CN113458779B - 调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调节装置，用于包括光机和波导片的近眼显示模组的装配，所述调节装置包括：固定机构，所述固定机构用于固定所述光机。调节机构，所述调节机构用于固定所述波导片并驱动所述波导片相对所述光机运动。及准直机构，所述准直机构发出通过所述波导片的显示中心的光束以标识所述显示中心。其中，当所述波导片相对所述光机运动时，使得所述光机呈现在所述波导片上的光标与所述显示中心重合。如此使得光机的光标与波导片的显示中心在短时间内快速重合，最终实现光机的光标准确呈现在波导片的显示中心处。提高光标与显示中心重合时的速度和准确度，从而提高近眼显示模组的装配效率和精度，同时提高近眼显示模组的显示效果。

Description

调节装置

技术领域

本发明涉及机械工装技术领域，特别是涉及一种调节装置。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)是将虚拟信息和真实世界相融合的技术，其中近眼显示模组(也即AR模组)是增强现实技术中的核心器件。近眼显示模组可以让用户看到真实世界的同时也可以看到计算机构建的虚拟图像，即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，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

近眼显示模组包括光机和波导片，在近眼显示模组的组装过程中，通常采用人工操作的方式，但是对于该操作方式，一方面难以保证光机和波导片之间的装配精度，从而影响组装后近眼显示模组的显示效果；另一方面也影响装配的工作效率。

发明内容

本发明解决的一个技术问题是如何提高近眼显示模组装配的精度、效率和显示效果。

一种调节装置，用于包括光机和波导片的近眼显示模组的装配，所述调节装置包括：

固定机构，所述固定机构用于固定所述光机；

调节机构，所述调节机构用于固定所述波导片并驱动所述波导片相对所述光机运动；及

准直机构，所述准直机构发出通过所述波导片的显示中心的光束以标识所述显示中心；

其中，当所述波导片相对所述光机运动时，使得所述光机呈现在所述波导片上的光标与所述显示中心重合。

在其中一个实施例中，所述调节机构包括基座和按压件，所述按压件与所述基座转动连接，所述波导片被夹置在所述按压件和所述基座之间。

在其中一个实施例中，所述调节机构还包括弹性件，所述弹性件连接在所述基座和所述按压件之间；所述弹性件能够对所述按压件施加作用力以夹置所述波导片。

在其中一个实施例中，所述基座具有朝向所述光机的安装面，所述安装面上凹陷形成有沉孔，所述沉孔的底壁面的一部分凹陷形成贯穿所述基座的通孔，所述沉孔的底壁面上未凹陷的部分能够与所述波导片相抵压。

在其中一个实施例中，所述按压件上开设贯穿孔，当所述波导片被夹置在所述按压件和所述基座之间时，所述贯穿孔所围成的区域覆盖至少部分所述沉孔。

在其中一个实施例中，所述调节机构还包括调节驱动器，所述基座与所述调节驱动器连接，所述调节驱动器用于驱动所述基座运动。

在其中一个实施例中，所述固定机构包括固定座和卡扣，所述固定座上开设有卡槽，所述卡扣与所述固定座可拆卸连接并将所述光机固定在所述卡槽内。

在其中一个实施例中，所述固定机构还包括承载板和聚焦片，所述承载板与所述固定座连接，所述承载板上开设有沿厚度方向贯穿所述承载板的安装孔，所述聚焦片固定在所述安装孔中。

在其中一个实施例中，所述固定机构还包括线路板，所述线路板固定在所述固定座上并与所述光机电性连接，所述线路板用于点亮所述光机。

在其中一个实施例中，所述准直机构包括准直仪、支架和准直驱动器，所述支架连接在所述准直仪与所述准直驱动器之间，所述准直仪用于发出光束，所述准直驱动器通过所述支架驱动所述准直仪运动。

本发明的一个实施例的一个技术效果是：通过调节机构和准直机构的运动，可以改变波导片相对光机的摆放姿态以及准直机构所发出光束的发射方向，使得准直机构发出光束所形成的靶心与波导片的显示中心相互重合，从而对波导片的显示中心形成标识作用，以便光机在波导片上所呈现的光标与该靶心重合，从而使得光机的光标与波导片的显示中心在短时间内快速重合，最终实现光机的光标准确呈现在波导片的显示中心处。如此可以提高光标与显示中心重合时的速度和准确度，从而提高近眼显示模组的装配效率和精度，并提高近眼显示模组的显示效果，例如近眼显示模组的显示清晰度改善。

