可穿戴式显示器、图像显示单元以及支架的制作方法_2

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射的光进行扩散,以抑制不均匀的照度。
[0070]透射材料,例如透明树脂、玻璃、陶瓷,用作导光元件50和扩散元件60的材料。例如,聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)用作透明树脂。
[0071]例如,光透射液晶显示元件用作光学调制元件70。
[0072]支架30—体地保持发光元件10、导光元件50、扩散元件60以及光学调制元件70。随后将对支架30的构造进行描述,并且详细描述支架30如何保持部件。
[0073](支架的构造及支架对部件的保持)
[0074]图3是示出支架30的平面图。图4是沿着图3的A-A线的剖视图。图5是沿着图3的B-B线的剖视图。图6是示出支架30的透视图。图7是保持了光学元件的支架30的透视图。图8是从与图7不同的角度观察的支架30的透视图(省略了光学调制元件70)。
[0075]例如,如聚亚苯基(PPS)、聚丙烯(PP)以及聚醚醚酮(PEEK)这样的合成树脂被用于支架30的材料。当然,也可以采用其他树脂。
[0076]支架30包括本体31和用作连接部的腿部35。如图7和8所示,本体31包括:保持发光元件10的第一端部32、设置成与第一端部32相对且保持有光学调制元件70的第二端部33、以及设置在第一端部32和第二端部33之间的中间部(壳体部)34。中间部34在内部空间34a中容纳和保持导光元件50。腿部35由从第二端部33延伸的两个腿部件37和37形成。
[0077]如上所述,导光元件50是笔直的。发光元件10、导光元件50、扩散元件60以及光学调制元件70在本体10中布置成一条线。因此,它有助于缩小图像显示组件130的尺寸。
[0078]第一端部32包括在支架30的纵向方向上延伸的延伸件32a。如此保持发光元件10使得光源11位于延伸件32a之间。本体31的中间部34的外形形成为从光入射侧(发光元件10的一侧)向光发射侧(光学调制元件70的一侧)在宽度上逐渐增加,与导光元件50的外形一致。当然,本体31的宽度可以从光入射侧到光发射侧是不变的,与中间部34的光发射侧的宽度(较大宽度)对应。然而,如果如上所述,中间部34用于与导光元件50的外形一致,那么可以节省支架30在图像显示组件130中的空间,并且减小图像显示组件130的尺寸。
[0079]此外,发光元件10和光学调制元件70附接到支架30的本体31的两端,从而能够尽可能的减小支架30的尺寸,这有助于减小图像显示组件130的尺寸。此外,支架30保持发光元件10和光学调制元件70,因此工人能够容易地将这些元件组装到支架30上,同时以高精准度保证这些元件之间的光学距离。
[0080]此外,光学调制元件70被连接到第二端部33,因此它能够尽可能的减小支架30的尺寸。
[0081]如图4和5所示,第二端部33包括在其上布置并连接有光学调制元件70的第一端面33a,和在其上布置并连接有扩散元件60的第二端面33b。第二端面33b设置成比第一端面33a更靠近导光元件50。因此,第二端部33形成为具有第一端面33a和第二端面33b (即,两个不同表面)的台阶,因此有利于将扩散元件60和光学调制元件70组装和定位到支架30。
[0082]如图7所示,光学调制元件70被保持成夹在腿部35的两个腿部件37和37之间。这样,就有利于且能保证光学调制元件70组装到支架30上,以及光学调制元件70和其他元件的光学位置。
[0083]粘结剂,例如光固化树脂,通常用于将光学元件固定到支架30。还可以采用其他粘结剂,或者光学元件可以通过螺纹或其他类似方式进行固定。
[0084](虚像光学组件的构造)
[0085]图9是虚像光学组件170的透视图。虚像光学组件170包括准直光学元件110、孔隙120 (参见图2)以及导光板140。图10是从准直光学元件110的发射侧表面114观察的准直光学元件的透视图。
[0086]准直光学元件110包括入射侧表面112,从图像显示组件130的光学调制元件70发射的图像光线入射到该表面上。从入射侧表面112入射的图像光线在准直光学元件110之内形成具有不同视角的多个平行的光通量。此外,准直光学元件110包括发射侧表面114,其向导光板140发射平行通量。
[0087]根据这个实施例的准直光学元件110具有特殊形状,例如,三角柱或者变形的四棱柱。然而,准直光学元件并不局限于该特殊形状,还可能是由透镜的组合形成的并单元化的元件。
[0088]如上所述导光板140附接到框架160上。如图10所示,孔隙120连接到准直光学元件110的发射侧表面114。准直光学元件110的入射侧表面112通过金属片80连接到图像显示组件130上。发射侧表面114通过孔隙120连接到导光板140 (参见图2和10)。
