CN107272323A - 成像模组及其离焦测试装置与方法、光束选通控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成像模组，包括相邻设置的透镜和透射式显示面板，以及与所述透射式显示面板电连接的控制器，所述控制器通过控制所述透射式显示面板预设区域加载白色图像以使光束能够从该白色图像区域通过。对应地提供了一种光束选通方法，其建立在所述成像模组的基础上，实现了对光束进行选通。此外，本发明还提供了一种成像模组的测试装置及方法，通过测量成像模组各区域的离焦量，最终可确定成像模组的整体离焦情况。

Description

成像模组及其离焦测试装置与方法、光束选通控制方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体而言，本发明涉及一种成像模组及其离焦测试装置与方法，此外还提供一种光束选通控制方法。
背景技术
视窗全息采用汇聚球面光波照明，在衍射方向上形成观察视窗，降低了对显示器件显示密度的要求，是一种能够以较低成本实现真全息三维显示的技术，具有广泛的应用前景。
由于视窗全息采用会聚球面相干光照明，光束的会聚质量会直接影响全息的成像质量，因此，光束会聚质量的测量对成像质量具有十分重要的影响。目前采用的相干光源只能是相干点光源，且形成能够照明液晶显示面板的会聚光束的形成需要经过大口径光学系统，在大口径光学系统的设计，加工和调试的过程中，不可避免会产生偏差，导致光束的会聚质量不佳。具体表现为光学系统不同区域出射光束的会聚点相对理想位置(即无系统误差时的会聚点位置)产生离焦，导致全息成像的畸变。针对光学系统的误差，可以通过在全息编码中补偿的方式进行一定的校正，以达到改善成像质量的目的。由于光学系统的误差具有连续性，各区域光束的离焦是逐渐变化的过程，而连续测量光学系统的离焦在成本上是难以接受的。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种成像模组，其特点是能够在特定区域加载白色图像以选通光束。
本发明的另一目的是提供一种基于上述成像模组的离焦测试装置，通过选通经过不同的预设区域的光束，从而可确定所述成像模组的离焦情况。
本发明的又一目的是提供一种离焦测试方法，用以确定成像模组的离焦情况。
本发明的再一目的是提供一种光束选通控制方法，通过在透射式显示面板上的预设区域加载白色图像，可使得到达该区域的光束通过。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种成像模组，包括相邻设置的透镜和透射式显示面板，以及与所述透射式显示面板电连接的控制器，所述控制器通过控制所述透射式显示面板预设区域加载白色图像以使光束能够从该白色图像区域通过。
优选地，所述透射式显示面板上除所述预设区域外的区域加载黑色图像。
相应地，本发明提供一种基于上述任意一项技术方案所述的成像模组的光束选通控制方法，其包括如下步骤：根据成像要求，所述控制器控制所述透射式显示面板的预设区域加载白色图像，以使光束能够从所述白色图像区域通过。
本发明还提供一种成像模组的离焦测试装置，其包括相干点光源、测试相机及上述任一技术方案所述的成像模组，所述相干点光源设于所述透镜的相对远离所述透射式显示面板的一侧，所述测试相机设于所述透射式显示面板的相对远离所述透镜的一侧，所述测试相机用于接收经所述透镜会聚并经所述透射式显示面板选通的光束。
优选地，在所述成像模组的离焦测试装置中，所述成像模组采用会聚球面光波照明。
相应地，本发明提供一种成像模组的离焦测试方法，运用了上述任一技术方案所述的成像模组的离焦测试装置，包括如下步骤：S1：根据成像要求，所述控制器控制所述透射式显示面板的预设区域加载白色图像，以使光束能够从所述白色图像区域通过，所述透射式显示面板选通的光束在所述测试相机所在的一侧会聚形成光斑；S2:调调整所述测试相机的位置以获取直径最小的光斑，计算该直径最小的光斑所在位置与理想位置的偏移量，以得出离焦量并记录；S3:重复步骤S1和S2直至所述透射式显示面板上的所有预设区域分别有光束通过，确定各预设区域对应的离焦量。
可选地，当所述成像模组的离焦测试装置采用轴对称式照明模式时，各预设区域为不同直径的共圆环带。
可选地，当所述成像模组的离焦测试装置采用离轴非对称照明模式时，各预设区域皆为矩形区域。
进一步地，当经过所述矩形区域的光束会聚为一个光点时，记录该光点的位置。