附图说明

图1为一实施例提供的调节装置的立体结构示意图；

图2为图1所示调节装置中固定结构的立体结构示意图；

图3为图2所示固定机构的分解结构示意图；

图4为图1所示调节装置中调节机构的立体结构示意图；

图5为图4所述调节机构的局部立体结构示意图；

图6为图5的分解结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，本发明一实施例提供的调节装置10用于近眼显示模组20的装配，该近眼显示模组20实质为增强现实(Augmented Reality，AR)模组，也即AR 模组。近眼显示模组20包括光机21和波导片22，通过将光机21和波导片22 进行连接后即可实现近眼显示模组20的装配。调节装置10包括固定机构100，调节机构200、准直机构300和支撑平台400，固定机构100，调节机构200和准直机构300三者均安装在支撑平台400上，即支撑平台400对固定机构100，调节机构200和准直机构300三者起到承载和支撑作用。支撑平台400可以为平板状结构，固定机构100可以通过螺栓连接等可拆卸连接方式固定在支撑平台400上，调节机构200也可以通过螺栓连接等可拆卸连接方式固定在支撑平台400上，准直机构300也可以通过螺栓连接等可拆卸连接方式固定在支撑平台400上。固定机构100，调节机构200和准直机构300三者均位于支撑平台 400的同侧，例如三者均位于支撑平台400的上侧。

在一些实施例中，固定机构100用于固定近眼显示模组20的光机21，固定机构100包括固定座110、卡扣120、承载板130、聚焦片140和线路板150。固定座110包括纵梁111和横梁112，纵梁111大致沿竖直方向延伸而竖直设置，横梁112大致沿水平方向延伸而水平设置。横梁112的一端为固定端并与纵梁 111的中部固定连接，横梁112和纵梁111两者可以一体成型连接，例如通过注射成型的方式一体成型；也可以采用分体连接的方式固定，例如通过螺栓连接或卡扣120连接的方式进行固定。横梁112的另一端为自由端，横梁112的自由端上沿水平方向凹陷形成有卡槽112a，卡槽112a的形状大致与光机21的形状相适配，使得光机21的一部分能够与该卡槽112a相配合。

卡扣120可以固定在横梁112的自由端上，横梁112上可以开设固定孔，卡扣120上也可以开设固定孔，当横梁112和卡扣120上的固定孔上同时穿设螺栓时，可以使得卡扣120通过该螺栓固定在横梁112上，如此使得卡扣120 与横梁112形成可拆卸连接关系。当需要将光机21固定在固定座110上时，首先拧松螺栓以便卡扣120从横梁112上卸载，从而消除卡扣120对卡槽112a构成的干涉；然后将光机21与横梁112上的卡槽112a相配合；最后通过螺栓将卡扣120固定在横梁112上，使得卡扣120和横梁112对光机21施加作用相反的挤压力，即光机21被夹置在卡扣120和横梁112之间，从而防止光机21从卡槽112a中脱离，以便光机21稳定可靠地固定在横梁112的卡槽112a中。显然，当光机21固定在固定座110上之后，光机21将无法相对固定座110产生转动或滑移。在其他实施例中，也可以在卡扣120上设置卡槽112a，如此同样可以实现光机21在固定座110上的固定。

在一些实施例中，承载板130固定在纵梁111的上端，承载板130可以大致为长方形的板状结构，当将承载板130抽象为一个平面之后，该承载板130 可以相对竖直方向倾斜一定的角度，可以理解为承载板130相对竖直方向倾斜设置。承载板130和纵梁111两者可以一体成型连接，例如通过注射成型的方式一体成型；也可以采用分体连接的方式固定，例如通过螺栓连接或卡扣120 连接的方式进行固定。承载板130上开设有安装孔131，该安装孔131沿厚度方向贯穿整个承载板130，如此使得安装孔131在承载板130厚度方向上两个朝向相反的表面上均存在开口。

