CN110119258B - 一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法和系统，方法包括以下步骤：S10：在显示屏对应位置生成显示图案；S20：采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案；S30：执行图案比对策略，所述图案比对策略包括比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数是否符合预设定标准和/或比对所述成像图案自身的图像参数是否符合预设定标准；S40：若不符合预设定标准，则调整所述显示屏与所述光学系统的相对位置，直至所述图像参数符合所述预设定标准。本发明能够有效快速检测显示屏与光学系统两者多轴向相对位置关系，并进行规范化多维度调整，从而达到高成像效果，高清晰度感知，高真实感体验，实现人眼与成像画面完美匹配。

Description

一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法和系统

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法和系统。

背景技术

近几年，随着电子产品在娱乐产业的快速发展，虚拟现实技术（VR）类的产品逐渐进入广大消费者的视野，被越来越多的人所使用，所喜爱，可见在未来的时间里，VR产品将占据市场的一大片天地。

作为一项尖端科技，VR成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等多种技术，它通过计算机图形构成三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，从而使得在视觉上产生一种沉浸于这个环境的感觉，可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能与之发生“交互”作用，使人和计算机很好地“融为一体”，给人一种“身临其境”的感觉。

常见的沉浸式VR系统有：基于头盔式显示器系统。在这种系统中，参与虚拟体验者要戴上一个头盔式显示器，视听觉与外界隔绝，根据应用的不同，系统将提供能随头部转动而随之产生的立体视觉、三维空间。通过语音识别、数据手套、数据服装等先进的接口设备，从而使参与者以自然的方式与虚拟世界进行交互，如同现实世界一样。

上述这种VR产品生成立体视觉、三维空间感受主要是通过人眼以及光学系统的配合来捕捉显示屏上显示的虚拟图像，既然是图像视觉的感受，那么用户最关心的就是图像是否够清晰、真实感是否够强烈以及使用时是否会产生眩晕，而上述这些用户关心的问题很大一部分取决于用户头部（眼）与成像画面的匹配程度，具体到产品结构则是光学系统与显示器在装配时，同轴度是否较高，即两者对准的精准度是否符合标准。然而目前对于光学系统与显示器在装配时精准度的测量和调整都没有相对较为规范的方法，所以目前的很多VR产品中光学系统与显示器同轴情况参差不齐，这并不利于VR产品的市场份额占领。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够合理检测显示屏与光学系统两者相对位置，并进行规范化多维度调整，从而达到高成像效果，高清晰度感知，高真实感体验，实现人眼与成像画面完美匹配的显示屏与光学系统位置测试与调整方法和系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法，包括以下步骤：

S10：在显示屏对应位置生成显示图案；

S20：采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案；

S30：执行图案比对策略，所述图案比对策略包括比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数是否符合预设定标准和/或比对所述成像图案自身的图像参数是否符合预设定标准；

S40：若不符合预设定标准，则调整所述显示屏与所述光学系统的相对位置，直至所述图像参数符合所述预设定标准。

作为本发明的优选，所述图像参数包括：重合程度、倾斜角度以及清晰程度。

作为本发明的优选，所述步骤S20包括：采集所述显示图案透过光学系统后的一幅成像图案或采集不同景深下所述显示图案透过光学系统后的多幅成像图案。

作为本发明的优选，所述图案比对策略具体包括：

比对所述显示图案与所述成像图案是否重合；

比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；

比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；

比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值。

作为本发明的优选，所述步骤S10包括：

在显示屏正中心生成显示图案；

或在显示屏四个角落分别生成显示图案；

或在显示屏正中心和显示屏四个角落分别生成显示图案。

作为本发明的优选，所述显示图案包括文字、十字标记以及图像对比度大于预设阈值的图案中的一种或多种。

作为本发明的优选，所述图像对比度大于预设阈值的图案为黑白相间格。

作为本发明的优选，所述步骤S10包括：

在显示屏正中心生成十字标记；

或在显示屏四个角落分别生成黑白相间格；

或在显示屏正中心生成黑白相间格。

作为本发明的优选，所述步骤S20中根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置和图案内容，采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案，具体地：

