CN215833695U - 一种用于头戴式显示设备的光机装置以及光机模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于头戴式显示设备的光机装置以及光机模组，光机装置包括：光学镜片组件、显示单元、透镜以及安装座；所述显示单元位于所述透镜的上方，所述光学镜片组件位于所述透镜的下方；所述光学镜片组件包括第一光学镜片和第二光学镜片；所述安装座上设有透镜安装孔；所述透镜安装孔的侧壁卡接所述透镜的边沿，所述透镜安装孔的靠近所述第二光学镜片的侧壁设置有相互连接的第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分上方，所述第一部分与所述透镜边沿卡接，所述第二部分设置有用于消除杂散光的凹陷结构。相对于现有技术，本实施例的透镜安装孔能够减少杂散光的产生，减弱杂散光对图像的干扰、对人眼的影响。

Description

一种用于头戴式显示设备的光机装置以及光机模组

技术领域

本实用新型涉及头戴式显示设备领域，特别是涉及一种用于头戴式显示设备的光机装置以及一种用于头戴式显示设备的光机模组。

背景技术

头戴式显示设备，通过使用光机装置向使用者的眼睛传输图像信息，可以实现虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)等不同效果。

现有的光机装置一般包括显示屏、透镜、光学镜片以及安装支架，显示屏、透镜以及光学镜片均安装于安装支架上，其中，透镜通常安装于安装支架的孔位中，并与孔位的侧壁紧密接触。光机装置图像传输的过程为：显示屏发出的图像光线穿过透镜后射至光学镜片，经光学镜片的反射和透射后射向人眼。但是在这过程中，由于透镜与安装支架的孔位紧密接触，部分图像光线穿过透镜后会射至孔位的侧壁，该位置会被图像光线照亮产生的杂散光，杂散光同样会射向光学镜片，并经光学镜片的反射和透射后射向人眼。而杂散光太多，会导致使用者在观看图像时在图像的边缘产生带状的亮纹或者光斑，影响观看体验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于头戴式显示设备的光机装置，以解决现有技术中的缺点与不足。

本实用新型的一种用于头戴式显示设备的光机装置，包括：光学镜片组件、显示单元、透镜以及用于安装所述光学镜片组件、显示单元和透镜的安装座；所述显示单元位于所述透镜的上方，所述光学镜片组件位于所述透镜的下方；

所述光学镜片组件包括第一光学镜片和第二光学镜片；所述第一光学镜片安装于所述安装座的前侧，所述第二光学镜片安装于所述安装座的后侧，所述第一光学镜片和第二光学镜片之间形成夹角；

所述安装座上设有透镜安装孔；所述透镜安装孔的侧壁卡接所述透镜的边沿，所述透镜安装孔的靠近所述第二光学镜片的侧壁设置有相互连接的第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分上方，所述第一部分与所述透镜边沿卡接，所述第二部分设置有用于消除杂散光的凹陷结构。

相对于现有技术，本实施例的透镜安装孔能够减少杂散光的产生，减弱杂散光对图像的干扰、对人眼的影响。

本实用新型还提供一种用于头戴式显示设备的光机模组，包括两个本实用新型的光机装置，以及连接部；

两个所述光机装置沿所述连接部对称设置，且通过所述连接部连接。

相对于现有技术，该光机模组可以实现双目增强现实或双目虚拟现实的效果，结构牢固，且能够有效减少杂散光的产生。

附图说明

图1为本实用新型光机装置的侧面结构示意图；

图2为本实用新型照射至凹陷结构的光线的传播图；

图3为本实用新型安装座的俯视结构示意图；

图4为本实用新型吸光结构的结构示意图；

图5为本实用新型光机装置前侧的爆炸图；

图6为本实用新型光机装置后侧的爆炸图；

图7为本实用新型光机模组的立体图。

具体实施方式

请参阅图1，本实施例提供一种用于头戴式显示设备的光机装置，包括光学镜片组件10、显示单元20、透镜40以及用于安装光学镜片组件10、显示单元20和透镜40的安装座30。其中，显示单元20位于透镜40的上方，用于发出图像光射至透镜40；光学镜片组件10位于透镜40的下方，用于将经透镜40透射的图像光传播至人眼。本实施例用于头戴式显示设备的光机装置主要用于增强现实的头戴式显示设备，例如，AR眼镜。

