CN104280219B - 头戴显示器镜头组件测试机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种头戴显示器镜头组件测试机，包括用于固定支撑镜头组件的夹持部、用于驱动所述夹持部在水平面上沿与所述镜头组件光轴垂直的方向上运动的第一驱动机构、以及设置于所述夹持部一侧的影像接收装置，所述第一驱动机构驱动所述夹持部运动进而带动所述镜头组件运动使得所述镜头组件的光轴与影像接收装置的光轴一致。本发明的头戴显示器镜头组件测试机，将影像接收装置设置于人眼的位置，代替人眼透过镜头组件接收成像在显示器上的图像，并进行拍照，以获取头戴显示器镜头组件的相关信息，尤其适合头戴显示器中光学组件的测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学镜头组件测试技术领域，具体地说，是涉及一种头戴显示器镜头组件测试机。
背景技术
头戴显示器（HMD）作为近几年新兴的技术，是一种放大超微显示屏上的图像，将影像投射于用户视网膜上,进而呈现于观看者眼中大屏幕图像。头戴显示器目前在工业、军事、文艺、娱乐等多方面具有广泛的应用。
目前很多企业已经纷纷推出自己的头戴显示器，但是由于目前技术上还不成熟，未经过市场的实际检验，没有形成统一的行业标准，所以配套与头戴显示器生产的各种专业设备还没出现。
基于此，如何发明一种适用于头戴显示器中光学组件测试使用的机器，是本发明主要解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决目前还没有专门用于对头戴显示器进行检测的设备，提出了一种头戴显示器镜头组件测试机。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种头戴显示器镜头组件测试机，包括用于固定支撑镜头组件的夹持部、用于驱动所述夹持部在水平面上沿与所述镜头组件光轴垂直的方向上运动的第一驱动机构、以及设置于所述夹持部一侧的影像接收装置，所述第一驱动机构驱动所述夹持部运动进而带动所述镜头组件运动使得所述镜头组件的光轴与影像接收装置的光轴一致。
进一步的，所述的夹持部包括基准面、用于承载所述镜头组件的承载治具、以及第一基板，所述基准面固设于所述第一基板上，且所述基准面上具有由四周边框围成的透光孔，所述镜头组件设置于所述透光孔的前方，所述承载治具固设于所述基准面的边框上。
进一步的，所述的夹持部还包括设置于所述第一基板上的压紧机构，所述镜头组件四周具有组件边框，所述压紧机构用于将所述组件边框压紧使其与所述基准面的边框贴合。
进一步的，所述的压紧机构包括压紧件以及用于推动所述压紧件在所述第一基板上沿与所述镜头组件光轴平行的方向上运动的第二驱动机构。
优选的，所述的压紧件与所述组件边框相接触的表面上固设有具有弹性的压紧治具。
优选的，所述基准面上位于所述透光孔的下方还固设有保持治具。
进一步的，所述的影像接收装置为工业相机，所述工业相机固定于承载平台上，所述的承载平台还连接有用于驱动其在水平面上前后运动的第三驱动机构。
进一步的，所述的承载平台固设在第一六轴平台上，所述第一六轴平台与所述第三驱动机构的动力输出轴固定连接。
进一步的，所述第一基板上还设置有显示单元，所述显示单元设置于所述夹持部的另外一侧，通过第二六轴平台设置于所述第一基板上，包括光板以及设置于所述光板上面的测试图卡。
进一步的，所述的第二六轴平台还连接有用于驱动其在所述第一基板上前后运动的第四驱动机构。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的头戴显示器镜头组件测试机，将影像接收装置设置于人眼的位置，代替人眼透过镜头组件接收成像在显示器上的图像，并进行拍照，以获取头戴显示器镜头组件的相关信息，尤其适合头戴显示器中光学组件的测试。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1 是本发明所提出的头戴显示器镜头组件测试机一种实施例的光学原理图；
图2是本发明所提出的头戴显示器镜头组件测试机的一种实施例的俯视图；
图3是本发明所提出的头戴显示器镜头组件测试机的一种实施例的主视图；
图4是本发明所提出的头戴显示器镜头组件测试机的一种实施例的左视图；
图5是本发明所提出的头戴显示器镜头组件测试机的一种实施例MTF-back focus曲线图；
其中，图1-图4中，1、夹持部；101、基准面；102、承载治具；103、第一基板；104、透光孔；105、压紧机构；106、压紧件；107、压紧治具；108、保持治具；2、第一驱动机构；301、影像接收装置；302、承载平台；303、第三驱动机构；304、第一六轴平台；401、镜头组件；501、显示器；601、显示单元；602、第二六轴平台；603、光板；604、测试图卡；605、第四驱动机构；701、第二基板。
具体实施方式