若显示屏正中心生成十字标记或显示屏四个角落分别生成黑白相间格，则采集所述显示图案透过光学系统后的一幅成像图案；

若显示屏正中心生成黑白相间格，则采集不同景深下所述显示图案透过光学系统后的多幅成像图案。

作为本发明的优选，所述步骤S30包括：根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置和图案内容，以及所述成像图案采集数量，选择并执行图案比对策略，具体地：

若显示屏正中心生成十字标记，且所述成像图案为一幅，则所述步骤S30中选择并执行比对所述显示图案与所述成像图案是否重合以及比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；

若显示屏四个角落分别生成黑白相间格，且所述成像图案为一幅，则所述步骤S30中选择并执行比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；

若显示屏正中心生成黑白相间格，且所述成像图案为多幅，则所述步骤S30中选择并执行比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值。

作为本发明的优选，所述步骤S40包括：

若所述显示图案与所述成像图案不重合，则调整所述显示屏相对所述光学系统在同一平面进行平移，直到所述显示图案与所述成像图案重合；

若所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度不小于预设倾斜角度阈值，则调整所述显示屏相对所述光学系统在同一平面进行角度偏移；直到所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度小于预设倾斜角度阈值；

若所述成像图案自身每个区域的清晰程度不一致，则调整所述显示屏相对所述光学系统的光轴进行倾斜，直至所述成像图案自身每个区域的清晰程度一致；

若多幅所述成像图案中有其中一幅的清晰程度不大于预设清晰值，则调整所述显示屏相对所述光学系统光轴方向的远近距离，直至多幅所述成像图案的清晰程度都大于预设清晰值。

作为本发明的优选，所述步骤S30包括：根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置，以及所述成像图案采集情况，选择并执行图案比对策略，具体地：

若显示屏四个角落分别生成显示图案，且所述成像图案为一幅，则比对所述成像图案自身每个区域相对其对应角落所述显示图案的几何畸变系数是否符合预设标准，所述几何畸变系数包括切向畸变和径向畸变；

若显示屏四个角落分别生成显示图案，且所述成像图案为多幅，则获取所述成像图案自身每个区域随多幅所述成像图案变化的畸变曲线，比对多条所述畸变曲线中心重合程度是否符合预设标准。

作为本发明的优选，所述步骤S40包括：

若所述成像图案自身每个区域的清晰程度不一致，则获取所述成像图案自身每个区域相对其对应角落所述显示图案的几何畸变系数，根据所述几何畸变系数调整所述显示屏相对所述光学系统的光轴进行倾斜，直至所述几何畸变系数符合预设标准。

一种显示屏与光学系统位置测试与调整系统，包括：

生成模块，用于在显示屏对应位置生成显示图案；

采集模块，用于采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案；

比对模块，用于执行图案比对策略，所述图案比对策略包括比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数是否符合预设定标准和比对所述成像图案自身的图像参数是否符合预设定标准；

调整模块，用于调整所述显示屏与所述光学系统的相对位置，直至所述图像参数符合所述预设定标准。

作为本发明的优选，所述比对模块包括：

第一比对单元，用于比对所述显示图案与所述成像图案是否重合；

第二比对单元，用于比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；

第三比对单元，用于比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；

第四比对单元，用于比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：真实模拟人眼观看显示屏显示图像的过程，在显示屏对应位置生成显示图案，采集显示图案透过光学系统后的成像图案，并设置多种图案比对策略，即对成像图案与显示图案的图像参数或成像图案自身图像参数情况进行比对，有利于从多维度分析和了解显示屏与光学系统相对位置（包括shift、rotate，tilt以及两者远近距离）存在的偏差，获取最接近两者之间真实位置关系的信息，最后根据实际存在的位置偏差，有针对性的进行对应的位置调整；从而使得位置调整更有依据、更全面，进而也能够加快调整过程和提高调整精度，最终达到更高的成像效果，更好的清晰度和更真实的冲击感体验，实现人眼与成像画面完美匹配，使得使用本方法和系统的产品具有更可靠的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本发明一实施例提供的一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法流程图；

