CN113933994A - Ar装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种AR装置，包括支架以及与所述支架相连的光机和光波导件，其中，所述光波导件与所述支架之间设置有间隙，该间隙设置为0.25mm‑1mm，用以根据在装配时确定的所述光波导件与所述支架之间的当前相对位置，至少通过在所述间隙的至少一部分内施胶来固定所述当前相对位置，所述当前相对位置被确定为使得经由所述光机从所述光波导件耦出的出射图像符合预设的图像空间姿态及失真容许标准。本发明结构工艺简单、装配操作方便，可以有效提高AR装置的成像质量，提升产品竞争力和用户使用体验。

Description

AR装置

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及AR装置。

背景技术

与虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术相比，增强现实(Augmented Reality,AR)技术能够基于现实物理环境来构建虚拟景象，从而带给使用者全新体验，因此应用AR技术的近眼显示设备日益受到关注。AR技术包括光源、投影镜头加光波导片的方案以及传统的Birdbath方案，对于前一方案由于使用者眼前只需要一个光波导片，因此更为小巧美观，使用体验更佳，而对于后一方案由于体积较大、视场角难以进一步提升、相对较差的体验等原因而难以获得用户青睐。

采用光波导片的方案一般包括光机和光波导片，通过光机将图像投影到光波导片内，然后由光波导片将图像进行二维扩瞳后，再使其投射入人眼。光机投影的图像质量直接决定着人眼接收的图像质量，而波导片在对图像进行二维扩瞳时也对接收光线存在着角度要求。现有技术通常采用传统的单独物理对准方式来确定光机与光波导片之间的相对位置，最终的光学质量不一定是最佳的，尤其在大批量生产条件下难以保证批次生产出的产品都能具有良好或最佳的光学质量。

本节所描述内容是为方便理解本申请之用，因此不应假定仅由于将其包含在本节中而认为已经属于现有技术。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种AR装置中的光波导件装配方法以及AR装置，从而能够解决或者至少缓解了以上问题和其他方面的问题中的一个或多个。

首先，根据本发明的第一方面，它提供了一种AR装置中的光波导件装配方法，所述AR装置包括支架、光机和光波导件，其包括步骤：

将所述光机固装到所述支架上；

将待装配的光波导件相对于所述支架进行布置并使其间具有间隙；

判断经由所述光机从所述光波导件耦出的出射图像是否符合预设的图像空间姿态及失真容许标准：如果不符合，则调整所述光波导件与所述支架之间的相对位置直至符合；如果符合，则确定并保持所述光波导件与所述支架之间的当前相对位置；以及

至少通过在所述间隙的至少一部分内施胶来固定所述当前相对位置，从而将所述光波导件固装到所述支架上。

在根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述支架设置有容纳空间，将待装配的光波导件部分地插入所述容纳空间中，然后通过对所述光波导件在所述容纳空间内的位置进行调整操作来确定所述当前相对位置。

在根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述间隙设置为0.25mm-1mm，其优选为0.55mm。

在根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述预设的图像空间姿态及失真容许标准包括：通过图像接收装置接收到的出射图像是否与所述图像接收装置中的预设参考图像对准，所述预设参考图像包括十字图像。

在根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述预设的图像空间姿态及失真容许标准还包括：所接收到的出射图像的明暗程度是否符合预设的图像亮度均匀标准。

其次，作为可替换方案，根据本发明的第二方面，还提供了一种AR装置中的光波导件装配方法，所述AR装置包括支架、光机和光波导件，其包括步骤：

将所述光机固装到所述支架上；

将待装配的光波导件相对于所述支架进行布置并使其间具有间隙；

将所述光波导件和所述支架基于用于二者之间定位匹配的对应标识部进行对位操作，以确定并保持所述光波导件和所述支架之间的当前相对位置；以及

至少通过在所述间隙的至少一部分内施胶来固定所述当前相对位置，从而将所述光波导件固装到所述支架上。

在根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述支架设置有容纳空间，所述对应标识部包括分别设置在所述光波导件和所述支架上的相匹配的第一标识部和第二标识部，将待装配的光波导件部分地插入所述容纳空间中，然后基于所述第一标识部和所述第二标识部对所述光波导件和所述支架进行对位操作来确定并保持所述当前相对位置。

