CN111290126A - 光学成像装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种光学成像装置，包括：包括一体形成的图像投射组件和第一定位组件的第一光学元件，包括一体形成的分光组件和第二定位组件的第二光学元件，包括一体形成的反射组件和第三定位组件的第三光学元件；第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件的结构使得图像投射组件、分光组件和反射组件按照期望光学精度指标要求实现光学对准。在上述装置中，各个元件基于各自的定位组件进行组装时无需借助于其他部件，这样降低了各个元件之间的安装难度，简化了安装流程同时，每个元件中的定位组件与其他组件是一体的，使得各个元件之间的安装误差进一步减小，进而使得光学系统的安装精度进一步提高。

Description

光学成像装置

技术领域

本公开涉及光学工程技术领域，具体地，涉及一种光学成像装置。

背景技术

AR(Augmented Reality，增强现实)是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，AR已广泛应用于医疗、工业、教育、娱乐等多个领域，其将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，叠加到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的增强。

用于实现增强现实的装置是由若干个光学元件组成的，这些光学元件通过一定的组合方式进行组装以实现将虚拟信息和真实场景呈现给用户，进而起到增强现实显示的作用。

发明内容

鉴于上述，本公开提供了一种光学成像装置，包括第一光学元件，该第一光学元件包括图像投射组件和与图像投射组件一体形成的第一定位组件；第二光学元件，该第二光学元件包括分光组件和与分光组件一体形成的第二定位组件；以及第三光学元件，该第三光学元件包括反射组件和与所述反射组件一体形成的第三定位组件；其中，分光组件用于将图像投射组件发出的图像光线反射到反射组件以及透射从反射组件出射的图像成像光线和环境成像光线，反射组件用于反射从分光组件出射的图像成像光线以及透射环境成像光线，第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件的结构被设置为在将第一光学元件、第二光学元件和第三光学元件组装成光学成像装置时，使得图像投射组件、分光组件和反射组件按照期望光学精度指标要求实现光学对准。

该装置中的每个元件都包含有定位组件，各个元件基于各自的定位组件进行组装时是直接接触组装而无需借助于其他部件，这样降低了安装光学元件的难度，简化了光学系统的安装过程。并且，每个元件中的定位组件与其他组件是一体的，使得各个元件之间的组装误差进一步减小，进而使得光学系统的安装精度进一步提高。

根据本公开的一个方面，提供了一种光学成像装置，包括：第一光学元件，所述第一光学元件包括图像投射组件和与所述图像投射组件一体形成的第一定位组件；第二光学元件，所述第二光学元件包括分光组件和与所述分光组件一体形成的第二定位组件；以及第三光学元件，所述第三光学元件包括反射组件和与所述反射组件一体形成的第三定位组件；其中，所述分光组件用于将所述图像投射组件发出的图像光线反射到所述反射组件以及透射从所述反射组件出射的图像成像光线和环境成像光线，所述反射组件用于反射从所述分光组件出射的图像成像光线以及透射环境成像光线，所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件的结构被设置为在将所述第一光学元件、所述第二光学元件和所述第三光学元件组装成光学成像装置时，使得所述图像投射组件、所述分光组件和所述反射组件按照期望光学精度指标要求实现光学对准。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述图像投射组件包括像源以及贴合或靠近所述像源的朝向所述分光组件一侧的圆偏光片，所述分光组件包括偏振片和贴合在所述偏振片朝向所述反射组件一侧的波片，所述反射组件包括半反半透元件。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述图像投射组件包括像源以及贴合或靠近所述像源的朝向所述分光组件一侧的第一偏振片，所述分光组件包括半反半透元件，所述反射组件包括第二偏振片。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述图像投射组件包括像源，所述分光组件包括偏振片，所述反射组件包括半反半透元件以及贴合或靠近所述半反半透元件的朝向所述分光组件一侧的波片。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件中的每个定位组件包括第一定位结构和第二定位结构，其中，每个定位组件中的第一定位结构被使用来与其他两个定位组件中的一个定位组件进行定位组装，以及第二定位结构被使用来与所述其他两个定位组件中的另一定位组件进行定位组装，并且每个定位组件中的各个定位结构具有与进行定位组装的定位组件中的对应定位结构匹配的结构。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件中的其中一个定位组件作为基准定位组件包括第一定位结构和第二定位结构，另外两个定位组件包括一个定位结构；其中，所述基准定位组件的所述第一定位结构和所述第二定位结构分别被使用与另外两个定位组件中的一个定位结构进行定位组装，其中，每个定位组件中的各个定位结构具有与进行定位组装的定位组件中的对应定位结构匹配的结构

