CN107270832A - 一种hud非球面反射镜面型检测光路及检测方法 - Google Patents

一种hud非球面反射镜面型检测光路及检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107270832A
CN107270832A CN201710660326.0A CN201710660326A CN107270832A CN 107270832 A CN107270832 A CN 107270832A CN 201710660326 A CN201710660326 A CN 201710660326A CN 107270832 A CN107270832 A CN 107270832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detected
wave front
light
spherical reflector
eyeglass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710660326.0A
Other languages
English (en)
Inventor
解洪升
黄慧
李春阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hope New (shanghai) Technology Co Ltd
Original Assignee
Hope New (shanghai) Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hope New (shanghai) Technology Co Ltd filed Critical Hope New (shanghai) Technology Co Ltd
Priority to CN201710660326.0A priority Critical patent/CN107270832A/zh
Publication of CN107270832A publication Critical patent/CN107270832A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及HUD设备技术领域，具体地说是一种HUD非球面反射镜面型检测光路及检测方法，其检测光路包括光源、准直透镜、分光棱镜、待检测非球面反射镜、标准镜片、中继透镜和哈特曼波前传感器，光源、准直透镜、分光棱镜、标准镜片按照光路方向自左至右依次设置，分光棱镜的前后两侧分别设置有待检测非球面反射镜、中继透镜，中继透镜的外侧设置有哈特曼波前传感器，光源发出的光经准直透镜、分光棱镜后分别入射到待检测非球面反射镜和标准镜片，哈特曼波前传感器用于测量待检测非球面反射镜以及标准镜片的波前像差；本发明同现有技术相比，在保证测量精度的前提下，操作简便、价格便宜，实现了对HUD非球面反射镜面型的快速检测。

Description

一种HUD非球面反射镜面型检测光路及检测方法
[技术领域]
本发明涉及HUD设备技术领域，具体地说是一种HUD非球面反射镜面型检测光路及检测方法。
[背景技术]
抬头显示器(HUD)随着车载光电子技术的发展，越来越多的受到人们的关注。因其可将车速、转速、导航等信息投影至挡风玻璃前，驾驶员避免了视线离开前方，提高了行车安全性。HUD设备根据其是否投射到挡风玻璃上，分为W-HUD(windshield HUD)和C-HUD(combiner HUD)，因W-HUD是将HUD整体设备嵌入汽车仪表台以下，相比C-HUD安全性更高。一般地，汽车挡风玻璃是一个自由曲面。现有的HUD设计方法核心部件在于一块非球面反射镜，用来校正挡风玻璃带来的像差。非球面反射镜加工精度的好坏直接影响最终的HUD成像效果。因此，对于其的检测是必不可少的环节。
目前，对非球面反射镜面型的检测可采用轮廓仪、ZYGO干涉仪等方法。亦有专利CN105157657A提出的检测方法，但该专利检测原理类似轮廓仪的方法。轮廓仪分接触式和非接触式，接触式对镜片面型有损伤，非球面反射镜的加工成本昂贵，不适于使用接触式轮廓仪。非接触式轮廓仪及ZYGO干涉仪等均价格昂贵，对HUD的前期原理验证及中小企业来说，代价太高。另外，使用非接触式轮廓仪及ZYGO干涉仪检测镜面面型时，需要进行专业的培训或具有相关知识背景的人进行操作。
因此，若能解决上述问题，在保证测量精度的前提下，操作简便、价格便宜，实现对HUD非球面反射镜面型的快速检测，将具有非常重要的意义。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种HUD非球面反射镜面型检测光路及检测方法，在保证测量精度的前提下，操作简便、价格便宜，实现了对HUD非球面反射镜面型的快速检测，避免了传统检测存在的代价太高、需专业人操作等问题。
为实现上述目的设计一种HUD非球面反射镜面型检测光路，包括光源1、准直透镜2、分光棱镜3、待检测非球面反射镜4、标准镜片5、中继透镜6和哈特曼波前传感器7，所述光源1、准直透镜2、分光棱镜3、标准镜片5按照光路方向自左至右依次设置，所述分光棱镜3的前后两侧分别设置有待检测非球面反射镜4、中继透镜6，所述中继透镜6的外侧设置有哈特曼波前传感器7，所述光源1发出的光经准直透镜2、分光棱镜3后分别入射到待检测非球面反射镜4和标准镜片5，所述哈特曼波前传感器7用于测量待检测非球面反射镜4以及标准镜片5的波前像差。
进一步地，所述标准镜片5为平面镜或标准非球面镜。
进一步地，所述准直透镜2、中继透镜6的焦距比值大于2:1。
进一步地，所述哈特曼波前传感器7为微透镜阵列与电荷耦合元件CCD的组合。
进一步地，所述哈特曼波前传感器7位于一个二维可移动平台上，所述二维可移动平台由步进电机驱动。
