CN114002898A - 投影模组及其组装方法和包括投影模组的近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种投影模组及其组装方法和包括投影模组的近眼显示设备。本发明的投影模组包括投影显示装置和投影镜头，所述投影显示装置包括照明组件和带有显示芯片的显示模块；其还包括刚性结构件，所述照明组件的转光元件固定安装于所述刚性结构件，所述显示模块与所述刚性结构件之间具有间隙。本发明的投影模组光轴一致性好、投影图像不易失真且质量好。

Description

投影模组及其组装方法和包括投影模组的近眼显示设备

技术领域

本发明属于投影显示技术领域，具体地涉及一种投影模组、投影模组的组装方法以及包括投影模组的近眼显示设备。

背景技术

近眼显示设备受到越来越多的关注，近眼显示设备可以选择使用虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术和增强现实(Augmented Reality，AR)技术来投影成像。相比于VR，AR能基于实现物理环境下构建虚拟景象，带给使用者全新的体验。

AR技术可以使用波导片方案(即使用光源、投影镜头加波导片)，也可以使用传统的Birdbath方案。传统的Birdbath方案由于体积较大、视场角难以进一步提升、相对差的体验等问题，其难以受到消费者的亲耐；而使用波导片方案中，使用者的眼前主要仅设置一个波导片，近眼显示设备变得更为小巧美观，用户体验也更佳。因此，使用波导片方案的近眼显示设备越来越受被用户接收。

使用波导片方案的近眼显示设备主要包括投影模组(例如光机)以及波导片。其中，投影模组将图像投影到波导片内，通过波导片将图像进行二维扩瞳，进而进入人眼。

发明内容

按照本发明的第一方面，提供一种投影模组，其包括投影显示装置和投影镜头，所述投影显示装置包括照明组件和带有显示芯片的显示模块；其还包括刚性结构件，所述照明组件的转光元件固定安装于所述刚性结构件，所述显示模块与所述刚性结构件之间具有间隙。

根据一些附加或替代实施方案，所述间隙中设置有连接介质，所述连接介质将所述显示模块固定于所述刚性结构件上。

根据一些附加或替代实施方案，所述刚性结构件的一侧开有第一开窗，所述显示模块固定于对应所述第一开窗的开窗处，并且，所述显示模块与所述转光元件分别位于所述第一开窗的两侧。

根据一些附加或替代实施方案，所述间隙在大于等于0.05mm且小于等于1mm的范围内，或者进一步地在大于等于0.1mm且小于等于0.6mm的范围内。

根据一些附加或替代实施方案，所述间隙被构造为：确定所述显示芯片相对所述照明组件的定位，以至于在该确定的定位下所述投影镜头输出的图像投影图像符合预定要求。

根据一些附加或替代实施方案，所述投影图像符合预定要求包括：所述投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和所述投影图像的虚像符合相应的预定要求；或者还包括：所述投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼。

根据一些附加或替代实施方案，所述显示模块通过所述间隙中的固化的连接介质固定于所述刚性结构件上，以至于所述显示芯片基于所述确定的定位被固定在所述投影模组中。

根据一些附加或替代实施方案，所述照明组件包括光源模块；

其中，所述转光元件用于将所述光源模块发出的光线至少部分地转折到所述显示芯片、和/或将所述显示芯片返回的光线至少部分地转折到所述投影模组的投影镜头。

根据一些附加或替代实施方案，所述第一开窗被构造为使所述显示模块能够从所述刚性结构件的外侧定位安装在对应所述第一开窗的开窗处。

根据一些附加或替代实施方案，所述显示模块包括用于贴附所述显示芯片的基板；

其中，在所述基板的边沿部分和对应所述第一开窗的用于支撑定位所述基板的台阶之间，设置用于将所述显示模块固定于所述刚性结构件上的连接介质。

根据一些附加或替代实施方案，所述连接介质的厚度在在大于等于0.05mm且小于等于1mm的范围内，或者进一步地在在大于等于0.1mm且小于等于0.6mm的范围内。

根据一些附加或替代实施方案，所述连接介质被构造为能够密封所述间隙。

根据一些附加或替代实施方案，所述连接介质具有厚度不均匀的厚度布置，以至于使所述显示模块相对所述刚性结构件倾斜定位。

根据一些附加或替代实施方案，所述投影模组还包括支持板；

其中，所述支持板上设置有画胶槽和限位结构，所述画胶槽中设置有用于固定安装所述刚性结构件的连接介质，所述限位结构对应所述刚性结构件设置并用于将所述刚性结构件限位安装于所述支持板上。

根据一些附加或替代实施方案，所述刚性结构件的外壁上还设置有朝向所述光源模块的第二开窗和朝向所述投影镜头的第三开窗；

其中，所述投影镜头定位安装在所述第三开窗上，以至于所述投影镜头相对所述投影显示装置定位安装。

根据一些附加或替代实施方案，在所述投影镜头相对所述刚性结构件的定位被调校好的情况下通过期望的厚度布置和/或形状的连接介质将所述投影镜头定位安装在所述第三开窗上。

按照本发明的第二方面，提供一种近眼显示设备，其包括：波导片、以上任一所述的投影模组以及支架；

其中，所述波导片和所述投影模组被定位安装在所述支架上以至于使所述投影模组投射出的光线中心落在所述波导片的耦入区的中心。

根据一些附加或替代实施方案，所述支架上开有接收结构，其用于至少部分地接收所述波导片；

其中，在所述波导片相对所述支架的定位被调校好的情况下通过接收结构中的连接介质将所述波导片定位安装在所述支架上，以至于使所述投影模组投射出的光线中心落在所述波导片的耦入区的中心。

根据一些附加或替代实施方案，所述连接介质对应所述波导片的画胶区双侧地布置并位于所述波导片与所述接收结构的内壁之间；或者所述连接介质相对所述波导片的画胶区单侧地布置并位于所述波导片与所述接收结构的内壁之间。

根据一些附加或替代实施方案，所述接收结构的内壁上设置有用于增大所述连接介质与该内壁接触的表面积的突起。

根据一些附加或替代实施方案，所述接收结构的内壁上设置有溢胶槽。

根据一些附加或替代实施方案，所述波导片与所述接收结构的内壁之间的单侧间隙在大于等于0.25mm且小于等于1mm的范围内。

根据一些附加或替代实施方案，在所述支架的对应所述接收结构和所述波导片的画胶区位置设置有多个注胶孔。

根据一些附加或替代实施方案，所述投影模组大致位于所述波导片的耦出侧，或者所述投影模组大致位于所述波导片的耦出侧的相对侧。

根据一些附加或替代实施方案，所述投影模组基本垂直对准所述波导片的耦入区地定位安装在所述支架上。

根据一些附加或替代实施方案，所述投影模组基本平行所述波导片的耦入区地定位安装在所述支架上，在所述投影模组与所述波导片的耦入区之间设置有折射棱镜，所述折射棱镜相对所述支架定位安装以至于使所述投影模组投射出的光线中心在经由所述棱镜折射后落在所述波导片的耦入区的中心。

根据一些附加或替代实施方案，所述支架在对应所述波导片的耦入区的位置开有用于避让所述投影模组投射出的光线的避让口。

根据一些附加或替代实施方案，所述支架包括主支架和副支架，其中，所述主支架和副支架可拆卸地固定连接在一起并形成用于至少部分地接收所述波导片的接收结构，所述波导片被定位安装在所述主支架和副支架之间的接收结构中，所述投影模组被定位安装在所述主支架的左右两侧。

根据一些附加或替代实施方案，并且所述副支架以避开所述波导片的耦入区的定位方式相对所述主支架固定设置。

根据一些附加或替代实施方案，所述支架上设置有标记点，其用于通过机器视觉技术将所述波导片相对所述支架直接地定位安装。

按照本发明的第三方面，提供一种投影模组的组装方法，其包括步骤：

将所述投影模组的照明组件进行组装，其中将所述照明组件的转光元件固定安装于刚性结构件；

将带有显示芯片的显示模块设置于所述投影模组的预设位置，以至于使所述显示模块与所述刚性结构件之间留有初始间隙；

在所述预设位置的基础上，调校所述显示模块相对所述照明组件的定位，直到所述投影模组的投影镜头输出的投影图像符合预定要求，相应地，所述初始间隙被调整确定为调校后的间隙；以及