在根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述间隙设置为30μm-50μm。

另外，在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，在所述光波导件的至少一侧设置布胶区，在所述支架上设置一个或多个与所述布胶区相对应的通孔，并且在确定所述当前相对位置后，经由所述通孔和所述间隙向所述布胶区施胶来固定所述当前相对位置。

在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述支架被构造成具有：

溢胶部，其与所述间隙相连通，用于容纳从所述间隙中溢出的粘胶；

防溢部，其设置在所述支架的边缘处，用于防止粘胶从所述间隙溢出到所述光波导件上；和/或

粘接增强部，其设置在所述支架与所述光波导件相对置的表面上，用于增大粘胶在所述支架与所述光波导件之间的接触面积。

在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述溢胶部被构造成槽状，并且/或者所述粘接增强部的外轮廓形状包括呈连续的突起形状，所述突起形状包括矩形、三角形、圆弧形或其组合。

在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述支架被构造成分体式，其包括彼此独立的第一部分和至少一个第二部分，所述第一部分与所述光机和所述光波导件相连，所述第二部分至少与所述光波导件相连，所述第一部分和所述第二部分分别位于所述光波导件的两侧并且与所述光波导件之间分别相距第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙相等或不相等。

在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，将所述光机与所述光波导件二者平行布置或者垂直布置，并且/或者将所述光机布置成与经由其从所述光波导件耦出的出射图像的接收位置位于所述光波导件的同侧或者异侧。

在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，还包括步骤：

在所述AR装置中装配一个或多个棱镜，将其布置在所述光机和所述光波导件之间，用于使得经所述光机输出的光线经由所述棱镜进行折射后再耦入至所述光波导件。

在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述光机与所述支架之间通过限位结构进行相对定位，并且至少通过施胶来固定所述光机与所述支架之间的相对位置。

在上述的根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法中，可选地，所述限位结构包括设置于所述光机和/或所述支架上的台阶承靠面和定位孔，并且/或者在所述支架上设置有布胶区，通过向所述布胶区施胶来固定所述光机与所述支架之间的相对位置。

此外，根据本发明的第三方面，它还提供了一种AR装置，包括支架以及与所述支架相连的光机和光波导件，所述光波导件与所述支架之间设置有间隙，该间隙设置为0.25mm-1mm，用以根据在装配时确定的所述光波导件与所述支架之间的当前相对位置，至少通过在所述间隙的至少一部分内施胶来固定所述当前相对位置，所述当前相对位置被确定为使得经由所述光机从所述光波导件耦出的出射图像符合预设的图像空间姿态及失真容许标准。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述支架设置有容纳空间，用以在装配所述光波导件时将其部分地插入所述容纳空间中，然后通过对所述光波导件在所述容纳空间内的位置进行调整操作来确定所述当前相对位置；或者

所述支架设置有容纳空间，并且所述光波导件和所述支架上分别设置有用于定位匹配的第一标识部和第二标识部，用以在装配所述光波导件时将其部分地插入所述容纳空间中，然后基于所述第一标识部和所述第二标识部对所述光波导件和所述支架进行对位操作来确定所述当前相对位置。

在根据本发明的AR装置中，可选地，在调整操作方式下，所述间隙设置为0.55mm；或者，在对位操作方式下，所述间隙设置为30μm-50μm。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述预设的图像空间姿态及失真容许标准包括：通过图像接收装置接收到的出射图像是否与所述图像接收装置中的预设参考图像对准，所述预设参考图像包括十字图像。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述预设的图像空间姿态及失真容许标准还包括：通过所述图像接收装置接收到的出射图像的明暗程度是否符合预设的图像亮度均匀标准。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述光波导件的至少一侧设置有布胶区，并且所述支架上设置一个或多个与所述布胶区相对应的通孔，用以在确定所述当前相对位置后，经由所述通孔和所述间隙向所述布胶区施胶来固定所述当前相对位置。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述支架被构造成具有：

