CN106990549A - 一种光学显示模组精确装配方法及装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光学显示模组精确装配方法及装配系统，本方法通过光学显示模组的光学镜头理想成像距离L与光学镜头实际成像距离L′的距离差调整光学显示模组的图像生成单元的移动距离m，本发明的装配系统，包括控制单元、执行机构及图像检测装置，控制单元分别与执行机构和图像检测装置相连，用于接收图像检测装置发送的光学镜头实际成像距离L′，并控制执行机构带动图像生成单元进行移动。本发明提出了一种光学显示模组精确装配方法，图像生成单元可实现人工操作无法达到的微距离的调整，装配精度高，装配过程几乎不需人工干预，直接通过执行机构控制图像生成单元进行位置调整，自动化程度高，提高装配效率，降低了人力成本。

Description

一种光学显示模组精确装配方法及装配系统

技术领域

本发明属于光学显示技术领域，涉及光学显示模组装配问题，具体涉及一种光学显示模组精确装配方法及装配系统。

背景技术

目前头戴显示设备、投影显示设备等光学显示模组的装配过程中，图像生成单元与光学镜头之间的相对位置关系，人工依靠光学元件、结构件加工精度保证，装配完成后，人工实际观测检测生成图像质量，很多情况下加工精度达不到要求，需要人工拆装反复调整。

随着图像生成单元的尺寸越来越小，对光学显示模组中的图像生成单元与光学镜头相对位置误差要求越来越高。图像生成单元与光学镜头相对位置误差超差，会引起显示图像局部不清晰、成像距离变化、屈光度改变等质量问题，一方面生产效率低，一方面需要对不良品反复拆解重新装调，因此急需要一种光学显示模组自动精确装配的方法及系统。

发明内容

针对上述现有的依靠光学显示模组加工件精度保证装配精度，从而导致装配精度低、装配效率低，良品率低的技术问题，本发明提供了一种光学显示模组精确装配方法及装配系统，具体通过如下技术方案予以实现：

一种光学显示模组精确装配方法，本方法通过光学显示模组的光学镜头理想成像距离L与光学镜头实际成像距离L′的距离差调整光学显示模组的图像生成单元的移动距离m，m的计算采用如下公式，

其中，f为焦距，P为像距，f和P均为光学镜头的参数。

本发明还提供一种光学显示模组装配系统，包括控制单元、执行机构及图像检测装置，所述执行机构可吸附图像生成单元，所述图像检测装置对光学显示模组进行成像，所述控制单元分别与执行机构和图像检测装置相连，控制单元用于接收图像检测装置发送的成像参数，包括光学镜头实际成像距离L′，并控制执行机构带动图像生成单元进行移动，移动距离为m。

所述装配系统还包括固化装置，所述固化装置对图像生成单元的位置进行固定，例如UV固化器。

进一步，所述执行机构包括机器臂。

进一步，所述图像检测装置包括数码相机或工业相机。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明提出一种光学显示模组精确装配方法，运用图像检测装置代替人眼，完成自动化检测，同时，运用执行机构代替人工操作，最重要的是，本发明图像生成单元可实现人工操作无法达到的微距离调整，装配精度高。

2、本发明的装配系统，几乎不需人工干预，直接通过执行机构控制图像生成单元进行位置调整，自动化程度高，提高装配效率，降低了人力成本。

3、本发明的方法，利用图像生成单元的位置变化实时补偿了光学镜头的加工、装配公差，使光学显示模组整体装配效果最优化，有利于降低对光学镜头的公差要求，提高了光学显示模组良品率。

4、本发明的装配系统，实现了光学显示模组装配、检测一体化，避免不合格品人工反复拆装、检测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明方案作进一步详细解释和说明。

图1为本发明光学显示模组精确装配方法原理图；

图2为本发明装配系统示意图。

图中各标号的含义为：

1-控制单元，2-执行机构，3-图像检测装置，4-固化装置，5-图像生成单元，6-光学镜头，7-安装支架，8-理想成像位置，9-实际成像位置。

具体实施方式

光学显示模组包括图像生成单元5和光学镜头6，实际中图像生成单元5和光学镜头6需要以一定的装配精度进行装配，装配精度直接影响图像成像质量，图像生成单元5一般包括显示器件及背光单元，显示器件包括OLED、LCD、LCOS等显示器件，光学镜头6包括透射光学系统，反射光学系统、光波导光学系统等，其功能为将图像生成单元5图像进行投影显示，供人眼观看。图像生成单元5和光学镜头6的相对位置关系确定，需要精确装配，图像生成单元5和光学镜头6可以有共同的安装支架7，以一定的装配精度通过安装支架7装配在一起，或者图像生成单元5和光学镜头6以一定的装配精度直接固连，本发明不做限定。

本发明发明人根据光学镜头参数及成像公式(Q代表物距，为光学镜头自身参数)及成像距离误差△L研究出△L与图像生成单元5调整量m的关系，通过△L的值确定图像生成单元5的移动距离，进而进行图像生成单元5的微调整，达到人工操作无法到达的微调，对目前提高光学模组装配精度具有极大的理论指导意义。

实施例1

本实施例提供一种光学显示模组精确装配方法，通过光学显示模组的光学镜头6理想成像距离L与光学镜头6实际成像距离L′的距离差△L，调整光学显示模组的图像生成单元5的移动距离m，L或者L′为从光学镜头6到成像位置的距离，假定本实施例中虚像理想成像位置为8位置，预安装图像生成单元5后的虚像实际成像位置为9位置，如图1，理想成像位置对应的理想成像距离L为事先设定好的一个值，预安装图像生成单元5后经图像检测装置3成像，光学镜头实际成像距离L′值此时可从图像检测装置3中得到。

m的计算按照如下公式，

其中，f为焦距，P为像距，f和P均为光学镜头的参数，光学镜头给定时，f和P即为已知值，由此可得到图像生成单元5的移动距离m值，经过图像生成单元5移动后，再次检测距离差△L，经过循环多次调整，直到满足装配精度要求，则调整完毕。实际应用中，距离差△L很难为零，因此，规定△L在一个范围时，则认为达到高精度，本实施例中规定，当△L<1cm时，调整结束。

实施例2

如图1、2所示，本实施例提供一种光学显示模组装配系统，包括控制单元1、执行机构2、图像检测装置3及固化装置4，执行机构2可吸附图像生成单元5进行移动，图像检测装置3对光学显示模组进行成像，控制单元1分别与执行机构2和图像检测装置3相连，控制单元1用于接收图像检测装置3发送的成像参数，并控制执行机构2带动图像生成单元进行移动，移动距离为m。

本实施例固化装置4采用UV固化器，将图像生成单元5点胶固定，执行机构2采用机器臂，机器臂可直接从产线自动拾取图像生成单元5，安装至安装架7的预设位置，或者安装至光学镜头6的镜筒上，执行机构2能够对预设位置进行多自由度微调，以改善投影显示效果，如调整图像生成单元5和光学镜头6之间的距离，以改善成像距离误差。图像检测装置3采用工业相机，对光学显示模组投影显示图像进行成像，成像后的图像参数包括光学镜头实际成像距离L′等会自动存储在工业相机中。

本实施例控制单元1接收图像检测装置3发送的图像参数，按照事先编程好的算法，控制执行机构2，调整图像生成单元5的安装位置。实际中，执行机构2可采用液压或者电流数驱动，控制单元1先根据给定的L和接收的L′值自动计算得到△L值，进而计算得到m值，然后将m值转化为与液压或电流相关的参数控制执行机构2移动，例如，若执行机构2采用液压驱动，m值与压力的关系表可从执行机构2的操作说明书中获得，控制单元1计算得到m值后根据m值与压力的关系进行液压值调整进而控制控制执行机构2进行移动。控制单元1的功能实现可通过计算机编程语言，不属于本发明重点，本发明不做详细介绍。

本发明通过调整图像检测装置3的参数，可以实现不同的装配要求，具有一定的通用性。对于成像距离不同的光学显示模组，如1m、3m、∞等不同成像距离，只需调整图像检测装置3的镜头参数，即可实现精确装配。

具体实现步骤为：

步骤1.固定光学镜头6的位置，执行机构2将图像生成单元5移动至预设位置。

步骤2.图像检测装置3拍摄图像并将图像参数L′值发至控制单元1。

步骤3.控制单元1根据接收到的L′值计算出图像生成单元调整量m，控制执行机构2带动图像生成单元5完成第一次调整。

步骤4.重复步骤2，直至△L<1cm，调整结束，控制单元1控制固化装置4对图像生成单元5进行固化，固化方式不做限定。

Claims (6)

1.一种光学显示模组精确装配方法，所述光学显示模组包括图像生成单元和光学镜头，本方法是对图像生成单元和光学镜头进行装配，其特征在于，通过光学镜头理想成像距离L与光学镜头实际成像距离L′的距离差调整图像生成单元的移动距离m，m的计算采用如下公式，

$m=\frac{f^2}{{(P-f)}^2}|L-L^{\&prime;}|,$

其中，f为光学镜头的焦距，P为光学镜头的像距。

2.一种光学显示模组装配系统，其特征在于，所述装配系统包括控制单元(1)、执行机构(2)及图像检测装置(3)，所述执行机构(2)可吸附图像生成单元，所述图像检测装置(3)对光学显示模组进行成像，所述控制单元(1)分别与执行机构(2)和图像检测装置(3)相连，控制单元(1)用于接收图像检测装置(3)发送的成像参数，并控制执行机构(2)带动图像生成单元进行移动，移动距离为m。

3.如权利要求2所述装配系统，其特征在于，所述装配系统还包括固化装置(4)，所述固化装置(4)对图像生成单元的位置进行固定。

4.如权利要求2所述装配系统，其特征在于，所述执行机构(2)包括机器臂。

5.如权利要求2所述装配系统，其特征在于，所述图像检测装置(3)包括数码相机或工业相机。

6.如权利要求3所述装配系统，其特征在于，所述固化装置(4)包括UV固化器。