在调校好的定位下将所述显示模块相对所述照明组件进行固定。

根据一些附加或替代实施方案，在所述调校步骤中，以主动方式校准好所述显示芯片相对已组装好的所述照明组件的定位，或利用机器视觉技术调整好所述显示芯片相对已组装好的照明组件的定位。

根据一些附加或替代实施方案，所述投影图像符合预定要求包括：所述投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和所述投影图像的虚像距符合相应的预定要求；或者还包括：所述投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼。

根据一些附加或替代实施方案，将所述投影模组的照明组件进行组装的步骤包括：

将所述照明组件的转光元件和光源模块分别固定安装在第一刚性结构件和第二刚性结构件的内部；和

将所述第一刚性结构件和第二刚性结构件固定安装在支持板上。

根据一些附加或替代实施方案，将所述投影模组的照明组件进行组装的步骤还包括：

在将所述第一刚性结构件和第二刚性结构件固定安装在支持板上之前，将所述第一刚性结构件和第二刚性结构件通过卡接方式进行彼此定位并连接。

根据一些附加或替代实施方案，所述预设位置位于固定安装有转光元件的刚性结构件的外侧；

在所述调校步骤中，从所述刚性结构件的外侧调校带有所述显示芯片的显示模块相对所述刚性结构件的定位，从而调校好所述显示芯片相对所述照明组件的定位。

根据一些附加或替代实施方案，所述调校包括以下一项或多项：

调整所述显示模块相对所述刚性结构件的倾斜角度，直到所述投影模组的投影镜头输出的投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求；

将所述显示模块在xoy平面内相对所述刚性结构件平移，直到所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求，其中，所述xoy平面基于垂直于从所述照明组件的转光元件射向所述显示芯片的光线的方向；

将所述显示模块沿z方向相对所述刚性结构件平移，直到所述投影图像的虚像距符合相应的预定要求，其中所述z方向为从所述照明组件的转光元件射向所述显示芯片的光线的方向；

将所述显示模块在所述xoy平面上相对所述刚性结构件旋转，直到所述投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼。

根据一些附加或替代实施方案，在固定步骤中，通过连接介质将所述显示芯片所贴附的基板相对所述照明组件的固定安装有转光元件的刚性结构件进行固定。

根据一些附加或替代实施方案，所述调校步骤中，通过调校所述显示芯片相对已组装好的所述照明组件的定位，来调整确定所述显示模块与所述刚性结构件之间的初始间隙以获得所述调校后的间隙；其中，所述连接介质置于所述调校后的间隙。

按照本发明的第四方面，提供一种投影模组的组装方法，其包括步骤：

将所述投影模组的投影显示装置进行组装；

将所述投影模组的投影镜头设置于所述投影模组的预设位置；

在所述预设位置的基础上，调校所述投影镜头相对所述投影显示装置的定位，直到所述投影模组的投影镜头输出的投影图像符合预定要求；以及

在调校好的定位下将所述投影镜头相对所述投影显示装置进行固定。

根据一些附加或替代实施方案，在所述调校步骤中，以主动方式校准好所述投影镜头相对已组装好的所述投影显示装置的定位，或利用机器视觉技术调整好所述投影镜头相对已组装好的所述投影显示装置的定位。

根据一些附加或替代实施方案，所述投影图像符合预定要求包括：所述投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和所述投影图像的虚像符合相应的预定要求。

根据一些附加或替代实施方案，将所述投影模组的投影显示装置进行组装的步骤包括：

将所述照明组件的转光元件和光源模块分别固定安装在第一刚性结构件和第二刚性结构件的内部；

将所述刚性结构件和第二刚性结构件固定安装在支持板上；和

将所述显示芯片固定安装在所述第一刚性结构件上。

根据一些附加或替代实施方案，将所述投影模组的投影显示装置进行组装的步骤还包括：

在将所述刚性结构件和第二刚性结构件固定安装在支持板上之前，将所述刚性结构件和第二刚性结构件通过卡接方式进行彼此定位并连接。

根据一些附加或替代实施方案，所述预设位置位于固定安装有转光元件的刚性结构件的外侧；

所述调校步骤中，从所述刚性结构件外侧调校所述投影镜头相对所述刚性结构件的定位，从而调校好所述投影镜头相对所述投影显示装置的定位。

根据一些附加或替代实施方案，所述调校包括以下一项或多项：

调整所述投影镜头相对固定安装有转光元件的刚性结构件的倾斜角度，直到所述投影镜头输出的投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求；

将所述投影镜头在xoy平面内相对所述刚性结构件平移，直到所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求，其中，所述xoy平面基于垂直于从所述照明组件的转光元件射向所述显示芯片的光线的方向；

将所述投影镜头沿z方向相对所述刚性结构件平移，直到所述投影图像的虚像符合相应的预定要求，其中所述z方向为从所述照明组件的转光元件射向所述显示芯片的光线的方向。

根据一些附加或替代实施方案，在固定步骤中，通过连接介质将所述投影镜头相对所述照明组件的固定安装有转光元件的刚性结构件进行固定。

根据一些附加或替代实施方案，所述调校步骤中，通过调校所述投影镜头相对已组装好的投影显示装置的定位，来确定所述投影镜头与固定安装有转光元件的刚性结构件之间的间隙；其中，所述连接介质置于所述间隙。

按照本发明的第五方面，提供一种近眼显示设备的组装方法，其包括步骤：

将投影模组定位安装在支架上；

调校所述波导片相对所述支架的定位，直到使所述投影模组投射出的光线中心落在所述波导片的耦入区的中心；以及

在调校好的定位下将所述波导片相对所述支架进行固定。

根据以下描述和附图本发明的以上特征、操作和优点将变得更加明显。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本发明一实施例的投影模组的基本结构示意图，其中示出了投影模组在调校过程中使用到的接收相机。

图2是图1实施例的投影模组从另一视角示出的基本结构示意图。

图3是图1所示实施例的投影模组的第一刚性结构及其上固定安装的转光元件和投影镜头的结构示意图。

图4是图1所示实施例的投影模组的第一刚性结构及其上固定安装的转光元件和投影镜头以及显示模块的结构示意图。

图5是图1所示实施例的投影模组的一光路原理示意图。

图6是图1所示实施例的投影模组的又一光路原理示意图。

图7是按照本发明又一实施例的投影模组的一光路原理示意图。

图8是按照本发明一实施例的投影模组的组装方法的流程图。

图9是按照本发明又一实施例的投影模组的组装方法的流程图。

图10是按照本发明第一实施例的近眼显示设备的结构示意图。

图11是图10所示实施例的近眼显示设备从另一视角示出的结构示意图。

图12是图10所示实施例的近眼显示设备的俯视图，其中还示出了关于接收结构的局部区域A的放大图。

图13是按照本发明第一实施例的近眼显示设备所使用的波导片的结构示意图，其中，图13(a)和图13(b)分别从不同视角示出了波导片。

图14是按照本发明第二实施例的近眼显示设备的结构示意图。

图15是图14所示实施例的近眼显示设备从另一视角示出的结构示意图。

图16是图14所示实施例的近眼显示设备的俯视图，其中还示出了关于接收结构的局部区域B的放大图。

图17是定位安装图14所示实施例的近眼显示设备的投影模组的示意图。

图18是按照本发明第二实施例的近眼显示设备所使用的波导片的结构示意图，其中，图18(a)和图18(b)分别从不同视角示出了波导片。

图19至图21是按照本发明第三实施例的近眼显示设备的结构示意图。

图22是按照本发明第四实施例的近眼显示设备的结构示意图。

图23是按照本发明一实施例的近眼显示设备的组装方法的流程图。

具体实施方式

下面通过参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。

下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行描述。附图中示出了多个部件为本领域普通技术人员提供本发明的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，许多部件的操作在本发明内容下都是熟悉而且明显的。

本文中，“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”的方位术语是相对于附图中的投影模组/近眼显示设备安装使用后的方位或者相对附图中所示的方位来定义的，并且，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据开闭装置所置放的方位的变化而相应地发生变化。