溢胶部，其与所述间隙相连通，用于容纳从所述间隙中溢出的粘胶；

防溢部，其设置在所述支架的边缘处，用于防止粘胶从所述间隙溢出到所述光波导件上；和/或

粘接增强部，其设置在所述支架与所述光波导件相对置的表面上，用于增大粘胶在所述支架与所述光波导件之间的接触面积。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述溢胶部被构造成槽状，并且/或者所述粘接增强部的外轮廓形状包括呈连续的突起形状，所述突起形状包括矩形、三角形、圆弧形或其组合。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述支架被构造成分体式，其包括彼此独立的第一部分和至少一个第二部分，所述第一部分与所述光机和所述光波导件相连，所述第二部分至少与所述光波导件相连，所述第一部分和所述第二部分分别位于所述光波导件的两侧并且与所述光波导件之间分别相距第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙相等或不相等。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述光机与所述光波导件二者平行布置或者垂直布置，并且/或者所述光机被布置成与所述出射图像的接收位置位于所述光波导件的同侧或者异侧。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述AR装置还包括一个或多个棱镜，其设置在所述光机和所述光波导件之间，用于使得经所述光机输出的光线经由所述棱镜进行折射后再耦入至所述光波导件。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述光机与所述支架之间通过限位结构进行相对定位，并且二者之间的相对位置至少通过施胶来进行固定。

在根据本发明的AR装置中，可选地，所述限位结构包括设置于所述光机和/或所述支架上的台阶承靠面和定位孔，并且/或者所述支架上设置有布胶区，通过向所述布胶区施胶来固定所述光机与所述支架之间的相对位置。

从与附图相结合的以下详细描述中，将会清楚地理解根据本发明的各技术方案的原理、特点、特征以及优点等。本发明结构工艺简单、装配操作方便，可以通过对光波导件进行实时校准或对位操作来保证耦入光线与光波导件表面呈最佳角度入射，有效降低或消除诸如组装公差、光栅刻制误差、粘胶变形等方面对于AR装置成像质量的不利影响，提升光波导件对于光线传输的效率，这将有助于制造出具备更高成像质量的AR装置，从而提高产品竞争力和用户使用体验。

附图说明

以下将结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是出于解释目的进行阐释，因此不必按照比例进行绘制。

图1A是一个根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法实施例的流程图。

图1B是另一个根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法实施例的流程图。

图2、图3和图4分别是根据本发明的AR装置第一实施例的两个不同立体结构示意图以及一个俯视结构示意图。

图5是根据本发明的AR装置第一实施例中的光机和支架的局部立体结构示意图。

图6和图7分别是根据本发明的AR装置第一实施例中的光波导件从不同侧视角看到的立体结构示意图。

图8是根据本发明的AR装置第一实施例中的光波导件和支架的局部侧视结构示意图。

图9是根据本发明的AR装置第一实施例中的光波导件和支架的局部俯视结构示意图。

图10是图9所示光机和支架的一个替换示例的局部立体结构示意图。

图11至图13分别是用于说明在根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法实施例中进行实施校对的三个不同示例的示意图。

图14、图15和图16分别是根据本发明的AR装置第二实施例的两个不同立体结构示意图以及一个俯视结构示意图。

图17是AR装置第二实施例中的光机、棱镜和支架的局部立体结构示意图。

图18和图19分别是根据本发明的AR装置第二实施例中的光波导件从不同侧视角所见的立体结构示意图。

图20、图21和图22分别是根据本发明的AR装置第三实施例的两个不同立体结构示意图以及一个俯视结构示意图。

图23和图24分别是根据本发明的AR装置第四实施例的立体结构示意图和俯视结构示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来说明根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法以及AR装置的步骤、组成、结构布置及优点等，然而所有的描述不应当用来对本发明构成任何限制。在本文中，技术用语“连接(或相连等)”涵盖了特定部件直接连接至另一部件和/或间接连接至另一部件，技术用语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”及其派生词应联系各附图中的定向，并应理解本发明可以采取多种替代定向，技术术语“基本上”旨在包括与特定量的测量相关联的非实质性误差，可以包括给定值的±8％、±5％或±2％等范围。

此外，对于在本文的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而应当认为这些根据本发明的更多实施例也是在本文的记载范围之内。另外，为了简洁起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示，并且在本文中不多赘述本领域技术人员已经公知的一般事项，例如现有的可供在AR装置装配过程中使用的各种装配工具、工业相机、视觉对位设备等。