可选地，在上述方面的一个示例中，所述第一定位结构和所述第二定位结构具有相同的结构或者不同的结构。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述第一定位结构和所述第二定位结构包括卡槽、卡孔、凸起、螺孔、卡扣以及定位边缘中的至少一种。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件中的至少一个具有组件框架，所述组件框架包围对应的光学组件并且在所述组件框架上设置对应的第一定位结构和第二定位结构。

可选地，在上述方面的一个示例中，在所述第一定位结构和所述第二定位结构是卡槽时，所述第一定位结构和所述第二定位结构被形成为单个卡槽。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述卡孔和所述凸起为匹配的直角榫结构。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述定位组件和对应的光学组件是采用注塑一体成型工艺形成的。

可选地，在上述方面的一个示例中，所述光学成像装置形成为头戴式装置。

附图说明

通过参照下面的附图，可以实现对于本公开内容的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似组件或特征可以具有相同的附图标记。附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开的实施例，但并不构成对本公开的实施例的限制。在附图中：

图1示出了现有技术的使用安装支架来安装增强现实装置中的光学元件的一个示例的示意图；

图2示出了本公开的实施例的光学成像装置的一个示例的示意图；

图3示出了本公开的实施例的第一光学元件的一个示例的示意图；

图4示出了本公开的实施例的第二光学元件的一个示例的示意图；

图5示出了本公开的实施例的第三光学元件的一个示例的示意图；

图6示出了本公开的光学成像装置的一个示例的示意图；

图7示出了本公开的光学成像装置的另一个示例的示意图；

图8示出了本公开的光学成像装置的另一个示例的示意图

图9示出了本公开的实施例的光学成像装置中各个定位组件包括的定位结构的一个示例的示意图；

图10示出了本公开的实施例的定位结构包括螺孔时进行定位的一个示例的示意图；

图11示出了本公开的实施例的定位结构包括定位边缘时进行定位的一个示例的示意图；

图12示出了本公开的实施例的定位结构包括卡扣时进行定位的一个示例的示意图；

图13示出了本公开的实施例的定位结构包括卡孔和凸起时进行定位的一个示例的示意图；

图14示出了本公开的实施例的定位结构包括卡槽时进行定位的一个示例的示意图；

图15示出了本公开的实施例的定位结构包括卡槽时进行定位的另一个示例的示意图；

图16示出了本公开的实施例的定位结构包括卡槽与定位边缘时进行定位的一个示例的示意图；

图17示出了本公开的实施例的光学组件被组件框架包围的一个示例的示意图；

图18示出了本公开的实施例的第一定位结构和第二定位结构被形成为单个卡槽的一个示例的示意图；

图19示出了本公开的实施例的第一定位结构和第二定位结构为卡槽的一个示例的示意图；

图20示出了本公开的实施例的第一定位结构和第二定位结构为卡槽的另一个示例的示意图；和

图21示出了本公开的实施例的第一光学元件包括的第一定位结构和第二定位结构为卡孔的一个示例的示意图。

具体实施方式

以下将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。

如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。

在本文中，术语“连接”是指两个组件之间直接机械连接、连通或电连接，或者通过中间组件来间接机械连接、连通或电连接。术语“电连接”是指两个组件之间可以进行电通信以进行数据/信息交换。同样，所述电连接可以指两个组件之间直接电连接，或者通过中间组件来间接电连接。所述电连接可以采用有线方式或无线方式来实现。

AR是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，AR已广泛应用于医疗、工业、教育、娱乐等多个领域，其将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，叠加到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的增强。

用于实现增强现实的装置是由若干个光学元件组成的，这些光学元件通过一定的组合方式进行组装以实现将虚拟信息和真实场景呈现给用户，进而起到增强现实的作用。

目前，在组装增强现实的装置时，是借助于一种安装支架，该安装支架具有用于安装各个光学元件的位置，将各个光学元件安装在该安装支架上的对应位置，即完成安装，成为一个完整的增强现实显示的装置。

由于增强现实显示的装置是由若干个光学元件组合而成的，各个光学元件之间相互精密配合才能达到预期的增强现实的效果，因此在安装过程中各个光学元件之间需满足严格的光学精度要求。目前的安装都是基于安装支架，每个光学元件都是安装在安装支架上而非直接光学元件相互接触安装。图1示出了现有技术的使用安装支架来安装增强现实装置中的光学元件的一个示例的示意图。如图1所示，该增强现实装置包括图像源元件110、分光元件120以及反射元件130，安装支架140是已成型的支架，该安装支架140每个位置安装对应的光学元件。在安装过程中，图像源元件110安装在上面对应的框中，分光元件120安装在左边对应的框中，反射元件130安装在右边对应的框中。安装完成后的增强现实装置是由图像源元件110、分光元件120、反射元件130以及安装支架140构成。

