光机装置及近眼显示装置的制作方法

1.本技术涉及光学技术领域，尤其涉及一种光机装置及近眼显示装置。


背景技术：

2.近眼显示技术是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。随着社会生产力和科学技术的不断进步，各行各业对近眼显示技术的需求日益旺盛，近眼显示技术对屏幕的要求也异常高端。微米发光二极管(micro led)屏幕应用于近眼显示领域更具有优势，micro led屏幕拥有较薄的显示屏幕、更低的功耗以及更高的显示分辨率。响应速度和像素密度是近眼显示设备的两大主要要求，而micro led都可以满足。想要提高近眼显示设备的显示清晰程度，需要提高屏幕的角分辨率，增加更多的像素点。
3.micro led光机拥有较小尺寸的面板和较低的分辨率，当micro led光机应用于近眼显示设备上时，需要额外设置散热装置。扩展像素致动器常用于投影系统，可以提高屏幕的像素分辨率，扩展像素致动器通常设置于显示屏与镜头之间，体积较大。


技术实现要素：

4.本技术实施方式提出了一种光机装置及近眼显示装置，以解决上述技术问题。
5.本技术实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。
6.第一方面，本技术实施方式提供一种光机装置，包括微型显示面板和扩展像素致动器，扩展像素致动器位于微型显示面板的出射光路上，微型显示面板安装于扩展像素致动器。
7.在一种实施方式中，光机装置还包括镜头，扩展像素致动器和镜头依次位于微型显示面板的出射光路上，镜头安装于扩展像素致动器。
8.在一种实施方式中，扩展像素致动器包括盖板、基板和连接于盖板和基板之间的光致动组件，镜头安装于盖板，微型显示面板安装于基板。
9.在一种实施方式中，微型显示面板包括显示部，基板设有装配孔，显示部安装于装配孔内。
10.在一种实施方式中，基板包括相背的第一表面和第二表面，第二表面朝向盖板，装配孔贯穿第一表面和第二表面，基板还包括装配部，装配部凸设于第二表面，装配孔设于装配部，装配孔在第一表面的开口与显示部匹配，装配孔在装配部的开口面积小于装配孔在第一表面的开口面积。
11.在一种实施方式中，盖板设有镜头安装孔，镜头安装孔贯穿盖板，镜头安装于镜头安装孔，并与盖板螺纹连接。
12.在一种实施方式中，盖板包括盖板外表面和镜头安装部，盖板外表面位于盖板背离光致动组件的一侧，镜头安装部凸设于盖板外表面，镜头安装孔设置于镜头安装部。
13.在一种实施方式中，盖板设有第一安装孔，基板设有对应第一安装孔的第二安装孔，光机装置还包括紧固件，紧固件穿设于第二安装孔，并延伸至第一安装孔内与盖板螺纹
连接，以连接基板和盖板。
14.在一种实施方式中，盖板包括盖板内表面和安装柱，盖板内表面朝向基板，安装柱凸设于内表面，第一安装孔设置于安装柱。
15.在一种实施方式中，盖板还包括支撑柱，支撑柱凸设于盖板内表面，基板还设有支撑槽，支撑柱插设于支撑槽内。
16.在一种实施方式中，光致动组件包括振动件、光学振镜和致动件，振动件至少部分固定于基板，光学振镜固定于振动件，且位于微型显示面板的出射光路上；致动件位于振动件和基板之间且固定于基板，致动件用于驱动振动件带动光学振镜振动。
17.第二方面，本技术实施方式提供一种近眼显示装置，包括壳体和第一方面的光机装置，光机装置设置于壳体。
18.本技术提供的光机装置及近眼显示装置，将扩展像素致动器应用于微型显示面板以扩展微型显示面板的像素分辨率。微型显示面板安装于扩展像素致动器，扩展像素致动器可以帮助微型显示面板散热而无需额外设置散热装置，使得光机装置体积小，可以更好地应用于对体积要求较为严格的近眼显示装置中。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术提供的光机装置的结构示意图。
21.图2为图1的光机装置的拆分示意图。
22.图3为图1的光机装置的部分拆分示意图。
23.图4为本技术提供的近眼显示装置的结构示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域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方式，都属于本技术保护的范围。
25.下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