在本实施例中，光学镜片组件10包括第一光学镜片13和第二光学镜片12。第一光学镜片13安装于安装座30的前侧，第二光学镜片12安装于安装座30的后侧，第一光学镜片13和第二光学镜片12之间形成夹角。具体地，第一光学镜片13为凹面反射镜，第二光学镜片12为平面反射镜，在其他一些实施例中，第一光学镜片13可以是曲面反射镜，以实现反射部分光同时透射部分光；第二光学镜片12可以是分光镜，可以实现反射部分光同时透射部分光。显示单元20发出的图像光穿过透镜40后以第一角度投射到第二光学镜片12并被第二光学镜片12反射至第一光学镜片13，第一光学镜片13反射图像光使其以第二角度投射到第二光学镜片12，并透射第二光学镜片12，最后射入人眼。

安装座30上设有透镜安装孔312，透镜安装孔312用于安装透镜40，本实用新型通过对透镜安装孔312的设置，减少杂散光的产生，从而减弱杂散光对图像的干扰、对人眼的影响。透镜安装孔312的侧壁卡接透镜40的边沿，透镜安装孔312的靠近第二光学镜片12的侧壁设置有相互连接的第一部分317和第二部分316，第一部分317位于第二部分316上方，第一部分317与透镜40边沿卡接，第二部分316设置有用于消除杂散光的凹陷结构。请参与图2，图中实心箭头为图像光，当图像光射至凹陷结构时，可以被反射并远离光学镜片组件10上人眼所能看到的显示区域60，该部分图像光不会进入人眼形成杂散光，本实施例的透镜安装孔能够减少杂散光的产生，减弱杂散光对图像的干扰、对人眼的影响。

在本实施例中，第二部分316的凹陷结构具有一防光面316a，防光面316a朝上方倾斜布置，即朝向透镜至显示单元的方向，能够防止将图像光被反射进入人眼，从而消除杂散光对图像的干扰和对人眼的影响。

请参阅图3，具体地，透镜安装孔312的侧壁包括前侧面312a、后侧面312b、左侧面312d和右侧面312c，前侧面312a、后侧面312b、左侧面312d和右侧面312c围合成透镜安装孔312，其中第一部分317和第二部分316设置于后侧面312b上，减少透镜安装孔312后侧面的杂散光的产生。

当透镜40装入透镜安装孔312时，前侧面312a、第一部分317、左侧面312d和右侧面312c分别卡接透镜40的边沿，前侧面312a、第一部分317、左侧面312d和右侧面312c可以被设置为卡槽结构，使得透镜40固定。

作为一种可选地实施方式，凹陷结构的表面设有吸光层或吸光结构，在本实施例中，吸光层或吸光结构设置于防光面上。吸光层或吸光结构可以吸收光线，能够进一步地减少针对图像光的反射，消除第二部分316上的杂散光。具体地，本实施例吸光结构可以为阵列分布的微结构，两个微结构中形成凹陷，可选地，微结构包括三角形、平行四边形、梯形以及矩形中的至少一种结构。请参阅图4，图4(1)中示出的微结构是三角形，图4(2)中示出的微结构是平行四边形，图4(3)中示出的微结构是梯形，图4(4)中示出的微结构是矩形。微结构的阵列分布也可以是指定的，不同的微结构的阵列分布可以不同。例如，三角形结构的阵列分布是间隔10微米，即相邻两个三角形结构间隔10微米。平行四边形的阵列分布是间隔20微米，即相邻两个平行四边形结构间隔20微米。在此种设置中，阵列分布的微结构可以光线进行多次反射，并且在每次反射过程中可以进行一次吸收，在经过多次反射后可以将光线基本上消除甚至完全消除。另外，本实施例吸光层包括吸光黑色涂层或吸光绒毛层。吸光黑色涂层或吸光绒毛层均可以吸收光线，减弱光线的反射，减少杂散光的影响。