图2为本发明一实施例中测试出的显示图案与成像图案不重合情况下的示意图；

图3为本发明一优选实施例提供的一种显示屏与光学系统位置测试与调整系统框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

虚拟现实技术（VR）是目前最受关注的前沿科技之一，虚拟现实技术最核心的体验就是立体视觉的感知，众所周知，无论哪个领域，只要涉及到视觉感知，就会提到分辨率，同时用户最关心的也就是清晰度和真实感。

VR产品使用时，是通过光学系统捕捉显示屏上的图像来形成物体感，进而被人眼感知，物体感的清晰与否一部分取决于显示屏与光学系统间的相对位置，解决清晰度、真实感问题，调整显示屏与光学系统间的相对位置至关重要。

本发明提供的方法和系统，意在通过合理的方式精确的检测出两者之间的真实相对位置，再通过正确和有针对性的调整方法调整显示屏的位置进行补偿，本发明可补偿的位置关系包括显示屏的shift、rotate、tilt以及其与光学系统的远近，从而使得图像与人眼具有更良好的匹配，图像成像效果好，清晰度佳，能够带来更加真实的冲击感。本发明提供的方法和系统适用于含有显示屏与光学系统的所有产品。

根据本发明的实施例，如图1所示，提供一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法，包括以下步骤：

S10：在显示屏对应位置生成显示图案；

本步骤中，光学系统为预先固定，光学系统可以是光学镜头、透镜片等，显示屏则将显示图像画面的一侧面向光学系统捕捉图像光线的一侧，并预先对显示屏与光学系统进行光轴线对直的初调整；在显示屏对应位置生成显示图案，具体可包括：在显示屏显示图像画面的任意位置（如显示屏正中心或四个边角，或各条边的中心等等）生成一显示图案，不同位置的所述显示图案可以不同，即可以根据所要检测的显示屏与光学系统的相对位置关系设定显示图案的内容与显示位置一一对应的测试对照表；

例如：检测显示屏与光学系统的偏移（shift）情况是否满足高成像需求，一般会查看显示屏的显示中心和光学系统的成像中心是不是重合，故可设置在显示屏正中心（像素点的中心）显示一十字或米字标记；检测显示屏与光学系统的倾斜（tilt）情况时，一般会以四个边角的相对位置作为参照，看它们是否都在与光学系统光轴线垂直的平面上，故可设置在显示屏的三个或者四个边角设置对比度对照强烈的图案。

S20：采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案；

从光学系统捕捉图像光线完成后的达到成像的一侧采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案，即采集装置与光学系统、显示屏的位置关系为显示屏、光学系统以及采集装置按顺序依次设置；采集装置的摆放角度和位置模拟人眼观看显示屏时的角度和位置，需要说明的是，采集的方式根据显示图案显示的位置或内容的不同可选择执行不同的采集方式，采集方式包括改变采集装置与光学系统的远近距离采集多次成像图案，远近距离控制在产品性能所要求的范围内。

S30：执行图案比对策略，所述图案比对策略包括比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数是否符合预设定标准和/或比对所述成像图案自身的图像参数是否符合预设定标准；

本步骤中，采集完所述显示图案透过光学系统后的成像图案后，可先预分析成像图案的位置和内容，然后有选择性地执行相对应的图案比对策略，如：当分析成像图案了解到图案位于正中心，图案内容为十字标记，则比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数，比对时可将两幅图案重叠对齐后，查看十字标记的对齐情况是否符合预设的标准。也可以不先预分析成像图案，而是直接按一定顺序执行所有预设好的图案比对策略，虽然计算强度增大了，但图像参数比对的可靠性提高了。