然而，每个光学元件在安装支架上安装时都会存在安装误差，每个光学元件在安装时需要独立调整与安装支架110的安装误差，，这样使得光学元件装配的过程难度大和调整繁琐，进而导致所组装而成的装置的增强现实的效果减弱。

为了解决上述问题，本公开提供了一种光学成像装置，包括第一光学元件，该第一光学元件包括图像投射组件和与图像投射组件一体形成的第一定位组件；第二光学元件，该第二光学元件包括分光组件和与分光组件一体形成的第二定位组件；以及第三光学元件，该第三光学元件包括反射组件和与所述反射组件一体形成的第三定位组件；其中，分光组件用于将图像投射组件发出的图像光线反射到反射组件以及透射从反射组件出射的图像成像光线和环境成像光线，反射组件用于反射从分光组件出射的图像成像光线以及透射环境成像光线，第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件的结构被设置为在将第一光学元件、第二光学元件和第三光学元件组装成光学成像装置时，使得图像投射组件、分光组件和反射组件按照期望光学精度指标要求实现光学对准。

该装置中的每个元件都包含有定位组件，各个元件基于各自的定位组件进行组装时是直接接触组装而无需借助于其他部件，此时仅存在各个元件之间的安装误差，该安装误差即各个元件之间的转配误差，这样各个元件之间的光学误差固定。同时，每个光学元件中的定位组件与其他组件通过高精密一体成型，使得各个元件之间的组装误差进一步减小。

下面将结合附图来详细描述根据本公开的一种光学成像装置。

图2示出了本公开的实施例的光学成像装置的一个示例的示意图。需要说明的是，光学成像装置是立体结构，可以以三维坐标(比如xyz坐标系)作为参考系，图2所示的示意图是一个视角的示意图，该示意图以yz坐标系作为参考系。在一个示例中，光学成像装置可以是头戴式的。

如图2所示，光学成像装置包括第一光学元件210、第二光学元件220以及第三光学元件230，该光学成像装置还可以包括上述三种元件以外的其他光学元件。

在本公开中，光学成像装置是通过各个光学元件的配合以进行成像的装置，在本公开的一个示例中，光学成像装置可以是增强现实显示装置、VR(Virtual Reality，虚拟现实技术)装置等，光学成像装置可以是眼镜、头盔等形式存在。例如，光学成像装置是AR眼镜。

在本公开中，第一光学元件210用于生成图像并将所生成的图像进行投射。例如，第一光学元件210可以用于播放视频，并通过显示屏发出针对所播放画面图像的光线。

第一光学元件210可以包括图像投射组件211和第一定位组件212。图像投射组件211用于进行图像投射。例如，图像投射组件211可以是平板、手机以及显示屏等其中的一种。第一定位组件212用于确定第一光学元件210与其他元件的相对位置以实现第一光学元件210与其他元件按照预期的结构进行组装。

第一定位组件212在第一光学元件210上的位置可以是指定的。在一个示例中，第一定位组件212可以分布在第一光学元件210的两侧或三侧。在另一个示例中，第一定位组件212可以分布在第一光学元件210的四周，例如，第一定位组件212包围图像投射组件211。

以图3为例，图3示出了本公开的实施例的第一光学元件210的一个示例的示意图。图3所示的示意图是以xz坐标系作为参考系。如图3所示，方框表示图像投射组件211，方框与第一光学元件210的边缘之间的部分包括第一定位组件212。

图像投射组件211和第一定位组件212是一体形成的。在一个示例中，第一光学元件210在生产或制造过程中便生成图像投射组件211和第一定位组件212，且图像投射组件211和第一定位组件212作为一个物体连接在一起。

在本公开中，第二光学元件220可以包括一体形成的分光组件221和第二定位组件222。分光组件221可以对到达该组件的光线进行反射、透射等处理，在一个示例中，分光组件221可以包括具备处理光线作用的光学区域，当有光线到达该光学区域时分光组件221可以对该光线进行相应地处理。

第二定位组件222用于确定第二光学元件220与其他元件的相对位置以实现第二光学元件220与其他元件按照预期的结构进行组装。第二定位组件222在第二光学元件220上的位置可以是指定的，在一个示例中，第二定位组件222可以分布在第二光学元件220的两侧或三侧。在另一个示例中，第二定位组件222可以分布在第二光学元件220的四周。

以图4为例，图4示出了本公开的实施例的第二光学元件220的一个示例的示意图。图4所示的示意图是以xy坐标系作为参考系。如图4所示，虚线框表示分光组件221，虚线框框与第二光学元件220的边缘之间的部分包括第二定位组件222。

在本公开中，第三光学元件230可以包括一体形成的反射组件231和第三定位组件232。反射组件231可以对到达该组件的光线进行反射、透射等处理，在一个示例中，反射组件231可以包括具备处理光线作用的光学区域，当有光线到达该光学区域时反射组件231可以对该光线进行相应地处理。