进一步地，当经过所述矩形区域的横向光束、纵向光束分别会聚为纵向聚焦线、横向聚焦线时，调整所述测试相机的位置以使其在不同位置接收到的纵向聚焦线和横向聚焦线为最细，并记录此时纵向聚焦线和横向聚焦线的位置。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
本发明的成像模组中，所述控制器通过控制所述透射式显示面板上的预设区域加载白色图像，可使得经所述透镜会聚的光束到达所述透射式显示面板后，加载了白色图像的区域能使光束最大程度地通过，而到达其他未加载白色图像的区域的光束较难通过该透射式显示面板，因此实现了该成像模组的局部光束选通功能。同时，通过加载白色图像，可保证所有颜色的光束均能通过而不影响其完整性。
所述透射式显示面板上除预设区域加载白色图像外其他区域加载黑色图像，黑色图像可大量反射或吸收任何颜色的光束，因此黑色图像占据的区域可有效防止光束通过，进一步保证所述透射式显示面板对光束的选通作用。
本发明的光束选通控制方法中，当成像要求不同时，比如成像的位置不同时，需要选取不同位置出射的光束，通过所述控制器控制所述透射式显示面板的预设区域加载白色图像，可使得经所述透镜会聚的光束达到所述透射式显示面板后，加载了白色图像的区域能使光束最大程度地通过，而到达其他未加载白色图像的区域的光束则较难通过该透射式显示面板。
本发明的成像模组的离焦测试装置中，在所述成像模组的一侧设置相干点光源，并在另一侧设置测试相机，所述相干点光源向所述成像模组发射的光束经所述透镜聚焦并经所述透射式显示面板后在所述测试相机所处的一侧会聚成光斑，通过前后移动所述测试相机，可接收到该光斑。当接收到的光斑半径为最小时，确定该光斑与理想聚焦位置的偏移量，进而可确定所述成像模组的离焦情况。
在所述成像模组的离焦测试装置中，通过采用会聚球面波照明，可提高成像质量。
本发明的成像模组的离焦测试方法中，通过在所述透射式显示面板上预设区域加载白色图像以选通光束并在另一侧会聚形成光斑，同时移动所述测试相机以接收到光斑即可确定该预设区域的离焦量。重复上述步骤，可确定所述透射式显示面板上的所有预设区域对应的离焦量，从而可获得所述成像模组的离焦情况。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的成像模组的一种典型实施例的示意图；
图2为本发明的成像模组的离焦测试装置的一种典型实施例的示意图；
图3为本发明的成像模组的离焦测试方法的流程示意图；
图4为本发明的成像模组的离焦测试装置采用轴对称照明模式时预设区域加载白色图像的示意图，其中，图a中白色部分是透镜上对应预设区域的透光区域，图b中白色部分是透射式显示面板上的预设区域；
图5为本发明的成像模组的离焦测试装置采用离轴非对称照明模式时预设图像加载白色图像的示意图，其中，图c白色部分是透镜上对应预设区域的透光区域，图d中白色部分是透射式显示面板上的预设区域；
图6为本发明的成像模组的离焦测试装置采用离轴非对称照明模式时形成横向聚焦线和纵向聚焦线的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
请参阅图1，本发明的成像模组10包括相邻设置的透镜1和透射式显示面板2，以及与所述透射式显示面板2电性连接的控制器(未图示，下同)。一般而言，根据成像需求，有时只需要使到达所述透射式显示面板2上的特定区域的光束能够通过，而这些区域通常需要预先设定，以满足成像要求。为描述方便，可将这些特定区域统称为预设区域。需要说明的是，所述预设区域并非固定不变的，而是根据成像需求做适应性变动。优选地，所述控制器通过控制所述透射式面板2上的预设区域加载白色图像以使光束能够从该白色图像区域通过。
上述设计中，所述控制器通过控制所述透射式显示面板2上的预设区域加载白色图像，可使得经所述透镜1会聚的光束达到所述透射式显示面板2后，加载了白色图像的区域能使光束最大程度地通过，而到达其他未加载白色图像的区域的光束不易通过该透射式显示面板2，因此实现了该成像模组10的局部光束选通功能。同时，通过加载白色图像，可保证所有颜色的光束均能通过而不影响其完整性。
较佳地，当所述预设区域加载白色图像时，所述透射式显示面板2上的除了所述预设区域外的其他区域加载黑色图像。
显然，黑色图像可大量反射或吸收任何颜色的光束，因此黑色图像占据的区域可有效防止光束通过，进一步保证所述透射式显示面板2对光束的选通作用。