针对目前还没有一种用于对头戴显示器镜头组件进行检验、测试的专业设备的问题，本发明提出了一种头戴显示器镜头组件测试机，尤其适合头戴显示器镜头组件的检验、测试。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，本实施例的一种头戴显示器镜头组件测试机，其原理如图1所示，将影像接收装置301设置于人眼的位置，代替人眼透过镜头组件401接收成像在显示器501上的图像，并进行拍照，方便后期通过对图像分析处理进而可以分析出头戴显示器镜头组件的相关信息。如图2-图3所示，为本实施例所提出的头戴显示器镜头组件测试机的俯视图，包括用于固定支撑镜头组件的夹持部1、用于驱动所述夹持部1在水平面上沿与所述镜头组件光轴垂直的方向上运动的第一驱动机构2、以及设置于所述夹持部1一侧的影像接收装置301，如图3所示，为本实施例所提出的头戴显示器镜头组件测试机的主视图，在测试时，镜头组件401固定于所述夹持部1上，所述第一驱动机构2驱动所述夹持部1运动进而带动所述镜头组件401运动使得所述镜头组件的光轴与影像接收装置301的光轴一致。本实施例的头戴显示器镜头组件测试机的工作原理是：第一驱动机构2驱动所述夹持部1运动进而带动所述镜头组件401运动使得所述镜头组件的光轴与影像接收装置301的光轴一致，影像接收装置301与镜头组件401的距离与正常佩戴时人眼距离镜头组件401的位置一致，影像接收装置301代替人眼透过镜头组件401接收成像在显示器501上的图像，并进行拍照，因此，其所拍的照与人眼所观看到的图像是一致的。至于后期对图像的处理分析进而可以分析出头戴显示器镜头组件的相关信息，采用现有的的软件算法即可实现，不属于本实施例头戴显示器镜头组件测试机所解决技术问题的必要组成部分。
作为一个优选的实施例，如图2、图3所示，所述的夹持部1包括基准面101、用于承载所述镜头组件的承载治具102、以及第一基板103，所述基准面101固设于所述第一基板103上，且所述基准面101上具有由四周边框围成的透光孔104，所述镜头组件设置于所述透光孔104的前方，所述承载治具102固设于所述基准面101的边框上。在本实施例中，基准面101为镜头组件401固定时提供一个标定的基准平面，方便镜头组件401的安装固定，由于镜头组件401的前方要固定显示器或者模拟显示器的显示装置，因此，应该将镜头组件设置于所述透光孔104的前方，方便设置显示器件。承载治具102在本实施例中起到初步支撑固定镜头组件的作用，其结构可以跟据具体产品的外形而定，比如可以为形成于基准面101的边框上的卡扣、或者安装于基准面101的边框上的螺钉等结构。
由于当仅靠承载治具102将镜头组件401固定于基准面101上时，无法保证镜头组件401的与基准面101相贴合，进而影响检测结果，因此，所述的夹持部1还包括设置于所述第一基板103上的压紧机构105，所述镜头组件401四周具有组件边框（图中未示出），所述压紧机构105用于将所述组件边框压紧使其与所述基准面101的边框贴合。
如图2所示，本实施例给出了一种压紧机构105的具体实施方式，所述的压紧机构105包括压紧件106以及用于推动所述压紧件106在所述第一基板103上沿与所述镜头组件光轴平行的方向上运动的第二驱动机构（由于角度原因图中未示出），当镜头组件401固定于基准面101上之后，压紧件106在第二驱动机构的推动下，靠近镜头组件并将所述组件边框压紧使其与所述基准面101的边框贴合。其中，第二驱动机构可以采用气缸或者电机实现。通过将气缸或者电机的动力输出轴推动压紧件106运动。
为了防止第二驱动机构的动作较大，造成对镜头组件的破坏，如图2所示，所述的压紧件106与所述组件边框相接触的表面上固设有具有弹性的压紧治具107。可以起到对第二驱动推力的缓冲作用，其中，压紧治具107可以为橡胶垫、塑料垫、乳胶垫等具有一定弹性的材质。
当对镜头组件检测完毕时，第二驱动机构会驱动压紧机构106往与镜头组件相反的方向运动，脱离与镜头组件的接触，若此时承载治具102承载镜头组件不稳的话，容易造成镜头组件掉落，甚至致其损坏，优选在所述基准面101上位于所述透光孔的下方还固设有保持治具108，如图3所示，保持治具108固设与所述基准面101上，可以为一块具有一定宽度的平板，能够托住镜头组件，优选保持治具108通过弹簧与基准面101固定连接，当镜头组件固定在基准面101上后，将保持治具108拉出，保持治具108中间具有向上突出的凸部，松开保持治具108后在弹簧的收缩力作用下，凸部能够将镜头组件夹住。因此，即便当出现承载治具102承载镜头组件不稳的话，镜头组件从基准面101上脱落的情况时，由保持治具的夹持作用，可以防止镜头组件掉落，可以有效起到保护镜头组件的作用。
进一步的，所述的影像接收装置301可以采用工业相机实现，所述工业相机固定于承载平台302上，所述的承载平台302还连接有用于驱动其在水平面上前后运动的第三驱动机构303。由于影像接收装置301用于替代人眼，位于人眼的角度观察显示器透过镜头组件所成的像，因此，需要将影像接收装置301与镜头组件的距离与实际佩戴时人眼和镜头组件之间的距离一致，然而人眼和镜头组件之间的距离很小，在更换其他镜头组件连续测试时，很不方便，因此，通过设置第三驱动机构303，用于驱动承载平台302前后运动进而带动影像接收装置301前后运动，只有在测试时才需要将影像接收装置301调节至此距离，方便了镜头组件的更换。