聚焦片140可以采用透明玻璃材料制成，使得聚焦片140对光线具有一定的汇聚作用，例如聚焦可以为近视片，即聚焦片140可以作为凸透镜使用。当光线通过该聚焦片140时，可以将发散的光线进行收敛以聚焦。聚集片固定在承载板130的安装孔131中，聚焦片140厚度方向上的表面可以与承载板130 厚度方向上的表面间隔设置，使得聚焦片140厚度方向上的表面位于该安装孔 131中。当然，在其他实施例中，聚焦片140厚度方向上的表面也可以与承载板 130厚度方向上的表面相互平齐设置；聚焦片140厚度方向上的表面还可以与承载板130厚度方向上的表面间隔设置而位于安装孔131之外，如此使得聚集片相对承载板130凸出设置。

在一些实施例中，线路板150大致呈片状结构并固定在固定座110的纵梁 111上，线路板150可以通过螺栓连接的方式固定在纵梁111上，也可以通过焊接的方式固定在纵梁111上，线路板150大致沿竖直方向延伸。光机21可以包括柔性电路板，柔性电路板与线路板150电性连接。为了点亮光机21，可以使用type-c连接线，具体而言，可以将type-c的一端与笔记本电脑、台式电脑、平板电脑或手机等电子装置电性连接，type-c的另一端与线路板150电性连接。鉴于type-c连接线依次通过线路板150、柔性电路板和主机内的元器件电性连接，当type-c连接线与上述笔记本电脑、台式电脑、平板电脑或手机等电子装置连接时，如此可以实现光机21的点亮，使得光机21可以显示光标，该光标的形状可以为交叉的十字形结构，即该光标为十字形光标。

在一些实施例中，调节机构200包括基座210、按压件220、弹性件和调节驱动器230。调节驱动器230固定在支撑平台400上，调节驱动器230也为六轴滑台。基座210可以通过螺栓连接等可拆卸连接的方式固定在调节驱动器230 上，当调节驱动器230工作时，调节驱动器230可以带动基座210做沿多方向的平移运动或绕多个转轴转动的旋转运动，如此可以提高基座210运动的自由度，从而实现调节驱动器230对基座210空间位置的多样性调节，换言之，可以使得基座210在三维空间内有多种不同的摆放姿态。基座210具有朝向横梁112和光机21设置的安装面211，即该安装面211朝下设置，安装面211的一部分向上凹陷设定深度形成沉孔212，该设定深度小于基座210的厚度，即该沉孔212为并未贯穿整个基座210的盲孔。沉孔212的底壁面的一部分(中间部分)继续向上凹陷而形成通孔213，通孔213的凹陷深度大于沉孔212的凹陷深度，使得该通孔213在厚度方向上贯穿整个基座210，沉孔212的底壁面的另一部分(边缘部分)并未凹陷而形成台阶面212a。显然，该沉孔212的口径大于通孔213的口径，且沉孔212与通孔213相互连通，事实上，沉孔212和通孔 213两者相互连通而形成一个台阶孔。

在一些实施例中，按压件220可以大致呈板状结构，按压件220与基座210 两者转动连接，弹性件可以拉簧，弹性件连接在按压件220和基座210之间，即弹性件的一端与安装件连接，弹性件的另一端与基座210连接。弹性件可以对按压件220施加作用力，使得波导片22被夹置在按压件220和基座210之间，具体而言，可以将波导片22与沉孔212配合，使得波导片22与台阶面212a相互抵接，通过台阶面212a和沉孔212侧壁面的相互作用，可以对波导片22起到很好的限位作用，防止波导片22相对基座210产生滑移。当弹性件通过按压件220对波导片22施加朝向基座210的挤压力时，可以将波导片22稳定可靠地被夹持在按压件220和基座210之间。反之，当需要将波导片22从基座210 上卸载时，可以使得按压件220相对基座210转动，继而使得按压件220克服弹性件的弹力远离基座210转动一定角度，如此使得按压件220和基座210之间形成较大的间隙，波导片22可以从沉孔212中取出并通过该间隙从基座210 上卸载。当波导片22卸载完成后，在弹性件释放能量而产生回复力，在该回复力的作用下，按压件220将重新靠近基座210转动而抵压在基座210上，防止按压件220占用较多的空间，减少调节装置10的体积，便于整个调节装置10 的搬运和存储。