当然，除了加载黑色图像外，所述透射式显示面板2上除所述预设区域外的区域可加载其他不易透光的图像，也即颜色较深的图像。
所述成像模组10可应用在较多场景中，例如，将所述成像模组10设于数码相机、手机等具有摄像功能的电子设备中，以达到选通特定光束的目的，或应用于光学实验室中，协助完成相关的光学实验，或构成某些实验室光学仪器的一部分，等等。
基于上述的成像模组10，本发明提供一种光束选通方法，其包括如下步骤：根据成像要求，所述控制器控制所述透射式显示面板2的预设区域加载白色图像，以使光束能够从所述白色图像区域通过。
同理，运用上述方法，当成像要求不同时，比如成像的位置不同时，需要选取不同位置出射的光束，通过所述控制器控制所述透射式显示面板的预设区域加载白色图像，可使得经所述透镜1会聚的光束达到所述透射式显示面板2后，加载了白色图像的区域能使光束最大程度地通过，而到达其他未加载白色图像的区域的光束不易通过该透射式显示面板2。图2示出了本发明提供的一种成像模组的离焦测试装置，所述成像模组的离焦测试装置包括相干点光源3、测试相机4及所述成像模组10。其中，所述相干点光源3设于所述透镜1的相对远离所述透射式显示面板2的一侧，而所述测试相机4则设于所述透射式显示面板2的相对远离所述透镜1的一侧，并且，所述测试相机4用于接收经所述透镜1会聚并经所述透射式显示面板2选通的光束。
经所述透镜1会聚并经所述透射式显示面板2选通的光束，在经过所述透射式显示面板2后可会聚形成光斑6，而通过前后移动所述测试相机4，可接收到该光斑6，当所述光斑6的直径为最小时，可测量或计算光斑6与理想聚焦位置5的偏移量，进而可确定所述成像模组10的离焦情况。其中，所述理想聚焦位置5是指当所述成像模组10不存在误差时，经选通的光束所会聚成的光斑所处的位置，这是一种理想的情况。
进一步地，在所述成像模组的离焦测试装置中，所述成像模组10采用会聚球面光波照明，进而提高了所述成像模组10的成像质量。
请参阅图3，相应地，本发明还提供一种成像模组的离焦测试方法，其包括如下步骤：
步骤S1：根据成像要求，所述控制器控制所述透射式显示面板的预设区域加载白色图像，以使光束能够从所述白色图像区域通过，所述透射式显示面板选通的光束在所述测试相机所在的一侧会聚形成光斑。
步骤S2:调整所述测试相机的位置以获取直径最小的光斑，计算该直径最小的光斑所在位置与理想位置的偏移量，以得出离焦量并记录。
上述步骤S1和S2具体可参考前文有关所述成像模组的离焦测试装置的描述，在此不再赘述。
步骤S3:重复步骤S1和S2直至所述透射式显示面板上的所有预设区域分别有光束通过，确定各预设区域对应的离焦量。
由于需要确定所述成像模组10整体的离焦情况，因此需要确定所述成像模组10各部分的离焦量，即各预设区域的离焦量，也即，所述透射式显示面板10上的每个区域都可作为预设区域。可理解为，每一次测试只允许其中某个区域作为预设区域而加载白色图像。待所述透射式显示面板2上的所有预设区域的离焦量都确定后，可从整体收上确定所述成像模组10的离焦情况。
请结合图4，当所述成像模组的离焦测试装置采用轴对称照明模式时，各预设区域为不同直径的共圆环带。为便于理解，图b示出了所述透射式显示面板2上的环带预设区域201，所述环带预设区域201加载白色图像而其他区域202加载黑色图像，故光束只能从所述环带预设区域201通过。图a则示出了所述透镜1上对应所述环带预设区域的区域101，说明通过所述透镜1的光束中，只有通过区域101的光束能够从所述环带预设区域201通过，而通过透镜1上的其他区域102上的光束则不能通过所述透射式显示面板2。如前所述，当所述环带预设区域201发生变化时，所述透镜1上的区域也相应改变。
由于采用轴对称照明模式，其对应的成像具有对称性，且通过所述透射式显示面板2的光束都会会聚成光斑，通过将预设区域设为不同直径的共圆环带，可依次测量各环带的离焦量，从而确定所述成像模组10的离焦情况。
请结合图5，当所述成像模组的离焦测试装置采用离轴非对称照明模式时，各预设区域皆设置为矩形区域。为便于理解，图d示出了所述透射式显示面板2上的矩形区域203，所述矩形区域203加载白色图像而其他区域204加载黑色图像，故光束只能从所述矩形区域203通过。图c则示出了所述透镜1上对应所述矩形区域的区域103，说明通过所述透镜1的光束中，只有通过区域103的光束能够从所述矩形区域203通过，而通过透镜1上的其他区域104上的光束则不能通过所述透射式显示面板2。如前所述，当所述矩形区域203发生变化时，所述透镜1上的区域也相应改变。