S40：若不符合预设定标准，则调整所述显示屏与所述光学系统的相对位置，直至所述图像参数符合所述预设定标准，反之，符合预设定标准，则无需调整。需要说明的是，本实施例中，光学系统始终是固定在产品上的，整个相对位置调整的过程都是调整显示屏。实际产品中，光学系统一般会有左右两个独立的个体，实际调节时，如果调整两个个体来保证较好的成像，存在的变量多，调整难度系数相对较大，故预先固定光学系统的位置，然后调节显示屏与光学系统的相对位置，能够减少变量，加快调整进度。

具体地，所述图像参数包括：重合程度、倾斜角度以及清晰程度。

优选地，所述步骤S20包括：采集所述显示图案透过光学系统后的一幅成像图案或采集不同景深下所述显示图案透过光学系统后的多幅成像图案。其中，使被摄物体（本发明中为透过光学系统后的成像）产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离就是景深，具体地，景深一般是不同产品自定义的一个数值，故本发明中采集装置改变与光学系统之间的距离时，遵循景深原则，采集满足产品要求的景深范围内的不同景深下的多幅成像图案。

本步骤中，采集成像图案的方式有两种可选，且根据显示图案显示的位置或内容的情况选择执行相对应的采集方式；采集不同景深下所述显示图案透过光学系统后的多幅成像图案时，可采集同一景深下的一幅成像图案，集合多个景深下拍摄的总和成为上述的多幅成像图案，也可以采集同一景深下的多幅成像图案，再集合多个景深下拍摄的总和成为上述的多幅成像图案，两者不同的执行均可，具体可视实际含有光学系统和显示屏的产品所运用的环境的各种精度需求而定。

作为优选，所述图案比对策略具体包括：

比对所述显示图案与所述成像图案是否重合；

比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；具体地，所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度可通过比较显示图案和成像图案两者之间的图形大小或者形变量、形变趋势来折算得出。

比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；所述成像图案自身每个区域是指有显示图案成像的每一个区域。

比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值。

比对过程可通过软件自动识别来实现，保障比对进度和数据可靠性。

需要说明的是，图案比对策略虽然包括上述多种，但是是根据显示屏与光学系统之间相对位置调整需求会选择其中的一种或多种，进行有需求的参数对比。

作为优选，所述步骤S10包括：

在显示屏正中心生成显示图案；

或在显示屏四个角落分别生成显示图案；需要说明的是，若在显示屏四个角落分别生成显示图案是为了测试显示屏与光学系统之间的tilt情况，那么，在显示屏生成至少三幅显示图案，且显示图案之间的距离尽量拉大，显示图案的对比度对照强烈的情况下，同样能够实现tilt的测试与调整，但是容易加大后期比对和计算图像参数的难度，拖延调整进度，故本实施例中，固定设置在显示屏四个角落分别生成显示图案。

或在显示屏正中心和显示屏四个角落分别生成显示图案，有利于采集图像时，采集更多的图像参数，以多种图像参数的参考，使得显示屏的shift、tilt、rotate以及远近距离的测量能够在一次测试过程中完成，总体上提高了相对位置测试与调整的效率。

具体地，所述显示图案包括文字、十字标记以及图像对比度大于预设阈值的图案中的一种或多种。显示图案内容也可根据测试者的使用习惯进行颜色和标记内容的调整，并不局限于上述说明的几种，上述几种仅是在使用过程中，具有较高辨识度的优选。

可选地，所述图像对比度大于预设阈值的图案为黑白相间格。

作为优选，所述步骤S10包括：

在显示屏正中心生成十字标记，其中，十字标记的尺寸可尽量延伸至显示屏边缘，实验证明，正中心生成十字标记不仅能查看显示图案与成像图案之间的重合情况，还能了解显示图案与成像图案的角度偏移情况，即可对显示屏的shift以及rotate同时进行测试以便调整，从而提高测试效率；

或在显示屏四个角落分别生成黑白相间格，经多次实验调整发现，测试显示屏的tilt需要了解显示屏的四个角上的参数，而且参数需要具有较明显的识别度才能发现图像差异（特别是清晰程度的差异），故设计显示图案为黑白相间格，这样在进行参数计算和分析时也能较快以及较明显的发现参数的差异，最终实现显示屏位置调整的指导；

