專利名稱：一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今頭盔顯示器在軍工領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。機(jī)載頭盔顯示器可以代替機(jī)載屏顯來顯示飛機(jī)儀表參數(shù)，使飛行員不用低頭看儀表，將注意力集中在前方。頭盔顯示器還可集成頭盔瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，顯示瞄準(zhǔn)信息，使戰(zhàn)斗機(jī)飛行員先發(fā)制敵。頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)一般都包括像源、透鏡組和反射鏡，其中像源是一塊小型的顯示屏，像源發(fā)出的光線通過透鏡組，打到使用者眼前的反射鏡上，光線經(jīng)反射鏡反射后進(jìn)入人眼，從而讓使用者看到圖像。其中，像源和和透鏡組需要安裝在一個(gè)光學(xué)封裝結(jié)構(gòu)中，并需要通過該結(jié)構(gòu)來嚴(yán)格保證透鏡和像源的位置精度，否則會(huì)影響顯示質(zhì)量。頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)可分為同軸系統(tǒng)和離軸系統(tǒng)兩種，同軸系統(tǒng)中各透鏡的光軸共線，而離軸系統(tǒng)中各透鏡的光軸不共線。同軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，加工相對(duì)簡(jiǎn)便，但是結(jié)構(gòu)尺寸較大，重量較重。離軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，加工困難，但是尺寸小，重量輕，可達(dá)到更好的成像質(zhì)量，是當(dāng)前頭盔顯示器發(fā)展的趨勢(shì)。然而，由于離軸光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)透鏡軸線不重合，透鏡排列不規(guī)則，因此其封裝結(jié)構(gòu)的形狀也不規(guī)則，這樣的結(jié)構(gòu)難以加工，難以設(shè)置合適的加工基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)，常需要5軸加工中心才能加工，且加工精度難以保證，光學(xué)透鏡的定位精度也就難以保證，從而影響了顯示質(zhì)量。因此，光學(xué)封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與加工是離軸光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其目的是提高離軸光學(xué)系統(tǒng)的透鏡位置精度，保證顯示質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案是該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)包括由前部殼體、中部殼體和后部殼體三部分依次連接組成的殼體，所述的前部殼體的其中一個(gè)面是完全敞開的,并通過殼體蓋板封閉,所述的后部殼體的端部通過后部殼體封閉；所述的前部殼體內(nèi)安裝有第一透鏡和第二透鏡，且第一透鏡和第二透鏡端部的平面作為裝配定位面，與前部殼體的內(nèi)壁貼合，對(duì)第一透鏡和第二透鏡垂直于光軸的方向進(jìn)行定位；所述的前部殼體的底部設(shè)有安裝第一透鏡和第二透鏡的定位槽，對(duì)第一透鏡和第二透鏡沿光軸方向進(jìn)行定位；所述的中部殼體內(nèi)安裝有第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡，且第四透鏡和第五透鏡的光軸共線，與第三透鏡不共線，所述的第三透鏡通過第三透鏡壓圈壓緊固定，所述的第四透鏡和第五透鏡通過第五透鏡壓圈一起壓緊固定，且第四透鏡和第五透鏡之間安裝有保證兩透鏡之間距離的透鏡墊塊；所述的后部殼體內(nèi)安裝有像源，并通過殼體后蓋將像源蓋在后部殼體內(nèi)。所述的第一透鏡和第二透鏡為方形，且第一透鏡、第二透鏡與前部殼體之間設(shè)有用于將第一透鏡和第二透鏡壓緊的彈性壓緊片；所述的殼體蓋板設(shè)有對(duì)第一透鏡和第二透鏡進(jìn)行定位、壓緊的定位槽。所述的第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡均為圓形，中部殼體是與第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡外形相配合的圓形，且中部殼體上安裝第三透鏡的一段軸線與安裝第四透鏡和第五透鏡的一段軸線不共線。所述的像源的安裝位置與安裝角度通過后部殼體的機(jī)加工精度保證。所述的像源采用OLED屏或者是IXD屏或者是CRT屏。所述的彈性壓緊片的材料為玻璃纖維片或者是尼龍片。