第三定位组件232用于确定第三光学元件230与其他元件的相对位置以实现第三光学元件230与其他元件按照预期的结构进行组装。第三定位组件232在第三光学元件230上的位置可以是指定的，在一个示例中，第三定位组件232可以分布在第三光学元件230的两侧或三侧。在另一个示例中，第三定位组件232可以分布在第三光学元件230的四周。

以图5为例，图5示出了本公开的实施例的第三光学元件230的一个示例的示意图。图5所示的示意图是以xy坐标系作为参考系。如图5所示，虚线框表示反射组件231，虚线框框与第三光学元件230的边缘之间的部分包括第三定位组件232。

在本公开的一个示例中，图像投射组件包括像源以及贴合或靠近该像源的朝向分光组件一侧的圆偏光片，分光组件包括偏振片和贴合在偏振片朝向所述反射组件一侧的波片，反射组件包括半反半透元件。分光组件所包括的波片可以是1/4波片。

图6示出了本公开的光学成像装置的一个示例的示意图。如图6所示，光学成像装置中，像源601发出成像光线至圆偏光片602，圆偏光片602透射该成像光线，透射出的成像光线被转换为第三偏振态(右旋圆偏光)，第三偏振态的成像光线被投射至1/4波片603，1/4波片603将第三偏振态的成像光线透射并转换成第一偏振态(振动方向为第一方向的线偏光)，该第一偏振态的成像光线被偏振片604反射至1/4波片603，1/4波片603又将第一偏振态的成像光线转换成第三偏振态的成像光线，该第三偏振态的成像光线被传播至半反半透元件605，半反半透元件605将第三偏振态的成像光线进行反射并转换成为第四偏振态(左旋圆偏光)。该第四偏振态的成像光线经由1/4波片603透射并转换成为第二偏振态(振动方向为第二方向的线偏光)。第二偏振态的成像光线经由偏振片604透射至人眼位置。

环境光线(图中虚线所示)从外界经由半反半透元件605透射并向前传播至1/4波片603，1/4波片603将该环境光线透射至偏振片604，并经由偏振片604透射至人眼位置。

在本公开的一个示例中，图像投射组件包括像源以及贴合或靠近该像源的朝向分光组件一侧的第一偏振片，分光组件包括半反半透元件，反射组件包括第二偏振片。

图7示出了本公开的光学成像装置的另一个示例的示意图。如图7所示，光学成像装置中，像源701发出成像光线至第一偏振片702，第一偏振片702将透射第一偏振态(振动方向为第一方向的线偏光)的成像光线透射至半反半透元件703，半反半透元件703将该成像光线反射至第二偏振片704。第二偏振片704可以反射第一偏振态的光线，基于此，第二偏振片704将第一偏振态的成像光线反射至半反半透元件703，再经由半反半透元件703透射至人眼位置。

具有第二偏振态(振动方向为第二方向的线偏光)的环境光线(图中虚线所示)从外界经由第二偏振片704透射并向前传播至半反半透元件703，再经由半反半透元件703透射至人眼位置。具有第一偏振态的环境光线会被第二偏振片704反射。

在本公开的一个示例中，图像投射组件包括像源，分光组件包括偏振片，反射组件包括半反半透元件以及贴合或靠近半反半透元件的朝向分光组件一侧的波片。

图8示出了本公开的光学成像装置的另一个示例的示意图。如图8所示，光学成像装置中，像源801发出成像光线至偏振片802，偏振片802将反射第一偏振态(振动方向为第一方向的线偏光)的成像光线至波片803，该波片803可以将第一偏振态转化成圆偏振光，该转换后的圆偏振光被传播至半反半透元件804。半反半透元件804将圆偏振光反射至波片803，波片803再将圆偏振光转换成第二偏振态(振动方向为第二方向的线偏光)，该转换后的第二偏振态的成像光线被传播至偏振片802，并经由偏振片802透射至人眼位置。

环境光线(图中虚线所示)从外界经由半反半透元件804透射并向前传播至波片803，再依次经由波片803和偏振片802透射至人眼位置。

在图6至图8的实施例中，第一偏振态和第二偏振态指示光线的振动方向不同。第一偏振态的振动方向和第二偏振态的振动方向相互垂直。例如，具有第一偏振态的光线可以是偏振态为P方向的偏振光，具有第二偏振态的光线可以是偏振态为S方向的偏振光。考虑到P偏振光和S偏振光可以在满足相互垂直的前提下绕光线传播方向旋转，因此，第一偏振态也可以是偏振态与P方向呈一定角度的偏振光，第二偏振态也可以是偏振态与S方向呈一定角度的偏振光。第三偏振态和第四偏振态可以是旋向相反的圆偏光或椭圆偏振光。

