一種AR眼鏡及相應(yīng)的可折疊投影模組的制作方法

本發(fā)明涉及增強現(xiàn)實(ar)，具體來說，本發(fā)明涉及一種ar眼鏡及相應(yīng)的可折疊投影模組。

背景技術(shù)：

1、增強現(xiàn)實(augmented?reality，簡稱ar)技術(shù)是促使真實世界信息和虛擬世界信息內(nèi)容之間綜合在一起的較新的技術(shù)內(nèi)容，其將原本在現(xiàn)實世界的空間范圍中比較難以進行體驗的實體信息在電腦等科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實施模擬仿真處理，疊加將虛擬信息內(nèi)容在真實世界中加以有效應(yīng)用，并且在這一過程中能夠被人類感官所感知，從而實現(xiàn)超越現(xiàn)實的感官體驗。真實環(huán)境和虛擬物體之間重疊之后，能夠在同一個畫面以及空間中同時存在。

2、增強現(xiàn)實技術(shù)不僅能夠有效體現(xiàn)出真實世界的內(nèi)容，也能夠促使虛擬的信息內(nèi)容顯示出來，這些細膩內(nèi)容相互補充和疊加。在視覺化的增強現(xiàn)實中，用戶需要在頭戴顯示器的基礎(chǔ)上，促使真實世界內(nèi)容能夠和電腦圖形之間重合在一起，在重合之后可以充分看到真實的世界圍繞著它。

3、目前，市面上的頭戴式ar產(chǎn)品主要是ar眼鏡和ar頭盔。其中ar眼鏡以其輕量化和方便攜帶等優(yōu)勢而廣受市場歡迎。ar眼鏡通常需要具有投影光路，該投影光路將虛擬畫面投射到ar眼鏡的鏡片上，從而實現(xiàn)虛擬信息與現(xiàn)實世界相疊加。典型的現(xiàn)有技術(shù)中，投影光路的各個光學(xué)元件被封裝在眼鏡兩側(cè)的鏡腿中。具體來說，可以鏡腿內(nèi)設(shè)置容納腔，投影光路的各個光學(xué)元件依次布置并固定在該容納腔中。投影光路的輸出端通過波導(dǎo)將圖像傳輸至ar眼鏡的鏡片，從而顯示所需的虛擬信息。然而，ar投影光路往往需要占據(jù)鏡腿長度方向上的較大空間，導(dǎo)致鏡腿難以折疊。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的ar眼鏡的鏡腿往往是固定在鏡框的。這就導(dǎo)致此類鏡腿固定的ar眼鏡實際占用體積大，不便于攜帶和收納。

4、為實現(xiàn)ar眼鏡的鏡腿折疊，一種思路是盡力縮短ar投影光路的軸向長度。例如采用oled(organic?light-emitting?diode)顯示芯片來輸出虛擬圖像，由于oled具有自發(fā)光的能力，因此可以省去額外的背投光源，從而縮短ar投影光路的軸向長度。然而，基于oled技術(shù)的ar眼鏡也存在其固有缺陷，例如oled顯示芯片存在低亮度的問題，由于ar技術(shù)需要將虛擬信息與現(xiàn)實世界相疊加，許多ar眼鏡的鏡片處需要直接接收和透射自然光，此時oled投影技術(shù)的低亮度的問題會導(dǎo)致虛擬信息的亮度過低，進而導(dǎo)致用戶體驗不佳。另外，oled投影技術(shù)與其他成熟投影技術(shù)相比，其可靠性也相對較低。

5、申請人提出了一種將ar投影光路折疊的全新思路?；谡郫B的特性，ar投影光路可以具有充足的長度來布置所需的光學(xué)元件，從而實現(xiàn)最佳的虛擬信息顯示效果，尤其是實現(xiàn)最佳的虛擬信息與現(xiàn)實世界疊加的顯示效果。例如，由于ar投影光路具有充足的長度，可以采用較為成熟的lcos技術(shù)來實現(xiàn)虛擬信息的投影。lcos全稱為liquid?crystal?onsilicon，即硅基液晶封裝玻璃?，F(xiàn)有技術(shù)中，lcos面板的上基板通常是ito導(dǎo)電玻璃，下基板是涂有液晶硅的cmos基板，lcos面板的下基板的材質(zhì)通常是單晶硅，因此擁有良好的電子移動率，而且單晶硅可形成較細的線路，因此與傳統(tǒng)的lcd及dlp投影面板相比較，lcos是一種很容易達到更高的解析度。并且lcos面板相比oled面板具有高亮度、高色域等諸多優(yōu)勢。

