头戴式设备的光学模块的制作方法

本公开整体涉及头戴式设备领域。

背景技术：

1、头戴式设备包括显示屏和将光从显示屏引导至用户眼睛的光学器件。通过单独地将光引导到用户的每只眼睛，内容可以立体视觉显示给用户，例如，作为计算机生成现实(cgr)体验的一部分。

技术实现思路

1、本公开的第一方面是一种用于被配置为向用户呈现内容的头戴式设备的光学模块。该光学模块包括光学模块外壳组件、显示组件和眼睛相机。该光学模块外壳组件具有第一端部和第二端部。该透镜连接到该光学模块外壳组件并且定位在该光学模块外壳组件的该第一端部处。该显示组件连接到该光学模块外壳组件并且定位在该光学模块外壳组件的该第二端部处。该显示组件被配置为使得该内容通过该透镜显示给该用户。该眼睛相机连接到该光学模块外壳组件并且定位在该光学模块外壳组件的该第二端部处。该眼睛相机被配置为通过该透镜获得图像。

2、在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块外壳组件包括第一部分，该第一部分连接到第二部分，并且该透镜保持在该第一部分和该第二部分之间。在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，突出部限定在该透镜上，并且通道限定在该光学模块外壳组件的该第一部分上，使得该突出部位于该通道中并在该通道内接合该光学模块外壳组件的该第一部分，以相对于该光学模块外壳组件固定该透镜并阻止该透镜相对于该光学模块外壳组件移动。在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该透镜和该显示组件以并排布置连接到该光学模块外壳组件。在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块外壳组件在该透镜和该显示组件之间限定内部空间。

3、在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块还包括：排气端口，该排气端口允许空气在该内部空间和外部环境之间行进；以及过滤元件，该过滤元件阻止外来颗粒进入该内部空间。在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块还包括粉尘捕集器，该粉尘捕集器位于该内部空间中并且被配置为保持外来颗粒。

4、在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块还包括基准标记，该基准标记形成在该透镜上并且在由该眼睛相机获得的图像中可见以用于校准。在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该透镜是反折射透镜。在根据本公开的第一方面的光学模块的一些具体实施中，该透镜是反折射光学系统的一部分。

5、本公开的第二方面是一种用于被配置为向用户呈现内容的头戴式设备的光学模块。该光学模块包括：光学模块外壳组件，该光学模块外壳组件限定内部空间；透镜，该透镜连接到该光学模块外壳组件；显示组件，该显示组件连接到该光学模块外壳组件。该显示组件被配置为使得该内容通过该透镜显示给该用户。红外发射器位于该透镜和该显示组件之间该光学模块外壳组件的该内部空间中。该红外发射器被配置为通过该透镜发射红外辐射。

6、在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该红外发射器包括柔性电路和发射部件，该发射部件连接到该柔性电路并且被配置为发射红外辐射。在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，其中该发射部件围绕该光学模块外壳组件的光轴布置成阵列。在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该柔性电路延伸穿过穿过该光学模块外壳组件形成的电气端口，并且密封元件形成在该柔性电路上并且在该电气端口处与该光学模块外壳组件接合。在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块外壳组件限定：光学路径开口，该光学路径开口邻近该显示组件并且被配置为允许光从该显示组件传递到该透镜；基部表面，该基部表面围绕该光学路径开口延伸，其中该红外发射器位于该基部表面上；以及周壁，该周壁位于该基部表面外侧。

7、在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块还包括眼睛相机，该眼睛相机被配置为获得示出由该红外发射器发射的该红外辐射的反射部分的图像。在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该眼睛相机连接到该光学模块外壳组件并且被配置为通过该透镜获得该图像。在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该光学模块还包括基准标记，该基准标记形成在该透镜上并且在由该眼睛相机获得的图像中可见以用于校准。在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该透镜是反折射透镜。在根据本公开的第二方面的光学模块的一些具体实施中，该透镜是反折射光学系统的一部分。

8、本公开的第三方面是一种被配置为向用户呈现内容的头戴式设备。该头戴式设备包括：外壳；第一光学模块，该第一光学模块位于该外壳中；以及第二光学模块，该第二光学模块位于该外壳中。瞳孔间距调节组件相对于该外壳支撑该第一光学模块和该第二光学模块，以允许调节该第一光学模块和该第二光学模块之间的距离。该头戴式设备还包括：第一前向相机，该第一前向相机连接到该第一光学模块并且可通过该瞳孔间距调节组件与该第一光学模块一致地移动；以及第二前向相机，该第二前向相机连接到该第二光学模块并且可通过该瞳孔间距调节组件与该第二光学模块一致地移动。通过该瞳孔间距调节组件调节该第一光学模块和该第二光学模块之间的距离还调节该第一前向相机和该第二前向相机之间的距离。

