显示模组及智能眼镜的制作方法

本实用新型涉及图像显示领域，具体涉及一种显示模组及智能眼镜。

背景技术：

智能眼镜作为直接交互的光学组件装置，由于需要长时间佩戴，并且位于人最敏感的头部，所以其体积、重量、结构需要满足非常严苛的要求。传统的视频透射式光学结构需要多片分离的镜片，并且各镜片和耦合面之间需要机械结构进行精密的定位，结构复杂、装配困难、成本高，难以满足大批量的消费品生产。

技术实现要素：

为了克服上述技术的缺陷，本实用新型提出了一种显示模组及智能眼镜，以解决智能眼镜的结构复杂、装配困难、成本高，难以满足大批量的消费品生产的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型提出了一种显示模组，包括：微型图像源、非球面棱镜；所述微型图像源，用于提供虚拟图像；所述非球面棱镜，连接所述微型图像源，用于放大所述虚拟图像，并使其在目标区域成像，包括：第一光学表面、第二光学表面以及第三光学表面；所述第一光学表面，连接所述微型图像源，用于校正光焦度，接收并校正所述非球面棱镜的光学系统产生的虚拟图像的畸变；所述第二光学表面，用于将校正畸变后的所述虚拟图像反射至所述第三光学表面；所述第三光学表面，用于对校正畸变后的所述虚拟图像放大并输出；所述虚拟图像依次通过所述非球面棱镜的第一光学表面、第二光学表面以及第三光学表面，被放大并成像在所述目标区域。

进一步的，还包括：垫圈，连接所述微型图像源与非球面棱镜的第一光学表面，用于调节所述微型图像源与所述第一光学表面之间的距离。

进一步的，还包括：外壳，所述外壳安置于所述非球面棱镜的外部，用于保护所述非球面棱镜和减少外界杂光。

进一步的，所述第二光学表面镀有膜层，所述膜层包括：铝膜、银膜、多层介质膜。

进一步的，所述第三光学表面镀有膜层，所述膜层包括：增透膜、硬化膜、防水膜、防指纹膜。

进一步的，所述第一光学表面、第三光学表面为高阶非球面。

进一步的，所述非球面棱镜由树脂光学材料注塑成型。

进一步的，还包括：角度调节机构，连接于所述微型图像源、非球面棱镜，用于调节所述非球面棱镜输出的所述虚拟图像与所述目标区域之间的角度。

为了达到上述目的，本实用新型还提出了一种智能眼镜，包括镜架主体以及安装于所述镜架主体的显示模组；所述显示模组包括：微型图像源、非球面棱镜；所述微型图像源，用于提供虚拟图像；所述非球面棱镜，连接所述微型图像源，用于放大所述虚拟图像，并使其在眼前成像，包括：第一光学表面、第二光学表面以及第三光学表面；所述第一光学表面，连接所述微型图像源，用于校正光焦度，接收并校正所述非球面棱镜的光学系统产生的虚拟图像的畸变；所述第二光学表面，用于将校正畸变后的所述虚拟图像反射至所述第三光学表面；所述第三光学表面，用于对校正畸变后的所述虚拟图像放大并输出；所述虚拟图像依次通过所述非球面棱镜的第一光学表面、第二光学表面以及第三光学表面，被放大并在眼前成像。

进一步的，还包括：瞳距调节机构，用于调整瞳距，所述瞳距调节机构包括：连接于所述镜架主体的转轴和设有相应轴孔的棱镜支架，所述棱镜支架连接所述微型图像源、非球面棱镜，所述轴孔套设于所述转轴。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的显示模组具有一体化的非球面棱镜，该非球面棱镜同时承担光学功能和结构功能，显示模组整体结构紧凑、无分离结构、重量轻，组装简单，相较于传统的显示模组，本实用新型的显示模组的结构轻巧，佩戴舒适无压迫感，并且非球面棱镜由树脂光学材料一次注塑成型，成本低、产量高，适合大规模生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中显示模组的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的显示模组的结构示意图。