请参阅图5-6，在本实施例中，安装座30包括基板31以及分别从基板31左右侧向下延伸的两个侧板32。显示单元20安装在基板31上，透镜安装孔312设置于基板31上。基板31和两个侧板32的前侧形成用于安装第一光学镜片13的第一镜片安装部，基板31和两个侧板32的后侧形成用于安装第二光学镜片12的第二镜片安装部，第一镜片安装部和第二镜片安装部可以为凹槽，也可以是其他用于安装镜片的结构。优选地，安装座30还包括一横梁33，横梁33连接两个侧板32的底部，两个侧板32底部即两个侧板32远离基板31的一端，由于光机装置对镜片的位置要求较高，为了防止两个侧板32在使用时发生形变，本实施例通过一横梁33连接两个侧板32，基板31、两个侧板32和横梁33共同围成一框体，可以增加两个侧板32的强度，进而使整个安装座30强度更高，可以更加好的固定镜片。本实施例的光机装置需要安装在头戴式显示设备的镜框中使用，因此，在基板31上还可以设置连接耳，与镜框进行连接。

显示单元20安装在基板31上，透镜安装孔312设置于基板31上。第一光学镜片13安装于第一镜片安装部，第二光学镜片12安装于第二镜片安装部，两个侧板32的前后两侧互相形成一定的角度，使得第一光学镜片13和第二光学镜片12在安装后形成一定的夹角，两者能够实现显示单元20出射的图像光经过一定的光路进入人眼即可，从而能够使得显示单元20发出的图像光穿过透镜40后以第一角度投射到第二光学镜片12并被第二光学镜片12反射至第一光学镜片13，第一光学镜片13反射图像光至第二光学镜片12，图像光以第二角度投射到第二光学镜片12，并透射第二光学镜片12。当人眼位于第二光学镜片12远离第一光学镜片13的一侧时，透射过第二光学镜片12的图像光则会进入人眼，从而被人眼所看到。

在本实施例中，第一镜片安装部为设于基板31的前侧和两个侧板32的前侧的第一凹槽35。第二镜片安装部为设于基板31的后侧和两个侧板32的后侧的第二凹槽34。第一光学镜片13卡接入第一凹槽35内，第二光学镜片12卡接入第二凹槽34内。第一凹槽35和第二凹槽34分别设于基板31和两个侧板32上，第一光学镜片13可以通过三个部位(基板31、两个侧板32)实现三点定位，安装稳固，同理第二光学镜片12也如此。具体地，第一光学镜片13的两侧边分别卡接入两个侧板32的第一凹槽35内，其顶边卡接入基板31的第一凹槽35内；第二光学镜片12的两个侧边分别卡接入两个侧板32的第二凹槽34内，其顶边卡接入基板31的第二凹槽34内。

本实用新型的安装座30，拆装方便的同时还保证了各个组件装配的稳固，能够减少光机装置的重量。安装座30的横梁33连接两个侧板32，使得安装座30整体结构更加稳固，两个侧板32不容易发生形变，安装在安装座30的镜片不会因此导致其光路产生偏差。

优选地，第一光学镜片13和第二光学镜片12两者远离基板31的一端相抵接，使得两光学镜片和基板31共同形成类似三角形的结构，两光学镜片能够承受更大的冲击。另外，还可以在两光学镜片相抵接的位置点胶粘连，实现两光学镜片的密封，起到防尘作用，减少点胶工序，提高生产率。

在安装本实用新型的光学镜片组件10时，可以先将第一光学镜片13卡接入基板31和两个侧板32的第一凹槽35内，然后将第二光学镜片12卡接入基板31和两个侧板32的第二凹槽34内，与此同时，第一光学镜片13和第二光学镜片12两者远离基板31的一端相抵接，实现光学镜片的稳定安装。其次，在第一光学镜片13和第一凹槽35相卡接的位置、第二光学镜片12和第二凹槽34相卡接的位置填充密封胶。最后，在第一光学镜片13和第二光学镜片12相抵接的位置填充密封胶。