具有上述結(jié)構(gòu)的該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)對(duì)離軸光學(xué)系統(tǒng)的透鏡和像源固定可靠，透鏡位置精度高，提高顯示質(zhì)量，并且像源位置可微調(diào)，結(jié)構(gòu)可加工性好，易于實(shí)現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖I為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖2所示結(jié)構(gòu)的A-A方向的剖視圖。 圖5為圖3所示結(jié)構(gòu)的B-B方向的剖視圖。在圖1-5中，I :第一透鏡；2 :第二透鏡；3 :彈性壓緊片；4 :第三透鏡；5 :第四透鏡；6 :第五透鏡；7 :像源；8 :前部殼體；9 :殼體蓋板；10 :第三透鏡壓圈；11 :中部殼體；12 透鏡墊塊；13 :第五透鏡壓圈；14 :調(diào)整墊片；15 :后部殼體；16 :殼體后蓋。
具體實(shí)施例方式由圖1-5所示結(jié)構(gòu)結(jié)合可知，該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)包括I個(gè)像源、5片透鏡及封裝外殼結(jié)構(gòu)零件若干。封裝外殼結(jié)構(gòu)由硬鋁合金加工而成，透鏡中2片透鏡加工為方形，3片為圓形。透鏡的封裝外殼結(jié)構(gòu)由三段殼體拼接而成，三段殼體分別對(duì)方形透鏡、圓形透鏡和像源進(jìn)行封裝，通過封裝外殼的結(jié)構(gòu)特性來保證鏡片和像源的位置精度，并由殼體零件的機(jī)加工精度來保證這三段殼體零件之間的裝配精度。其中，封裝像源的殼體可通過調(diào)整墊片來對(duì)其位置進(jìn)行微調(diào)，從而對(duì)像源的位置進(jìn)行微調(diào)。該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)為該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)包括由前部殼體8、中部殼體11和后部殼體15三部分依次連接組成的殼體，前部殼體8的其中一個(gè)面是完全敞開的，并通過殼體蓋板9封閉，后部殼體15的端部通過后部殼體16封閉；前部殼體8內(nèi)安裝有第一透鏡I和第二透鏡2，且第一透鏡I和第二透鏡2端部的平面作為裝配定位面，與前部殼體8的內(nèi)壁貼合，對(duì)第一透鏡I和第二透鏡2垂直于光軸的方向進(jìn)行定位；前部殼體8的底部設(shè)有安裝第一透鏡I和第二透鏡2的定位槽，對(duì)第一透鏡I和第二透鏡2沿光軸方向進(jìn)行定位；第一透鏡I和第二透鏡2為方形，且第一透鏡I、第二透鏡2與前部殼體8之間設(shè)有用于將第一透鏡I和第二透鏡2壓緊的彈性壓緊片3且彈性壓緊片3的材料為非金屬材料，如玻璃纖維片或者是尼龍片；殼體蓋板9設(shè)有對(duì)第一透鏡I和第二透鏡2進(jìn)行定位、壓緊的定位槽。中部殼體11內(nèi)安裝有第三透鏡4、第四透鏡5和第五透鏡6，且第四透鏡5和第五透鏡6的光軸共線，與第三透鏡4不共線，且成一定角度；第三透鏡4通過第三透鏡壓圈10壓緊固定，第四透鏡5和第五透鏡6通過第五透鏡壓圈13 —起壓緊固定，且第四透鏡5和第五透鏡6之間安裝有保證兩透鏡之間距離的透鏡墊塊12 ;第三透鏡4、第四透鏡5和第五透鏡6均為圓形，中部殼體11是與第三透鏡4、第四透鏡5和第五透鏡6外形相配合的圓形，且中部殼體11上安裝第三透鏡4的一段軸線與安裝第四透鏡5和第五透鏡6的一段軸線不共線，因此，中部殼體11兩端安裝透鏡的圓孔也成一定角度，加工時(shí)需使用工裝夾具或利用四軸數(shù)控機(jī)床加工。后部殼體15內(nèi)安裝有像源7，并通過殼體后蓋16將像源7蓋在后部殼體15內(nèi)，像源7的安裝位置與安裝角度通過后部殼體15的機(jī)加工精度保證，像源7采用OLED屏或者是LCD屏或者是CRT屏，盡管這些屏的結(jié)構(gòu)有較大不同，與后部殼體15的安裝結(jié)構(gòu)需做相應(yīng)改動(dòng)，但都可通過后部殼體15來保證其安裝精度。 中部殼體11與前部殼體8、后部殼體15之間通過螺釘連接，其間的裝配精度通過軸孔配合來保證。由于殼體11外形為圓柱面，可由車削加工完成，由此可保證其兩端的同軸度和配合公差，而前部殼體8和后部殼體15上與中部殼體11配合的圓柱面需通過工裝車削加工或數(shù)控銑削加工。中部殼體11與后部殼體15間墊有調(diào)整墊片14，調(diào)整墊片14為厚度O. 2mm的不銹鋼薄片，可通過增減調(diào)整墊片14的數(shù)量來微調(diào)中部殼體11與后部殼體15之間的相對(duì)位置，從而微調(diào)像源7與第五透鏡6之間的相對(duì)位置。前部殼體8、中部殼體11與后部殼體15的材料都為硬鋁合金，例如7075、2024等，可以保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并且重量輕，易于加工。