申请人还注意到，投影模组通常包括显示装置和投影镜头，显示装置和投影镜头的相对位置直接决定着投影图像的质量，然而，显示装置与投影镜头组装在一起时也不必避免地存在组装公差，使得投影模组所投影出的图像在到达人眼时会表现为失真等。另外，显示装置的多个部件(例如光源模块、显示芯片以及用于分光合光的光学元件)在组装过程也不可避免地存在组装公差，从而也容易导致投影模组的投影图像产生失真。

为方便理解和说明，在投影模组10的相关图中，基于投影模组的方位定义了x方向、y方向和z方向，其中，x方向对应于从转光元件射向投影镜头的光线的方向，z方向对应于从转光元件射向显示芯片的光线的方向，y方向基本垂直于xoz平面。

以下结合图1至图4示例说明本发明一实施例的投影模组10。以下示例的投影模组10可以在安装在近眼显示设备(例如图8的近眼显示设备200)上之前可以被主动调校好并进而组装好，从而可以克服投影模组10例如在组装过程产生的组装公差等，使投影模组10输出的投影图像(其可以被投影到波导片)具有良好的图像质量(例如失真小)。

参见图1和图2，本发明实施例的投影模组10包括投影显示装置11和投影镜头13，投影显示装置11可以包括照明组件111、带有显示芯片1130的显示模块113。投影模组10或照明组件111还可以包括第一刚性结构件121。为方便理解，图1至图4中示意出了相对第一刚性结构件121分离设置的显示模块113，将理解，投影模组10在被组装好以后，显示模块113是被定位固定在第一刚性结构件121上。

照明组件111可以包括光源模块1110和至少一转光元件1112，转光元件1112可以将光源模块1110发出的光线至少部分地转折到显示芯片1130(参见图5，光源模块1110发出的光线的S光被转折地反射到LCOS芯片)、或者可以将显示芯片1130返回的光线至少部分地转折到投影镜头13(参见图6，用于形成投影图像的S光被转折地反射到所述投影镜头13)，因此，转光元件1112可以具有分光合光作用，其具体可以但不限于是图5和图6中示例的PBS(Polarization Beam Splitter，偏振分光)棱镜，其也可以是例如如图7中示出的TIR(Total Internal Reflection全内反射)棱镜。示例地，光源模块1110可以包括光源等，也还可以对应光源设置均光元件(例如准直镜)，光源发出的光线经过匀光元件后进入转光元件1112；进一步，光源还可以设置为两个或者三个(例如红色光源、蓝色光源、滤色光源)，三个对应的光源器件可以设置在一个结构件中，然后通过合色光学元件组合后形成RGB光源。将理解，光源模块1110的具体设置不是限制性的。

显示模块113的显示芯片1130可以是被动发光显示器，例如，其具体可以是LCOS(Liquid Crystal on Silicon，硅上液晶)芯片(如图5和图6)或DLP(Digital LightProcessing，数字光学处理)芯片(如图7所示)等，显示模块113还包括用于安装显示芯片1130的基板1131，其中，显示芯片1130可以预先贴装在基板1131内侧，在组装过程中，显示芯片1130和基板1131相对例如第一刚性结构件121的定位可以一起地被调校。

继续如图1至图4所示，投影模组10或照明组件111还包括第二刚性结构件122，并且，对应第一刚性结构件121设置有支持板123，第一刚性结构件121、第二刚性结构件122和支持板123用于定位安装照明组件111的各个光学元件以使照明组件111被组装好以后其光路固定。

其中，第一刚性结构件121和第二刚性结构件122可以被固定安装在支持板123上；第一刚性结构件121可以大致构造为六面体，第一刚性结构件121的内腔中可以至少容纳并固定有转光元件1112(参见图3和图4)。在一实施例中，第一刚性结构件121还可以用于定位安装显示模块113和/或投影镜头13；第二刚性结构件122可以大致构造为六面体，第二刚性结构件122的内腔中可以容纳并固定有光源模块1110，例如光源模块1110的光源、准直镜等被固定安装在第二刚性结构件122的内腔中。

将理解，第一刚性结构件121和第二刚性结构件122在组装之前是彼此分离的，它们彼此定位安装；在其他实施例中，第一刚性结构件121和第二刚性结构件122也可以一体地设置。

图5示出了图1实施例的投影模组的一光路原理示意图。参见图5，LCOS芯片表示显示芯片1130，其可以对光源进行调制后形成图像，PBS棱镜表示转光元件1112，光源和准直镜表示光源模块1110；在该实施例中，LCOS芯片、PBS棱镜和投影镜头13形成直线光路，通过在组装过程中固定它们的位置以使它们沿大致直线布置，可以形成所述直线光路。在投影成像过程中，光源发出的光线经由准直镜进入PBS棱镜，光线的S光可以通过PBS棱镜被转折地反射到LCOS芯片，LCOS芯片将其不同像素所接收的S光按比例可控地转换为用于形成投影图像的P光，P光直线穿过PBS棱镜并投向投影镜头13。因此，投影镜头13可以形成例如彩色投影图像投射出去。

图6示出了图1实施例的投影模组的又一光路原理示意图。参见图6，LCOS芯片表示显示芯片1130，其可以对光源进行调制后形成图像，PBS棱镜表示转光元件1112，光源和准直镜表示光源模块1110，并且还示出了图1中未具体示出的投影模组10的反射镜；在该实施例中，LCOS芯片、PBS棱镜和投影镜头13形成直线光路，通过在组装过程中固定它们的位置以使它们沿大致直线布置，可以形成所述直线光路。在投影成像过程中，光源发出的光线经由准直镜进入PBS棱镜，光线的S光通过PBS棱镜被基本全部转折地反射到波片(其未被示出)和全反射镜上，波片将S光转换为P光，然后P光被全反射镜反射到PBS棱镜，P光穿过PBS棱镜并投向LCOS芯片，LCOS芯片将不同像素所接收的P光按比例可控地转换为用于形成投影图像的S光，用于形成投影图像的S光通过PBS棱镜被转折地反射到投影镜头13。因此，投影镜头13可以形成例如彩色投影图像投射出去。

由图5或图6所示的光路可见，投影模组10光路复杂、内部器件繁多，除去各种器件本身制造的精度误差之外，在众多器件的组装过程中也不可避免的会有误差，更重要的是，显示芯片113调制入射光线以形成图像，所以其组装精度容易直接关系到投影图案的质量，并且显示芯片113本身对入射光线角度要求较高，需在一定范围内，否则会使得投射图像容易产生负面效果(例如像差或者色差等)。

为克服例如组装误差等导致的图像失真等问题，在一实施例中，显示模块113与第一刚性结构件121之间具有间隙(图中未示出)，该间隙反映显示芯片1130相对照明组件111的定位；在组装好的投影模组10中，该间隙中设置有连接介质(例如固化的胶体)，该连接介质将显示模块113固定于第一刚性结构件121上。

将理解，在设置连接介质前(例如在画胶前)，该间隙是活动的从而允许调整显示模块113相对第一刚性结构件121的定位，在设置连接介质后(例如胶体固化后)，该间隙被确定并被固定，显示模块113相对第一刚性结构件121的定位被固定，也即显示芯片1130相对照明组件111的定位被固定。因此，该间隙的存在将允许显示模块113/显示芯片1130的定位可以在照明组件111基本已经组装好以后还可以被主动调校，直到调校至投影镜头13输出的投影图像符合预定要求；并且，反映显示模块113的较好的定位的间隙容易通过胶体等连接介质固定，从而使调校好的显示模块113/显示芯片1130的定位始终反映在投影模组10中并被使用。因此，具有该间隙的投影模组10容易克服照明组件111的内部的难以避免的内部公差来实现投影镜头13和显示芯片1130之间的光轴基本一致，甚至来实现投影镜头13、转光元件1112、显示芯片1130之间的光轴基本一致。

显示模块113与第一刚性结构件121之间的间隙可以通过例如以下方式(即第一种方式)确定并固定：主动调校显示模块113整体相对第一刚性结构件121的定位然后通过例如胶体将显示模块113固定安装在第一刚性结构件121上。