或在显示屏正中心生成黑白相间格，这种图案生成方式，特别适合显示屏与光学系统间远近距离的测试与调整，从成像原理分析，显示屏与光学系统间远近距离改变所影响的参数——成像焦距，成像焦距则具体影响图像的清晰程度，该情况下，焦距的测试获取要从成像中心和最终成像的清晰程度出发来查看，正中心以及黑白相间格存在的高区分度，正好能够满足上述需求，根据不同消费者人眼的聚焦距离不同的这一特点，若还想要同一产品满足多类消费者的使用需求，就还要保障多种景深状态下成像都具有较高的清晰程度，来满足人眼的观察。

需要说明的是，上述多种显示方式下，各自的显示都具有自己独立的一套成像图案采集方式以及图案比对策略，若需完全测量显示屏的shift、tilt、rotate以及远近距离这四类参数，需经过多次的步骤S10到步骤S40的循环测试调整过程。

为了减少测试的次数提高测试与调整的效率，步骤S10中也可以设置在显示屏正中心生成黑白相间格和十字标记，其中设置十字标记颜色与黑白相间格区分度要高，同时也在显示屏的四个角落设置黑白相间格，这样步骤S20获得的图像参数就会增多，只需在步骤S30逐一执行图案比对策略，了解当前显示屏与光学系统之间的相对位置，在步骤S40中逐一根据当前相对位置存在的缺陷进行反向补偿调整位置，直至满足要求即可。

本发明另一优选实施例中，所述步骤S20中根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置和图案内容，采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案，具体地：

若显示屏正中心生成十字标记或显示屏四个角落分别生成黑白相间格，则采集所述显示图案透过光学系统后的一幅成像图案；显示屏正中心生成十字标记可用于分析显示屏与光学系统之间的偏移（shift）和角度偏移（rotate）情况，只需一幅成像图案与显示图案比较即可；显示屏四个角落分别生成黑白相间格可用于分析显示屏的倾斜（tilt）情况，此时只需分析成像图案四个角落黑白相间格的清晰程度是否一致，故同样只需采集一幅成像图案。

若显示屏正中心生成黑白相间格，则采集不同景深下所述显示图案透过光学系统后的多幅成像图案，从不同景深下采集多幅成像图案，具体可选取景深范围的两端值和中间值作为不同景深，采集三幅成像图案。

优选地，所述步骤S30包括：根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置和图案内容，以及所述成像图案采集数量，选择并执行图案比对策略，具体地：

若显示屏正中心生成十字标记，且所述成像图案为一幅，则所述步骤S30中选择并执行比对所述显示图案与所述成像图案是否重合以及比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；

若显示屏四个角落分别生成黑白相间格，且所述成像图案为一幅，则所述步骤S30中选择并执行比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；其中，成像图案自身每个区域分别对应显示屏每个角落的成像。

若显示屏正中心生成黑白相间格，且所述成像图案为多幅，则所述步骤S30中选择并执行比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值。

作为优选，所述步骤S40包括：

若所述显示图案与所述成像图案不重合，则根据不重合的情况，调整所述显示屏相对所述光学系统在同一平面进行平移，直到所述显示图案与所述成像图案重合；如图2所示，所述显示图案的十字标记中心点位于成像图案中心点的左侧，则调整显示屏在左右方向上平移，直至两者中心点重合。

若所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度不小于预设倾斜角度阈值，则调整所述显示屏相对所述光学系统在同一平面进行角度偏移；直到所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度小于预设倾斜角度阈值；有利于减少眩晕感。

若所述成像图案自身每个区域的清晰程度不一致，则调整所述显示屏相对所述光学系统的光轴进行倾斜，即分别控制显示屏的四个边角在光轴方向上来回调整，直至所述成像图案自身每个区域的清晰程度一致；需要说明的是，进行倾斜调整之前，先将所述显示图案中心点位于成像图案中心点调至重合，保持显示屏中心位置不变，再进行四个边角的倾斜调整，可保障调整可靠性，倾斜调整结束后，能够使得成像各个位置保持统一的清晰效果。

