虚拟现实眼镜及其组装方法

技术领域

本申请涉及虚拟现实眼镜的技术领域，尤其涉及一种虚拟现实眼镜及其组装方法。

背景技术

随着科技发展，人们已经不满足于二维的影像显示。可以显示三维影像的虚拟现实眼镜因此而问世。为了显示三维影像，虚拟现实眼镜一般是通过多层的透镜建立立体的图像。更具体地，虚拟现实眼镜通常包括镜筒以及多个镜片。所述的镜片使用过盈配合手工组装以设置于镜筒上。

然而，手工组装的耗时长。除此之外，作业人员在组装时会对镜片施加外力，让镜筒夹持镜片的边缘实现固定。如此一来，镜片可能会产生微裂纹或直接损坏。也就是说，现有的虚拟现实眼镜及其组装的方法并不利于工业化的生产，且良率较差。因此，如何设计一种易于组装、良率高且适用于自动化生产的虚拟现实眼镜，便成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种虚拟现实眼镜及其组装方法，解决目前的虚拟现实眼镜需要通过人工组装，导致效率低、良率差且无法适用于自动化生产的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，提供了一种虚拟现实眼镜，其包括镜筒组件、支撑架组件以及显示屏。镜筒组件包括镜筒本体以及第一透镜。镜筒本体具有第一通光孔以及彼此相对的第一端面和第二端面，第一端面以及第二端面环绕第一通光孔，其中镜筒本体的内表面设置有第一阶梯部，第一阶梯部环绕第一通光孔。第一透镜设置于第一阶梯部上。支撑架组件设置于镜筒组件上，支撑架组件包括支撑架本体、第二透镜以及第三透镜。支撑架本体具有第二通光孔以及彼此相对的第三端面和第四端面，第三端面以及第四端面环绕第二通光孔，其中支撑架本体的内表面设置有第二阶梯部以及第三阶梯部，第二阶梯部以及第三阶梯部环绕第二通光孔，第三端面与第二端面连接。第二透镜设置于第二阶梯部上。第三透镜设置于第三阶梯部上。显示屏设置于第四端面上。

第二方面，提供了一种虚拟现实眼镜的组装方法，其包括：提供镜筒本体以及第一透镜，镜筒本体具有第一通光孔以及彼此相对的第一端面和第二端面，第一端面以及第二端面环绕第一通光孔，其中镜筒本体的内表面设置有第一阶梯部，第一阶梯部环绕第一通光孔；对准第一透镜与镜筒本体；设置第一透镜于镜筒本体的第一阶梯部上，以形成镜筒组件；提供支撑架本体、第二透镜以及第三透镜，支撑架本体具有第二通光孔以及彼此相对的第三端面和第四端面，第三端面以及第四端面环绕第二通光孔，其中支撑架本体的内表面设置有第二阶梯部以及第三阶梯部，第二阶梯部以及第三阶梯部环绕第二通光孔，第三端面与第二端面连接；对准第二透镜、第三透镜与支撑架本体；分别设置第二透镜以及第三透镜于支撑架本体的第二阶梯部以及第三阶梯部上，以形成支撑架组件；对准镜筒组件与支撑架本体；设置镜筒组件的第二端面于支撑架组件的第三端面上；以及提供显示屏；对准显示屏与支撑架组件；以及设置显示屏于支撑架组件的第四端面上。

在本申请实施例中，虚拟现实眼镜通过第一阶梯部、第二阶梯部以及第三阶梯部分别承载透镜。如此一来，透镜可以较容易地安装于镜筒本体以及支撑架本体上，以减少透镜受力损坏的风险。进一步地，阶梯式的架构亦可以获得较大的光路，提高虚拟现实眼镜的显示效果。除此之外，本申请的虚拟现实眼镜可以通过自动化机台自动对位校准来进行组装，从而实现高良率、高品质以及自动化的生产。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的示意图；