在其他实施例中，投影镜头13与第一刚性结构件121之间具有间隙(图中未示出)，该间隙反映投影镜头13相对投影显示装置11的定位；在组装好的投影模组10中，该间隙中设置有连接介质(例如固化的胶体)，该连接介质将投影镜头13固定于第一刚性结构件121上。将理解，在设置该连接介质前(例如在画胶前)，该间隙是活动的从而允许调整投影镜头13相对第一刚性结构件121的定位，在设置连接介质后(例如胶体固化后)，该间隙被确定并被固定，投影镜头13相对第一刚性结构件121的定位被固定，也即，投影镜头13相对组装好的投影显示装置11的定位被固定。因此，该间隙的存在将允许投影镜头13的定位可以在投影显示装置11基本已经组装好以后还可以被主动调校，直到调校至投影镜头13输出的投影图像符合预定要求；并且，反映显示模块113的较好的定位的间隙容易通过胶体等连接介质固定，从而使调校好的投影镜头13的定位始终反映在投影模组10中并被使用。因此，具有该间隙的投影模组10容易克服投影显示装置11的内部的难以避免的内部公差(包括显示模块113的安装公差)来实现投影镜头13和显示芯片1130之间的光轴基本一致，甚至来实现投影镜头13、转光元件1112、显示芯片1130之间的光轴基本一致。

投影模组10与第一刚性结构件121之间的间隙可以通过例如以下方式(即第二种方式)确定并固定：主动调校投影镜头13整体相对第一刚性结构件121的定位然后通过例如胶体将投影镜头13固定安装在第一刚性结构件121上。

由于组装好的投影模组10中，投影镜头13和显示芯片1130之间的光轴一致性好，将有利于形成高质量的投影图像，例如形成符合预定要求的投影图像。

在显示芯片1130或投影镜头13的上述定位过程中，可以使用如图1中示出的接收相机91来帮助确定定位；接收相机91可以固定地设置于投影模组10的光线输出位置，以接收投影图像；藉由该接收到的投影图像，可以实时调整显示芯片113与照明组件111的相对位置(在固定安装显示芯片113)，或者可以实时调整投影镜头13与投影显示装置11的相对位置。

将理解，投影图像的预定要求可以提前地确定，例如，在组装精度好、投影镜头13和显示芯片1130之间的光轴一致性好的投影模组中预先确定该预定要求；在投影镜头13输出的投影图像(其可以通过接收相机91确定并获取其质量)符合预定要求的情况下，投影镜头13和显示芯片1130之间的光轴被确定为基本一致。具体地，投影图像符合预定要求包括：投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和投影图像的虚像距符合相应的预定要求；或者还包括：投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼(在例如显示模块113可以在xoy平面上相对第一刚性结构件121旋转的情况下)。

如图1至图4所示，第一刚性结构件121整体可以为六面体结构，其中至少三个面具有开窗，其朝向光源模块1110的一面上开有第二开窗126(即光线入射窗)，其朝向投影镜头13的一面上开有第三开窗127(即光线出射窗，其以将出射光线输出到投影镜头)，其朝向显示模块113的一面上开有第一开窗124(显示窗)。光线入射窗、光线出射窗二者沿x方向布置，显示窗可以朝向z方向开口。

第一开窗124的外侧可以设置有台阶1212(参见图4)，该台阶1212用于支撑并定位显示模块113，显示模块113经过主动调校后可以确定好其与照明组件111的相对位置(显示模块113与第一刚性结构件121之间的间隙被确定)，并可以通过胶体固定于第一刚性结构件121的第一开窗124的开窗处，其中在台阶1212上设置胶体，通过胶体固定连接第一刚性结构件121的台阶和显示模块113的基板1131，这样可以形成以上描述的显示模块113与第一刚性结构件121之间的间隙。显示模块113与转光元件1112分别位于第一开窗124的例如上下两侧。

其中，基板1131具体可以但不限于为陶瓷或者金属基板，其具有较大的强度及散热性能。在调校显示模块113的定位过程中，显示模块113可通过夹持或者吸取的方式固定于外部的某一调整机构上，具有较大强度的陶瓷或金属基板可以使得其在被调整机构夹持或吸取的时候不易产生形变。可选地，基板1131上还包括一层线路板，显示芯片1130(例如LCOS芯片)电连接于该线路板。

显示模块113与第一刚性结构件121之间的固定的间隙在大于等于0.05mm且小于等于1mm的范围内；或者，在照明组件111的各光学元器件光轴一致性较高的情况下，显示模块113与第一刚性结构件121之间的固定的间隙在大于等于0.1mm且小于等于0.6mm的范围内。对应地，台阶1212上设置的连接介质(例如胶体)的厚度在在大于等于0.05mm且小于等于1mm的范围内，或者，进一步地，在照明组件111的各光学元器件光轴一致性较高的情况下，台阶1212上设置的连接介质(例如胶体)的厚度在在大于等于0.1mm且小于等于0.6mm的范围内。

将理解，连接介质(例如胶体)的厚度或者显示模块113与第一刚性结构件121之间的固定的间隙可以在上述范围内不相等地布置，以确保显示模块113相对第一刚性结构件121的各种倾斜定位。

在一实施例中，基板1131与第一刚性结构件121之间的胶体的形状被构造为能够密封基板1131与第一开窗124之间的所有间隙；例如，通过胶体可设置为一圈环形，从而可以密封第一刚性结构件121内部空间。这样，可以避免不希望的杂散光以及灰尘进入第一刚性结构件121内部。

进一步地，第三开窗127上设置有至少安装壁，其用于安装投影镜头13。在上述第一种方式中，投影镜头13可以先于显示模块113地通过胶体等连接介质固定在第三开窗127上，显示模块113再从第一刚性结构件121外侧定位安装在第一开窗124上(例如第一刚性结构件121的外路露的台阶1212上)，以至于实现显示芯片1130相对照明组件111的精确定位安装。

需要说明的是，微型的投影模组10中不仅显示芯片1130和其他光学元件尺寸小，它们的安装空间也小，因此一般难以进行内部调校从而达到较高的光轴一致性；以上实施例的投影模组10可以将显示模块113固定在第一刚性结构件121的外侧、转光元件1112固定在第一刚性结构件121内侧，因此，显示模块113可以从第一刚性结构件121的外侧进行主动调校，有利于方便调校并获得准确的定位结果或间隙，也方便在定位被调校完成后进行固定安装(例如固定显示模块113与第一刚性结构件121之间的间隙)；从而有利于获得更好的光轴一致性、提高投影图像的质量。

继续参见图1和图2，第二刚性结构件122的朝向转光元件1112的一面也开有窗口，以供光源发出的光线入射。第一刚性结构件121在安装于支持板123上之前，第一刚性结构件121和第二刚性结构件122可以彼此定位并连接在一起，这样，有助于提高第二刚性结构件122与第一刚性结构件121的安装精度，同时提高了光源及准直镜、PBS棱镜等光学元件的光轴一致性。

在一实施例中，第二刚性结构件122和/或第一刚性结构件121在两个结构件接触区域可以设置倒角或台阶等以形成画胶区233，通过画胶区233的胶体可以将第二刚性结构件122和第一刚性结构件121在它们被安装于支持板123上之前彼此连接在一起。进一步地，参见图1和图2，第一刚性结构件121和第二刚性结构件122还可以通过卡接方式连接在一起。具体地，第二刚性结构件122的两侧壁上具有一对突出部124a，突出部124a沿x方向朝第一刚性结构件121突出地设置，对应地，第一刚性结构件121的；两侧壁上设置有一对凹陷部124b，凹陷部124b朝内凹陷以接收突出部124a；通过构造突出部124a和凹陷部124b的形状，可以使它们形成卡接结构124；第二刚性结构件122与第一刚性结构件121通过该卡接结构124实现定位并连接，以提高第二刚性结构件122与第一刚性结构件121之间的定位精度以及连接强度。将理解，第二刚性结构件122与第一刚性结构件121在卡接在一起后，可以通过如胶体进行进一步地固定连接。

将理解，在第二刚性结构件122与第一刚性结构件121彼此连接一起的情况下，支持板123主要起到固定和加强的作用。在其他实施例，可以在将第二刚性结构件122与第一刚性结构件121安装到支持板123的过程中将它们彼此固定连接，支持板123还可以起到定位连接作用。