图3为本实用新型另一实施例的显示模组的结构爆炸图。

附图标号：

眼睛 10

透镜组 20

反射镜 30

图像源 40

微型图像源 100

非球面棱镜 200

第一光学表面 201

第二光学表面 202

第三光学表面 203

垫圈 300

外壳 400

角度调节结构 500

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护的范围。

图1为现有技术中显示模组的结构示意图，如图1所示，该透射式光学显示模组具有透镜组20，该透镜组20由多片分离的透镜构成，图像源40所发出的虚拟图像依次通过透镜组20、反射镜30，最后进入眼睛10。传统的透射式光学显示模组的需要多个透镜、反射镜，并且各镜片和耦合面之间需要机械结构进行精密的定位，结构复杂、装配困难、成本高，难以满足大批量的消费品生产。

图2为本实用新型实施例的显示模组的结构示意图，如图2所示，该显示模组包括：微型图像源100、非球面棱镜200；微型图像源100，用于提供虚拟图像；非球面棱镜200，连接微型图像源100，用于放大虚拟图像，并使其在目标区域成像，包括：第一光学表面201、第二光学表面202以及第三光学表面203；第一光学表面201，连接微型图像源100，用于校正光焦度，接收并校正非球面棱镜200的光学系统产生的虚拟图像的畸变；第二光学表面202，用于将校正畸变后的虚拟图像反射至第三光学表面203；第三光学表面203，用于对校正畸变后的所述虚拟图像放大并输出；虚拟图像依次通过非球面棱镜200的第一光学表面201、第二光学表面202以及第三光学表面203，被放大并成像在目标区域。

微型图像源100所发出的虚拟图像，通过非球面棱镜200放大并导出至目标区域，其中，非球面棱镜200为一体化的棱镜，具有第一光学表面201、第二光学表面202以及第三光学表面203，第一光学表面201对应连接于微型图像源100，将接收到的虚拟图像进行校正畸变，然后导入至非球面棱镜200的内部，校正畸变后的虚拟图像在非球面棱镜200内部传输直至第二光学表面202，第二光学表面202将该校正畸变后的虚拟图像反射，将其反射至第三光学表面203，继而第三光学表面203将虚拟图像进行放大，并于目标区域成像。其中，第一光学表面201主要用于校正图像畸变，第三光学表面203主要用于图像放大，并且承担非球面棱镜200的主要光焦度。由上述可知，微型图像源100的虚拟图像从发出至成像，非球面棱镜200已经完成了校正畸变、放大成像的作用，结构简单，技术人员只需校正第一光学表面201与微型图像源100之间的距离与角度，便可以完成装配。

在具体实施过程中，微型图像源100可以选择为OLED、LCD或者Micro-LED；非球面棱镜200由树脂光学材料一次注塑成型，如此一来，该光学模组成本低，适合大规模生产。

图3为本实用新型另一实施例的显示模组的结构爆炸图，如图3所示，相较于图2实施例，显示模组还包括：垫圈300，连接微型图像源100与非球面棱镜200的第一光学表面201，用于调节微型图像源100与第一光学表面201之间的距离；外壳400，安置于非球面棱镜200的外部，用于保护非球面棱镜200和减少外界杂光；角度调节机构500，连接于微型图像源、非球面棱镜，用于调节非球面棱镜输出的虚拟图像与目标区域之间的角度。

垫圈300，连接微型图像源100与非球面棱镜200，一方面可以通过其调节微型图像源100处于非球面棱镜200的焦点的相对位置，另一方面可以起到密封作用，避免粉尘和水汽污染微型图像源100；在具体实施过程中，可以根据不同的结构面型焦距设计有不同的厚度的垫圈300，仅使用单片垫圈300调整微型图像源100与非球面棱镜200的第一光学表面201之间的距离。

外壳400，安置于非球面棱镜200的外部，不仅可以保护非球面棱镜200，防止非球面棱镜200被其他机械结构意外划伤，并且还可以减少外界杂光射入非球面棱镜200而带来干扰。

角度调节机构500，连接于微型图像源、非球面棱镜，用于调节非球面棱镜输出的虚拟图像与目标区域之间的角度。该角度调节机构500使微型图像源、非球面棱镜之间相对固定，通过调节二者整体与目标区域之间的相对位置关系，实现调节非球面棱镜输出的虚拟图像与目标区域之间的角度。图3仅示出了角度调节机构500中连接非球面棱镜200与微型图像源100的部件，该角度调节机构500为同轴转动机构，包括转孔、转轴(图3中未示出)，通过带有转孔的部件以转轴为旋转轴转动，实现调节非球面棱镜输出的虚拟图像与目标区域之间的角度。本领域技术人员可以根据不同适用工况采用其他不同调整机构。

在具体实施过程，第一光学表面201可以镀有膜层，膜层包括：增透膜、减蓝光膜。增透可以减少第一光学表面201的反射光，增加光的透射率。减蓝光膜可以减少微型图像源100所发出的蓝光的透过率，进而减少由微型图像源100射入人眼的蓝光，保护人眼。

在具体实施过程中，为了减少虚拟图像在非球面棱镜200中传输损耗，提高第二光学表面202的反射率，第二光学表面202可以镀有反射膜，反射膜包括：铝膜、银膜、多层介质膜。

在具体实施过程中，第三光学表面203可以镀有膜层，膜层包括：增透膜、硬化膜、防水膜、防指纹膜。增透膜可以减小第三光学表面203的反射光，增加光的透射率。硬化膜可以增加第三光学表面203的硬度，减少意外划伤风险。防水膜用于避免水汽腐蚀第三光学表面203。防指纹膜可以减少用户在使用过程中，手指摸到第三光学表面203而产生的指纹。

在具体实施过程中，为了进一步减少图像畸变以及色散，第一光学表面201、第三光学表面203为高阶非球面，该非球面表达如下所示：

其中，c＝1/R，R为顶点半径；k为二次项系数；Z为非球面矢高；r为离非球面轴的径向距离；α₁至α₅为多项式系数。

本实施例中，采用了正负光焦度分离的结构形式，并且第一光学表面201半径大于第三光学表面203半径，第一光学表面201除了校正虚拟图像畸变的作用外，还兼顾有放大作用，并且第二光学表面202的角度a₂＝(a₁-a₃)/2，其中a₁为第三光学表面203法线同水平面之间的角度，且80°<a₁<90°，a₂为第二光学表面202法线同水平面之间的角度，a₃为第一光学表面201法线同水平面之间的角度。

在上述显示模组的基础上，本实用新型还提出了一种智能眼镜，包括镜架主体以及安装于镜架主体的显示模组；显示模组包括微型图像源、非球面棱镜；微型图像源，用于提供虚拟图像；非球面棱镜，连接微型图像源，用于放大虚拟图像，并使其在眼前成像，包括：第一光学表面、第二光学表面以及第三光学表面；第一光学表面，连接微型图像源，用于校正光焦度，接收并校正非球面棱镜光学系统产生虚拟图像的畸变；第二光学表面，用于将校正畸变后的虚拟图像反射至第三光学表面；第三光学表面，用于微型图像源的图放大并输出虚拟图像；虚拟图像依次通过非球面棱镜的第一光学表面、第二光学表面、第三光学表面，被放大并在眼前成像。该智能眼镜包括两套显示模组，用于分别显示于左右两眼前的虚拟图像。

在具体实施过程中，智能眼镜还包括瞳距调节机构，用于调整瞳距，瞳距调节机构包括：连接于镜架主体的转轴和设有相应轴孔的棱镜支架，棱镜支架连接微型图像源、非球面棱镜，轴孔套设于转轴。该瞳距调节机构使微型图像源、非球面棱镜之间相对固定，通过调节左眼的显示模组与右眼的显示模组之间的距离，实现调整瞳距。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的显示模组具有一体化的非球面棱镜，该非球面棱镜同时承担光学功能和结构功能，显示模组整体结构紧凑、无分离结构、重量轻，组装简单，相较于传统的显示模组，本实用新型的显示模组的结构轻巧，佩戴舒适无压迫感，并且非球面棱镜由树脂光学材料一次注塑成型，成本低、产量高，适合大规模生产。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。