9、在根据本公开的第三方面的头戴式设备的一些具体实施中，该外壳包括一个或多个光学透射面板，该第一前向相机和该第二前向相机可通过该一个或多个光学透射面板获得环境的图像。

10、在根据本公开的第三方面的头戴式设备的一些具体实施中，该第一前向相机的光轴与该第一光学模块的光轴对准，并且该第二前向相机的光轴与该第二光学模块的光轴对准。

11、在根据本公开的第三方面的头戴式设备的一些具体实施中，该第一前向相机相对于该第一光学模块以固定关系连接，并且该第二前向相机相对于该第二光学模块以固定关系连接。

12、在根据本公开的第三方面的头戴式设备的一些具体实施中，该瞳孔间距调节组件在调节该第一光学模块和该第二光学模块之间的该距离期间保持该第一光学模块的光轴和该第二光学模块的光轴之间的第一间距大致等于该第一前向相机的光轴和该第二前向相机的光轴之间的第二间距。

技术特征：

1.一种用于头戴式设备的光学模块，所述光学模块包括：

2.根据权利要求1所述的光学模块，其中所述红外发射器包括柔性电路和位于所述柔性电路上的发射部件。

3.根据权利要求2所述的光学模块，其中所述柔性电路具有c形配置，以使得所述柔性电路围绕所述光学模块的所述光轴延伸，并且所述发射部件围绕所述光学模块的所述光轴布置。

4.根据权利要求1所述的光学模块，其中所述红外发射器位于所述透镜与所述显示器之间、在由所述光学模块的所述外壳限定的内部空间中。

5.根据权利要求4所述的光学模块，其中：

6.根据权利要求5所述的光学模块，其中所述相机开口穿过所述外壳的所述基部表面形成，并且与所述光学路径开口相邻且分开。

7.根据权利要求6所述的光学模块，其中所述相机开口在与所述光学模块的所述光轴大体对准的方向上延伸穿过所述基部表面。

8.根据权利要求6所述的光学模块，其中所述相机开口在与所述光学模块的所述光轴平行的45度内的方向上延伸穿过所述基部表面。

9.根据权利要求1所述的光学模块，其中所述红外发射器位于所述外壳的外部。

10.根据权利要求9所述的光学模块，其中红外透射面板形成在所述外壳中以允许由所述红外发射器发射的所述红外辐射行进穿过所述外壳的内部空间并且穿过所述透镜。

11.根据权利要求9所述的光学模块，其中所述红外发射器连接到所述外壳的外表面以使得所述红外发射器与所述显示器相邻并且围绕所述显示器延伸。

12.根据权利要求9所述的光学模块，其中：

13.根据权利要求1所述的光学模块，其中所述红外发射器包括被配置为发射第一波段中的红外辐射的第一组发射部件和被配置为发射第二波段中的红外辐射的第二组发射部件，其中所述第一波段对应于第一成像任务，并且所述第二波段对应于第二成像任务。

14.根据权利要求13所述的光学模块，其中所述第一波段包括850纳米的波长，并且所述第二波段包括940纳米的波长。

15.根据权利要求13所述的光学模块，其中所述第一成像任务包括生物识别，并且所述第二成像任务包括眼睛注视方向跟踪。

16.根据权利要求1所述的光学模块，还包括：

17.一种用于头戴式设备的光学模块，包括：

18.一种头戴式设备，包括：

19.一种头戴式设备，包括：

20.根据权利要求19所述的头戴式设备，其中：

技术总结本公开涉及头戴式设备的光学模块。本发明公开了一种用于被配置为向用户呈现内容的头戴式设备的光学模块。该光学模块包括光学模块外壳组件、显示组件和眼睛相机。该光学模块外壳组件具有第一端部和第二端部。该透镜连接到该光学模块外壳组件并且定位在该光学模块外壳组件的该第一端部处。该显示组件连接到该光学模块外壳组件并且定位在该光学模块外壳组件的该第二端部处。该显示组件被配置为使得该内容通过该透镜显示给该用户。该眼睛相机连接到该光学模块外壳组件并且定位在该光学模块外壳组件的该第二端部处。该眼睛相机被配置为通过该透镜获得图像。技术研发人员：I·S·马瑞克,J·K·奎扎尔沃,A·V·米拉贝拉,林蔚君,J·C·弗兰克林,F·C·王,M·莫伊尔辛,B·N·特里凯尔,A·N·兹默曼受保护的技术使用者：苹果公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12