在一实施例中，如图2所示，支持板123上设置有画胶槽1231和限位结构1232；画胶槽1231可以为贯通结构，画胶槽1231中可以设置胶体等连接介质，该胶体可以用来固定安装第二刚性结构件122和/或第一刚性结构件121；限位结构1232主要对应第一刚性结构件121设置，其用于将第一刚性结构件121限位安装于支持板123上。限位结构1232具体可以包括一对或多对限位孔，相对应地，在第一刚性结构件121的底部可以对应设置包括一对或多对限位柱1212的相应限位结构。在其他实施例中，限位结构1232也可以对应第二刚性结构件122设置(例如，也可以在第二刚性结构件122上设置相应的限位柱)。照明组件111(包括第一刚性结构件121和第二刚性结构件122)整体通过以上实施例的限位结构以限位的方式定位安装于支持板123上。

需要说明的是，以上示例描述的显示芯片1130相对照明组件111定位安装、或者投影镜头13相对投影显示装置11定位安装可以在第一刚性结构件121和第二刚性结构件122整体安装于支持板123上之后进行，从而，通过主动调校显示芯片1130相对例如第一刚性结构件121的定位/主动调校投影镜头13相对例如第一刚性结构件121的定位，已经基本组装好的照明组件111/显示装置11的内部各器件的安装误差等将在主动调校过程中被考虑到，该误差导致的投影镜头13和显示芯片1130的光轴一致性差的问题将可以得到有效克服。

图7所示为按照本发明又一实施例的投影模组的一光路原理示意图。在该实施例的投影模组中，显示芯片1130可以是DMD芯片，转光元件1112则对应的设置为TIR棱镜。

以下结合图8示例说明本发明一实施例的投影模组10的具体组装方法。

首先，步骤S801，将投影模组10的照明组件111进行组装，尤其是将照明组件111的转光元件1112固定安装于刚性结构件121。

在该步骤中，可以使用第一刚性结构件121、第二刚性结构件122等对照明组件111的光学器件等进行组装。首先，提供组装所需的各个部件，例如第一刚性结构件121、第二刚性结构件122、支持板123、光源、准直镜、转光元件1112等；进一步，将光源及准直镜贴附于第二刚性结构件122的内腔中，将转光元件1112贴附于第一刚性结构件121的内腔中；可选地，还可以将投影镜头13贴附于第一刚性结构件121，其中，可以将投影镜头13设置在转光元件1112的出光位置，例如，在定位安装在第一刚性结构件121的第三开窗127的开窗处。然后，可以将第二刚性结构件122与第一刚性结构件121通过卡接结构124以卡接方式彼此定位并连接在一起，并通过胶体等连接介质固定。

步骤S801进一步可以将固定连接在一起的第一刚性结构件121和第二刚性结构件122整体定位安装在支持板123上，例如，利用限位柱1212以及画胶槽1231中的胶体将第一刚性结构件121和第二刚性结构件122整体定位安装在支持板123上。

需要说明的是，在该步骤S801中采用两个分立的结构件(即第一刚性结构件121和第二刚性结构件122)，将光源模块1110和转光元件1112可以分别在设置在两个结构件上，从而照明组件111的相应部件能够分别利用机器视觉技术准确地贴附在相应结构件上，有利于提高照明组件111的组装精度，同时也能提高照明组件111内部的各个光学元件之间的光轴一致性。

进一步，步骤S802，将带有显示芯片1130的显示模块113设置于投影模组10的预设位置，以至于使所述显示模块113与所述刚性结构件121之间留有初始间隙。

需要说明的是，该预设位置可以实现显示模块113相对第一刚性结构件121的粗略定位，该预设位置没有考虑例如步骤S801中产生的组装公差，显示模块113置于该预设位置时，投影模组10产生的投影图像例如容易产生失真。

该预设位置可以位于第一刚性结构件121的外侧；对于多个投影模组10来说，显示模块113的预设位置可以相对第一刚性结构件121统一地确定；可以借助外部设备并控制该外部设备的吸附有显示模块113的部件走位，来将显示模块113置于该预设位置。

进一步，步骤S803，在所述预设位置的基础上，调校显示模块113相对基本已组装好的照明组件111的定位，直到投影模组10的投影镜头13输出的投影图像符合预定要求，于是相应地，所述初始间隙被调整确定为调校后的间隙。

在该步骤S803中，显示芯片1130是预先固定在基板1131上，因此对显示芯片1130的定位的调校可以通过显示模块113相对照明组件111(例如第一刚性结构件121)的定位的调校来实现。

在该步骤S803中，可以利用相应的组装系统来不断调试显示模块113相对照明组件111(例如第一刚性结构件121)的定位，直到接收相机91中接收的投影图像符合预定要求。

在一实施例中，组装系统可以包括六轴平台，显示模块113通过夹爪或者吸嘴等固定于六轴平台，六轴平台可以主动控制显示模块113相对第一刚性结构件121或转光元件1112的方位，从而方便实现主动调校。

在调校过程中，使投影模组10通电并投影出特定图案，根据接收相机91接收到的图像信息实时调整显示模块113与照明组件111的相对位置关系，调整的方向可包括六轴调整(例如，x/y/z方向上的平移、绕z/y/z方向的旋转，以垂直于显示芯片1130的中心光线的平面定义为xoy平面)，直到接收相机91所接收到的图形符合预定标准，确定此时的显示模块113与照明组件111之间的相对位置。其中，在判断接收相机91接收到的图像是否符合标准时，可以是通过计算机计算得到的图像像差来得到显示芯片1130需要调整的方向、尺度、角度等；也通过接收相机91所接收到的一系列图像的解像力数据可以得出显示芯片1130与转光元件1112(或者投影镜头13)的相对倾斜角度、平移量和距离等参数；进而六轴平台可以基于这些参数调整显示芯片1130与转光元件1112之间的相对位置。

在调校过程中，显示模块113的定位调整可以包括以下动作：

调整显示模块13相对第一刚性结构件121的倾斜角度，直到投影模组10的投影镜头13输出的投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求；

将所显示模块113在xoy平面内相对第一刚性结构件121平移，直到投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求，其中，所述xoy平面基于垂直于从照明组件111的转光元件1112射向显示芯片1130的光线的方向(如图1所示)；

将显示模块113沿z方向相对第一刚性结构件121平移，直到所述投影图像的虚像距符合相应的预定要求，其中z方向为从所述照明组件111的转光元件1112射向显示芯片1130的光线的方向(如图1所示)；

将显示模块113在xoy平面上相对第一刚性结构件121旋转，直到投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入例如人眼或接收相机91。

将理解，由于转光元件1112已经固定置于第一刚性结构件121中，调校显示模块113/显示芯片1130相对第一刚性结构件121的定位也表示调校显示模块113/显示芯片1130相对转光元件1112的定位。

在该步骤S803中，借助例如六轴平台可以从第一刚性结构件121外侧调校带有显示芯片1130的显示模块113相对第一刚性结构件121的定位，有利于方便调校并获得准确的定位结果，也方便在定位被调校完成后进行固定安装；从而有利于获得更好的光轴一致性、提高投影图像的质量。

在步骤S803中，可以以主动方式校准好显示芯片1130相对基本已组装好的照明组件111的定位，或还可以利用机器视觉技术调整好显示芯片1130相对基本已组装好的照明组件111的定位。

通过步骤S803的调教过程，显示模块113相对第一刚性结构件121进一步地精确定位，也即显示芯片1130相对第一刚性结构件121上固定的转光元件1112、投影镜头13等进一步地精确定位，克服了照明组件111的组装误差、元件自身公差等导致的问题，可以使显示芯片1130、转光元件1112、投影镜头13之间的光轴一致性好。

进一步，步骤S804，在调校好的定位下将显示模块113相对照明组件111进行固定。

将理解，步骤S803所调校好的定位可以被确定或记录，调校好的定位具体可以表示，在该定位条件下，投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、投影图像的虚像距符合相应的预定要求、和投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼。在调校好的定位下，显示模块113与第一刚性结构件121之间的调校后的间隙被确定下来。

在该步骤S804中，可以通过胶体等连接介质将显示芯片1130所贴附的基板1131相对第一刚性结构件121进行固定，胶体置于显示模块113与第一刚性结构件121之间的间隙中，例如，在台阶1212上涂胶并固化，密封第一开窗124。