作为一种可选地实施方式，基板31还包括从基板31上侧延伸出的具有容置腔的壳体311，壳体311的容置腔的底部连通透镜安装孔312，显示单元20安装于壳体311的容置腔内。具体地，本实施例显示单元20包括显示屏21和固定架22；显示屏21用于出射图像光，固定架22用于固定显示屏21。显示屏21被固定架22包裹，使用者可以通过螺丝将固定架22锁固于容置腔内。在本实施例中，壳体311的顶部设有安装口，方便显示单元20通过壳体311的安装口装入，另外，安装口盖设有密封盖313。密封盖313可以通过螺丝与安装口相互配合安装，起到防尘作用。

而由于显示单元20一般都带有排线与其他电子元器件进行电连接，因此，优选地，壳体311的侧壁设有排线口315。显示单元20安装进入容置腔后，其排线通过排线口315导出，与其他电子元器件连接。

本实施例的光机装置，在单独使用时，可以实现单眼的增强现实效果或虚拟现实效果，在两个一起使用时，可以实现双眼的增强效果或虚拟现实效果。而为了使光机装置在两个一起使用时效果更好，配合度更高。请参阅图7，本实用新型还提供一种用于头戴式显示设备的光机模组，其包括两个本实施例的光机装置，以及连接部50。两个光机装置沿连接部50对称设置，且通过连接部50连接。该连接部50起到连接两个光机装置的作用，其可以为一连接板件，此外，连接部50上可以设置有多个减重槽，实现光机模组的轻量化。该光机模组可以实现双目增强现实或双目虚拟现实的效果，且结构牢固。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于头戴式显示设备的光机装置，其特征在于，包括：

光学镜片组件、显示单元、透镜以及用于安装所述光学镜片组件、显示单元和透镜的安装座；所述显示单元位于所述透镜的上方，所述光学镜片组件位于所述透镜的下方；

所述光学镜片组件包括第一光学镜片和第二光学镜片；所述第一光学镜片安装于所述安装座的前侧，所述第二光学镜片安装于所述安装座的后侧，所述第一光学镜片和第二光学镜片之间形成夹角；

所述安装座上设有透镜安装孔；所述透镜安装孔的侧壁卡接所述透镜的边沿，所述透镜安装孔的靠近所述第二光学镜片的侧壁设置有相互连接的第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分上方，所述第一部分与所述透镜边沿卡接，所述第二部分设置有用于消除杂散光的凹陷结构。

2.根据权利要求1所述的光机装置，其特征在于：所述凹陷结构的表面设有吸光层或吸光结构。

3.根据权利要求2所述的光机装置，其特征在于：所述吸光结构为阵列分布的微结构，所述微结构包括三角形、平行四边形、梯形以及矩形中的至少一种结构。

4.根据权利要求2所述的光机装置，其特征在于：所述吸光层包括吸光黑色涂层或吸光绒毛层。

5.根据权利要求1所述的光机装置，其特征在于：所述安装座包括基板以及分别从所述基板左右侧向下延伸的两个侧板；所述显示单元安装在所述基板上，所述透镜安装孔设置于所述基板上；

所述基板和两个侧板的前侧形成用于安装所述第一光学镜片的第一镜片安装部，所述基板和两个侧板的后侧形成用于安装所述第二光学镜片的第二镜片安装部。

6.根据权利要求5所述的光机装置，其特征在于：所述安装座还包括一横梁，所述横梁连接所述两个侧板的底部。

7.根据权利要求5所述的光机装置，其特征在于：所述基板包括从所述基板上侧延伸出的具有容置腔的壳体，所述显示单元安装于所述容置腔内，所述容置腔的底部连通所述透镜安装孔。

8.根据权利要求7所述的光机装置，其特征在于：所述壳体的顶部设有安装口，所述安装口盖设有密封盖。

9.一种用于头戴式显示设备的光机模组，其特征在于，包括两个如权利要求1-8任一项所述的光机装置，以及连接部；

两个所述光机装置沿所述连接部对称设置，且通过所述连接部连接。

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