图2是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的分解图；

图3是本申请一实施例的镜筒组件的分解图；

图4是本申请一实施例的镜筒本体的下视图；

图5是本申请一实施例的支撑架组件的分解图；

图6是本申请一实施例的支撑架本体的下视图；

图7是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法；

图8是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第一子步骤；

图9是本申请一实施例的镜筒本体的示意图；

图10是本申请一实施例的第一透镜的示意图；

图11是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第二子步骤；

图12是本申请一实施例的支撑架本体的示意图；

图13是本申请一实施例的第二透镜的示意图；

图14是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第三子步骤；

图15是本申请一实施例的支撑架本体的另一示意图；

图16是本申请一实施例的第三透镜的示意图；

图17是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第四子步骤；

图18是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第五子步骤；

图19是本申请一实施例的支撑架本体的另一下视图；以及

图20是本申请一实施例的显示屏的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1以及图2，其分别是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的示意图以及分解图。如图所示，虚拟现实眼镜1包括镜筒组件10、支撑架组件11以及显示屏12。其中，支撑架组件11设置于镜筒组件10上，且显示屏12设置于支撑架组件11的远离镜筒组件10的一侧上。

请参阅图3以及图4，其分别是本申请一实施例的镜筒组件的分解图以及镜筒本体的下视图。如图所示，镜筒组件10包括镜筒本体100以及第一透镜101。镜筒本体100具有第一通光孔1000以及彼此相对的第一端面1001和第二端面1002。第一端面1001以及第二端面1002环绕第一通光孔1000。其中镜筒本体100的内表面设置有第一阶梯部1003，第一阶梯部1003环绕第一通光孔1000。具体来说，第一阶梯部1003是由第一端面1001的靠近第一通光孔1000的内缘向下凹陷形成。进一步地，第一阶梯部1003的尺寸形状对应于第一透镜101，以使第一透镜101可以设置于第一阶梯部1003上。

在一些实施例中，第一阶梯部1003可以通过第一粘胶与第一透镜101连接。举例来说，第一粘胶可以包括乳胶(Latex)、丙烯酸树脂(Acrylic resin)、环氧树脂(Phenolicepoxy resin)、聚氨酯(Polyurethane,PU)、或其任意组合，但不限于此。通过第一粘胶固定第一透镜101与第一阶梯部1003，可以使镜筒组件10的结构更加稳固。

在一些实施例中，镜筒本体100可以具有连接凸部1004。连接凸部1004设置于第二端面1002上，并朝向远离第二端面1002的方向沿伸。具体来说，连接凸部1004是由第二端面1002的远离第一通光孔1000的外缘向外凸出形成。连接凸部1004用于与支撑架本体110连接(下文中将会详细解释)。

在一些实施例中，第一透镜101可以是平透镜。亦即，第一透镜101可以没有曲率。除此之外，第一透镜101可以是多层膜的结构。举例来说，第一透镜101可以包括疏水层、滤光层、抗磨耗层等各种功能层，以进一步强化第一透镜101的性能。应当注意的是，上述的举例仅是示例。在其它的实施例中，第一透镜101也可以是凸透镜或是凹透镜，其根据整体设计而定。

请参阅图5以及图6，其分别是本申请一实施例的支撑架组件的分解图以及支撑架本体的下视图。支撑架组件11设置于镜筒组件10上。更具体地，支撑架组件11设置于镜筒组件10的第二端面1002上。支撑架组件11包括支撑架本体110、第二透镜111以及第三透镜112。

支撑架本体110具有第二通光孔1100以及彼此相对的第三端面1101和第四端面1102。第三端面1101以及第四端面1102环绕第二通光孔1100。其中支撑架本体110的内表面设置有第二阶梯部1103以及第三阶梯部1104，第二阶梯部1103以及第三阶梯部1104环绕第二通光孔1100。具体来说，第二阶梯部1103是由第三端面1101的靠近第二通光孔1100的内缘向下凹陷形成；第三阶梯部1104是由第二阶梯部1103的靠近第二通光孔1100的内缘向下凹陷形成。亦即，支撑架本体110中具有阶梯状结构。进一步地，第二阶梯部1103的尺寸形状对应于第二透镜111，以使第二透镜111设置于第二阶梯部1103上；第三阶梯部1104的尺寸形状对应于第三透镜112，以使第三透镜112设置于第三阶梯部1104上。

在本实施例中，支撑架本体110的第三端面1101与第二端面1002连接。为使连接更加稳固，在一些实施例中，支撑架本体110的外表面可以设置有第四阶梯部1105。具体来说，第四阶梯部1105是由第三端面1101的远离第二通光孔1100的外缘向下凹陷形成。因此，通过第四阶梯部1105与连接凸部1004连接，可以使支撑架本体110和镜筒本体100彼此卡合。