若多幅所述成像图案中有其中一幅的清晰程度不大于预设清晰值，则调整所述显示屏相对所述光学系统光轴方向的远近距离，直至多幅所述成像图案的清晰程度都大于预设清晰值。

本发明另一实施例中，所述步骤S30包括：根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置，以及所述成像图案采集情况，选择并执行图案比对策略，具体地：

若显示屏四个角落分别生成显示图案，且所述成像图案为一幅，则比对所述成像图案自身每个区域相对其对应角落所述显示图案的几何畸变系数是否符合预设标准，所述几何畸变系数包括切向畸变和径向畸变；

执行上述比对策略用于检测分析显示屏的倾斜（tilt）情况，本步骤与之前实施例不同的是，之前实施例比对所述成像图案四个边角的图像清晰程度是否一致，本步骤中通过计算几何畸变系数，分析显示屏每个角落存在的偏差，可为调整提供参数支持，引导逆向补偿的进行，以便获得精准调整效果。其中，几何畸变系数通过所述成像图案与其对应所述显示图案之间的几何位置、形状、大小、尺寸、方位等差异，建立像点的切向畸变模型和径向畸变模型来计算，需要说明的是，大多数计算视觉应用来说，切向畸变可以忽略，故精度调整要求不那么高时，可不计算切向畸变。

另外，检测分析显示屏的倾斜（tilt）情况还可通过下面方法实现：

若显示屏四个角落分别生成显示图案，且所述成像图案为多幅，则获取所述成像图案自身每个区域随多幅所述成像图案变化的畸变曲线，比对多条所述畸变曲线中心重合程度是否符合预设标准。

基于之前实施例我们知道，多幅所述成像图案为不同景深下的成像图案，另外显示图案有四个位置，因此，所述畸变曲线为所述成像图案每个角落图像随景深变化的畸变趋势，且畸变曲线有四条，分别对应所述成像图案四个角落的图像畸变，具体地，采集像点变化进行线性拟合获取畸变曲线，然后计算出四条畸变曲线各自的中心，对四个中心的重合程度进行分析，以便引导显示屏倾斜（tilt）方位的调整。

作为优选，所述步骤S40包括：

若所述成像图案自身每个区域的清晰程度不一致，则获取所述成像图案自身每个区域相对其对应角落所述显示图案的几何畸变系数，根据所述几何畸变系数调整所述显示屏相对所述光学系统的光轴进行倾斜，直至所述几何畸变系数符合预设标准。

仅通过清晰程度是否一致来引导显示屏倾斜（tilt）调整，其在精度上稍有欠缺，故先通过清晰程度是否一致初步判断显示屏倾斜（tilt）精度是否需要调整，若所述成像图案自身每个区域的清晰程度不一致则需要调整，然后就获取所述成像图案中每个区域图像相对其原始显示图案所存在的几何位置、形状、大小、尺寸、方位等变化计算获得各自的几何畸变系数，依据各自畸变系数与预设标准的差距来进行显示屏相对所述光学系统光轴方向的倾斜（tilt）调整。

经过本发明的测试与调整方法调整的产品（含有显示屏和光学系统），能够从相对位置的多维度出发，有序、有效、简单、快速的了解显示屏和光学系统之间最接近于真实情况的相对位置，并能根据位置的了解情况进行反向补偿，有针对性的完成每项相对位置参数（shift、rotate、tilt等）的调整，得到的产品具有较高的稳定性和实用性。

根据本发明的另一目的，如图3所示，还提供一种显示屏与光学系统位置测试与调整系统，包括：

生成模块100，用于在显示屏对应位置生成显示图案；生成模块100可通过智能终端（如计算机）的图像输入完成显示图案的生成，计算机可通过无线、有线等多种方式输入图像。具体的，生成显示图案的情况包括：在显示屏正中心生成显示图案；或在显示屏四个角落分别生成显示图案；或在显示屏正中心和显示屏四个角落分别生成显示图案。显示图案内容可以是十字标记、黑白相间格等。

