CN113125114A - 近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备 - Google Patents

Abstract

一种近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备。该近眼显示光学系统的检测方法包括步骤：根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

Description

近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备

技术领域

本发明涉及近眼显示技术领域，尤其是涉及近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备。

背景技术

近年来，诸如AR(Augmented Reality，增强现实)眼镜或VR(Virtual Reality，虚拟现实)眼镜等等之类的近眼显示光学系统为人类创造了丰富的视感体验。由于光度学指标作为评价近眼显示光学系统显示效果的重要指标，其通常包括亮度、亮度均匀性、对比度、GAMMA曲线、色坐标、色温以及光谱能量分布等等；因此在投入服务之前，需对近眼显示光学系统的光度学指标进行检测，以检验其产品质量。

目前，传统的平板显示设备的光度学指标通常会使用彩色成像式亮度计或分光辐射计(即光谱仪)来进行测量，但其各有优缺点。例如，彩色成像式亮度计虽然能够通过CCD芯片测试出大视场范围的色度亮度，但因其采用的是三滤色片法模拟人眼测量三刺激值XYZ，而不能准确地测试光谱分布，导致测量精度不高；光谱仪虽然能够利用分光色散系统对被测光谱进行逐波长的辐射能量测量，精度高，但其测量速度慢，且测量视场受限。

而针对近眼显示光学系统，由于测量的对象是虚拟图像，使得光谱仪无法准确地找到检测位置，因此现有的近眼显示光学系统的光度学指标往往采用彩色成像式亮度计进行测量，其能够获取该近眼显示光学系统的完整视场范围内的虚拟图像，以根据图像传感器上获取到的图像来调整自身位姿，进而实现检测项目的检测。但该彩色成像式亮度计的光谱检测精度较低，并且该彩色成像式亮度计的镜头体积庞大，容易与近眼显示光学系统产生结构干涉，难以将该彩色成像式亮度计的位姿调整到位，进而影响光度学指标的测量结果。

为了提高的光度学指标的检测精度，现有的技术方案逐渐采用小视场相机结合光谱仪作为检测前端来检测近眼显示光学系统的光度学指标，其主要是采用分光光路，一路光导入相机的图像传感器以通过图像处理找到对应的检测位置，另一路光则导入该光谱仪的传感器，以检测相应位置的光度学指标。但这种技术方案需要额外设计复杂光路并校准，导致测量成本较高且系统误差较大。此外，这种技术方案还会因相机的视场角偏小而无法看全整个虚拟画面，需要多次调整相机位置以通过图像拼接技术获取完整的虚拟图像，进而找到对应的检测位置，但这样不仅会增加检测的复杂程度和难度，而且还会额外引入新的误差，导致光度学指标的检测精度仍比较低。

发明内容

本发明的一优势在于提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，其能够提高近眼显示光学系统的光度学指标的检测精度。

本发明的另一优势在于提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光学系统的检测方法无需额外设计复杂的光路，有助于减少光度学指标的检测误差，提升检测精度。

本发明的另一优势在于提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光学系统的检测方法能够通过一次成像来获取完整的虚拟图像，以更加准确地定位所述近眼显示光学系统的眼盒中心位置，有助于简化检测工序，提高检测效率。

本发明的另一优势在于提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光学系统的检测方法除了能够检测所述近眼显示光学系统的光度学指标之外，还能够对所述近眼显示光学系统进行像质指标的检测，以便一次性地且全方位地检测所述近眼显示光学系统的各种检测指标。

本发明的另一优势在于提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光学系统的检测方法无需像现有的小视场角相机结合光谱仪的技术方案那样需要遍历整个眼盒范围才能定位眼盒中心，而采用大视场角相机仅需一次成像就能够准确且快速地定位需要检测的重点位置，有助于提高检测效率。

本发明的另一优势在于提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光学系统的检测方法能够先采用大视场角相机来预先判断和定位感兴趣区域，再使用光谱仪直接检测所述近眼显示光学系统的光度学指标，大大地提高了检测效率。与此同时，所述近眼显示光学系统的检测方法还能够利用大视场角相机来检测所述近眼显示光学系统的像质指标，以便对所述近眼显示光学系统进行全方位地检测。

本发明的另一优势在于提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，其中为了达到上述优势，在本发明中不需要采用复杂的结构和庞大的计算量，对软硬件要求低。因此，本发明成功和有效地提供一解决方案，不只提供一近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备，同时还增加了所述近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备的实用性和可靠性。