在图1A和图1B中以示范方式分别给出了两个根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法的不同实施例的流程图，并且还在图2至图24中展示出了若干个根据本发明的AR装置实施例，下面将通过这些示范性的具体示例来详细介绍本发明技术方案。

首先，请参阅图1A并结合参考在其他附图中所示的AR装置实施例，在这个给出的光波导件装配方法实施例中，它可采用以下步骤来制成包括光机、支架和光波导件的AR装置：

在步骤S11中，可以先将光机1装配到支架2上，以使得二者形成固定连接。在实际应用时，本发明方法不对光机1和支架2本身的具体构造、尺寸、使用材料等方面作出限制，也不会对如何将它们装配在一起的具体方式(如螺接、胶接、激光焊接等或其任意组合)进行任何限制。仅作为举例说明，例如可以参考采用图5或图17所示方式，通过在光机1和/或光机1上设置任何可行的限位结构(例如设于支架2上的台阶承靠面26和定位孔25)用来在装配时限定二者之间的相对位置，然后可通过诸如已经施加在支架2上的布胶槽27内的粘胶等任何可行的连接方式，用来将光机1和支架2之间的相对位置固定住，从而将它们固装在一起。

然后，在步骤S12中，可以将待装配的光波导件3相对于支架2进行布置，并且使得经过布置后在它们之间存在着间隙4。应当说明的是，根据不同应用场合，可以使光波导件3仅在其一侧与支架2之间具有间隙，也可以同时在两侧均与支架2之间具有间隙，并且位于两侧的间隙允许按照应用要求来设置成彼此尺寸相等或者不相等。不同于现有技术，在本发明中主动提供这样的间隙并非仅是为了用于将光波导件3和支架2连接在一起的粘胶5预留出空间，而是在于能够在随后的装配过程中，当可能需要对光波导件3与支架2之间相对位置进行调整时提供可操作的空间。对于现有技术来讲，可能在光波导件与支架之间也存在着一定间隙，然而这完全是被动的且基于机械连接方面考虑，原因在于所涂覆的粘接材料需要占用一定的空间，否则这样的间隙将被去除掉。关于本发明中的间隙，随后将进行更加详细的讨论。

在初步布置形成了光波导件3与支架2之间的相对位置之后，就可以在步骤S13中对通过光机1从光波导件3耦出的出射图像成像情况进行判断分析，以便确定该布置位置是否符合根据本发明构思的预期要求，例如可以判断当前得到的出射图像是否符合预设的图像空间姿态及失真容许标准。

具体来讲，光波导件3通常设置有耦入区31、转折及耦出区32，耦入区31用来接收经由光机1投射出的光线，使其在光波导件3中进行传输和二维扩瞳，最终的图像光线经历转折及耦出区32后实现出射。如果对接收到的出射图像进行判断后发现尚不符合的话，由于在之前步骤中已经在光波导件3和支架2之间预留了间隙4，那么就可以在步骤S14中，借助于间隙4提供的可操作空间，对光波导件3与支架2之间的相对位置进行调整操作，直到能在调整后判定当前的出射图像已经符合了图像空间姿态及失真容许标准。以上调整过程或许经历一次或两次操作即可完成，当然也可能要耗费更多次操作才能达到目标。

反之，一旦判定了出射图像已经符合图像空间姿态及失真容许标准，那么就确定并且保持住光波导件3和支架2之间的当前相对位置，以便可在随后步骤中将以上相对位置固定住。

对于以上提到的图像空间姿态及失真容许标准，它可以按照各种不同的实际应用情况来进行灵活选择和设定。举例而言，例如在装配时可使用图像接收装置用来接收上述的出射图像，并将它与预设在该图像接收装置中的参考图像(如十字图像、圆点等)二者是否对准作为图像空间姿态及失真容许标准，这在图11-13中对此进行了示范性展示。

例如图11所示，当光机1投射出十字图像之后，由图像接收装置接收经过光波导件3作用后的十字图像A'，然后将它与图像接收装置中的十字图像A之间的相对位置进行识别判断。当这两个十字图像A'和A未对准重合时(虽然两个十字图像平行，但是二者中心存在距离差)，则可以调整光波导件3的倾斜角度以使其围绕着Y轴和Z轴(参考图2或图3)进行旋转，即可在以上两个自由度上来调整图像的FOV(Field of View)pointing(其在图像接收装置中表现为图像的偏移特征)，直到以上两个十字图像A'和A对准重合。应当理解，上述的十字图像可采用任何适宜的其他图像来替代，例如采用图12中示出的五个圆点图像或者图13中示出的五个小十字图像等，其基本调整原理是相同或类似的。