进一步地，所述光源1为激光、激光二极管或发光二极管。
进一步地，所述光源1为激光或激光二极管，所述光源1与消散斑光学器件组合为一体；所述消散斑光学器件为毛玻璃、位相板或光纤。
本发明还提供了一种HUD非球面反射镜面型检测光路的检测方法，包括以下步骤：1)光源1发出的光经准直透镜2、分光棱镜3后分别入射到待检测非球面反射镜4和标准镜片5；2)首先，遮挡住入射到待检测非球面反射镜4上的光，使用哈特曼波前传感器7测量标准镜片5的波前像差，此时的波前作为参考波前；其中，标准镜片5为平面镜时，其波前为平面波；标准镜片5为标准非球面镜时，其波前为非平面波；3)然后，遮挡住入射到标准镜片5上的光，使用哈特曼波前传感器7测量待检测非球面反射镜4的波前像差，此时的波前作为测量波前；4)由于波前像差与光程差有关，而光程差是折射率和路程的乘积，因此，通过对比测量波前与参考波前，即可推导出待检测非球面反射镜镜片和标准镜片的光程差，进而得到面型矢高的变化。
进一步地，步骤2)和步骤3)中，波前像差采用Zernike多项式进行表示。
本发明同现有技术相比，提供了一种基于哈特曼波前传感器的非球面面型的光学检测光路，其结构新颖、简单，设计合理，能够在保证测量精度的前提下，操作简便、价格便宜，实现了对HUD非球面反射镜面型的快速检测。此外，本发明所述的夏克-哈特曼波前传感器具有高分辨率、高灵敏度、高动态检测范围、操作简便等优势，可对PSF(点扩散函数)、MTF(调制传递函数)、波前像差等进行快速、简便的测量，该哈特曼波前传感器还可自主设计研制，值得推广应用。
[附图说明]
图1是本发明的光学检测光路结构示意图；
图中：1、光源 2、准直透镜 3、分光棱镜 4、待检测非球面反射镜 5、标准镜片 6、中继透镜 7、哈特曼波前传感器。
[具体实施方式]
如附图1所示，本发明提供了一种对车载HUD核心部件非球面反射镜面型检测光路，包括光源1、准直透镜2、分光棱镜3、待检测非球面反射镜4、标准镜片5、中继透镜6和哈特曼波前传感器7，光源1、准直透镜2、分光棱镜3、标准镜片5按照光路方向自左至右依次设置，分光棱镜3的前后两侧分别设置有待检测非球面反射镜4、中继透镜6，中继透镜6的外侧设置有哈特曼波前传感器7，光源1发出的光经准直透镜2、分光棱镜3后分别入射到待检测非球面反射镜4和标准镜片5，哈特曼波前传感器7用于测量待检测非球面反射镜4以及标准镜片5的波前像差。
其中，光源1为激光、激光二极管或发光二极管，当光源1为激光或激光二极管时，该光源1与消散斑光学器件组合为一体，消散斑光学器件为毛玻璃、位相板或光纤等器件；根据检测方法的不同，标准镜片5可为平面镜，亦可为标准非球面镜；准直透镜2和中继透镜6的焦距比值大于2:1；哈特曼波前传感器7为微透镜阵列与电荷耦合元件CCD的组合，该哈特曼波前传感器7位于一个二维可移动平台上，当待检测非球面反射镜面积过大时，可通过移动哈特曼波前传感器7对反射镜进行分步检测，最后通过图像拼接实现对整个面型的检测；二维可移动平台由步进电机驱动并控制。
本发明还提供了一种HUD非球面反射镜面型检测光路的检测方法，包括以下步骤：1)光源发出的光经准直透镜、分光棱镜后分别入射到待检测非球面反射镜和标准镜片；2)首先，遮挡住入射到待检测非球面反射镜上的光，使用哈特曼波前传感器测量标准镜片的波前像差，此时的波前作为参考波前；其中，标准镜片为平面镜时，其波前为平面波；标准镜片为标准非球面镜时，其波前为非平面波；3)然后，遮挡住入射到标准镜片上的光，使用哈特曼波前传感器测量待检测非球面反射镜的波前像差，此时的波前作为测量波前；4)由于波前像差与光程差有关，而光程差是折射率和路程的乘积，因此，通过对比测量波前与参考波前，即可推导出待检测非球面反射镜镜片和标准镜片的光程差，进而得到面型矢高的变化。步骤2)和步骤3)中，波前像差采用Zernike多项式进行表示。
下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明：
如附图1所示，光源1发出的光经准直透镜2和分光棱镜3分别入射到待检测非球面反射镜4和标准镜片5。假设待检测非球面反射镜4为直径为20mm 的镜片，标准镜片5为25mm直径的镜片。哈特曼波前传感器通光孔径为4.5mm，准直透镜2和中继透镜6的焦距比值为4.4:1。首先遮挡住入射到待检测非球面反射镜4上的光，使用哈特曼波前传感器7探测标准镜片5的波前，此时的波前作为参考波前；然后遮挡住入射到标准镜片5上的光，使用哈特曼波前传感器7探测待检测非球面反射镜4的波前，此时的波前作为测量波前。哈特曼波前传感器7采用Zernike多项式对波前像差进行描述，因波前像差与光程差有关，而光程差与路程有关。在MATLAB中，通过对比测量波前和参考波前，可得到待检测镜片的面型数据。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HUD非球面反射镜面型检测光路，其特征在于：包括光源(1)、准直透镜(2)、分光棱镜(3)、待检测非球面反射镜(4)、标准镜片(5)、中继透镜(6)和哈特曼波前传感器(7)，所述光源(1)、准直透镜(2)、分光棱镜(3)、标准镜片(5)按照光路方向自左至右依次设置，所述分光棱镜(3)的前后两侧分别设置有待检测非球面反射镜(4)、中继透镜(6)，所述中继透镜(6)的外侧设置有哈特曼波前传感器(7)，所述光源(1)发出的光经准直透镜(2)、分光棱镜(3)后分别入射到待检测非球面反射镜(4)和标准镜片(5)，所述哈特曼波前传感器(7)用于测量待检测非球面反射镜(4)以及标准镜片(5)的波前像差。
2.如权利要求1所述的检测光路，其特征在于：所述标准镜片(5)为平面镜或标准非球面镜。
3.如权利要求2所述的检测光路，其特征在于：所述准直透镜(2)、中继透镜(6)的焦距比值大于2:1。
4.如权利要求3所述的检测光路，其特征在于：所述哈特曼波前传感器(7)为微透镜阵列与电荷耦合元件CCD的组合。