在本公开的一个示例中，定位组件和对应的光学组件采用注塑一体成型工艺形成的。采用注塑一体成型工艺形成的定位组件与光学组件之间的相对位置满足光学精度指标的要求。

每个元件所包括的定位组件与光学组件是对应的，例如，第一光学元件210包括的图像投射组件211与第一定位组件212是对应的，该图像投射组件211和该第一定位组件212是采用注塑一体成型工艺形成的。

在该示例中，采用注塑一体成型工艺使得定位组件和对应的光学组件成为一体，避免了在组装过程中定位组件与光学组件之间的安装误差。

在本公开中，第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232的结构被设置为在将第一光学元件210、第二光学元件220和第三光学元件230组装成用于光学成像的光学成像装置时，使得图像投射组件211、分光组件221和反射组件231按照期望光学精度指标要求实现光学对准。

第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232的结构相互连接进行安装时使得第一光学元件210、第二光学元件220和第三光学元件230三者之间的位置关系是确定的。在一个示例中，第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232的结构相互连接进行安装时使得第一光学元件210、第二光学元件220和第三光学元件230三者之间的位置关系是唯一的。在另一个示例中，使用第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232中的任意两个组件可以确定第一光学元件210、第二光学元件220和第三光学元件230三者之间的位置关系。

在本公开的一个示例中，光学精度指标可以包括装配公差和装配精度等指标中的至少一种。装配公差是各个元件组装时间隙或过盈的冗余量，装配精度是各个元件组装成用于光学成像的光学成像装置后该光学成像装置的几何参数达到的最小误差。

在本公开中，在光学成像装置组装完成后，图像投射组件211可以将生成的图像进行投射，投射的针对所生成图像的光线经过分光组件221反射至反射组件231，然后该光线经由反射组件231反射至分光组件221，再由分光组件221透射至眼瞳240以使该生成图像被看见。图像投射组件211投射的图像光线的传播路径如图2中的实线所示。

在一个示例中，当光学成像装置是增强现实显示装置时，真实场景的光线也可以经过反光元件230和第二光学元件220到达眼瞳240，以使真实场景也能被看见。以图2为例，真实场景的光线的传播路径如虚线所示，先经过反射组件231透射至分光组件221，再由分光组件221透射至眼瞳240。

在本公开的一个示例中，第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232中的每个定位组件包括第一定位结构和第二定位结构。

在该示例中，每个定位组件中的第一定位结构被使用来与其他两个定位组件中的一个定位组件进行定位组装，以及第二定位结构被使用来与其他两个定位组件中的另一定位组件进行定位组装。

以图9为例，图9示出了本公开的实施例的光学成像装置中各个定位组件包括的定位结构的一个示例的示意图。如图9所示，第一光学元件210包括的第一定位组件212中，第一定位结构是212-1，第二定位结构是212-2；第二光学元件220包括的第二定位组件222中，第一定位结构是222-1，第二定位结构是222-2；第三光学元件230包括的第三定位组件232中，第一定位结构是232-1，第二定位结构是232-2。对于第一光学元件210，第一定位结构212-1被使用来与第二光学元件220中的第二定位组件222进行定位组装，第二定位结构212-2被使用来与第三光学元件230中的第三定位组件232进行定位组装。

在一个示例中，每个定位组件包括的各个定位结构与其他定位组件包括的定位结构是一一对应的。这样可以确保基于第一定位组件212、第二定位组件222以及第三定位组件232进行组装时第一光学元件210、第二光学元件220和第三光学元件230三者的结构关系是确定的，进而提高光学成像装置组装的确定性和便利性。

以图9为例，第一光学元件210中的第一定位结构是212-1与第二光学元件220中的第一定位结构是222-1是一一对应的，第一光学元件210中的第二定位结构是212-2与第三光学元件230中的第一定位结构是232-1是一一对应的，第二光学元件220中的第二定位结构是222-2与第三光学元件230中的第二定位结构是232-2是一一对应的。

在本公开的一个示例中，第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232中的其中一个定位组件作为基准定位组件，基准定位组件包括第一定位结构和第二定位结构，另外两个定位组件包括一个定位结构。

其中，基准定位组件的第一定位结构和第二定位结构分别被使用与另外两个定位组件中的一个定位结构进行定位组装。

在本公开的一个示例中，第一定位结构和第二定位结构可以包括卡槽、卡孔、凸起、螺孔、卡扣以及定位边缘等结构中的至少一种。

在本公开的一个示例中，第一定位结构和第二定位结构具有相同的结构或者不同的结构。例如，第一光学元件210包括的第一定位结构和第二定位结构都可以是卡槽。又例如，第二光学元件220包括的第一定位结构是卡槽，第二定位结构可以是定位边缘。