再举例说明，作为一种可选情形，上述的图像空间姿态及失真容许标准还可以进一步包括判断由图像接收装置接收到的出射图像的明暗程度是否符合预设的图像亮度均匀标准。例如，当接收到的出射图像的亮度未达到均匀标准时，则可以调整光波导件3以使其在Y轴和Z轴方向上(参考图2或图3)进行平移，直到接收到的出射图像亮度达标，在以上过程中通过在四个自由度上对光波导件3进行了调整。采用以上可选的明暗程度测试调整操作，可以进一步地优化确定光波导件3与支架2之间更佳的相对位置。例如图2所示，在具体调整操作时，可以先基于上述的是否对准的判断标准来针对光波导件3在YOX平面和YOZ平面上进行位置调整，然后再基于上述的明暗判断标准来针对光波导件3在Y轴、X轴、Z轴上进行位置调整，以进一步保证亮度的均匀性。当然，在不脱离本发明主旨的情况下，图像空间姿态及失真容许标准完全允许包括任何其他的适宜内容。

上述的图像接收装置一般为工业相机，其具体参数选择与所要制造的AR装置有关，希望能够通过它来尽可能地模拟人眼(在图3中以数字7进行示意性标示)，比如通常需要入瞳前置、分辨率越高越好、视场角大于AR装置的视场角、将其与光波导件之间距离布置成1cm-2cm(模拟人眼距离)等等。

在通过以上步骤已经确定并保持光波导件3和支架2之间的当前相对位置之后，接下来就可以在步骤S15中，通过例如在间隙4的一部分或全部内施胶来固定住光波导件3和支架2之间的当前相对位置，由此就将它们固装在一起，从而制成了已将光机1、光波导件3和支架2组装成一体的AR装置。

由于在以上装配过程中，已经考虑了可以基于图像空间姿态及失真容许标准来对光波导件和支架之间的相对位置进行主动调整，从而可以促使耦入光线与光波导件表面基本上呈最佳角度入射，这将有效避免由于入射光线与光波导件表面形成不合适的耦入角度而会影响到光波导件的传输效率，并且导致所观测到的出射图像产生失真等问题，因此经装配后的AR装置能够稳定提供高成像质量的图像。

此外，还需要指出的是，本案发明人经过大量研究后发现，由于AR装置及其组成零部件在涉及到例如制造工艺、装配过程等方面的因素，它们可能会对AR装置的最终成像质量造成不利影响，然而业界人士由于对此早已司空见惯而未能充分关注，甚至完全忽视了这些不利影响。

例如，在对光波导件进行光栅刻制时或多或少地存在着工艺误差，而且在将光机、光波导件和支架组装在一起时也存在着组装公差，现有技术通常依赖于工艺设备精度、生产者技术水平等来将这些误差控制在预期的合理范围内，但是并未考虑过通过在装配期间对光波导件和支架之间的相对位置进行主动调整来尽可能地弥补或消除诸如工艺误差和/或组装公差等不利因素带来的影响。

又比如，本案发明人已经注意到，由于粘胶在装配时可能会产生变形，当这种变形作用到光波导件上后将会使得入射光线在进入光波导件时形成角度偏差，从而可能造成最终投影图像到达人眼时产生失真，并且会降低光波导件对光线传输的效率。如前所述，可以在一些实施方式下，通过使光波导件的两侧与支架之间均具有间隙用来施胶，由此能有效平衡粘胶变形对于光波导件产生的作用，从而促使入射光线能与光波导件表面形成合适的耦入角度以获得最佳的出射图像质量。

以上通过图1A示例示范性地介绍了根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法的大致步骤过程，应理解的是，在不违背本申请主旨的情况下，本发明允许根据实际应用情形来提供更多的实现方式，而无意于仅局限在以上讨论的这些方法步骤。