6、然而，要將ar投影光路折疊，還需要考慮到如何實現(xiàn)投影光路的準直、防漏光、防塵等諸多技術(shù)難題，以保障ar投影光路的光學(xué)性能。并且，由于需要匹配ar眼鏡，因此實現(xiàn)ar投影光路折疊的結(jié)構(gòu)還需要具有小型化的特點，以免ar眼鏡的鏡腿過粗，導(dǎo)致使用體驗不佳。

7、綜上所述，當且迫切需要一種能夠在保障ar投影光路的光學(xué)性能的前提下實現(xiàn)小型ar投影光路(可集成在眼鏡鏡腿內(nèi)的ar投影光路)可折疊的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠在保障ar投影光路的光學(xué)性能的前提下實現(xiàn)小型ar投影光路(可集成在眼鏡鏡腿內(nèi)的ar投影光路)可折疊的解決方案。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可折疊投影模組，包括：出射端殼體、設(shè)置在所述出射端殼體內(nèi)的出射端光學(xué)組件、光源端殼體、設(shè)置在所述光源端殼體內(nèi)的光源端光學(xué)組件，以及設(shè)置在所述出射端光學(xué)組件和所述光源端光學(xué)組件之間的光路折疊結(jié)構(gòu)；所述光路折疊結(jié)構(gòu)具有第一安裝面和第二安裝面，所述出射端光學(xué)組件和所述光源端光學(xué)組件分別與所述第一安裝面和所述第二安裝面中的一個連接固定；所述光路折疊結(jié)構(gòu)包括軸套和復(fù)合轉(zhuǎn)軸，所述軸套的外殼具有一作為所述第一安裝面的第一端面，所述外殼內(nèi)部形成內(nèi)腔，且所述外殼的背向所述第一端面的一面設(shè)有窗口；所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸具有柱狀部，所述柱狀部嵌入所述內(nèi)腔；所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸還具有一自所述柱狀部向外延伸并穿過所述窗口而形成的外延部，所述外延部的端面作為所述第二安裝面；一通光孔貫穿所述柱狀部和所述外延部；所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸適于以所述柱狀部的軸線為轉(zhuǎn)軸相對于所述軸套轉(zhuǎn)動，并且所述軸套的所述窗口的形狀和尺寸允許所述外延部在所述窗口內(nèi)做以所述柱狀部的軸線為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，帶動所述出射端光學(xué)組件和所述光源端光學(xué)組件做相對轉(zhuǎn)動，進而將所述可折疊投影模組切換至折疊態(tài)或展開態(tài)。

3、其中，所述折疊態(tài)是所述出射端光學(xué)組件的光軸方向和所述光源端光學(xué)組件的光軸方向互相交疊的狀態(tài)；所述展開態(tài)是所述出射端光學(xué)組件的光軸方向和所述光源端光學(xué)組件的光軸方向以及所述通光孔的軸線方向均一致的狀態(tài)，在所述展開態(tài)，所述光源端光學(xué)組件的出射光穿過所述通光孔，再由所述投射端光學(xué)組件的入射端接收。

4、其中，所述軸套的內(nèi)表面的形狀和尺寸與所述柱狀部的外表面的形狀和尺寸適配，以實現(xiàn)所述柱狀部與所述軸套的樞軸連接，所述軸套的所述第一安裝面設(shè)有第一通孔，在所述展開態(tài)下，位于所述柱狀部的所述通光孔的出口與所述第一通孔對準，在所述折疊態(tài)下，位于所述柱狀部的所述通光孔的出口被所述軸套的內(nèi)表面遮蔽；所述軸套的除所述第一通孔和所述窗口以外的部分均具有封閉的內(nèi)表面。