在一些实施例中，按压件220上开设有贯穿孔221，该贯穿孔221沿厚度方向贯穿整个按压件220。当波导片22被夹置在按压件220和基座210之间时，贯穿孔221所围成的区域覆盖至少部分沉孔212。因此，当光机21点亮时，可以有效防止按压件220对光标的阻碍作用，确保光机21点亮而产生的光标可以通过该贯穿孔221呈现在波导片22上。

鉴于波导片22被夹置在基座210和按压件220之间，且基座210固定在调节驱动器230上，当调节驱动器230带动基座210运动时，可以使得按压件220、弹性件和波导片22三者同时跟随基座210做同步运动，故调节驱动器230带动基座210在三维空间内有多种不同的摆放姿态，也可以使得波导片22在三维空间同样有多种不同的摆放姿态，以便后续对波导片22的摆动姿态进行调节以满足与光机21之间的装配要求。

在一些实施例中，准直机构300包括准直仪310、支架320和准直驱动器 330，准直驱动器330固定在支撑平台400上，支架320连接在准直仪310与准直驱动器330之间，即支架320的下端与准直驱动器330连接，支架320的上端与准直仪310连接，准直驱动器330通过支架320驱动准直仪310运动，准直仪310用于发出光束。

在一些实施例中，准直驱动器330也可以为六轴滑台。支架320可以通过螺栓连接等可拆卸连接的方式固定在准直驱动器330上，当准直驱动器330工作时，准直驱动器330可以带动支架320做沿多方向的平移运动或绕多个转轴转动的旋转运动，如此可以提高支架320运动的自由度，从而实现准直驱动器 330对基座210空间位置的多样性调节，换言之，可以使得支架320在三维空间内有多种不同的摆放姿态。鉴于准直仪310固定在支架320上，当准直驱动器 330带动支架320运动时，可以使得准直仪310跟随支架320做同步运动，故准直驱动器330带动支架320在三维空间内有多种不同的摆放姿态，也可以使得准直仪310在三维空间同样有多种不同的摆放姿态，从而对准直仪310的光束的发射方向进行调节。

通过上述调节装置10对近眼显示模组20进行装配，可以主要形成如下装配步骤：

第一步，将光机21与横梁112上的卡槽112a相互配合，然后将卡扣120 与横梁112通过螺栓固定连接，以便将光机21固定在固定机构100上，即固定机构100在装配过程中对主机起到承载作用。

第二步，对按压件220施加扭矩，使得按压件220克服弹性件的弹力远离基座210运动，继而使得按压件220与基座210之间存在合理的避位空间。此时，可以将波导片22通过该避位空间放入基座210的沉孔212中并与台阶面212a 相抵接，使得沉孔212的侧壁面和台阶面212a两者对波导片22进行很好的定位，防止波导片22相对基座210产生滑移而改变固定位置。然后在弹性件回复力的作用下，使得按压件220靠近基座210运动直至抵压波导片22。当按压件 220抵压波导片22时，可以使得按压件220将波导片22抵压在基座210上，换言之，波导片22将被牢牢地夹置在按压件220和基座210之间。显然，调节机构200将在装配过程中对波导片22起到承载作用。

第三步，开启准直仪310，使得准直仪310发出光束，通过准直驱动器330 的运动以调节准直仪310的摆放姿态，从而对准直仪310的光束的发射方向进行调节，使得该光束的发射方向垂直于波导片22所在的平面。鉴于基座210上设置有通孔213，如此可以消除基座210的阻碍作用，确保准直仪310的光束可以通过该通孔213照射在波导片22上。此时，通过调节驱动器230带动基座210 运动，从而调节波导片22在空间的摆放姿态，使得准直仪310发出的光束通过波导片22的显示中心。鉴于在承载板130上设置聚焦片140，准直仪310的光束先通过聚焦片140再传播至波导片22，通过聚焦片140对光束的聚焦和收敛作用，可以使得光束在波导片22上汇聚形成一个靶心，该靶心将与波导片22 的显示中心重合，即光束通过波导片22的显示中心，使得靶心对波导片22的显示中心的物理位置起到很好的标识作用。