举例来讲，在不同场合下，在装配光波导件时可采用多种可行的方式来对其与支架之间的相对位置进行调整操作。例如，在一些实施方式下，如图2、图14、图20和图23等附图所示，可以将AR装置中的支架2构造成具有容纳空间21，以便允许在装配时将光波导件3部分地插入到该容纳空间21中，然后可对位于容纳空间21内的光波导件3进行位置调整操作(例如可调整两个、三个、四个、五个自由度，或者在Y轴、X轴、Z轴、YOX平面、YOZ平面、YOZ平面这六个自由度上进行主动校准)来确定它与支架2之间合适的相对位置，以便达到所期望的图像空间姿态及失真容许标准。在采用上述的实时调整校对方式时，可以将光波导件与支架之间的单侧间隙或双侧间隙都可选地设置为0.25mm-1mm(如可将其优选地设置成基本上0.55mm)，当采用以上间隙距离时将有助于避免由于预留的调整空间不足而可能导致光波导件和支架之间产生干涉，同时避免由于间隙过大而可能造成粘胶过多带来的不易固化、固化时收缩量较大而引起可靠性下降等方面问题。

此外，在图1B中还示出了另一个根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法实施例的大致步骤，除非特别说明之外，其中与图1A示例中相同或相类似的处理步骤等内容，可以参照前文描述而不在此重复介绍。

首先，在步骤S21中，可以将光机固装到支架上；

然后，在步骤S22中，可以将待装配的光波导件相对于支架进行布置，并且使得它们之间具有间隙；

接下来，在步骤S23中，可以基于例如可分别设置在光波导件和支架上用于在它们之间进行定位匹配的对应标识部，对光波导件和支架二者进行对位操作，这样的对位操作在实际执行时可能需要一次、两次或更多次操作来完成，从而可由此确定并保持它们之间的当前相对位置；

随后，在步骤S24中，可采用例如在光波导件和支架之间间隙的一部分或全部内进行施胶的方式，用来将上述的已经确定的当前相对位置固定住，由此可将光波导件固装到支架上，从而完成光波导件在AR装置中的装配。

对于以上方法实施例，作为进一步举例说明，在可选情形下，可将支架2构造成具有容纳空间21，并且可在光波导件3上设置第一标识部(例如分别设置在光波导件3的两个对角等位置处的两个或更多个标识点等)，同时在支架2上设置与上述第一标识部相适配的第二标识部，以便可以在装配时借助于这些标识部来实现光波导件3和支架2之间的对位匹配操作。具体来讲，当将待装配的光波导件3部分地插入到支架2的容纳空间21中后，可以基于光波导件3上的第一标识部和该支架2上的第二标识部，使用视觉对位设备来对它们进行对位操作，从而确定光波导件3和支架2之间合适的相对位置以符合预期的图像空间姿态及失真容许标准。现有的视觉对位设备在整个对位过程中通常是采用“拍照对位识别--调整--拍照对位识别--调整--…--拍照对位识别”的若干循环过程，即只要发现目标对象之间对位不准确，就重复之前的步骤直至最终准确对位。在采用以上对位操作方式时，可将光波导件与支架之间的单侧间隙或双侧间隙都可选地设置为30μm-50μm，具体设置数值可按照具体应用情形来进行选择设定，这就有利于避免如前所述地由于间隙距离预留不足或过大等原因而可能在装配时产生干涉、降低安装质量可靠性等方面带来的不期望影响。

应当说明的是，根据AR装置本身的零部件组成情况，本发明方法允许具有更多可能的实施方式。作为示例说明，例如图14-17所示，在装配AR装置时可将一个或多个棱镜6可选地加装在光机1和光波导件3之间，以便通过这样的棱镜6用来对经由光机1输出的光线进行折射处理之后，再使其耦入到光波导件3。作为可选情形，棱镜6和支架2之间可通过任何合适的限位结构进行预连接，并且可采用例如在布胶槽28中施胶等合适方式将其固定到支架2上。又比如，在AR装置的装配过程中，可以根据实际情况将光机1和光波导件3二者选择装配成垂直布置(图2)，或者也可考虑将它们平行布置(图14)。再比如，在可选情形下，本发明方法也允许将光机1布置成与出射图像的接收位置位于光波导件3的同侧，或者分别布置在相异的两侧。