如图2所示，图中有两个影像接收装置301，当被测品是双眼组件时，可以采用两个影像接收装置301同时测试，或者当同一被测品需要不同的镜头测试的话，可以分别使用两个影像接收装置301进行测量；比如同一产品畸变和MTF有不同的要求时，可以采用不同的镜头，在一次测量中全部完成。
由于对镜头组件测试时需要保证影像接收装置301与镜头组件的光轴是一致的，为了方便调整满足两者一致，所述的承载平台302固设在第一六轴平台304上，用于调整影像接收装置301的光轴，所述第一六轴平台304与所述第三驱动机构305的动力输出轴固定连接。
实施例二，本实施例的一种头戴显示器镜头组件测试机适用于对镜头组件的最佳后焦的找准，一方面可以指导头带显示器的显示器与镜头组件的安装，另外一方面可以用于分别测试左眼和右眼的最佳后焦，判断两者的最佳后焦误差是否在允许的范围之内，以验证产品是否合格。由于不需要连同显示器与镜头组件一起固定在夹持部1上，因此，如图2所示，只需在夹持部1的与影像接收装置301相反的一侧设置显示单元601，用于模拟显示器进行成像。显示单元601设置在所述第一基板103上，所述显示单元601设置于所述夹持部1的另外一侧，通过第二六轴平台602设置于所述第一基板103上，包括光板603以及设置于所述光板603上面的测试图卡604。本实施例的头戴显示器镜头组件测试机在对镜头组件进行测试时，需要调整影像接收装置301与镜头组件的光轴以及测试图卡604的中心一致，因此，第二六轴平台602用于调整测试图卡604的中心。
由于不同的头戴显示器的最佳后焦是不同的，需要多次移动镜头组件分别进行测试，最终找到最佳后焦，所述的第二六轴平台602还连接有用于驱动其在所述第一基板103上前后运动的第四驱动机构605，同样道理的，第四驱动机构605可以采用气缸或者电机实现。通过将气缸或者电机的动力输出轴推动第二六轴平台602运动。
如图5所示，是本实施例的测试机所计算出不同后焦（back focus）的所对应的MTF（Modulation Transfer Function）值，放上待测镜头组件以后，控制第四驱动机构605调整测试图卡604与镜头组件之间的距离，在连续由远及近或由近及远，间隔同样距离连续取几个点的影像计算MTF值， 附图5中L处对应的后焦值就是被测品的最佳后焦。
此外，为了保证整套系统的稳定性，所述夹持部1、第一驱动机构2、以及第三驱动机构等固设于第二基板701上。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，包括用于固定支撑镜头组件的夹持部、用于驱动所述夹持部在水平面上沿与所述镜头组件光轴垂直的方向上运动的第一驱动机构、以及设置于所述夹持部一侧的影像接收装置，所述第一驱动机构驱动所述夹持部运动进而带动所述镜头组件运动使得所述镜头组件的光轴与影像接收装置的光轴一致，所述的夹持部包括基准面、用于承载所述镜头组件的承载治具、以及第一基板，所述第一基板上还设置有显示单元，所述显示单元设置于所述夹持部的另外一侧，通过第二六轴平台设置于所述第一基板上，包括光板以及设置于所述光板上面的测试图卡，所述的第二六轴平台还连接有用于驱动其在所述第一基板上前后运动的第四驱动机构。
2.根据权利要求1所述的头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，所述基准面固设于所述第一基板上，且所述基准面上具有由四周边框围成的透光孔，所述镜头组件设置于所述透光孔的前方，所述承载治具固设于所述基准面的边框上，所述承载治具为形成于基准面的边框上的卡扣，或者安装于基准面的边框上的螺钉。
3.根据权利要求2所述的头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，所述的夹持部还包括设置于所述第一基板上的压紧机构，所述镜头组件四周具有组件边框，所述压紧机构用于将所述组件边框压紧使其与所述基准面的边框贴合。
4.根据权利要求3所述的头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，所述的压紧机构包括压紧件以及用于推动所述压紧件在所述第一基板上沿与所述镜头组件光轴平行的方向上运动的第二驱动机构。
5.根据权利要求4所述的头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，所述的压紧件与所述组件边框相接触的表面上固设有具有弹性的压紧治具。
6.根据权利要求5所述的头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，所述基准面上位于所述透光孔的下方还固设有保持治具。
7.根据权利要求2-6任一项所述的头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，所述的影像接收装置为工业相机，所述工业相机固定于承载平台上，所述的承载平台还连接有用于驱动其在水平面上前后运动的第三驱动机构。
8.根据权利要求7所述的头戴显示器镜头组件测试机，其特征在于，所述的承载平台固设在第一六轴平台上，所述第一六轴平台与所述第三驱动机构的动力输出轴固定连接。
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