第四步，通过type-c连接线连接手机或电脑等电子装置，并使type-c连接线与线路板150电性连接，如此可以点亮光机21，从而使得光机21发出呈现在波导片22上的光标，当然，光机21将与波导片22形成接触关系。接着通过对调节驱动器230的运动进行控制，以调整波导片22的摆放位置，使得该光标与波导片22的显示中心重合，此时，通过靶心的标识作用，使得光标和波导片 22的显示中心同时位于该靶心所处的位置，最终保证光机21的光标与波导片 22的显示中心相互重合，即光机21的光标呈现在波导片22的显示中心处。

第五步，在光机21与波导片22的接触处涂覆光敏胶，当光敏胶固化成型后，可以将波导片22稳定可靠地固定在光机21上，从而将光机21与波导片22 装配形成一个完整的近眼显示模组20。此时，可以将卡扣120从固定座110的横梁112上卸载，以便装配完成的近眼显示模组20从横梁112上卸载。对于装配后的近眼显示模组20，鉴于光机21的光标呈现在波导片22的显示中心处，如此可以有效提高近眼显示模组20的显示效果，例如提高近眼显示模组20的的显示清晰度。

因此，通过准直驱动器330和调节驱动器230的运动，可以使得波导片22 和准直仪310在空间上有不同的摆放姿态，使得准直仪310发出光束所形成的靶心与波导片22的显示中心相互重合，从而对波导片22的显示中心形成标识作用，以便光机21在波导片22上所呈现的光标与该靶心重合，从而使得光机 21的光标与波导片22的显示中心在短时间内快速重合，最终实现光机21的光标准确呈现在波导片22的显示中心处。如此可以提高光标与显示中心重合时的速度和准确度，从而提高近眼显示模组20的装配效率和精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种调节装置，用于包括光机和波导片的近眼显示模组的装配，其特征在于，所述调节装置包括：

固定机构，所述固定机构用于固定所述光机，所述固定机构包括固定座、承载板和聚焦片，所述承载板与所述固定座连接，所述承载板上开设有沿厚度方向贯穿所述承载板的安装孔，所述聚焦片固定在所述安装孔中；

调节机构，所述调节机构用于固定所述波导片并驱动所述波导片相对所述光机运动；及

准直机构，所述准直机构发出通过所述聚焦片的光束，所述光束通过所述波导片的显示中心以标识所述显示中心；

其中，当所述波导片相对所述光机运动时，使得所述光机呈现在所述波导片上的光标与所述显示中心重合。

2.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述调节机构包括基座和按压件，所述按压件与所述基座转动连接，所述波导片被夹置在所述按压件和所述基座之间。

3.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述调节机构还包括弹性件，所述弹性件连接在所述基座和所述按压件之间；所述弹性件能够对所述按压件施加作用力以夹置所述波导片。

4.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述基座具有朝向所述光机的安装面，所述安装面上凹陷形成有沉孔，所述沉孔的底壁面的一部分凹陷形成贯穿所述基座的通孔，所述沉孔的底壁面上未凹陷的部分能够与所述波导片相抵压。

5.根据权利要求4所述的调节装置，其特征在于，所述按压件上开设贯穿孔，当所述波导片被夹置在所述按压件和所述基座之间时，所述贯穿孔所围成的区域覆盖至少部分所述沉孔。

6.根据权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述调节机构还包括调节驱动器，所述基座与所述调节驱动器连接，所述调节驱动器用于驱动所述基座运动。

7.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述固定机构还包括卡扣，所述固定座上开设有卡槽，所述卡扣与所述固定座可拆卸连接并将所述光机固定在所述卡槽内。

8.根据权利要求7所述的调节装置，其特征在于，所述聚焦片的数量为一个。

9.根据权利要求7所述的调节装置，其特征在于，所述固定机构还包括线路板，所述线路板固定在所述固定座上并与所述光机电性连接，所述线路板用于点亮所述光机。

10.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述准直机构包括准直仪、支架和准直驱动器，所述支架连接在所述准直仪与所述准直驱动器之间，所述准直仪用于发出光束，所述准直驱动器通过所述支架驱动所述准直仪运动。

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