此外，在根据本发明方法的一些实施例中，当进行施胶操作时，这可以通过设置在光波导件3的一侧或两侧上适宜位置处的布胶区33(其具体形状、尺寸和布局等可按照具体情形来灵活设定)，以及设置在支架2上的与上述布胶区33相对应的一个或多个通孔22(其具体数量、形状、尺寸和布局等也可选择设定)来具体实现，以便在确定了光波导件3与支架2之间的合适相对位置之后，就可以非常方便地将粘胶5经由通孔22及间隙4施加到光波导件3的布胶区33上，从而可以将光波导件3和支架2二者如前所述地固装在一起。另外，在一些实施例中，本发明方法也允许可以从与间隙4相连通的容纳空间21的一个或两个侧部、顶部和/或底部等位置处进行施胶操作。当然，在其他的实施例中，还有可能结合使用以上讨论的这些施胶操作方式。

考虑到便于施胶操作，本发明允许对AR装置中的支架2进行各种可能的结构优化设计。例如，作为可选情形，可以将支架2构造成具有粘接增强部23、溢胶部24和/或防溢部。对于粘接增强部23，可将其设置在支架2与光波导件3相对置的表面上，以便增大粘胶5在它们之间的接触面积来提高粘接力作用。作为举例，可以粘接增强部23的外轮廓形状构造成包括但不限于例如呈连续的三角形/锯齿形突起、矩形突起、圆弧形突起或其组合，这在图9和图10进行了示意性展示。再如图4等所示，溢胶部24是设置成与间隙4相连通，以便用来容纳可能会从间隙4中溢出的多余粘胶，在实际应用中可以将该溢胶部24构造成槽状或者其他的适宜形状。对于防溢部，可将其设置在支架2的边缘位置处，以此用来防止粘胶5可能会从间隙4溢出到光波导件3上，从而能够避免污染光波导件3的光学区域。

另外，作为可选情形，还可以例如图23-24所示地将支架2构造成分体式结构，即它将包括本体部分2和附加部分2'，后者与前者彼此分离并分别设置在光波导件3的两侧与之相连，它们与光波导件3之间分别相距间隙4'和间隙4，这两个间隙距离可以相等，也可以不相等。此外，理解说明的是，对于上述附加部分2'，其在实际应用中有可能同时设置两个、三个或更多个，此类设计在某些场合下可能是非常有益的。应说明的是，附加部分2'还可以通过例如螺钉等合适的结构连接方式进一步地连接至本体部分2。应用以上分体式结构，可以更加方便、灵活地实施双面布胶，这能够有效地平衡粘胶5可能在固化后产生变形对于光波导件3造成的影响。

对于本文中各处提及的粘胶，本发明方法不会对它的具体种类、固化方式等方面做出特别限制。粘胶可以采用任何适宜的粘接性材料，例如UV胶、热固胶、UV热固胶或者使用自然光或湿气等进行固化的其他类型粘胶等。另外，在已使用粘胶实现连接的情况下，本发明方法还允许考虑再额外施加一种或多种其他的连接方式(如螺接、磁性连接等)。

作为明显优于现有技术的另一方面，根据本发明的设计思想还提供了一种AR装置，它可以包括经过装配形成一体的光机、支架和光波导件，其中在光波导件与支架之间设置有间隙，以便可由此在将光波导件装配到支架上时，根据经由已安装到支架上的光机从光波导件耦出的出射图像是否符合图像空间姿态及失真容许标准，用来调整并确定光波导件与支架之间合适的相对位置，然后至少通过在间隙的至少一部分内施胶来固定上述相对位置。

在图2-24中分别阐释了四个不同的AR装置实施例，即AR装置100、200、300和400，其中，第一个实施例采用了整体式结构，并且光机1和支架2分别沿着X轴和Y轴布置而形成垂直型布局，而且光波导件3与光机1之间具有双侧间隙；第二个实施例也采用了整体式结构，但是光机1和支架2均沿着Y轴布置而形成平行型布局，并且光波导件3与光机1之间具有双侧间隙；第三个实施例同样采用了整体式结构，并且光机1和支架2分别沿着X轴和Y轴布置而形成垂直型布局，而且光波导件3与光机1之间仅具有单侧间隙；第四个实施例则采用了分体式结构，并且光机1和支架2分别沿着X轴和Y轴布置而形成垂直型布局，而且光波导件3与光机1之间具有双侧间隙。除非特别指出之外，在这些不同实施例中使用相同附图标记的特征或结构是彼此相同或相类似的，由于在前文关于本发明方法的介绍中已经针对这些AR装置实施例的结构构造、组成、装配等情况进行了详尽描述，因此可以直接参阅前述相应部分的具体说明，在此不再赘述。