为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，本发明提供了近眼显示光学系统的检测方法，包括步骤：

根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

在本发明的一实施例中，所述根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿的步骤，包括步骤：

通过该检测相机的一次成像，获得经由该近眼显示光学系统显示的该第一虚拟标板的完整标板图像；

通过对该完整标板图像进行图像处理，获得第一位姿调整信号；以及

响应于该第一位姿调整信号，自动地调整该检测相机的位姿至该待检测位姿。

在本发明的一实施例中，该检测相机为具有较大视场角的仿真人眼相机，以确保该检测相机的视场范围能够覆盖经由该近眼显示光学系统显示的该第一虚拟标板。

在本发明的一实施例中，所述根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿的步骤，包括步骤：

根据该检测相机与该光谱仪之间的相对位姿和该待检测位姿，获得第二位姿调整信号；和

响应于该第二位姿调整信号，自动地调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿。

在本发明的一实施例中，所述通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标的步骤，包括步骤：

根据该光谱仪测量的亮度值，微调该光谱仪的探测角度，以使该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；和

通过微调后的该光谱仪探测经由该近眼显示光学系统显示的各种第二虚拟标板，获得该近眼显示光学系统的光度学指标。

在本发明的一实施例中，所述根据该光谱仪测量的亮度值，微调该光谱仪的探测角度，以使该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心的步骤，包括步骤：

控制该近眼显示光学系统显示具有均匀灰度值的虚拟图像；

微调该光谱仪的探测角度，以在一定角度范围内搜索经由该光谱仪测量的亮度极大值；以及

微调该光谱仪的位姿至该光谱仪在测量到该亮度极大值时所处的位姿，以确保该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心。

在本发明的一实施例中，所述的近眼显示光学系统的检测方法，进一步包括步骤：

通过该检测相机在该待检测位姿处检测该近眼显示光学系统的像质指标。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了近眼显示光学系统的检测系统，包括相互可通信地连接的：

一相机调整模块，用于根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

一光谱仪调整模块，用于根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

一光度学检测模块，用于通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

在本发明的一实施例中，所述相机调整模块包括相互可通信地连接的一图像获得模块、一第一信号获得模块以及一第一位姿调整模块，其中所述图像获得模块用于通过该检测相机的一次成像，获得经由该近眼显示光学系统显示的该第一虚拟标板的完整标板图像；其中所述第一信号获得模块用于通过对该完整标板图像进行图像处理，获得第一位姿调整信号；其中所述第一位姿调整模块用于响应于该第一位姿调整信号，自动地调整该检测相机的位姿至该待检测位姿。

在本发明的一实施例中，所述光谱仪调整模块包括相互可通信地连接的一第二信号获得模块和一第二位姿调整模块，其中所述第二信号获得模块用于根据该检测相机与该光谱仪之间的相对位姿和该待检测位姿，获得第二位姿调整信号；其中所述第二位姿调整模块用于响应于该第二位姿调整信号，自动地调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿。

在本发明的一实施例中，所述光度学检测模块包括相互可通信地连接的一微调模块和一探测模块，其中所述微调模块用于根据该光谱仪测量的亮度值，微调该光谱仪的探测角度，以使该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；其中所述探测模块用于通过微调后的该光谱仪探测经由该近眼显示光学系统显示的各种第二虚拟标板，以获得该近眼显示光学系统的光度学指标。

在本发明的一实施例中，所述的近眼显示光学系统的检测系统，进一步包括一像质检测模块，用于通过该检测相机在该待检测位姿处检测该近眼显示光学系统的像质指标。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了电子设备，包括：

至少一处理器，用于执行指令；和

与所述至少一处理器可通信地连接的存储器，其中，所述存储器具有至少一指令，其中，所述指令被所述至少一处理器执行，以使得所述至少一处理器执行近眼显示光学系统的检测方法中的部分或全部步骤，其中所述近眼显示光学系统的检测方法包括步骤：

根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了近眼显示光学系统的检测平台，包括：

一检测相机，用于拍摄经由近眼显示光学系统显示的虚拟标板；

一光谱仪，用于检测该近眼显示光学系统的光度学指标；

一运动平台，用于移动和旋转所述检测相机和所述光谱仪；以及

一电子设备，其中所述电子设备包括：

至少一处理器，用于执行指令；和

与所述至少一处理器可通信地连接的存储器，其中，所述存储器具有至少一指令，其中，所述指令被所述至少一处理器执行，以使得所述至少一处理器执行近眼显示光学系统的检测方法中的部分或全部步骤，其中所述近眼显示光学系统的检测方法包括步骤：

根据所述检测相机获取的经由该近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整所述检测相机的位姿至待检测位姿，使得所述检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且所述检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

根据所述检测相机与所述光谱仪之间的相对位姿，调整所述光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

通过所述光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的近眼显示光学系统的检测方法的流程示意图。

图2示出了根据本发明的上述实施例的所述近眼显示光学系统的检测方法的步骤之一的流程示意图。

图3示出了根据本发明的上述实施例的所述近眼显示光学系统的检测方法的步骤之二的流程示意图。

图4A和图4B示出了根据本发明的上述实施例的所述近眼显示光学系统的检测方法的步骤之三的流程示意图。

图5示出了根据本发明的一实施例的近眼显示光学系统的检测系统的框图示意图。

图6示出了根据本发明的一实施例的电子设备的框图示意图。

图7示出了根据本发明的一实施例的近眼显示光学系统的检测平台的立体示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