該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)對(duì)離軸光學(xué)系統(tǒng)的透鏡和像源固定可靠，透鏡位置精度高，提高顯示質(zhì)量，并且像源位置可微調(diào)，結(jié)構(gòu)可加工性好，易于實(shí)現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)包括由前部殼體(8 )、中部殼體(11)和后部殼體(15 )三部分依次連接組成的殼體，所述的前部殼體(8)的其中一個(gè)面是完全敞開的，并通過殼體蓋板(9)封閉，所述的后部殼體(15)的端部通過后部殼體(16)封閉； 所述的前部殼體(8)內(nèi)安裝有第一透鏡(I)和第二透鏡(2)，且第一透鏡(I)和第二透鏡(2)端部的平面作為裝配定位面，與前部殼體(8)的內(nèi)壁貼合，對(duì)第一透鏡(I)和第二透鏡(2)垂直于光軸的方向進(jìn)行定位；所述的前部殼體(8)的底部設(shè)有安裝第一透鏡(I)和第二透鏡(2)的定位槽，對(duì)第一透鏡(I)和第二透鏡(2)沿光軸方向進(jìn)行定位； 所述的中部殼體(11)內(nèi)安裝有第三透鏡(4)、第四透鏡(5)和第五透鏡(6)，且第四透鏡(5)和第五透鏡(6)的光軸共線，與第三透鏡(4)不共線，所述的第三透鏡(4)通過第三透鏡壓圈(10)壓緊固定，所述的第四透鏡(5)和第五透鏡(6)通過第五透鏡壓圈(13)—起壓緊固定，且第四透鏡(5)和第五透鏡(6)之間安裝有保證兩透鏡之間距離的透鏡墊塊(12); 所述的后部殼體(15)內(nèi)安裝有像源(7)，并通過殼體后蓋(16)將像源(7)蓋在后部殼體(15)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一透鏡(I)和第二透鏡(2)為方形，且第一透鏡(I)、第二透鏡(2)與前部殼體(8)之間設(shè)有用于將第一透鏡(I)和第二透鏡(2)壓緊的彈性壓緊片(3);所述的殼體蓋板(9)設(shè)有對(duì)第一透鏡(I)和第二透鏡(2)進(jìn)行定位、壓緊的定位槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第三透鏡(4)、第四透鏡(5)和第五透鏡(6)均為圓形，中部殼體(11)是與第三透鏡(4)、第四透鏡(5)和第五透鏡(6)外形相配合的圓形，且中部殼體(11)上安裝第三透鏡(4)的一段軸線與安裝第四透鏡(5)和第五透鏡(6)的一段軸線不共線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的像源(7)的安裝位置與安裝角度通過后部殼體(15)的機(jī)加工精度保證。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的像源(7)采用OLED屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的像源(7)采用IXD屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的像源(7)采用CRT屏。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的彈性壓緊片(3)的材料為玻璃纖維片。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的彈性壓緊片(3)的材料為尼龍片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，包括1個(gè)像源、5片透鏡及封裝外殼，封裝外殼結(jié)構(gòu)由硬鋁合金加工而成，透鏡中2片透鏡加工為方形，3片為圓形，透鏡的封裝外殼結(jié)構(gòu)由三段殼體拼接而成，三段殼體分別對(duì)方形透鏡、圓形透鏡和像源進(jìn)行封裝，通過封裝外殼的結(jié)構(gòu)特性來保證鏡片和像源的位置精度，并由殼體零件的機(jī)加工精度來保證這三段殼體零件之間的裝配精度，其中，封裝像源的殼體可通過調(diào)整墊片來對(duì)其位置進(jìn)行微調(diào)，從而對(duì)像源的位置進(jìn)行微調(diào)。具有上述特殊結(jié)構(gòu)的該種用于頭盔顯示器的光學(xué)系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)對(duì)離軸光學(xué)系統(tǒng)的透鏡和像源固定可靠，透鏡位置精度高，提高顯示質(zhì)量，并且像源位置可微調(diào)。
文檔編號(hào)G02B7/02GK102967939SQ20121044206
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者蔡慶楠, 楊新軍, 謝松林, 藍(lán)景恒, 田永明, 陳國勝 申請(qǐng)人:中航華東光電有限公司