应当指出的是，虽然在一些现有AR装置中也是采用粘接方式将光波导件与支架装配在一起，并且由于粘胶体积原因而在外观上被动地呈现出在光波导件和支架之间具有一定的间隙，然而如前文中已讨论的，这些现有AR装置没有如本发明这样地关注到由于诸多可能原因而导致耦入光线未能与光波导件表面形成被调整成所期望的耦入角度以提供高成像质量的图像，特别是在大批量生产条件下，通过检测已制成的现有AR装置产品，就可以发现它们无法成批量地像本发明的AR装置那样地由于能实现耦入至光波导件的入射光线与光波导件表面形成例如最佳的耦入角度，从而能够稳定可靠地成批量制造出具有高成像质量的AR装置产品，通过进行上述检测可以发现本发明的AR装置与现有AR装置之间的显著区别，并充分理解本发明相对于现有技术的突出优势。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本发明的AR装置中的光波导件装配方法以及AR装置，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。例如，尽管AR装置中在很多场合下普遍采用呈片状结构的光波导片，但是本发明中的光波导件同样允许采用除此之外的任何适宜结构形式，例如在局部形成凸块等其他形状。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种AR装置，包括支架以及与所述支架相连的光机和光波导件，其特征在于，所述光波导件与所述支架之间设置有间隙，该间隙设置为0.25mm-1mm，用以根据在装配时确定的所述光波导件与所述支架之间的当前相对位置，至少通过在所述间隙的至少一部分内施胶来固定所述当前相对位置，所述当前相对位置被确定为使得经由所述光机从所述光波导件耦出的出射图像符合预设的图像空间姿态及失真容许标准。

2.根据权利要求1所述的AR装置，其中，所述支架设置有容纳空间，用以在装配所述光波导件时将其部分地插入所述容纳空间中，然后通过对所述光波导件在所述容纳空间内的位置进行调整操作来确定所述当前相对位置；或者

所述支架设置有容纳空间，并且所述光波导件和所述支架上分别设置有用于定位匹配的第一标识部和第二标识部，用以在装配所述光波导件时将其部分地插入所述容纳空间中，然后基于所述第一标识部和所述第二标识部对所述光波导件和所述支架进行对位操作来确定所述当前相对位置。

3.根据权利要求2所述的AR装置，其中，在调整操作方式下，所述间隙设置为0.55mm。

4.根据权利要求3所述的AR装置，其中，所述预设的图像空间姿态及失真容许标准包括：通过图像接收装置接收到的出射图像是否与所述图像接收装置中的预设参考图像对准，所述预设参考图像包括十字图像。

5.根据权利要求4所述的AR装置，其中，所述预设的图像空间姿态及失真容许标准还包括：通过所述图像接收装置接收到的出射图像的明暗程度是否符合预设的图像亮度均匀标准。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的AR装置，其中，所述光波导件的至少一侧设置有布胶区，并且所述支架上设置一个或多个与所述布胶区相对应的通孔，用以在确定所述当前相对位置后，经由所述通孔和所述间隙向所述布胶区施胶来固定所述当前相对位置。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的AR装置，其中，所述支架被构造成具有：

溢胶部，其与所述间隙相连通，用于容纳从所述间隙中溢出的粘胶；

防溢部，其设置在所述支架的边缘处，用于防止粘胶从所述间隙溢出到所述光波导件上；和/或

粘接增强部，其设置在所述支架与所述光波导件相对置的表面上，用于增大粘胶在所述支架与所述光波导件之间的接触面积；并且/或者

所述支架被构造成分体式，其包括彼此独立的第一部分和至少一个第二部分，所述第一部分与所述光机和所述光波导件相连，所述第二部分至少与所述光波导件相连，所述第一部分和所述第二部分分别位于所述光波导件的两侧并且与所述光波导件之间分别相距第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙相等或不相等。

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