采集模块200，用于采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案；采集模块200可采用工业相机，能较为精确的捕捉显示屏与光学系统相对位置关系，采集模块200与显示屏以及光学系统，按显示屏、光学系统以及采集模块200的顺序摆放，且它们之间会进行位置预摆放，即它们与光学系统光轴线垂直，其中，光学系统始终为固定摆放状态。采集方式包括：采集所述显示图案透过光学系统后的一幅成像图案或采集不同景深下所述显示图案透过光学系统后的多幅成像图案。

比对模块300，用于执行图案比对策略，所述图案比对策略包括比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数是否符合预设定标准和比对所述成像图案自身的图像参数是否符合预设定标准；比对模块300主要任务就是比对和计算采集的成像图案的参数，以及显示图案的参数，且是根据生成模块100生成的图案位置和图案内容，执行相对应的参数比对。

调整模块400，用于调整所述显示屏与所述光学系统的相对位置，直至所述图像参数符合所述预设定标准。具体可采用机械自动化的电机调整设备进行高精细度的位移、角度、倾斜等相对位置的调整。

作为优选，所述比对模块300包括：

第一比对单元310，用于比对所述显示图案与所述成像图案是否重合；

第二比对单元320，用于比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；

第三比对单元330，用于比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；

第四比对单元340，用于比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值。

需要说明的是，上述多个比对单元并一定按第一、第二顺序依次执行的，而是会根据显示屏与光学系统相对位置具体调整的需求，根据显示图像的生成情况，有选择性的执行。下面详细阐述本发明一优选实施例系统的工作原理：首先，生产制造时厂商会对显示屏与光学系统相对位置有一定的参数要求，例如当需要测试显示屏与光学系统相对偏移时，生成模块100会根据设定在显示屏正中心生成一个十字标记，采集模块200采集十字标记透过光学系统后的成像图案，比对模块300利用第一比对单元310比对显示图案的十字标记与成像图案的十字标记是否重合，调整模块400会在两者的十字标记不重合的情况下，调整显示屏的平移进行显示屏与光学系统相对位置调整；直到两者的十字标记重合结束本次测试与调整；

同样的，例如需要测试显示屏与光学系统相对远近距离时，生成模块100在显示屏正中心生成黑白相间格的图案，采集模块200采集三种景深情况下的黑白相间格透过光学系统后的三幅成像图案，三种景深分别为产品设定所需的最大景深值、最小景深值以及中间景深值，比对模块300利用第四比对单元340，对三幅成像图案的清晰程度进行分析计算，查看清晰程度是否都大于预设清晰值，调整模块400会在其中一幅成像图案的清晰程度不满足预设清晰值是，进行显示屏与光学系统相对远近距离的改变，直至三幅成像图案的清晰程度都大于预设清晰值结束本次测试与调整。

有时，显示屏与光学系统之间的相对位置并没有一个很明确的调整目标，可由生成模块100在显示屏正中心生成黑白相间格和十字标记，其中设置十字标记颜色与黑白相间格区分度要高，同时也在显示屏的四个角落设置黑白相间格，此时比对模块300根据设定依次调用比对单元执行对应图案比对策略，调整模块400根据比对模块300参数比对情况逐一进行相对应的位置调整。最终实现产品的高清晰效果和高真实立体感、冲击感。

综上，本发明可实现显示屏与光学系统间360度全方位多轴向的调节，快速有效测试和调整产品的位置精度，使产品具有较好的shift、rotate、tilt呈现，最终能够实现高成像效果，高清晰度，强烈真实感，带给消费者更好的使用体验。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：在显示屏对应位置生成显示图案；所述步骤S10包括：

在显示屏正中心生成十字标记；

或在显示屏四个角落分别生成黑白相间格；

或在显示屏正中心生成黑白相间格；

S20：采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案；所述步骤S20中根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置和图案内容，采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案，具体地：

若显示屏正中心生成十字标记或显示屏四个角落分别生成黑白相间格，则采集所述显示图案透过光学系统后的一幅成像图案；

若显示屏正中心生成黑白相间格，则采集不同景深下所述显示图案透过光学系统后的多幅成像图案；

S30：执行图案比对策略，所述图案比对策略包括比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数是否符合预设定标准和/或比对所述成像图案自身的图像参数是否符合预设定标准；所述图像参数包括：重合程度、倾斜角度以及清晰程度；所述步骤S30包括：根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置和图案内容，以及所述成像图案采集数量，选择并执行图案比对策略，具体地：

若显示屏正中心生成十字标记，且所述成像图案为一幅，则所述步骤S30中选择并执行比对所述显示图案与所述成像图案是否重合以及比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；

若显示屏四个角落分别生成黑白相间格，且所述成像图案为一幅，则所述步骤S30中选择并执行比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；

若显示屏正中心生成黑白相间格，且所述成像图案为多幅，则所述步骤S30中选择并执行比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值；

S40：若不符合预设定标准，则调整所述显示屏与所述光学系统的相对位置，直至所述图像参数符合所述预设定标准；所述步骤S40包括：

若所述显示图案与所述成像图案不重合，则调整所述显示屏相对所述光学系统在同一平面进行平移，直到所述显示图案与所述成像图案重合；

若所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度不小于预设倾斜角度阈值，则调整所述显示屏相对所述光学系统在同一平面进行角度偏移；直到所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度小于预设倾斜角度阈值；

若所述成像图案自身每个区域的清晰程度不一致，则调整所述显示屏相对所述光学系统的光轴进行倾斜，直至所述成像图案自身每个区域的清晰程度一致；

若多幅所述成像图案中有其中一幅的清晰程度不大于预设清晰值，则调整所述显示屏相对所述光学系统光轴方向的远近距离，直至多幅所述成像图案的清晰程度都大于预设清晰值。

2.根据权利要求1所述的一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法，其特征在于，所述步骤S30包括：根据所述显示图案在所述显示屏上的显示位置，以及所述成像图案采集情况，选择并执行图案比对策略，具体地：

若显示屏四个角落分别生成显示图案，且所述成像图案为一幅，则比对所述成像图案自身每个区域相对其对应角落所述显示图案的几何畸变系数是否符合预设标准，所述几何畸变系数包括切向畸变和径向畸变；

若显示屏四个角落分别生成显示图案，且所述成像图案为多幅，则获取所述成像图案自身每个区域随多幅所述成像图案变化的畸变曲线，比对多条所述畸变曲线中心重合程度是否符合预设标准。

3.根据权利要求1所述的一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法，其特征在于，所述步骤S40包括：

若所述成像图案自身每个区域的清晰程度不一致，则获取所述成像图案自身每个区域相对其对应角落所述显示图案的几何畸变系数，根据所述几何畸变系数调整所述显示屏相对所述光学系统的光轴进行倾斜，直至所述几何畸变系数符合预设标准。

4.一种显示屏与光学系统位置测试与调整系统，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种显示屏与光学系统位置测试与调整方法，系统包括：

生成模块，用于在显示屏对应位置生成显示图案；

采集模块，用于采集所述显示图案透过光学系统后的成像图案；

比对模块，用于执行图案比对策略，所述图案比对策略包括比对所述显示图案与所述成像图案之间的图像参数是否符合预设定标准和比对所述成像图案自身的图像参数是否符合预设定标准；

调整模块，用于调整所述显示屏与所述光学系统的相对位置，直至所述图像参数符合所述预设定标准。

5.根据权利要求4所述的一种显示屏与光学系统位置测试与调整系统，其特征在于，所述比对模块包括：

第一比对单元，用于比对所述显示图案与所述成像图案是否重合；

第二比对单元，用于比对所述成像图案相对所述显示图案的倾斜角度是否小于预设倾斜角度阈值；

第三比对单元，用于比对所述成像图案自身每个区域的清晰程度是否一致；

第四比对单元，用于比对多幅所述成像图案的清晰程度是否都大于预设清晰值。

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