5、其中，所述外延部包括頸部和安裝部，所述頸部的一端連接所述柱狀部的中段，其另一端沿著所述光軸延伸并從所述窗口向外伸出，所述頸部的伸出所述窗口的一端形成所述安裝部，所述通光孔貫穿所述柱狀部、所述頸部和所述安裝部，且所述通光孔的軸線方向垂直于所述柱狀部的軸線方向。

6、其中，所述軸套包括：第一軸套構(gòu)件和第二軸套構(gòu)件；所述第一軸套構(gòu)件具有所述的垂直安裝面和用于組裝所述第二軸套構(gòu)件的第一傾斜安裝面，所述第二軸套構(gòu)件具有所述窗口和用于組裝所述第一軸套構(gòu)件的第二傾斜安裝面，所述第一傾斜安裝面和所述第二傾斜安裝面均相對于所述ar投影光路的所述光軸呈傾斜狀態(tài)；所述第一傾斜安裝面和所述第二傾斜安裝面扣合并組裝固定形成所述軸套，所述第一傾斜安裝面和所述第二傾斜安裝面均設(shè)有用于裝入所述柱狀部的開口。

7、其中，所述第一傾斜安裝面的開口的周沿設(shè)置密封圈第一安裝槽，所述第二傾斜安裝面的周沿設(shè)置密封圈第二安裝槽，具有彈性的第二密封圈設(shè)置在所述密封圈第一安裝槽和所述密封圈第二安裝槽中；在將所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸的所述柱狀部裝入，并將所述第一軸套構(gòu)件與所述第二軸套構(gòu)件扣合組裝后，所述第二密封圈的內(nèi)側(cè)面接觸所述柱狀部的外側(cè)面，且所述第二密封圈被所述柱狀部由內(nèi)向外擠壓以產(chǎn)生形變，使得所述柱狀部與所述軸套之間的間隙密封；所述第一軸套構(gòu)件和所述第二軸套構(gòu)件的內(nèi)表面的形狀均與所述柱狀部的外表面的形狀相適配。

8、其中，所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸中，所述安裝部呈平板狀。

9、其中，所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸中，所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸是一體成型的。

10、其中，所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸是通過注塑工藝一體成型的注塑件；或者是復(fù)合材質(zhì)件，該復(fù)合材質(zhì)件包括金屬骨架和附著在所述金屬骨架的模塑成型的模塑材料，并由所述模塑材料的外形構(gòu)造出所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸的外形和貫穿所述柱狀部、所述頸部和所述安裝部的所述通光孔。

11、其中，所述第二軸套構(gòu)件上設(shè)置有磁體，所述磁體用于產(chǎn)生吸力以將所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸固定在展開狀態(tài)下。

12、其中，所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸中，所述柱狀部的高度不大于13mm；所述柱狀部的橫截面的面積不大于150mm2。

13、本技術(shù)還提供了一種ar眼鏡，其包括：鏡片、鏡框、鏡腿和ar投影光路，所述ar投影光路包括鏡框端光學(xué)組件和背投光源；所述ar眼鏡還包括光路折疊結(jié)構(gòu)，所述光路折疊結(jié)構(gòu)包括軸套和復(fù)合轉(zhuǎn)軸，所述軸套具有內(nèi)腔和一垂直于所述ar投影光路的光軸的垂直安裝面，并且所述軸套的背向其所述垂直安裝面的一端設(shè)有窗口；所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸具有柱狀部，所述柱狀部嵌入所述軸套的所述內(nèi)腔；所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸還具有一自所述柱狀部向外延伸穿過所述窗口的外延部，伸出所述窗口的所述外延部與所述鏡框或所述鏡腿固定連接，一通光孔貫穿所述柱狀部和所述外延部，且所述通光孔的軸線方向垂直于所述柱狀部的軸線方向；所述鏡框端光學(xué)組件和所述背投光源分別設(shè)置在所述鏡框和所述鏡腿，并且，所述鏡框端光學(xué)組件和所述背投光源被所述光路折疊結(jié)構(gòu)隔開；所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸適于以所述柱狀部的軸線為轉(zhuǎn)軸相對于所述軸套轉(zhuǎn)動，以帶動所述鏡腿相對于所述鏡框折疊和展開。