在一些实施例中，第四阶梯部1105可以通过第四粘胶与连接凸部1004连接。其中，第四粘胶可以相似或相同于第一粘胶，因此不再赘述。

在一些实施例中，支撑架本体110还可以包括逃气沟槽1106，逃气沟槽1106凹设于支撑架本体110的内表面。当支撑架组件11组装后，因气温变化而膨胀或收缩的气体可以经由逃气沟槽1106进出支撑架组件11，以避免支撑架组件11内部的气体压力过大或过小。如此一来，可以防止支撑架组件11因气体膨胀或收缩而导致透镜偏移或是损害，进而影响显示效果。

第二透镜111设置于第二阶梯部1103上。在一些实施例中，第二透镜111具有第一曲率半径。举例来说，第二透镜111可以是凹透镜。亦即，第二透镜111的两个表面的第一曲率半径都是负值；或者，两个表面中的一个的第一曲率半径是数值较大的负值，两个表面中的另一个的第一曲率半径是数值较小的正值。进一步地，当第二透镜111是凹透镜时，第二阶梯部1103可以对应于第二透镜111设置并具有相应的曲线形状。除此之外，第二透镜111可以是多层膜的结构。举例来说，第二透镜111可以包括疏水层、滤光层、抗磨耗层等各种功能层，以进一步强化第二透镜111的性能。应当注意的是，上述的举例仅是示例。在其它的实施例中，第二透镜111也可以是平透镜或是凸透镜，其根据整体设计而定。

在一些实施例中，第二阶梯部1103可以通过第二粘胶与第二透镜111连接。其中，第二粘胶可以相似或相同于第一粘胶，因此不再赘述。

第三透镜112设置于第三阶梯部1104上。在一些实施例中，第三透镜112具有第二曲率半径。举例来说，第三透镜112可以是凸透镜。亦即，第三透镜112的两个表面的第二曲率半径都是正值；或者，两个表面中的一个的第二曲率半径是数值较大的正值，两个表面中的另一个的第二曲率半径是数值较小的负值。进一步地，当第三透镜112是凸透镜时，第三阶梯部1104可以对应于第三透镜112设置并具有相应的曲线形状。除此之外，第三透镜112可以是多层膜的结构。举例来说，第三透镜112可以包括疏水层、滤光层、抗磨耗层等各种功能层，以进一步强化第三透镜112的性能。应当注意的是，上述的举例仅是示例。在其它的实施例中，第三透镜112也可以是平透镜或是凹透镜，其根据整体设计而定。

在一些实施例中，第三阶梯部1104可以通过第三粘胶与第三透镜112连接。其中，第三粘胶可以相似或相同于第一粘胶，因此不再赘述。

显示屏12设置于第四端面1102上。举例来说，显示屏12可以包括基板、驱动层、液晶显示层、滤光层、以及导光层等，但不限于此。在一些实施例中，显示屏12也可以是其他种类的显示器，并用于提供显示功能。在一些实施例中，显示屏12可以通过锁固、黏贴、卡合等本领域的技术人员所认知的方式固定于支撑架组件11的第四端面1102上。

承上所述，本申请提供了一种适用于自动组装的虚拟现实眼镜的架构。因此，在下文中，进一步地描述了所述的虚拟现实眼镜的组装方法，以使本申请的技术特征更加显而易见。

请参阅图7，其是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法。应当注意的是，下文中的步骤顺序并非固定不变及不可或缺的，有些步骤可以同时进行、省略或增加。此流程图是以较广及简易的方式描述本申请的步骤特征，并非用以限定本申请的制造方法步骤顺序及次数。如图所示，虚拟现实眼镜的组装方法包括：

步骤S10：提供镜筒本体100以及第一透镜101。镜筒本体100具有第一通光孔1000以及彼此相对的第一端面1001和第二端面1002，第一端面1001以及第二端面1002环绕第一通光孔1000，其中镜筒本体100的内表面设置有第一阶梯部1003，第一阶梯部1003环绕第一通光孔1000。

步骤S11：对准第一透镜101与镜筒本体100。

请一并参阅图8至图10，其分别是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第一子步骤、镜筒本体的示意图、以及第一透镜的示意图。如图所示，在一些实施例中，对准第一透镜101与镜筒本体100的步骤还可以包括：