在一个示例中，每个定位组件中的各个定位结构具有与进行定位组装的定位组件中的对应定位结构匹配的结构。

在一个示例中，螺孔与螺孔可以是匹配的结构，两个匹配的螺孔或者更多个匹配的螺孔对齐连接，并使用对应的螺钉来固定对齐的螺孔。

以图10为例，图10示出了本公开的实施例的定位结构包括螺孔时进行定位的一个示例的示意图。如图10所示，螺孔1010和螺孔1020是两个匹配的螺孔，螺孔1010和螺孔1020的孔径相同，且螺纹相同。螺钉1030是与螺孔1010和螺孔1020相匹配的螺钉，即螺钉1030可以被旋入螺孔1010和螺孔1020中。当两个对应的定位结构包括螺孔1010和螺孔1020时，在组装过程中，可以将螺孔1010和螺孔1020对齐放置，再将螺钉1030旋入螺孔1010和螺孔1020以使螺孔1010和螺孔1020固定，进而实现该两个定位结构的定位目的。

在另一个示例中，定位边缘与定位边缘可以是匹配的结构，两个匹配的定位边缘或者更多个匹配的定位边缘对齐连接以实现结构定位。在定位后，可以使用胶水、粘合剂等手段将两个定位边缘结构进行固定。

以图11为例，图11示出了本公开的实施例的定位结构包括定位边缘时进行定位的一个示例的示意图。如图11所示，定位边缘1110和定位边缘1120是两个匹配的定位边缘，在进行定位组装时将定位边缘1110和定位边缘1120对齐连接，进而实现对应两个定位结构的定位目的。

在另一个示例中，卡扣与卡扣可以是匹配的结构，两个匹配的卡扣可以以扣住的方式连接。两个卡扣不仅可以定位，而且还可以固定。

以图12为例，图12示出了本公开的实施例的定位结构包括卡扣时进行定位的一个示例的示意图。如图12所示，卡扣1210和卡扣1220是两个匹配的卡扣，其中，可以将卡扣1210称为公扣，将卡扣1220称为母扣，公扣和母扣可以相互扣住以使得卡扣1210和卡扣1220紧密结合。

在另一个示例中，卡孔与凸起可以是匹配的结构，凸起可以被插入相匹配的卡孔中，并且凸起与卡孔紧密连接。匹配的卡孔和凸起可以被设计成多种形状的结构，例如，凸起是菱形结构，则匹配的卡孔也是菱形结构。

以图13为例，图13示出了本公开的实施例的定位结构包括卡孔和凸起时进行定位的一个示例的示意图。如图13所示，卡孔1320和凸起1310相匹配，在进行定位组装时凸起1310被插入卡孔1320中以使得凸起1310和卡孔1320紧密连接，进而实现定位。

在另一个示例中，卡槽与卡槽可以是匹配的结构，匹配的卡槽与卡槽可以相互嵌入并连接以实现结构定位。

以图14为例，图14示出了本公开的实施例的定位结构包括卡槽时进行定位的一个示例的示意图。如图14所示，卡槽1410和卡槽1420相匹配，每个卡槽都包括有凸起结构部分和凹形结构部分，卡槽1410的凸起结构部分与卡槽1420的凹形结构部分匹配，卡槽1410的凹形结构部分与卡槽1420的凸起结构部分匹配，在进行定位组装时将卡槽1410和卡槽1420对应连接以实现定位目的。

在该示例中，匹配的两个卡槽包括具备凸起结构的卡槽和具备凹形结构的卡槽，具备凹形结构的卡槽所形成的外角角度与具备凸起结构的卡槽所形成的内角角度相同以用于定位。

以图15为例，图15示出了本公开的实施例的定位结构包括卡槽时进行定位的另一个示例的示意图。如图15所示，具备凹形结构的卡槽1510所形成的外角角度包括角度1和直角，具备凸起结构的卡槽1520所形成的内角角度包括角度2和直角，其中，作为外角角度的直角与作为内角角度的直角相匹配，角度1与角度2相同，即相匹配。

在另一个示例中，卡槽与定位边缘可以是匹配的结构，定位边缘可以嵌入匹配的卡槽并连接以实现结构定位。在该示例中，定位边缘所形成的角度与卡槽所形成的角度是匹配的，以使得定位边缘和卡槽紧密连接。定位边缘所形成的角度与卡槽所形成的角度可以是指定的。

以图16为例，图16示出了本公开的实施例的定位结构包括卡槽与定位边缘时进行定位的一个示例的示意图。如图16所示，定位边缘1610和卡槽1620相匹配，定位边缘1610所形成的角度是直角，卡槽1620所形成的角度也是直角，直角相互匹配以使得定位边缘1610可以嵌入卡槽1620的凹形结构中，在进行定位组装时将定位边缘1610和卡槽1620对应连接以实现定位目的。