[0089]如图9所示,导光板140包括在其一端的入射口 143以及在其另一端的发射口146。从准直光学元件110发射的图像光线入射到入射口 143。发射口 146将从入射口 143入射的图像光线朝着人的瞳孔发射。如果有必要,在入射口 143的相对侧上在导光板140的表面上以及在发射口 146的相对侧上在导光板140的表面上设置反射镜或者反射体积全息照相光栅(未示出)。
[0090]在导光板140中,从入射口 143入射的图像光线被反射镜、反射体积全息照相光栅或其他类似装置反射或者折射,并且在重复地全反射的同时传播到发射口 146。靠近发射口146,图像光线如在入射口 143中那样被反射镜或反射体积全息照相光栅(未示出)反射或者折射,并且从发射口 146发射到瞳孔。
[0091]粘结剂,例如热固性树脂,通常被用于将准直光学元件110固定到金属片80,以及将准直光学元件110固定到导光板140上。然而,还可以采用其他粘结剂,或者准直光学元件110可通过螺纹或类似方式连接到金属片80和导光板140上。对于准直光学元件110固定到孔隙120来说,也可以采用相同方式。
[0092](图像显示组件和虚像光学组件的连接)
[0093]如图9所示,可穿戴式显示器100还进一步包括金属片80,其将图像显示组件130和虚像光学组件170彼此连接并固定。不锈钢、铁、铜、或其他材料可以用作金属片80的材料。
[0094]金属片80包括用作本体的框架81和多个从框架81垂直突出的突出件82。准直光学元件I1的入射侧表面112被连接到框架81上。然后,突出件82被连接到支架30的腿部35上。
[0095]在框架81的内周,设置有与多个设置在准直光学元件110的入射侧表面112上的突出113相配合的切断口 115。由于多个突出113和切断口 115的配合,使得准直光学元件110和金属片80彼此定位。
[0096]如图6-8所示,支架30的腿部35的腿部件37包括在其端部的多个凹口 37a。如图1所示,突出件82连接到凹口 37a。为了将突出件82连接并固定到凹口 37a上,使用如热固性树脂这样的粘结剂。然而,也可以采用其他粘结剂,或者突出件82和凹口 37a通过螺纹或类似方式进行连接。注意,如图1所示,在突出件82和凹口 37a之间形成空间,粘合剂就处于该空间中。
[0097]光学调制元件70和虚像光学组件170之间的间隙被保证为与突出件82的突出量相对应。也就是说,通过金属件80能够实现尺寸减小,同时保证光学元件的光学位置精准度。
[0098]透射材料,例如透明树脂、玻璃、陶瓷,可被用于准直光学元件110和导光板140的材料。例如,聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)用作透明树脂。
[0099](总结)
[0100]如上所述,根据这个实施例的可穿戴式显示器100包括支架30,其对部件进行一体地保持,因此执行组装工作的工人只需要将支架30连接到虚像光学组件170上即可。因而,能够容易的进行组装,同时保证光学精准度。这样,也能节省成本。
[0101]采用透射光学调制元件70,因此与使用反射光学调制元件的情况相比,图像显示组件130的尺寸缩小。
[0102]金属片80被用于连接图像显示组件130和虚像光学组件170,因此可穿戴式显示器100的耐冲击性增加。此外,还能够减小支架30和虚像光学组件170的尺寸(换句话说,节省了在其中设置有支架30和虚像光学组件170的可穿戴式显示器100的空间)。
[0103]根据这个实施例的支架30的腿部35并不局限于具有夹紧光学调制元件70的作用。腿部35还具有能够夹紧用于组装和调节的夹具的形状,因此便于组装和调节。
[0104]第二实施例
[0105]图11是根据本申请的第二实施例的可穿戴式显示器的主要部件的透视图。在此之后,将简化或省略与上述实施例的可穿戴式显示器100相同的元件、作用或者类似元件、作用的描述,主要描述那些不同点。
[0106]可穿戴式显示器200的金属片180连接到支架30和框架160上。图12是金属片180的透视图。金属片180通过整体模制成型,包括底部框架181和两侧部183和183。也就是说,当从一个方向观察时,金属片180具有大体上为U型或倒C型的外形。
[0107]底部框架181具有与第一实施例中的金属片180的框架81相同的作用。如图11所示,两侧部183被附接到准直光学元件110的侧表面上。金属片180用螺纹例如在两侧部183的端部183a处固定到框架160上,同时保持准直光学元件110。
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