14、其中，所述鏡框的左右兩端分別設(shè)置一鏡框端光學(xué)組件外殼，所述鏡框端光學(xué)組件設(shè)置在所述鏡框端光學(xué)組件外殼內(nèi)，所述背投光源安裝在所述鏡腿的內(nèi)部；當所述鏡腿相對于所述鏡框展開時，所述通光孔的軸線方向與所述ar投影光路的光軸方向一致。

15、其中，所述外延部與所述鏡腿的端部連接固定，所述垂直安裝面與所述鏡框端光學(xué)組件外殼連接固定；或者，所述外延部與所述鏡框端光學(xué)組件外殼連接固定，所述垂直安裝面與所述鏡腿的端部連接固定。

16、其中，所述外延部包括頸部和安裝部，所述頸部的一端連接所述柱狀部的中段，其另一端沿著所述光軸延伸并從所述窗口向外伸出，所述頸部的伸出所述窗口的一端形成所述安裝部，所述通光孔貫穿所述柱狀部、所述頸部和所述安裝部；在水平視角上，所述軸套的所述窗口的輪廓呈矩形；當所述鏡腿相對于所述鏡框展開時，所述窗口的開口朝向相對于所述ar投影光路的光軸呈向內(nèi)傾斜的狀態(tài)，所述窗口的寬度與所述復(fù)合轉(zhuǎn)軸的所述頸部的高度相適配；所述窗口的長度與所述頸部的可移動距離相適配；在俯視視角下，所述窗口的輪廓線是弧形的，其與所述頸部的根部的移動軌跡一致。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有下列至少一個技術(shù)效果：

18、1、本技術(shù)通過一光路折疊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對投影光路的折疊，同時還保障了投影光路在使用狀態(tài)下的準直，并且兼顧投影光路的防漏光性能，從而在保障ar投影光路的光學(xué)性能的前提下實現(xiàn)了小型的可折疊ar投影光路，進而使ar眼鏡更加便于攜帶和收納，提升了用戶體驗。具體來說，在本技術(shù)的一些實施例中，可以通過貫穿復(fù)合轉(zhuǎn)軸外延部及其柱狀部的通光孔，將投影光路的光線從軸套外部導(dǎo)入到軸套內(nèi)，從而將ar投影光路的光源端光學(xué)組件與投射端光學(xué)組件的光路導(dǎo)通。并且，在該設(shè)計下，經(jīng)過光路折疊結(jié)構(gòu)的光線周圍被復(fù)合轉(zhuǎn)軸和軸套雙重遮蔽，因此光線傳輸?shù)恼麄€過程均可在良好的封閉環(huán)境下完成，具有優(yōu)異的防漏光性能。

19、2、本技術(shù)的一些實施例中，在實現(xiàn)ar眼鏡可折疊的基礎(chǔ)上，還提升了光路折疊結(jié)構(gòu)的密封性性能，實現(xiàn)了更優(yōu)的防塵防污效果，更好地保障了ar投影光路的光學(xué)品質(zhì)。

20、3、本技術(shù)的一些實施例中，通過優(yōu)化光路折疊結(jié)構(gòu)的制作工藝，在減小該光路折疊結(jié)構(gòu)占用空間的前提下，兼顧了其結(jié)構(gòu)強度和可靠性，能夠耐受大量次數(shù)的折疊。

21、4、本技術(shù)的一些實施例中，通過優(yōu)化制作工藝，以較低的成本實現(xiàn)了具有較高可靠性的小型復(fù)雜轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，特別適于大規(guī)模量產(chǎn)。

22、5.本技術(shù)的一些實施例中，光路折疊結(jié)構(gòu)便于與鏡腿和鏡框拆卸分離，從而方便該光路折疊結(jié)構(gòu)的維護、保養(yǎng)和更換，進而提升ar眼鏡的可靠性和使用壽命。