子步骤S110：将第一阶梯部1003的四个角落设定为第一位置A1。

子步骤S111：设定四个第一位置A1的几何中心为第一中心点C1。

子步骤S112：将第一透镜101的四个角落设定为第二位置A2。

子步骤S113：设定四个第二位置A2的几何中心为第二中心点C2。

子步骤S114：通过第一中心点C1以及第二中心点C2校准镜筒本体100以及第一透镜101的横移以及旋转。

子步骤S115：通过四个第一位置A1以及四个第二位置A2校准镜筒本体100以及第一透镜101的倾斜。

举例来说，自动组装机台可以通过摄像装置、图像处理装置以及处理器等部件来取得上述的参数，并通过运算来自对校准，以实现高精度、自动化的自动组装过程。如此一来，便可以解决现有技术中通过人工组装导致精度差、号时且损坏率高的情形。

步骤S12：设置第一透镜101于镜筒本体100的第一阶梯部1003上，以形成镜筒组件10。其中，第一透镜101可以通过第一粘胶与第一阶梯部1003黏合，并通过烘烤、烘干、或是自然风干等方式让第一粘胶固化。

步骤S13：提供支撑架本体110、第二透镜111以及第三透镜112。支撑架本体110具有第二通光孔1100以及彼此相对的第三端面1101和第四端面1102，第三端面1101以及第四端面1102环绕第二通光孔1100，其中支撑架本体110的内表面设置有第二阶梯部1103以及第三阶梯部1104，第二阶梯部1103以及第三阶梯部1104环绕第二通光孔1100，第三端面1101与第二端面1002连接。

步骤S14：对准第二透镜111、第三透镜112与支撑架本体110。

请一并参阅图11以及图13，其分别是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第二子步骤、支撑架本体的示意图、以及第二透镜的示意图。如图所示，在一些实施例中，第二阶梯部1103具有两个直线侧边以及两个弧形侧边。第二透镜111具有两个直线侧边以及两个弧形侧边。因此，对准第二透镜111、第三透镜112与支撑架本体110的步骤还可以包括：

子步骤S140A：通过第二阶梯部1103的两个直线侧边以及两个弧形侧边与第二透镜111的两个直线侧边以及两个弧形侧边校准支撑架本体110以及第二透镜111的横移。

子步骤S141A：通过第二阶梯部1103的两个直线侧边与第二透镜111的两个直线侧边校准支撑架本体110以及第二透镜111的旋转。

子步骤S142A：将第二阶梯部1103的四个角落设定为第三位置A3。

子步骤S143A：设定四个第三位置A3的几何中心为第三中心点C3。

子步骤S144A：将第二透镜111的四个角落设定为第四位置A4。

子步骤S145A：设定四个第四位置A4的几何中心为第四中心点C4。

子步骤S146A：通过四个第四位置A4以及四个第三位置A3校准支撑架本体110以及第二透镜111的倾斜。

在一些实施例中，由于第二阶梯部1103的水平面积较小，导致在图像处理上可能会出现不清楚的情况。因此，当自动组装设备难以辨别第二阶梯部1103的直线侧边时，可以改以支撑架本体110的四个角落的L型凸部1107作为定位点，以进行校准支撑架本体110以及第二透镜111的横移和旋转。

请一并参阅图14至图16，其分别是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第三子步骤、支撑架本体的另一示意图、以及第三透镜的示意图。如图所示，在一些实施例中，第三阶梯部1104具有四个直线侧边L1。具体地，上述所指的侧边L1为第三阶梯部1104的内侧侧边，也就是其环绕第二通光孔1100的内圈的侧边。第三透镜112具有四个虚拟线段L2。具体地，上述所指的虚拟线段L2对应于第三阶梯部1104的内侧侧边。因此，对准第二透镜111、第三透镜112与支撑架本体110的步骤还可以包括：

