[發明專利]一種廣角光學自由曲面鏡片的拼裝方法

有效

• 申請號: 201910360159.7
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110031971B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳市銳思華創技術有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/01;G02B5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種廣角光學自由曲面鏡片的拼裝方法，其特征在于，所述拼裝方法包括如下步驟：

第一步，加工自由曲面反射子鏡片；

第二步，構建成像光學結構；

第三步，安裝自由曲面反射子鏡片，將自由曲面反射子鏡片安裝到第二步構建成的成像光學結構的光路中，將所述自由曲面反射子鏡片分別連接一精密運動機構，所述精密運動機構至少包括X軸行走模塊、Y軸行走模塊、Z軸行走模塊、及以X軸為轉軸的X軸轉動模塊、及以Y軸為轉軸的Y軸轉動模塊、及以Z軸為轉軸的Z軸轉動模塊；

第四步，安裝相機鏡頭結構及圖像分析軟件；

第五步，對自由曲面反射子鏡片進行6維度位置調整，先通過圖像輸入接口輸入一個特定空間頻率的橫縱條紋圖像，所述橫縱條紋圖像包括多個橫縱條紋子圖像，所述橫縱條紋子圖像的布局與自由曲面反射子鏡片的布局相同，多個所述橫縱條紋子圖像分別由對應位置的自由曲面反射子鏡片反射并成虛像，由相機鏡頭結構接收虛像并將虛像傳送至計算機，由圖像分析軟件對虛像進行圖像分析，所述圖像分析軟件會根據虛像的顯示信息和自由曲面反射子鏡片的位置將虛像分為多個分別與自由曲面反射子鏡片相對應的ROI，然后由圖像分析軟件并行分析計算每個ROI的特定頻率的條紋的MTF值， 根據MTF值調整自由曲面反射子鏡片的6維度空間位置，當所有MTF值達到設計目標值時，則判定自由曲面反射子鏡片已經組裝到位；

第六步、將第五步調整好的多個自由曲面反射子鏡片拼接固定成一個整體鏡片，得到拼裝成的廣角光學自由曲面鏡片。

2.根據權利要求1所述的一種廣角光學自由曲面鏡片的拼裝方法，其特征在于，所述第一步包括：先確定符合要求的大面積自由曲面反射鏡片的設計參數，然后根據大面積自由曲面反射鏡片的設計參數劃分出多個陣列分布的自由曲面反射子鏡片并分別確定其設計參數，然后根據自由曲面反射子鏡片的設計參數分別加工出自由曲面反射子鏡片，所述自由曲面反射子鏡片的數量為4片、6片、9片。

3.根據權利要求1所述的一種廣角光學自由曲面鏡片的拼裝方法，其特征在于，所述第二步包括：所述成像光學結構為抬頭顯示光學結構，所述抬頭顯示光學結構包括圖像輸入接口、定向衍射片、第一離軸自由曲面反射鏡片、第二離軸自由曲面反射鏡片、成虛像玻璃、人眼觀察窗口、虛像位置，所述定向衍射片作為中繼像面，所述圖像輸入接口的圖像光線通過第一離軸自由曲面反射鏡片、第二離軸自由曲面反射鏡片按照設計的角度投射成像光束到成虛像玻璃上，再通過成虛像玻璃反射部分光線到人眼觀察窗口，使人眼能看到一個在前方的虛像；

所述第三步還包括：將第二步構建的成像光學結構中的第二離軸自由曲面反射鏡片替換為第一步中的多個自由曲面反射子鏡片，所述自由曲面反射子鏡片按照第一步中大面積自由曲面反射鏡片設計參數中的位置進行排列，由精密運動機構驅動，自由曲面反射子鏡片能進行6維度的空間位置調整。

4.根據權利要求3所述的一種廣角光學自由曲面鏡片的拼裝方法，其特征在于，所述第四步包括：在第二步構建的成像光學結構中的人眼觀察窗口位置安裝相機鏡頭結構，所述相機鏡頭結構用于代替人眼接收虛像，所述相機鏡頭結構通過數據線連接計算機，所述計算機安裝有圖像分析軟件。

5.根據權利要求1所述的一種廣角光學自由曲面鏡片的拼裝方法，其特征在于，所述第五步的技術原理如下：

所有自由曲面反射子鏡片的空間位置與空間角度會影響自由曲面反射子鏡片在成像顯示結構中得到的虛像的像質損失，而自由曲面反射子鏡片對應特征成像區域，所述拼裝方法通過MTF值來判定自由曲面反射子鏡片的成像系統的像質損失程度，當MTF值達到要求并一致時，即判定自由曲面反射子鏡片的像質損失程度一致，這時自由曲面反射子鏡片的空間位置與空間角度與第一步中大面積自由曲面反射鏡片劃分前的位置一致，進而判定所有自由曲面反射子鏡片拼裝成符合要求的大面積自由曲面反射鏡片。