以上实施例的组装方法在组装完成后可以形成本发明一实施例的投影模组10，通过步骤S803的主动调校过程，可以克服步骤S801的组装过程中已经产生的组装误差或者照明组件元件的自身公差，使显示芯片1130、转光元件1112和投影镜头13之间的光轴基本一致，大大提高投影图像的质量。

以下结合图9示例说明本发明又一实施例的投影模组10的具体组装方法。

首先，步骤S901，将投影模组10的投影显示装置11进行组装。

需要说明的是，该步骤S901类似于图8中所示实施例的步骤S801；但是，相对于步骤S801，该步骤S901还将显示模块113基于例如步骤S802的预设位置固定安装在第一刚性结构件121的第一开窗124的开窗处，这种固定安装难以达到以上步骤S803中的精确定位。

具体地，步骤S901包括：将照明组件111的转光元件1112和光源模块1110分别固定安装在第一刚性结构件121和第二刚性结构件122的内部；将第一刚性结构件121和第二刚性结构件122通过卡接方式进行彼此定位并连接；将第一刚性结构件121和第二刚性结构件122固定安装在支持板123上；将显示芯片1130固定安装在第一刚性结构件121上。

步骤S902，将投影模组10的投影镜头13设置于所述投影模组10的预设位置。需要说明的是，该预设位置可以实现投影模组10相对第一刚性结构件121的粗略定位，该预设位置没有考虑例如步骤S901中产生的组装公差，投影镜头13置于该预设位置时，投影模组10产生的投影图像例如容易产生失真。

步骤S903，调校投影模组10的投影镜头13相对基本已组装好的投影显示装置11的定位，直到投影模组10的投影镜头13输出的投影图像符合预定要求。

需要说明的是，该步骤S903所使用的调校原理以及组装系统可以分别类似于图8中所示实施例的步骤S803中针对显示模块113的调校原理和组装系统，只是调校过程的位置可动元件由显示模块113变换为投影镜头13。

在调校投影镜头13的定位的过程中，投影镜头13的定位调整可以包括以下动作：

调整投影镜头13相对第一刚性结构件121的倾斜角度，直到投影镜头13输出的投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求；

将投影镜头13在xoy平面内相对第一刚性结构件121平移，直到投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求；以及

将投影镜头13沿z方向相对所述第一刚性结构件121平移，直到投影图像的虚像距符合相应的预定要求。

相应地，在投影模组10的投影镜头13输出的投影图像符合预定要求的情况下，投影镜头13和显示芯片1130之间的光轴被确定为基本一致；投影图像符合预定要求包括：投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和投影图像的虚像距符合相应的预定要求。

将理解，由于转光元件1112和显示芯片1130已经固定置于第一刚性结构件121中，调校投影镜头13相对第一刚性结构件121的定位也表示调校投影镜头13相对转光元件1112和显示芯片1130的定位。

步骤S904，在调校好的定位下将投影镜头13相对已经基本组装好的投影显示装置11进行固定地安装。将理解，步骤S903所调校好的定位可以被确定或记录，调校好的定位具体可以表示，在该定位条件下，投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和投影图像的虚像距符合相应的预定要求。在该调校好的定位下，投影镜头13与第一刚性结构件121之间的间隙被确定下来。

具体地，通过胶体等连接介质将投影镜头13相对第一刚性结构件121进行固定，胶体置于投影镜头13与第一刚性结构件121之间的间隙中。

以上实施例的组装方法在组装完成后可以获得如图1所示实施例的投影模组10，通过步骤S903的主动调校，可以克服步骤S901的组装过程中已经产生的组装误差，使显示芯片1130、转光元件1112和投影镜头13之间的光轴基本一致，光轴一致性得到提高，有利于提高了投影图像的质量。

申请人注意到，投影模组所投影的图像质量直接决定着人眼从近眼显示设备所接收的图像质量，而近眼显示设备的波导片对图像进行二维扩瞳也对接收光线有角度要求，即波导片的入射光线需在一个角度范围内，才能使得光线在波导片内传输和扩展；因此，投影模组所发出的各个视场的不同角度的光线都要满足相应的角度要求，投影模组和波导片之间的相对位置关系(例如角度及距离)也存在相应的精度要求。

以下进一步示例说明本发明实施例的近眼显示设备及其组装方法。为方便理解和说明，基于近眼显示设备的方位定义了X方向、Y方向和Z方向，其中，Y方向为大致水平的方向，其平行于人眼的双眼所在的方向，Z方向对应于近眼显示设备的高度方向，X方向基本垂直于YOZ平面，基本平行于波导片的耦出方向，其中X方向正方向与波导片的耦出方向相反。

参见图10至图13，其中示出了一实施例的近眼显示设备200。近眼显示设备200主要地包括投影模组10、波导片230以及支架210。投影模组10可以使用以上任一实施例的投影模组，其投射出的投影图像失真小、质量好。支架210用于承载并安装定位投影模组10和波导片230；波导片230和投影模组10被定位安装在支架210上，以至于使投影模组10投射出的光线中心大致落在波导片230的耦入区232的中心。

如图10和图11所示，在一实施例中，对应双眼设置的左右两侧的两个投影模组10可以沿X方向固定安装在支架210上，这样，每个投影模组10基本垂直对准波导片230的耦入区232地定位安装在支架210上；具体地，每个投影模组10与支架210之间的组装过程中，可以首先通过限位结构确定位置，然后用画胶并曝光的方式固定二者的相对位置，从而实现每个投影模组10固定安装在支架210上，例如固定安装支架210的支持板213上。需要说明的是，支持板213可以替代投影模组10的支持板123(参见图1)，或者可以与投影模组10的支持板123一体地设置。

如图13所示，波导片230上具有耦入区232、耦出区231和画胶区233；耦入区232用来接收投影模组10投射出的光线，使其在波导片中进行传输和二维扩瞳，最终图像光线在耦出区231实现出射并被人眼所观察；波导片230上预留的画胶区233不进行光栅刻制。

将理解，耦入区232在波导片230上的具体位置可以根据投影模组10在支架210上的安装方位来设置，从而方便投影模组10的投影图像进入耦入区232。

入射光线在耦入区232耦入时，光线与波导片230表面的角度会影响波导片的传输效率，不合适的耦入角度还会引起最终观察到的图像的失真；因此，对波导片230进行实时主动调校可以获得最佳图像质量。值得注意的是，由于波导片230上的光栅刻制总是存在误差，对波导片230主动调校还可弥补这部分误差对输出图像带来的影响。另外，通过主动调校波导片230相对投影模组10的位置，使得投影模组10的光线中心正好落在波导片耦入区232域的中心，保证了投影图像的不失真，并且减少了光能损失。

继续参见图10和图11所示，两个投影模组10大致位于波导片230的耦出侧(即对应人眼所在的一侧)，这样，投影模组10可以从耦出侧向波导片230的耦入区232投射投影图像。在其他实施例中，投影模组10也可以大致位于波导片230的耦出侧的相对侧，这样，投影模组10可以从耦出侧的相对侧向波导片230的耦入区232投射投影图像。

在一实施例中，支架210上开有接收结构220，例如，分别对应两片波导片230设置的左右两个接收结构220；接收结构220至少部分地接收波导片230；在波导片230相对支架210的定位被调校好的情况下，可以通过接收结构220中的胶体221将波导片230定位安装在支架210上，以至于使投影模组10的投射出的光线中心大致落在波导片230的耦入区232的中心。

需要说明的是，接收结构220中的胶体221可以对应波导片230的画胶区233双侧地布置(参见图12)，每一侧的胶体221位于波导片230与接收结构220的内壁之间；在又一实施例中，胶体221可以相对波导片230的画胶区233单侧地布置(参见图21)，单侧地布置的胶体221位于波导片230与接收结构220的内壁之间。将理解，双侧地布置胶体221(即双面画胶)可以有效平衡胶体固化产生的变形对波导片230产生的作用。

为方便注胶，在支架210的对应接收结构220和波导片230的画胶区233位置设置有多个注胶孔211，在画胶时，可以从多个注胶孔211注入胶体至接收结构220中并与画胶区233接触，然后进行曝光、固化胶体。在双侧地布置胶体221的情形下，支架210的主支架210b(其位于波导片230的耦出侧)和副支架210a(其位于波导片230的耦出侧的相对侧)上可以分别对应设置前注胶孔211b和后注胶孔211a。