5.如权利要求4所述的检测光路，其特征在于：所述哈特曼波前传感器(7)位于一个二维可移动平台上，所述二维可移动平台由步进电机驱动。
6.如权利要求5所述的检测光路，其特征在于：所述光源(1)为激光、激光二极管或发光二极管。
7.如权利要求5所述的检测光路，其特征在于：所述光源(1)为激光或激光二极管，所述光源(1)与消散斑光学器件组合为一体。
8.如权利要求7所述的检测光路，其特征在于：所述消散斑光学器件为毛玻璃、位相板或光纤。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述的HUD非球面反射镜面型检测光路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)光源(1)发出的光经准直透镜(2)、分光棱镜(3)后分别入射到待检测非球面反射镜(4)和标准镜片(5)；
2)首先，遮挡住入射到待检测非球面反射镜(4)上的光，使用哈特曼波前传感器(7)测量标准镜片(5)的波前像差，此时的波前作为参考波前；其中，标准镜片(5)为平面镜时，其波前为平面波；标准镜片(5)为标准非球面镜时，其波前为非平面波；
3)然后，遮挡住入射到标准镜片(5)上的光，使用哈特曼波前传感器(7)测量待检测非球面反射镜(4)的波前像差，此时的波前作为测量波前；
4)由于波前像差与光程差有关，而光程差是折射率和路程的乘积，因此，通过对比测量波前与参考波前，即可推导出待检测非球面反射镜镜片和标准镜片的光程差，进而得到面型矢高的变化。
10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中，波前像差采用Zernike多项式进行表示。
CN201710660326.0A 2017-08-04 2017-08-04 一种hud非球面反射镜面型检测光路及检测方法 Pending CN107270832A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710660326.0A CN107270832A (zh) 2017-08-04 2017-08-04 一种hud非球面反射镜面型检测光路及检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710660326.0A CN107270832A (zh) 2017-08-04 2017-08-04 一种hud非球面反射镜面型检测光路及检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107270832A true CN107270832A (zh) 2017-10-20

Family

ID=60076017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710660326.0A Pending CN107270832A (zh) 2017-08-04 2017-08-04 一种hud非球面反射镜面型检测光路及检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107270832A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108332740A (zh) * 2018-01-30 2018-07-27 北京空间机电研究所 一种无热化高精度光学折转棱镜系统及设计方法
CN110319793A (zh) * 2019-08-06 2019-10-11 清华大学深圳研究生院 一种透射旋转对称非球面检测系统和方法
CN110702009A (zh) * 2019-11-22 2020-01-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于逆向Hartmann计算机辅助法的三维测量系统
CN113260844A (zh) * 2019-12-06 2021-08-13 法国圣戈班玻璃厂 用于测量镶玻璃的给定区域的光学质量的测量方法、相关测量装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030010889A1 (en) * 2000-02-14 2003-01-16 Yasunori Igasaki Laser condensing apparatus and laser machining apparatus
CN101493375A (zh) * 2009-02-23 2009-07-29 中国科学院光电技术研究所 基于小口径圆形哈特曼-夏克波前传感器的拼接检测装置
CN102538701A (zh) * 2010-12-17 2012-07-04 佳能株式会社 测量方法和测量装置
CN104006759A (zh) * 2014-05-05 2014-08-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大口径大偏离量非球面反射镜抛光过程中复合检测方法
CN105157657A (zh) * 2015-05-19 2015-12-16 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种反射镜面型检测系统及方法
CN106840030A (zh) * 2017-03-29 2017-06-13 中国科学院上海应用物理研究所 一种二维长程面形检测装置及检测方法