26.请一并参阅图1和图2，本技术实施方式提供了一种光机装置10，包括微型显示面板110和扩展像素致动器120，扩展像素致动器120位于微型显示面板110的出射光路上，微型显示面板110安装于扩展像素致动器120。
27.微型显示面板110可以为micro led，也即微米发光二极管，微米发光二极管作为下一代显示技术，具有优秀的显示效果，色彩还原性强，宽视角，高刷新率，高对比度，高稳定性，低功耗，高灰度等优势，显现出比液晶显示(liquid crystal display,lcd)和有机发
光二极管(organic light emitting diode,oled)显示更优异的性能。
28.通过使两帧连续图像彼此偏移且交错的方式生成比屏幕像素数量更高分辨率的图像，这种显示方案被称为扩展像素分辨率(extended pixel resolution,xpr)。扩展像素致动器120通常使用音圈电机(voice coil motor,vcm)周期性地驱动光致动组件123以实现图像的偏移。
29.本技术提供的光机装置10，将扩展像素致动器120应用于微型显示面板110以扩展微型显示面板110的像素分辨率。微型显示面板110安装于扩展像素致动器120，扩展像素致动器120可以帮助微型显示面板110散热而无需额外设置散热装置，使得光机装置10体积小，可以更好地应用于近眼显示设备。
30.在一种实施方式中，光机装置10还包括镜头130，扩展像素致动器120和镜头130依次位于微型显示面板110的出射光路上，镜头130安装于扩展像素致动器120，使得光机装置体积小型化。
31.扩展像素致动器120包括盖板121、基板122和连接于盖板121和基板122之间的光致动组件123，镜头130安装于盖板121，微型显示面板110安装于基板122。
32.基板122可以为矩形，在一种实施方式中，基板122可以大致为方形，在本实施方式中，不限制基板122的形状，可以根据光机装置10的具体设置而调整，例如圆形、椭圆形等。盖板121的形状与尺寸与基板122相匹配，使光致动组件123可以安装于基板122与盖板121间同时保持扩展像素致动器120的小型化。基板122和盖板121可以由金属材料制成，例如铝合金材料或者其他刚度较好的金属材料，通过机加工的方式制成。基板122也可以采用刚度较好的塑胶材料，通过注塑的方法制成。
33.请参阅图3，在一种实施方式中，微型显示面板110包括显示部111，基板122设有装配孔1221，显示部111安装于装配孔1221内，显示部111用于出射图像光。显示部111可以为微型发光二极管模块，微型发光二极管模块包括阵列排布的多个发光二极管单元。微型显示面板110还可以包括电路板，显示部111设置于该电路板，并与电路板电连接，在电流的驱动下微型发光二极管模块可发出图像光。
34.基板122包括相背的第一表面1222和第二表面1223，微型显示面板110安装于第一表面1222，第二表面1223朝向盖板121。装配孔1221贯穿第一表面1222和第二表面1223，装配孔1221在第一表面1222的开口的尺寸与形状与显示部111匹配，使得显示部111可以安装于装配孔1221，再利用胶水固定于基板122，使微型显示面板110可以稳定地固定于基板122。
35.基板122包括装配部1224，装配部1224凸设于第二表面1223，装配孔1221设于装配部1224，并贯穿装配部1224。装配孔1221在装配部1224的开口的面积可以小于装配孔1221在第一表面1222的开口的面积，以对显示部111进行限位，避免显示部111从装配孔1221朝向第二表面1223的一侧脱出。其中，装配孔1221在装配部1224的开口适于使显示部111发出的图像光全部通过，不对显示部111的显示内容造成遮挡即可。
36.在一种实施方式中，基板122还包括第一定位部1225和第二定位部1226，第一定位部1225凸设于第二表面1223，第一定位部1225用于定位安装光致动组件123，第一定位部1225包括端面1227，端面1227朝向盖板121，第二定位部1226凸设于端面1227。第二定位部1226用于定位安装光致动组件123。基板122还包括定位件1228，定位件1228凸设于第二表
面1223，定位件1228的数量可以为多个，定位件1228用于与光致动组件123相抵以固定光致动组件123在基板122上的位置。
37.示例性的，第一定位部1225的数量可以包括四个，四个第一定位部1225分别设置于基板122的四个转角处。对应的，第二定位部1226的数量也为四个，四个第二定位部1226分别设置于四个第一定位部1225。定位件1228的数量至少包括四个，任意相邻的两个第一定位部1225之间均设置有一个定位件1228。