可选地，接收结构220的内壁上设置有突起(图中未示出)，突起朝向波导片230凸出，其形状可以但不限于是锯齿状、矩形、三角形等；突起可以用于增大胶体221与接收结构220的内壁接触的表面积，从而提高粘接力。

可选地，接收结构220的内壁上设置有溢胶槽212(参见图12)，溢胶槽212可以用来容纳多余的胶体，支架的边缘还可以具有一防溢胶结构；溢胶槽212具体可以设置在接收结构220的内壁拐角处。支架210的边缘还可以进一步设置防溢胶结构，以防止固化之前的胶体溢出并且污染波导片230的光学区域。

参见图12，接收结构220可以是通过主支架210b和副支架210a包围形成的空腔结构，每片波导片230被定位安装在主支架210b和副支架210a之间的一个接收结构220中；接收结构220在x方向的宽度大于波导片230的厚度，例如，可以通过设置接收结构220的宽度大小，使其在接收并固定波导片230时，波导片230与接收结构220的内壁之间的单侧间隙223在大于等于0.25mm且小于等于1mm的范围内(例如，0.5mm、0.8mm等)；这样，在波导片230被固定于接收结构220之前，波导片230在接收结构220中的定位可以被在线调校，也就是说，接收结构220为调校波导片230相对支架210的定位提供了调整所需的冗余空间。

可选地，支架210可以为分体式支架，其中，主支架210b和副支架210a可拆卸地固定连接在一起并形成接收结构220，示例地，主支架210b和副支架210a可以通过螺钉固定连接在一起。在其他实施例中，主支架210b和副支架210a可以通过胶水等粘结在一起并形成接收结构220。当然，在其他实施例中，支架210也可以为一体式的支架。

在投影模组10定位安装在支持板213上且需要对显示芯片1130或者投影镜头13进行主动调校的情形下(即在主支架210b上进行主动调校的情形)，考虑到接收相机91的接收投影模组10的投影图像的要求，在主动调校显示芯片1130或者投影镜头13之前，副支架210a未安装在主支架210b上，从而避免副支架210a挡住投影模组10在其光线出射的延伸方向、方便利用接收相机91进行主动调校。在主支架210b上主动调校显示芯片1130或者投影镜头13之后，可以再通过螺钉或胶水等将副支架210a固定在主支架210b上。

在其他实施例中，可以将副支架210a以避开波导片230的耦入区232的定位方式相对主支架210b固定设置(图中未示出)，这样，副支架210a基本也不会挡住投影模组10在其光线出射的延伸方向，方便投影模组10在主支架210b上进行主动调校。

需要说明的是，波导片230相对投影模组10的定位可以在其被胶体221固化前主动地调校确定。波导片230相对投影模组10的定位将在以下图23示例的组装方法中进行说明。

图14至图18示出了本发明第二实施例的近眼显示设备300以及其使用的波导片230。第二实施例的近眼显示设备300相比于第一实施例的近眼显示设备200，其主要区别在于，投影模组10基本平行波导片230的耦入区232地定位安装在所述支架210上，在投影模组10与波导片230的耦入区232之间设置有折射棱镜340，折射棱镜340相对支架230定位安装以至于使投影模组10投射出的光线中心在经由棱镜340折射后落在波导片230的耦入区232的中心。

具体地，参见图14至图18，左右两侧的投影模组10沿Y轴相对地布置，每个投影模组10投射出的光线经一个折射棱镜340折射进入波导片230的耦入区232，投影模组10和支架210可以通过支持板213上的台阶承靠面、限位孔1232等限位结构进行预连接，然后在画胶槽1231中画胶并曝光，固定二者相对位置(参见图17)。折射棱镜340和支架210可以通过限位柱341等限位结构进行预连接，然后在画胶槽342中画胶并曝光，固定二者相对位置(参见图17)。

图19至图21示出本发明第三实施例的近眼显示设备400。第三实施例的近眼显示设备400相比于第一实施例的近眼显示设备200，其主要区别在于，支架210不包括位于波导片230的外侧的支架，也即省去了如图11中示出的副支架210a；接收结构220可以是通过一体式支架210形成的半开放式的空腔结构；胶体221可以相对波导片230的画胶区233单侧地布置(参见图21)，单侧地布置的胶体221位于波导片230与接收结构220的内壁之间。

图22是按照本发明第四实施例的近眼显示设备的结构示意图。第四实施例的近眼显示设备500相比于第一实施例的近眼显示设备200，其主要区别在于，支架210在对应波导片230的耦入区232的位置开有避让口213，避让口213用于避让所述投影模组10)投射出的光线。这样，副支架210a基本也不会挡住投影模组10在其光线出射的延伸方向，方便投影模组10在支架210上进行主动调校。避让口213具体可以设置在副支架210a的左右两侧。

以下结合第一实施例的近眼显示设备200和图23示例说明本发明一实施例的近眼显示设备的组装方法。

首先，步骤S2301，将投影模组10定位安装在支架210上；

步骤S2302，调校波导片230相对支架210的定位，直到使投影模组10投射出的光线中心落在波导片230的耦入区232的中心。

具体地，先将波导片230插入支架210的接收结构220中，波导片230与支架210之间存在间隙，该间歇可以用来对波导片230进行微调，单边间隙值为0.25mm-1mm，例如，0.55mm；需要说明的是，该间隙过小则会导致预留的调整空间不足，引起波导片230和支架210之间产生干涉，间隙过大则会导致胶体过多，导致胶体不易固化、胶体固化时的收缩量较大等问题，容易引起可靠性下降。

由于入射光线耦入时与波导片230表面的角度会影响波导片230的传输效率，不合适的耦入角度还会引起最终观察到的图像的失真，所以进一步对波导片230进行实时主动校准以获得较佳图像质量。将理解，由于波导片230的光栅刻制容易存在误差，对波导片230的主动校准还可弥补这部分误差对输出图像带来的影响。另外，通过主动校准波导片230与投影模组10的相对位置，使得投影模组的光线中心正好落在波导片耦入区232域的中心，保证了投影图像的不失真，并且减少了光能损失。

在主动校准过程中，投影模组10投射出特定图像可以在人眼侧设置的接收装置(例如接收相机91)被接收，波导片230可借助外部定位系统实时地在X轴、Y轴、Z轴、XOY平面、YOX平面、XOZ平面六个自由度方向上进行主动调整，通过对接收到的图像的识别可以判断出波导片230的最佳安装位置。

在一实施例中，接收装置与波导片230的距离可以模拟人眼与波导片230的距离，例如为1cm-2cm，投影模组10可以投射出例如十字线图像等预定图像，接收装置通过判断接收到的十字线的位置对波导片进行XOZ平面和YOX平面上的调整，具体地，可以在接收装置的相机镜头上设置标准十字图案，通过判断接收装置接收到的投影模组10所投射的十字线与标准十字图案之间的位置关系来判断波导片230需要调整的方向和/或大小；通过图像的明暗测试，对波导片进行X轴、Y轴、X轴的位置调整，保证亮度的均匀性。将理解，本方法中使用的十字图案只是一个示例性的图案，例如十字图案可以换成点阵等其他图案；除了使用软件进行自动进行主动校准外，使用较为直观的十字图案还方便手动进行校准，在调整范围超出软件设定上限时还可以通过人工手动进行主动校准，减少产品的不良率。

可选地，支架210上可以设置有标记点，其用于通过机器视觉技术将波导片230相对支架210直接地定位安装；例如，在主动校准过程中，还可以通过对标记点的识别在YOZ平面上对波导片230进行位置调整，进一步地，也可以直接使用标记点的识别对波导片230和投影模组10的相对位置进行对位。

需要说明的是，以上示例的波导片230的主动调校过程可以对每片波导片230重复使用，虽然波导片230可能获得不同的定位结果。

步骤S2303，在调校好的定位下将波导片230相对支架210进行固定。

在调校好的定位下，确定波导片230的位置被确定，通过支架210上的两侧注胶孔211分别向波导片230的画胶区233注胶，并通过该注胶孔211进行曝光、固化胶体211，从而波导片230相对支架210进行固定。