子步骤S140B：通过第三阶梯部1104的四个直线侧边L1与第三透镜112的四个虚拟线段L2校准支撑架本体110以及第三透镜112的横移。

子步骤S141B：通过第三阶梯部1104的四个直线侧边L1中的两个与第三透镜112的四个虚拟线段L2中的两个校准支撑架本体110以及第三透镜112的旋转。其中，四个直线侧边L1可以是相对的两个直线侧边L1，或者是相邻的两个直线侧边L1。同样地，四个虚拟线段L2可以是相对的两个虚拟线段L2，或者是相邻的两个虚拟线段L2。

子步骤S142B：将第三阶梯部1104的四个角落设定为第五位置A5。

子步骤S143B：设定四个第五位置A5的几何中心为第五中心点C5。

子步骤S144B：将第三透镜112的四个角落设定为第六位置A6。

子步骤S145B：设定四个第六位置A6的几何中心为第六中心点C6。

子步骤S146B：通过四个第五位置A5以及四个第六位置A6校准支撑架本体110以及第三透镜112的倾斜。

类似于第一子步骤，自动组装机台可以通过摄像装置、图像处理装置以及处理器等部件来取得第一子步骤以及第三子步骤的参数，并通过运算来自对校准，以实现高精度、自动化的自动组装过程。如此一来，便可以解决现有技术中通过人工组装导致精度差、号时且损坏率高的情形。

步骤S15：分别设置第二透镜111以及第三透镜112于支撑架本体110的第二阶梯部1103以及第三阶梯部1104上，以形成支撑架组件11。其中，第二透镜111可以通过第二粘胶与第二阶梯部1103黏合，并通过烘烤、烘干、或是自然风干等方式让第二粘胶固化；第三透镜112可以通过第三粘胶与第三阶梯部1104黏合，并通过烘烤、烘干、或是自然风干等方式让第三粘胶固化。

步骤S16：对准镜筒组件10与支撑架本体110。

请一并参阅图17，其是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第四子步骤。如图所示，在一些实施例中，对准镜筒组件10与支撑架本体110的步骤还包括：

子步骤S160：通过第一透镜101的侧边与第二透镜111的侧边校准镜筒组件10与支撑架组件11的横移以及旋转。

子步骤S161：通过第一透镜101的上表面与第二透镜111的上表面校准镜筒组件10与支撑架组件11的倾斜。

步骤S17：设置镜筒组件10的第二端面1002于支撑架组件11的第三端面1101上。

在一些实施例中，镜筒组件10的连接凸部1004还可以与支撑架组件11的第四阶梯部1105互相卡合，且连接凸部1004与第四阶梯部1105之间可以涂布有宽度0.3mm至0.7mm且厚度0.01mm至0.05mm的胶水。较佳地，胶水的宽度可以是0.5mm且厚度可以是0.03mm。进一步地，连接凸部1004的内壁也可以涂布有胶水，以与支撑架组件11的外壁互相黏合。如此一来，镜筒组件10与支撑架组件11之间的连接将更加稳固。

步骤S18：提供显示屏12。

步骤S19：对准显示屏12与支撑架组件11。

请一并参阅图18至图20，其分别是本申请一实施例的虚拟现实眼镜的组装方法的第五子步骤、支撑架本体的另一下视图、以及显示屏的示意图。如图所示，在一些实施例中，对准显示屏12与支撑架组件11的步骤还包括：

子步骤S190：将第四端面1102的四个角落设定为第七位置A7；

子步骤S191：将显示屏12的四个角落设定为第八位置A8；以及

子步骤S192：通过四个第七位置A7以及四个第八位置A8校准支撑架组件11以及显示屏12的横移、旋转以及倾斜。

步骤S20：设置显示屏12于支撑架组件11的第四端面1102上。其中，显示屏12可以通过粘胶与支撑架组件11的第四端面1102黏合，并通过烘烤、烘干、或是自然风干等方式让粘胶固化。如此一来，便可以获得本申请的虚拟现实眼镜1。

综上所述，在本申请的虚拟现实眼镜通过第一阶梯部、第二阶梯部以及第三阶梯部分别承载透镜。如此一来，透镜可以较容易地安装于镜筒本体以及支撑架本体上，以减少透镜受力损坏的风险。进一步地，阶梯式的架构亦可以获得较大的光路，提高虚拟现实眼镜的显示效果。除此之外，本申请的虚拟现实眼镜可以通过自动化机台自动对位校准来进行组装，从而实现高良率、高品质以及自动化的生产。

需要说明的是，在本文中，术语“包含”、“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。