38.盖板121设有镜头安装孔1211，镜头安装孔1211贯穿盖板121，镜头130安装于镜头安装孔1211，并与盖板121螺纹连接。通过螺纹连接，可以实现镜头130和盖板121的可拆卸连接，便于镜头130和盖板121的组装和后期的维修保养。
39.在一种实施方式中，盖板121包括盖板外表面1212和镜头安装部1213，盖板外表面1212位于盖板121背离光致动组件123的一侧，镜头安装部1213凸设于盖板外表面1212，镜头安装孔1211设置于镜头安装部1213。
40.镜头安装孔1211和镜头安装部1213可以对应微型显示面板110的出射光路设置于盖板121的中心位置，以达到良好的显示效果。在其他实施方式中，镜头安装孔1211和镜头安装部1213的位置也可以根据光机装置10的具体设计而调整，只要镜头130位于微型显示面板110的出射光路，不影响光机装置10的显示效果即可。
41.在本实施方式中，镜头安装部1213可以为环状凸沿，环绕镜头安装孔1211设置。镜头安装部1213的内周壁可以设有内螺纹，镜头130靠近盖板121的一端的外周面设有外螺纹，镜头130通过外螺纹和镜头安装部1213的内螺纹连接，以将镜头130稳定安装于盖板121。镜头130和盖板121的连接方式不限于螺纹连接，在其他实施方式中，镜头130可以通过卡扣和卡槽结构卡合于盖板121，或者通过粘接的方式安装于盖板121。镜头安装部1213相当于增大了盖板121中间区域的厚度，从而增大了盖板121和镜头130的连接面积，使得镜头130与盖板121之间的连接更加稳固，且盖板121只在中间区域较厚，减小了对光机装置10体积小型化的影响。
42.在一种实施方式中，盖板121设有第一安装孔1214，基板122设有对应第一安装孔1214的第二安装孔1229，光机装置10还包括紧固件140，紧固件140穿设于第二安装孔1229，并延伸至第一安装孔1214内与盖板121螺纹连接，以连接基板122和盖板121。通过紧固件140的螺纹连接，可以实现基板122和盖板121的可拆卸连接，便于光机装置10的组装和后期的维护保养。当然，在其他一些实施方式中，基板122和盖板121之间也可以通过胶水等方式进行固定连接。
43.在一种实施方式中，盖板121的外周壁凸设有第一安装部1215，第一安装孔1214设于第一安装部1215，基板122的外周壁凸设有第二安装部1230，第二安装部1230与第一安装部1215相对，第二安装孔1229设于第二安装部1230。第一安装部1215和第二安装部1230的设置使得在通过紧固件140固定连接基板122和盖板121时，可以避让基板122和盖板121间的光致动组件123，而无需对基板122和盖板121进行额外的设计。本实施例方式中，第一安装孔1214可以包括一个或者多个。示例性，第一安装孔1214包括两个，两个第一安装孔1214分别设置于盖板121和第一安装部1215，呈对角分布。相对应的，第二安装孔1229和紧固件140的数量均为两个。
44.在一种实施方式中，盖板121包括盖板内表面1216和安装柱1217，盖板内表面1216
朝向基板122，安装柱1217凸设于盖板内表面1216，第一安装孔1214设置于安装柱1217。安装柱1217起到保持基板122和盖板121之间的间距的作用，紧固件140穿设于第二安装孔1229，与设于安装柱1217的第一安装孔1214连接，增大了紧固件140和盖板121的连接面积，既可以稳定连接基板122和盖板121，又可以使得基板122和盖板121间的间距一定，光致动组件123可以稳定地安装于基板122和盖板121之间。
45.进一步地，盖板121还包括支撑柱1218，支撑柱1218凸设于盖板内表面1216，基板122还设有支撑槽1231，支撑柱1218插设于支撑槽1231内。支撑柱1218也起到保持基板122和盖板121之间的间距的作用。支撑柱1218还可以起到定位的作用，在连接盖板121和基板122时，可以先将支撑柱1218插设于支撑槽1231，确定基板122和盖板121的相对位置后，再通过紧固件140连接基板122与盖板121。支撑柱1218的数量可以为一个，一个支撑柱1218可以设置于盖板121的一角。
46.本实施方式中，支撑柱1218和安装柱1217均包括两个，两个支撑柱1218分别设置于盖板121的两个对角处，两个安装柱1217分别设置于盖板121的另外两个对角处。当然，在其他实施方式中，可以根据光机装置10的具体设置调整支撑柱1218和安装柱1217的数量和位置，在此不再赘述。