当预设区域为矩形区域时，其成像存在两种情况。一种情况是，通过所述矩形区域203的光束汇聚成一个光点，此情况与采用轴对称照明模式类似，故不赘述。
请结合图6，另一种情况是，经过所述矩形区域的横向光束会聚成纵向聚焦线21，而经过所述矩形区域203的纵向光束会聚成横向聚焦线。此时调整所述测试相机4的位置以使其在不同位置接收到的纵向聚焦线和横向聚焦线为最细，并记录此时纵向聚焦线和横向聚焦线为最细的位置，从而可确定离焦情况。
将本发明的成像模组的离焦测试装置或方法应用于全息成像中时，由于全息成像装置中的光学系统在设计、加工和装调的过程中，不可避免会产生偏差，导致光束的会聚质量不佳。具体表现为光学系统不同区域出射光束的会聚点相对理想位置产生离焦，导致全息成像的畸变。由于光学系统的误差具有连续性，各区域光束的离焦是逐渐变化的过程，而连续测量光学系统的离焦在成本上是难以接受的，但同时又由于光束的离焦是一个缓变过程，在一定的区域范围内，离焦量可视为常值，故本发明的成像模组的离焦测试装置或方法可为全息成像中将整个光学系统划分为多个区域，然后分别对各个区域进行测量提供了一个参考依据。通过确定整个光学系统的离焦情况，可以通过在全息编码中补偿的方式进行一定的校正，以达到改善成像质量的目的。
当然，除了应用于全息领域外，本发明的成像模组的离焦测试装置或方法还可应用于其他领域，例如，对于具有摄像功能的电子设备如数码相机、手机等，当该电子设备存在较为严重的离焦情况时，运用本发明的成像模组的离焦测试装置或方法可确定其离焦情况，从而有助于对其进行调整。或者，对于光学实验室中的光学仪器，特别是涉及成像的光学装置，运用本发明的成像模组的离焦测试装置或方法，也可有效解决其产生的离焦问题。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种成像模组，其特征在于，包括相邻设置的透镜和透射式显示面板，以及与所述透射式显示面板电连接的控制器，所述控制器通过控制所述透射式显示面板预设区域加载白色图像以使光束能够从该白色图像区域通过。
2.根据权利要求1所述的成像模组，其特征在于，所述透射式显示面板上除所述预设区域外的区域加载黑色图像。
3.一种基于权利要求1-2任意一项所述的成像模组的光束选通控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据成像要求，所述控制器控制所述透射式显示面板的预设区域加载白色图像，以使光束能够从所述白色图像区域通过。
4.一种成像模组的离焦测试装置，其特征在于，包括相干点光源、测试相机及权利要求1或2所述的成像模组，所述相干点光源设于所述透镜的相对远离所述透射式显示面板的一侧，所述测试相机设于所述透射式显示面板的相对远离所述透镜的一侧，所述测试相机用于接收经所述透镜会聚并经所述透射式显示面板选通的光束。
5.根据权利要求4所述的成像模组的离焦测试装置，其特征在于，所述成像模组采用会聚球面光波照明。
6.一种成像模组的离焦测试方法，其特征在于，运用了权利要求4或5所述的成像模组的离焦测试装置，包括如下步骤：
S1：根据成像要求，所述控制器控制所述透射式显示面板的预设区域加载白色图像，以使光束能够从所述白色图像区域通过，所述透射式显示面板选通的光束在所述测试相机所在的一侧会聚形成光斑；
S2:调整所述测试相机的位置以获取直径最小的光斑，计算该直径最小的光斑所在位置与理想位置的偏移量，以得出离焦量并记录；
S3:重复步骤S1和S2直至所述透射式显示面板上的所有预设区域分别有光束通过，确定各预设区域对应的离焦量。
7.根据权利要求6所述的成像模组的离焦测试方法，其特征在于，当所述成像模组的离焦测试装置采用轴对称式照明模式时，各预设区域为不同直径的共圆环带。
8.根据权利要求6所述的成像模组的离焦测试方法，其特征在于，当所述成像模组的离焦测试装置采用离轴非对称照明模式时，各预设区域皆为矩形区域。
9.根据权利要求8所述的成像模组的离焦测试方法，其特征在于，当经过所述矩形区域的光束会聚为一个光点时，记录该光点的位置。
10.根据权利要求8所述的成像模组的离焦测试方法，其特征在于，当经过所述矩形区域的横向光束、纵向光束分别会聚为纵向聚焦线、横向聚焦线时，调整所述测试相机的位置以使其在不同位置接收到的纵向聚焦线和横向聚焦线为最细，并记录此时纵向聚焦线和横向聚焦线的位置。
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