对应的定位结构是相互匹配的，不同的对应定位结构可以采用相同类型的结构。例如，光学成像装置中的所有定位结构都采用卡槽结构。

不同的对应定位结构还可以采用不同类型的结构。例如，光学成像装置中对应的定位结构可以包括卡孔与凸起，螺孔与螺孔，以及卡槽与卡槽。以图9为例，对应的定位结构212-1与222-1是采用卡孔与凸起的定位结构，对应的定位结构212-2与232-1是采用螺孔与螺孔的定位结构，对应的定位结构222-2与232-2是采用卡槽与卡槽的定位结构。

在本公开的一个示例中，在对应的定位结构包括卡孔和凸起时，该匹配的卡孔和凸起为直角榫结构。

在该示例中，直角榫结构可以是单面切肩榫结构，开口明榫结构，半开口明榫结构，开口暗双榫结构，暗燕尾榫结构，开口燕尾榫结构，半开口暗榫结构，燕尾暗双榫结构，开口暗榫结构，明燕尾榫结构以及沟槽榫结构等榫结构中的一种。

在本公开的一个示例中，第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232中的至少一个具有组件框架。

在一个示例中，每个定位组件的组件框架是该定位组件的一部分，则该组件框架与该定位组件的其他部分也是一体形成的。在另一个示例中，每个定位组件即为一个组件框架，则该组件框架与对应的光学组件是一体形成的。

在该示例中，组件框架包围对应的光学组件并且在组件框架上设置对应的第一定位结构和第二定位结构。

以图17为例，图17示出了本公开的实施例的光学组件被组件框架包围的一个示例的示意图。如图17所示，虚线与第一光学元件210的边缘实线之间的部分是组件框架213，该组件框架213是第一光学元件210的第一定位组件212的一部分。该组件框架213呈环形包围图像投射组件211，该组件框架213上设置的对应的第一定位结构和第二定位结构可以是定位边缘。

在本公开的一个示例中，在第一定位结构和第二定位结构是卡槽时，第一定位结构和第二定位结构被形成为单个卡槽。

在该示例中，所形成的单个卡槽包括第一定位结构和第二定位结构，该第一定位结构和该第二定位结构是一体的，都属于该单个卡槽的一部分。

以图18为例，图18示出了本公开的实施例的第一定位结构和第二定位结构被形成为单个卡槽的一个示例的示意图。如图18所示，图18所示的元件的边缘是卡槽结构，该卡槽环绕整个元件的边缘，包围该元件的光学组件，该卡槽属于单个卡槽。该卡槽包括第一定位结构1810和第二定位结构1820，该第一定位结构1810位于卡槽的一侧，该第二定位结构1820位于卡槽的另一侧。

在另一个示例中，在第一定位结构和第二定位结构是卡槽时，第一定位结构和第二定位结构是独立的两个卡槽。

以图19为例，图19示出了本公开的实施例的第一定位结构和第二定位结构为卡槽的一个示例的示意图。如图19所示，第一定位结构1910和第二定位结构1920都是卡槽，且第一定位结构1910和第二定位结构1920是独立的两个卡槽。

在一个示例中，每个定位结构可以包括多个独立的单个卡槽。以图20为例，图20示出了本公开的实施例的第一定位结构和第二定位结构为卡槽的另一个示例的示意图。如图20所示，第一定位结构2010包括两个单个卡槽，第二定位结构2020包括两个单个卡槽。

在本公开的一个示例中，在第一定位结构或第二定位结构是卡孔时，第一定位结构或第二定位结构包括至少三个卡孔。其中，每个卡孔的位置可以是指定的。在该示例中，至少三个卡孔可以使得定位结构连接时更精准，进而减小光学误差，提高光学成像装置的光学精度。

以图21为例，图21示出了本公开的实施例的第一光学元件210包括的第一定位结构和第二定位结构为卡孔的一个示例的示意图。如图21所示，第一光学元件210包括第一定位结构2110和第二定位结构2120，第一定位结构2110包括有三个卡孔，第二定位结构2120也包括有三个卡孔。

第二光学元件220和第三光学元件230所包括的第一定位结构或第二定位结构是卡孔时，第二光学元件220和第三光学元件230可以包括至少三个卡孔。

在本说明书的一个示例中，在基于第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232的结构来将第一光学元件210、第二光学元件220和第三光学元件230组装成用于光学成像的光学成像装置时，可以将第一定位组件212、第二定位组件222和第三定位组件232中的其中一个定位组件作为基准组件进行组装。

在一个示例中，将第一定位组件212确定为基准组件；将第一定位组件212包括的第一定位结构与第二定位组件222包括的第一定位结构连接以使得第一光学元件210与第二光学元件220进行组装；将第一定位组件212包括的第二定位结构与第三定位组件232包括的第一定位结构连接以使得第一光学元件210与第三光学元件230进行组装。

在另一个示例中，将第二定位组件222确定为基准组件；将第二定位组件包括的第一定位结构与第一定位组件212包括的第一定位结构连接以使得第二光学元件220与第一光学元件210进行组装；将第二定位组件222包括的第二定位结构与第三定位组件232包括的第二定位结构连接以使得第二光学元件220与第三光学元件230进行组装。

在另一个示例中，将第三定位组件232确定为基准组件；将第三定位组件包括的第一定位结构与第一定位组件212包括的第二定位结构连接以使得反射元件与第一光学元件210进行组装；将第三定位组件232包括的第二定位结构与第二定位组件222包括的第二定位结构连接以使得第三光学元件230与第二光学元件220进行组装。

在整个本说明书中使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。

以上结合附图详细描述了本公开的实施例的可选实施方式，但是，本公开的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的实施例的技术构思范围内，可以对本公开的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的实施例的保护范围。

本公开内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (13)

1.一种光学成像装置，包括：

第一光学元件，所述第一光学元件包括图像投射组件和与所述图像投射组件一体形成的第一定位组件；

第二光学元件，所述第二光学元件包括分光组件和与所述分光组件一体形成的第二定位组件；以及

第三光学元件，所述第三光学元件包括反射组件和与所述反射组件一体形成的第三定位组件；

其中，所述分光组件用于将所述图像投射组件发出的图像光线反射到所述反射组件以及透射从所述反射组件出射的图像成像光线和环境成像光线，所述反射组件用于反射从所述分光组件出射的图像成像光线以及透射环境成像光线，

所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件的结构被设置为在将所述第一光学元件、所述第二光学元件和所述第三光学元件组装成光学成像装置时，使得所述图像投射组件、所述分光组件和所述反射组件按照期望光学精度指标要求实现光学对准。

2.如权利要求1所述的光学成像装置，其中，所述图像投射组件包括像源以及贴合或靠近所述像源的朝向所述分光组件一侧的圆偏光片，所述分光组件包括偏振片和贴合在所述偏振片朝向所述反射组件一侧的波片，所述反射组件包括半反半透元件。

3.如权利要求1所述的光学成像装置，其中，所述图像投射组件包括像源以及贴合或靠近所述像源的朝向所述分光组件一侧的第一偏振片，所述分光组件包括半反半透元件，所述反射组件包括第二偏振片。

4.如权利要求1所述的光学成像装置，其中，所述图像投射组件包括像源，所述分光组件包括偏振片，所述反射组件包括半反半透元件以及贴合或靠近所述半反半透元件的朝向所述分光组件一侧的波片。

5.如权利要求1所述的光学成像装置，其中，所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件中的每个定位组件包括第一定位结构和第二定位结构，

其中，每个定位组件中的第一定位结构被使用来与其他两个定位组件中的一个定位组件进行定位组装，以及第二定位结构被使用来与所述其他两个定位组件中的另一定位组件进行定位组装，并且每个定位组件中的各个定位结构具有与进行定位组装的定位组件中的对应定位结构匹配的结构。

6.如权利要求1所述的光学成像装置，其中，所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件中的其中一个定位组件作为基准定位组件包括第一定位结构和第二定位结构，另外两个定位组件包括一个定位结构；

其中，所述基准定位组件的所述第一定位结构和所述第二定位结构分别被使用与另外两个定位组件中的一个定位结构进行定位组装，

其中，每个定位组件中的各个定位结构具有与进行定位组装的定位组件中的对应定位结构匹配的结构。

7.如权利要求5或6所述的光学成像装置，其中，所述第一定位结构和所述第二定位结构具有相同的结构或者不同的结构。

8.如权利要求5或6所述的光学成像装置，其中，所述第一定位结构和所述第二定位结构包括卡槽、卡孔、凸起、螺孔、卡扣以及定位边缘中的至少一种。

9.如权利要求5或6所述的光学成像装置，其中，所述第一定位组件、所述第二定位组件和所述第三定位组件中的至少一个具有组件框架，所述组件框架包围对应的光学组件并且在所述组件框架上设置对应的第一定位结构和第二定位结构。

10.如权利要求8所述的光学成像装置，其中，在所述第一定位结构和所述第二定位结构是卡槽时，所述第一定位结构和所述第二定位结构被形成为单个卡槽。

11.如权利要求8所述的光学成像装置，其中，匹配的所述卡孔和所述凸起为直角榫结构。

12.如权利要求1所述的光学成像装置，其中，所述定位组件和对应的光学组件是采用注塑一体成型工艺形成的。

13.如权利要求1所述的光学成像装置，其中，所述光学成像装置形成为头戴式装置。

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