控制端通过无线传输模块连接时，第二电路板210和电源模块26均可以与设置在控制端的无线传输模块连接。

现有技术的ar眼镜将电源集成在眼镜上，容易受到眼镜体积的限制，电源容量很小，续航时间短。与现有技术相比，本发明实施例将电源模块设置在控制端，控制端戴在脖子上，体积可以做到比较大，因此，电池的体积也可以较大，电池容量大，续航时间长。

可选地，控制端2还可以包括数据处理模块，如数据处理模块可以包括处理器。数据处理模块可以设置在第二电路板220上。将数据处理模块设置在控制端，可以减小显示端的体积，减轻显示端的重量。并且解决了由于数据处理模块受到眼镜体积和重量的限制，使数据处理模块的性能受到影响的问题。与现有的ar眼镜上集成数据处理模块，易导致眼镜发热严重相比，将数据处理模块设置在第二电路板上，可以明显降低了显示端的发热现象。

可以理解的是，数据处理模块也可以设置在显示端1的第一电路板110上。将数据处理模块设置在显示端，图像等高速传输的数据或信号的传输距离短，可选择的数据传输协议多，信号受干扰或衰减的程度小。

综上所述，第一电路板110或第二电路板210均可作为主电路板来集成处理器、存储器、射频编码、音频集成、视屏编码、控制器等功能，并且有多种传感器接口、多种输入输出接口。第二电路板210作为主电路板时，显示端的体积小、重量轻。第一电路板110作为主电路板时，主要功能模块集成度高，系统工作效率高。

可选地，控制端2还可以包括天线27，用于与主机进行数据传输。天线包括但不仅限于gps天线、wifi天线、蓝牙天线等，天线27通过机械结构安装在壳体21上，通过柔性电路板或馈线与第二电路板210连接。

本发明实施例所提供的分体式ar设备，具有如下优点：

第一，显示端体积小，重量轻，配带舒适，适合长时间配带；

第二，控制端戴在脖子上，不需要手持，因此便携性很好；

第三，控制端戴在脖子上，体积可以做到比较大，电池容量大，续航时间长；

第四，结构简单，功能分布合理，工艺简单，可维护性好；

第五，数据处理模块设计于颈圈中，颈圈有更大的空间容纳性能更好的处理单元，处理单元的散热等方面的性能会有更大的提升。

进一步地，本发明实施例还提供了一种ar显示系统，包括主机和上述的分体式ar设备，主机与分体式ar设备连接，分体式ar设备可以从主机端获取待显示的图像或视频，也可以通过主机连接网络。分体式ar设备可以通过天线27与主机连接，进行数据传输。

本发明实施例提供的分体式ar设备和ar显示系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。