以上示例的组装方法可以采用主动校准的方式在五个自由度方向上调整波导片230与投影模组10的相对位置，通过实时对接收装置接收到的投影模组10输出的经过波导片230作用后的图像进行识别，可以精确确定波导片230与投影模组10的相对位置；并且，可以用涂胶曝光的方式进行固定，采用的机械结构件少，近眼显示设备的组装公差低、组装工艺更简单。作为结果，以上示例的组装方法获得近眼显示设备且能提供高成像质量的图像。

虽然本发明是结合一个或多个实施来说明的，但是在不背离所附权利要求的精神或范围的前提下可以对说明的示例进行替换和/或修改。此外，虽然本发明的具体特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或具体功能为所期望和有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。

Claims (23)

1.一种投影模组(10)，其包括投影显示装置(11)和投影镜头(13)，所述投影显示装置(11)包括照明组件(111)和带有显示芯片(1130)的显示模块(113)，其特征在于，还包括刚性结构件(121)，所述照明组件(111)的转光元件(1112)固定安装于所述刚性结构件(121)，所述显示模块(113)与所述刚性结构件(121)之间具有间隙。

2.如权利要求1所述的投影模组(10)，其特征在于，所述间隙中设置有连接介质，所述连接介质将所述显示模块(113)固定于所述刚性结构件(121)上。

3.如权利要求1所述的投影模组(10)，其特征在于，所述刚性结构件(121)的一侧开有第一开窗(124)，所述显示模块(113)固定于对应所述第一开窗(124)的开窗处，并且，所述显示模块(113)与所述转光元件(1112)分别位于所述第一开窗(124)的两侧。

4.如权利要求1所述的投影模组(10)，其特征在于，所述间隙在大于等于0.05mm且小于等于1mm的范围内，或者进一步地在大于等于0.1mm且小于等于0.6mm的范围内。

5.如权利要求1所述的投影模组(10)，其特征在于，所述间隙被构造为：确定所述显示芯片(1130)相对所述照明组件(111)的定位，以至于在该确定的定位下所述投影镜头(13)输出的图像投影图像符合预定要求。

6.如权利要求5所述的投影模组，其特征在于，所述投影图像符合预定要求包括：所述投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和所述投影图像的虚像符合相应的预定要求；或者还包括：所述投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼。

7.如权利要求5所述的投影模组(10)，其特征在于，所述显示模块(113)通过所述间隙中的固化的连接介质固定于所述刚性结构件(121)上，以至于所述显示芯片(1130)基于所述确定的定位被固定在所述投影模组(10)中。

8.如权利要求1所述的投影模组(10)，其特征在于，所述照明组件(111)包括光源模块(1110)；

其中，所述转光元件(1112)用于将所述光源模块(1110)发出的光线至少部分地转折到所述显示芯片(1130)、和/或将所述显示芯片(1130)返回的光线至少部分地转折到所述投影模组(10)的投影镜头(13)。

9.如权利要求3所述的投影模组(10)，其特征在于，所述第一开窗(124)被构造为使所述显示模块(113)能够从所述刚性结构件(121)的外侧定位安装在对应所述第一开窗(124)的开窗处。

10.如权利要求3所述的投影模组(10)，其特征在于，所述显示模块(113)包括用于贴附所述显示芯片(1130)的基板(1131)；

其中，在所述基板(1131)的边沿部分和对应所述第一开窗(124)的用于支撑定位所述基板(1131)的台阶(1212)之间，设置用于将所述显示模块(113)固定于所述刚性结构件(121)上的连接介质。

11.如权利要求2所述的投影模组(10)，其特征在于，所述连接介质被构造为能够密封所述间隙。

12.如权利要求2所述的投影模组，其特征在于，所述连接介质具有厚度不均匀的厚度布置，以至于使所述显示模块(113)相对所述刚性结构件(121)倾斜定位。

13.如权利要求11所述的投影模组(10)，其特征在于，所述投影模组(10)还包括支持板(123)；

其中，所述支持板(123)上设置有画胶槽(1231)和限位结构(1232)，所述画胶槽(1231)中设置有用于固定安装所述刚性结构件(121)的连接介质，所述限位结构(1232)对应所述刚性结构件(121)设置并用于将所述刚性结构件(121)限位安装于所述支持板(123)上。

14.如权利要求3所述的投影模组(10)，其特征在于，所述刚性结构件(121)的外壁上还设置有朝向所述光源模块(1110)的第二开窗(126)和朝向所述投影镜头(13)的第三开窗(127)；

其中，所述投影镜头(13)定位安装在所述第三开窗(127)上，以至于所述投影镜头(13)相对所述投影显示装置(11)定位安装。

15.如权利要求14所述的投影模组(10)，其特征在于，在所述投影镜头(13)相对所述刚性结构件(121)的定位被调校好的情况下通过期望的厚度布置和/或形状的连接介质将所述投影镜头(13)定位安装在所述第三开窗(127)上。

16.一种近眼显示设备(200)，其特征在于，包括：波导片(230)、如权利要求1至15中任一项所述的投影模组(10)以及支架(210)；

其中，所述波导片(230)和所述投影模组(10)被定位安装在所述支架(210)上以至于使所述投影模组(10)投射出的光线中心落在所述波导片(230)的耦入区(232)的中心。

17.一种投影模组的组装方法，其特征在于，包括步骤：

将所述投影模组(10)的照明组件(111)进行组装，其中将所述照明组件(111)的转光元件(1112)固定安装于刚性结构件(121)；

将带有显示芯片(1130)的显示模块(113)设置于所述投影模组(10)的预设位置，以至于使所述显示模块(113)与所述刚性结构件(121)之间留有初始间隙；

在所述预设位置的基础上，调校所述显示模块(113)相对所述照明组件(111)的定位，直到所述投影模组(10)的投影镜头(13)输出的投影图像符合预定要求，相应地，所述初始间隙被调整确定为调校后的间隙；以及

在调校好的定位下将所述显示模块(113)相对所述照明组件(111)进行固定。

18.如权利要求17所述的组装方法，其特征在于，在所述调校步骤中，以主动方式校准好所述显示芯片(1130)相对已组装好的所述照明组件(111)的定位，或利用机器视觉技术调整好所述显示芯片(1130)相对已组装好的照明组件(111)的定位。

19.如权利要求17所述的组装方法，其特征在于，所述投影图像符合预定要求包括：所述投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求、所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求、和所述投影图像的虚像距符合相应的预定要求；或者还包括：所述投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼。

20.如权利要求17所述的组装方法，其特征在于，所述预设位置位于所述刚性结构件(121)的外侧；

在所述调校步骤中，从所述刚性结构件(121)的外侧调校带有所述显示芯片(1130)的显示模块(113)相对所述刚性结构件(121)的定位，从而调校好所述显示芯片(1130)相对所述照明组件(111)的定位。

21.如权利要求17或19所述的组装方法，其特征在于，所述调校包括以下一项或多项：

调整所述显示模块(113)相对所述刚性结构件(121)的倾斜角度，直到所述投影模组(10)的投影镜头(13)输出的投影图像的成像清晰度符合相应的预定要求；

将所述显示模块(113)在xoy平面内相对所述刚性结构件(121)平移，直到所述投影图像的亮度均匀性符合相应的预定要求，其中，所述xoy平面基于垂直于从所述照明组件(111)的转光元件(1112)射向所述显示芯片(1130)的光线的方向；

将所述显示模块(113)沿z方向相对所述刚性结构件(121)平移，直到所述投影图像的虚像距符合相应的预定要求，其中所述z方向为从所述照明组件(111)的转光元件(1112)射向所述显示芯片(1130)的光线的方向；

将所述显示模块(113)在所述xoy平面上相对所述刚性结构件(121)旋转，直到所述投影图像能够以基本水平或基本垂直的方位进入人眼。

22.如权利要求17所述的组装方法，其特征在于，在固定步骤中，通过连接介质将所述显示芯片(1130)所贴附的基板(1131)相对所述照明组件(111)的固定安装有转光元件(1112)的刚性结构件(121)进行固定。

23.如权利要求22所述的组装方法，其特征在于，所述调校步骤中，通过调校所述显示芯片(1130)相对已组装好的所述照明组件(111)的定位，来调整确定所述显示模块(113)与所述刚性结构件(121)之间的初始间隙以获得所述调校后的间隙；其中，所述连接介质置于所述调校后的间隙。

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