47.请继续参阅图2，在一种实施方式中，光致动组件123包括振动件1232、光学振镜1233和致动件1234，振动件1232至少部分固定于基板122，光学振镜1233固定于振动件1232，且位于微型显示面板110的出射光路上；致动件1234位于振动件1232和基板122之间且固定于基板122，致动件1234用于驱动振动件1232带动光学振镜1233振动。
48.微型显示面板110出射的光线会穿过扩展像素致动器120内的光学振镜1233，并且经由光学振镜1233进行快速的反复振动(改变显示位置)，凭借不断的改变影像的所在位置，以增加解析度，提升微型显示面板110的显示画面的品质，从而提升显示效果。
49.振动件1232包括振镜框1240和磁性件1236，振镜框1240与基板122相对，磁性件1236设置于振镜框1240朝向基板122的表面。振镜框1240可以大致为矩形框体，振镜框1240可以由薄钢片切割或者冲压而成。振镜框1240设有振镜固定孔1235，振镜固定孔1235设于振镜框1240的中心位置且位于微型显示面板110的光路，光学振镜1233固定于振镜固定孔1235内。磁性件1236可以为永磁体。在一种实施方式中，磁性件1236的数量可以为四个，分别设于振镜框1240的四条边上。振镜框1240还设有振动件定位孔1237，第二定位部1226可以穿设于振动件定位孔1237，以定位安装振镜框1240。振镜框1240可以通过点胶的方式固定于基板122。
50.光学振镜1233可以为透明平板，光学振镜1233位于微型显示面板110的光路上，以使得光束能够通过光学振镜1233。光学振镜1233可通过粘接、卡接等方式固定于振动件1232。
51.致动件1234包括柔性电路板1241和线圈1238，柔性电路板1241可以贴设于基板122，线圈1238设置于柔性电路板1241背离基板122的表面，并与柔性电路板1241电性连接。柔性电路板1241可以大致为矩形框体，形状和尺寸与振动件1232匹配，致动件1234的中心位置镂空设计以使微型显示面板110射出的光通过。线圈1238可以是线条通过高精度的绕制而成。在本实施方式中，致动件1234可以对应磁性件1236设有四个线圈1238，四个线圈1238与四个磁性件1236一一对应且磁性配合。磁性件1236与线圈1238产生的交变电磁场产
生交变电磁力，从而驱动光学振镜1233产生角度偏移。柔性电路板1241还设有致动件定位孔1239，致动件定位孔1239的位置与第一定位部1225对应，第一定位部1225穿设于致动件定位孔1239，以定位安装致动件1234。柔性电路板1241可以通过点胶的方式固定于基板122。
52.请参阅图4，本技术实施方式还提供一种近眼显示装置20，包括壳体21以及上述任一实施方式的光机装置10，光机装置10设置于壳体21。近眼显示装置20可以是ar眼镜或者vr眼镜，本实施例以近眼显示装置20为ar眼镜为例进行说明。
53.本实施方式中，壳体21为镜架，壳体21可以包括镜框211、镜臂212和镜腿213，镜臂212的数量为两个，两个镜臂212分别固定连接于镜框211的长度方向两端，每个镜臂212均可与镜框211相互垂直。光机装置10可以包括两个，两个光机装置10分别固定于两个镜臂212。光机装置10还可以包括两个光学组合器(未示出)，两个光学组合器沿镜框211的长度方向间隔排布，以分别对应于人体的左右眼。光机装置10发出的图像光可入射至光学组合器，并经光学组合器引导至人眼形成虚拟图像。光学组合器还用于透射环境光至人眼，图像光和环境光在人眼叠加，实现用户对现实场景和虚拟信息的同时观察。
54.关于光机装置10的详细结构特征请参阅上述实施方式的相关描述。由于近眼显示装置20包括上述实施例中的光机装置10，因而具有光机装置10所具有的一切有益效果，在此不再赘述。
55.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本技术中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本技术中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
56.以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。