CN207248116U (zh) * 2017-08-04 2018-04-17 望新（上海）科技有限公司 一种hud非球面反射镜面型检测光路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030010889A1 (en) * 2000-02-14 2003-01-16 Yasunori Igasaki Laser condensing apparatus and laser machining apparatus
CN101493375A (zh) * 2009-02-23 2009-07-29 中国科学院光电技术研究所 基于小口径圆形哈特曼-夏克波前传感器的拼接检测装置
CN102538701A (zh) * 2010-12-17 2012-07-04 佳能株式会社 测量方法和测量装置
CN104006759A (zh) * 2014-05-05 2014-08-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大口径大偏离量非球面反射镜抛光过程中复合检测方法
CN105157657A (zh) * 2015-05-19 2015-12-16 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种反射镜面型检测系统及方法
CN106840030A (zh) * 2017-03-29 2017-06-13 中国科学院上海应用物理研究所 一种二维长程面形检测装置及检测方法
CN207248116U (zh) * 2017-08-04 2018-04-17 望新（上海）科技有限公司 一种hud非球面反射镜面型检测光路

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108332740A (zh) * 2018-01-30 2018-07-27 北京空间机电研究所 一种无热化高精度光学折转棱镜系统及设计方法
CN108332740B (zh) * 2018-01-30 2020-08-14 北京空间机电研究所 一种无热化高精度光学折转棱镜系统及设计方法
CN110319793A (zh) * 2019-08-06 2019-10-11 清华大学深圳研究生院 一种透射旋转对称非球面检测系统和方法
CN110319793B (zh) * 2019-08-06 2024-03-22 清华大学深圳研究生院 一种透射旋转对称非球面检测系统和方法
CN110702009A (zh) * 2019-11-22 2020-01-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于逆向Hartmann计算机辅助法的三维测量系统
CN113260844A (zh) * 2019-12-06 2021-08-13 法国圣戈班玻璃厂 用于测量镶玻璃的给定区域的光学质量的测量方法、相关测量装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107270832A (zh) 一种hud非球面反射镜面型检测光路及检测方法
CN104932104B (zh) 一种可变焦光学系统及抬头显示系统
EP1113251A3 (en) Wavefront sensor with a Hartmann plate with multifocal lenses, and a lens meter and an active optical reflecting telescope using the sensor
CN108351518A (zh) 信息显示装置
CN102589854B (zh) 反射式差动共焦透镜焦距测量方法
US9239237B2 (en) Optical alignment apparatus and methodology for a video based metrology tool
CN106324838A (zh) 一种虚拟现实设备及虚拟现实系统
CN207248116U (zh) 一种hud非球面反射镜面型检测光路
ES2300355T3 (es) Procedimiento y aparato de medicion por transmision de la estructura geometrica de un componente optico.
CN105954860A (zh) 一键式测量双远心镜头
US8947675B2 (en) Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring apparatus, optical element producing apparatus and optical element
JP2005501290A (ja) 流動細胞測光レンズ系
CN109932820A (zh) 显示器
CN109932806A (zh) 光学镜头
CN104777595A (zh) 一种双远心光学镜头
CN109188666B (zh) 350mm口径1778.9mm焦距0.4～5μm波段离轴三反光学系统
CN205507198U (zh) 摄像光学镜头组
CN1900673A (zh) 一种眼镜片光学质量测量装置
RU2006138301A (ru) Лазерный прицел-дальномер (варианты)
CN204650056U (zh) 一种双远心光学镜头
CN201508648U (zh) 悬浮成像演示装置
CN101271195B (zh) 一种非球面透镜设计方法及非球面透镜
CN207300182U (zh) 定、变焦一体型反射式偏心测定仪
CN114442304B (zh) 一种大出瞳直径的棱镜望远镜光学系统
ATE3590T1 (de) Messkopf fuer ein densitometer.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination