CN113109028A - 一种测试vr光学显示模块显示画面扭曲变形的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的方法和装置，包括VR显示模块固定架，所述VR显示模块固定架的顶部固定连接有镜筒本体，所述镜筒本体内壁的底部固定连接有显示屏本体，所述镜筒本体顶部的两侧均设置有固定机构。本发明通过设置VR显示模块固定架、镜筒本体、显示屏本体、VR镜片本体、固定机构、工业相机本体、固定支架、位移调节平台本体和计算机相互配合，达到了降低虚拟空间扭曲变形的优点，使VR镜片（或其他VR近眼显示光学系统）在光学设计时，增加优化项优化光拦在max/eyeshift位置上的畸变参数，使之与光拦在光轴上的畸变参数差异，尽可能小，降低了VR镜片的虚拟空间扭曲变形。

Description

一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的方法和装置

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体为一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的方法和装置。

背景技术

光学是物理学的重要分支学科，也是与光学工程技术相关的学科，狭义来说，光学是关于光和视见的科学，而今天常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线和γ射线的宽广波段范围内的电磁辐射的产生、传播、接收和显示，以及与物质相互作用的科学，着重研究的范围是从红外到紫外波段，它是物理学的一个重要组成部分，光学是研究光的行为和性质的物理学科，光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组来描述，同时，光具有波粒二象性，光的粒子性则需要用量子力学来描述。

对于虚拟空间扭曲变形的问题，主要是由于VR镜片畸变过大导致，现有技术是通过畸变预处理需要显示的图像，但这不能完全消除这种扭曲变形，另外，也有一种说法是控制畸变值大小在某个范围内，但验证结果并不理想，而且也没有一个很好的方法，去测试判定镜片本身是不是存在问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的方法和装置，具备降低虚拟空间扭曲变形的优点，解决了现有技术是通过畸变预处理需要显示的图像，但这不能完全消除这种扭曲变形，另外，也有一种说法是控制畸变值大小在某个范围内，但验证结果并不理想的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的装置和，包括VR显示模块固定架和固定块，其特征在于：所述VR显示模块固定架的顶部固定连接有镜筒本体，所述镜筒本体内壁的底部固定连接有显示屏本体，所述固定块的顶部固定连接有工业相机本体，所述工业相机本体的表面固定安装有固定支架，所述固定支架远离工业相机本体的一端固定安装有位移调节平台本体，所述工业相机本体的顶部电连接有计算机。

优选的，所述固定块的顶部通过螺栓与镜筒本体的顶部固定安装。

优选的，所述位移调节平台本体包括旋转调节，所述位移调节平台本体包括Y方向角位调节、X方向角位调节、Z方向平移调节、Y方向平移调节和X方向平移调节。

优选的，所述工业相机本体的顶部电连接有电源线，且电源线远离工业相机本体的一端与计算机电连接。

优选的，所述第二底座顶部的左侧设置有第一位移调节平台，所述第一位移调节平台的顶部固定安装有第一固定支架，所述第一固定支架的顶部固定安装有镜片基座，所述第二底座的顶部且位于第一位移调节平台的右侧固定安装有固定基座，所述固定基座的顶部固定安装有镜筒，所述镜筒内腔的底部固定安装有显示屏，所述镜筒的顶部设置有VR镜片，所述第二底座的顶部且位于固定基座的右侧设置有第二位移调节平台，所述第二位移调节平台的顶部固定安装有相机固定基板，所述相机固定基板的底部固定安装有相机调节固定机构，所述相机调节固定机构的底部固定安装有工业相机，所述相机固定基板的内部且位于相机调节固定机构的右侧嵌设有平板玻璃，所述工业相机的左侧通过导线电连接有计算机，所述第二底座顶部的右侧固定安装有第二固定支架，所述第二固定支架的左侧固定安装有半导体激光器调节固定架，所述半导体激光器调节固定架的顶部固定安装有半导体激光器。

优选的，一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的方法，其测试方法包括以下步骤：

A、在VR镜片位置，放置一平板玻璃，玻璃平板外径与VR镜片外径一致，玻璃片外径与VR镜片外径一致，玻璃片圆心有十字交叉线，或其他圆心标记；

B、点亮VR显示模块的显示屏，在显示屏中心位置显示十字交叉线图像，或其他显示屏中心标记图像；

C、开启工业相机，在电脑屏幕上显示相机实时图像，并用十字交叉线等标记出图像中心；

D、通过位移调节平台的调节，使图像中拍到的平板玻璃片上的十字中心，VR显示模块显示屏上的十字中心与图像中心重合；

E、此时相机光轴与VR显示模块光轴重合，记录下位移调节平台XY位移读数/角位读数，以及旋转读数；

F、把玻璃平板拿掉，换上被测VR镜片；

G、调节Z向位移，使相机刚好能拍到VR显示屏显示区域H方向两边缘，记录Z位移读数；

H、则相机光轴与VR显示模块光轴重合完成，位移平台读出的六个数据做为相机测试拍摄原点位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置VR显示模块固定架、镜筒本体、显示屏本体、VR镜片本体、固定机构、工业相机本体、固定支架、位移调节平台本体和计算机相互配合，达到了降低虚拟空间扭曲变形的优点，使VR镜片（或其他VR近眼显示光学系统）在光学设计时，增加优化项优化光拦在max/eyeshift位置上的畸变参数，使之与光拦在光轴上的畸变参数差异，尽可能小，降低了VR镜片的虚拟空间扭曲变形。

2、本发明通过设置VR显示模块固定架，起到固定镜筒本体的作用，通过设置显示屏本体，起到显示数据的作用，通过设置固定机构，对工业相机本体起到固定支撑的作用，通过设置固定支架，对位移调节平台本体起到固定支撑的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明拍摄图上的坐标示意图；

图3为本发明特征点的位移距离示意图；

图4为本发明结构示意图。

图中：1、VR显示模块固定架；2、镜筒本体；3、显示屏本体；4、VR镜片本体；5、固定块； 6、工业相机本体；7、固定支架；8、位移调节平台本体；9、计算机, 16、第二底座；17、第一位移调节平台；18、第一固定支架；19、镜片基座；20、计算机；21、相机固定基板；22、平板玻璃；23、相机调节固定机构；24、工业相机；25、固定基座；26、第二位移调节平台；27、第二固定支架；28、半导体激光器；29、半导体激光器调节固定架；30、显示屏；31、镜筒；32、VR镜片。

具体实施方式

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。

在本申请文件的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。在本申请文件的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

请参阅图1-4，一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的装置，包括VR显示模块固定架1和固定块5，VR显示模块固定架1的顶部固定连接有镜筒本体2，镜筒本体2内壁的底部固定连接有显示屏本体3，固定块5的顶部固定连接有工业相机本体6，工业相机本体6的表面固定安装有固定支架7，固定支架7远离工业相机本体6的一端固定安装有位移调节平台本体8，工业相机本体6的顶部电连接有计算机9，位移调节平台本体8包括旋转调节，位移调节平台本体8包括Y方向角位调节、X方向角位调节、Z方向平移调节、Y方向平移调节和X方向平移调节，工业相机本体6的顶部电连接有电源线，且电源线远离工业相机本体6的一端与计算机9电连接，通过设置VR显示模块固定架1，起到固定镜筒本体2的作用，通过设置显示屏本体3，起到显示数据的作用，通过设置固定支架7，对位移调节平台本体8起到固定支撑的作用，通过设置VR显示模块固定架1、镜筒本体2、显示屏本体3、VR镜片本体4、固定块5、工业相机本体6、固定支架7、位移调节平台本体8和计算机9相互配合，达到了降低虚拟空间扭曲变形的优点，使VR镜片或其他VR近眼显示光学系统在光学设计时，增加优化项优化光拦在max/eyeshift位置上的畸变参数，使之与光拦在光轴上的畸变参数差异，尽可能小，降低了VR镜片的虚拟空间扭曲变形，第二底座16顶部的左侧设置有第一位移调节平台17，第一位移调节平台17的顶部固定安装有第一固定支架18，第一固定支架18的顶部固定安装有镜片基座19，第二底座16的顶部且位于第一位移调节平台17的右侧固定安装有固定基座25，固定基座25的顶部固定安装有镜筒31，镜筒31内腔的底部固定安装有显示屏30，镜筒31的顶部设置有VR镜片32，第二底座16的顶部且位于固定基座25的右侧设置有第二位移调节平台26，第二位移调节平台26的顶部固定安装有相机固定基板21，相机固定基板21的底部固定安装有相机调节固定机构23，相机调节固定机构23的底部固定安装有工业相机24，相机固定基板21的内部且位于相机调节固定机构23的右侧嵌设有平板玻璃22，工业相机24的左侧通过导线电连接有计算机20，第二底座16顶部的右侧固定安装有第二固定支架27，第二固定支架27的左侧固定安装有半导体激光器调节固定架29，半导体激光器调节固定架29的顶部固定安装有半导体激光器28。

一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的方法，其测试方法包括以下步骤：

A、在VR镜片位置，放置一平板玻璃，玻璃平板外径与VR镜片外径一致，玻璃片外径与VR镜片外径一致，玻璃片圆心有十字交叉线，或其他圆心标记；

B、点亮VR显示模块的显示屏，在显示屏中心位置显示十字交叉线图像，或其他显示屏中心标记图像；

C、开启工业相机，在电脑屏幕上显示相机实时图像，并用十字交叉线等标记出图像中心；

D、通过位移调节平台的调节，使图像中拍到的平板玻璃片上的十字中心，VR显示模块显示屏上的十字中心与图像中心重合；

E、此时相机光轴与VR显示模块光轴重合，记录下位移调节平台XY位移读数/角位读数，以及旋转读数；

F、把玻璃平板拿掉，换上被测VR镜片；

G、调节Z向位移，使相机刚好能拍到VR显示屏显示区域H方向两边缘，记录Z位移读数；

H、则相机光轴与VR显示模块光轴重合完成，位移平台读出的六个数据做为相机测试拍摄原点位置。

使用时，被测镜片放置于镜筒上，相机置于光轴重合校正原点位置，点亮VR显示模块，在VR显示模块屏上显示棋盘格/网格/圆点图等带有特征点的图卡，通过相机拍摄屏上图卡，得到各特征点在拍摄图上的坐标x0i，y0j，如图2所示，通过位移调节平台平移相机光轴距离-aa为VR镜片eyeshift设计值，一般取4mm，通过相机拍摄屏上图卡，得到各特征点在拍摄图上的坐标xai，yaj，计算相机在-a位置各特征点的位移距离，Δij=(xai - x0i^2+yaj - y0j^2)^1/2，如图3所示，理想状态下Δij应该一致，并且由于通过VR透镜看到的实际是成在1.5m~3m的屏幕须向，因此Δij大小也在几个像素的量级，但由于光拦在轴上和轴外的畸变差异，会导致Δij值出现不一致，畸变差异越大，则Δij值差异越大，导致图像扭曲变形越严重，计算得到Δ=max(Δij)-min(Δij)，则以Δ值作为VR镜片扭曲变形程度的客观判断依据，Δ值小于1~2个像素的VR显示模块，形成的虚拟空间内，扭曲变形几乎感觉不到，从而达到了降低虚拟空间扭曲变形的优点。

本发明中的所有部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，同时本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，本申请文件中各部件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本申请文件主要用来保护机械装置，所以本申请文件不再详细解释控制方式和电路连接，在此不再作出具体叙述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的装置，包括VR显示模块固定架（1）和固定块（5），其特征在于：所述VR显示模块固定架（1）的顶部固定连接有镜筒本体（2），所述镜筒本体（2）内壁的底部固定连接有显示屏本体（3），所述固定块（5）的顶部固定连接有工业相机本体（6），所述工业相机本体（6）的表面固定安装有固定支架（7），所述固定支架（7）远离工业相机本体（6）的一端固定安装有位移调节平台本体（8），所述工业相机本体（6）的顶部电连接有计算机（9）。

2.根据权利要求1所述的一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的装置，其特征在于：所述固定块（5）的顶部通过螺栓与镜筒本体（2）的顶部固定安装。

3.根据权利要求1所述的一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的装置，其特征在于：所述位移调节平台本体（8）包括旋转调节，所述位移调节平台本体（8）包括Y方向角位调节、X方向角位调节、Z方向平移调节、Y方向平移调节和X方向平移调节。

4.根据权利要求1所述的一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的装置，其特征在于：所述工业相机本体（6）的顶部电连接有电源线，且电源线远离工业相机本体（6）的一端与计算机（9）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的装置，其特征在于：所述第二底座（16）顶部的左侧设置有第一位移调节平台（17），所述第一位移调节平台（17）的顶部固定安装有第一固定支架（18），所述第一固定支架（18）的顶部固定安装有镜片基座（19），所述第二底座（16）的顶部且位于第一位移调节平台（17）的右侧固定安装有固定基座（25），所述固定基座（25）的顶部固定安装有镜筒（31），所述镜筒（31）内腔的底部固定安装有显示屏（30），所述镜筒（31）的顶部设置有VR镜片（32），所述第二底座（16）的顶部且位于固定基座（25）的右侧设置有第二位移调节平台（26），所述第二位移调节平台（26）的顶部固定安装有相机固定基板（21），所述相机固定基板（21）的底部固定安装有相机调节固定机构（23），所述相机调节固定机构（23）的底部固定安装有工业相机（24），所述相机固定基板（21）的内部且位于相机调节固定机构（23）的右侧嵌设有平板玻璃（22），所述工业相机（24）的左侧通过导线电连接有计算机（20），所述第二底座（16）顶部的右侧固定安装有第二固定支架（27），所述第二固定支架（27）的左侧固定安装有半导体激光器调节固定架（29），所述半导体激光器调节固定架（29）的顶部固定安装有半导体激光器（28）。

6.一种测试VR光学显示模块显示画面扭曲变形的方法，其特征在于：其测试方法包括以下步骤：

A、在VR镜片位置，放置一平板玻璃，玻璃平板外径与VR镜片外径一致，玻璃片外径与VR镜片外径一致，玻璃片圆心有十字交叉线，或其他圆心标记；

B、点亮VR显示模块的显示屏，在显示屏中心位置显示十字交叉线图像，或其他显示屏中心标记图像；

C、开启工业相机，在电脑屏幕上显示相机实时图像，并用十字交叉线等标记出图像中心；

D、通过位移调节平台的调节，使图像中拍到的平板玻璃片上的十字中心，VR显示模块显示屏上的十字中心与图像中心重合；

E、此时相机光轴与VR显示模块光轴重合，记录下位移调节平台XY位移读数/角位读数，以及旋转读数；

F、把玻璃平板拿掉，换上被测VR镜片；

G、调节Z向位移，使相机刚好能拍到VR显示屏显示区域H方向两边缘，记录Z位移读数；

H、则相机光轴与VR显示模块光轴重合完成，位移平台读出的六个数据做为相机测试拍摄原点位置。

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