在本发明中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本发明的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。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发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

近年来，诸如AR眼镜或VR眼镜之类的近眼显示光学系统为人类创造了丰富的视感体验。而光度学指标和像质指标作为近眼显示光学系统的成品质量的关键性指标，其直接影响用户的视觉体验，因此在投入使用之前，也需要对近眼显示光学系统中的光度学指标和像质指标进行检测，以检验其产品质量。

现有的近眼显示光学系统的检测方法一般是参考传统平板显示设备的检测方法，使用彩色成像式亮度计或分光辐射计(即光谱仪)来进行测量，但彩色成像式亮度计因其采用的是三滤色片法模拟人眼测量三刺激值XYZ，而不能准确地测试光谱分布，导致测量精度不高；而光谱仪的测量速度慢，且测量视场受限。此外，采用光谱仪作为检测前端，只能通过机械结构将光谱仪固定在待检设备(即近眼显示光学系统)的眼盒中心位置，这就要求预先获知待检设备的三维尺寸信息，以设计工装来固定光谱仪探头。而由于光谱仪无法获取待检设备的虚像图像信息，因此采用光谱仪的技术方案不具备位姿调整的可能性，导致检测结果具有很大的不确定性。因此，为了解决上述问题，本发明提出了一种近眼显示光学系统的检测方法及其系统和平台以及电子设备。

示意性方法

参考说明书附图之图1至图4B所示，根据本发明的一实施例的一种近眼显示光学系统的检测方法被阐明。具体地，如图1所示，所述近眼显示光学系统的检测方法，包括步骤：

S100：根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整所述检测相机的位姿至待检测位姿，使得所述检测相机的光心位于所述近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且所述检测相机的光轴指向所述近眼显示光学系统的视场中心；

S200：根据所述检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整所述光谱仪的位姿至所述待检测位姿；以及

S300：通过所述光谱仪检测所述近眼显示光学系统的光度学指标。

值得注意的是，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法先通过所述检测相机来准确地定位所述近眼显示光学系统的眼盒中心位置，以记录所述检测相机的待检测位姿；再根据所述检测相机与所述光谱仪之间的相对位姿将所述光谱仪调整至所述待检测位姿，进而通过所述光谱仪直接检测所述近眼显示光学系统的光度学指标，无需额外设计复杂的分光光路，以便提高检测效率和检测精度。

可以理解的是，所述近眼显示光学系统的光度学指标可以但不限于亮度、亮度均匀性、对比度、伽马(GAMMA)曲线、色坐标、色温以及光谱能量分布等等。

此外，当所述检测相机处于所述待检测位姿时，本发明还能够通过所述检测相机直接对所述近眼显示光学系统的像质指标进行检测，以便全方位地对所述近眼显示光学系统进行各种指标(如光度学指标和像质指标)的检测。更具体地，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法，进一步包括步骤：

S400：通过所述检测相机在所述待检测位姿处检测所述近眼显示光学系统的像质指标。

可以理解的是，所述近眼显示光学系统的像质指标可以但不限于包括视场角、畸变、解像力、鬼影、瞳距、眼盒大小、虚像距离以及双目合像精度等等。

值得一提的是，在本发明的所述步骤S100中，为了准确地调整所述检测相机至所述待检测位姿，需要确保所述检测相机能够完整地拍摄到经由所述近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板。此外，人眼在自然观察事物时会不断地调整视野和观察角度，即人眼眼球会做各类运动，例如，转动眼球等。因此，所述检测相机优选地被实施为具有较大视场角的仿真人眼相机，以确保所述仿真人眼相机的视场范围能够覆盖经由所述近眼显示光学系统显示的所述第一虚拟标板，进而所述检测相机仅通过一次成像就能够获得完整的所述第一虚拟标板的图像，以便根据所述第一虚拟标板更准确地且快速地确定所述近眼显示光学系统的眼盒中心位置。特别地，所述检测相机可以由定制的AR检测镜头和工业相机组成，以便在具有较大的视场角以完整地获取整个虚拟标板的图像的同时，还能够避免所述检测相机中的镜头尺寸过大而与所述近眼显示光学系统发生结构干涉，以便确保所述近眼显示光学系统的各项检测指标顺利地获取。

换言之，相比于小视场角结合光谱仪的技术方案，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法不仅不需要设计复杂的分光光路，而且还不需要使用检测相机遍历整个眼盒范围，而是通过一次成像就能够定位眼盒中心位置。与此同时，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法使用大视场角相机还可以更快地定位需要检测的重点位置，如虚像在某一视场角下的亮斑，以快速且准确地输出像质检测结果。而在小视场角结合光谱仪的技术方案中，就需要遍历整个视场范围，才能够发现亮斑，导致检测效率低下。

示例性地，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法的所述步骤S100，可以包括步骤：

S110：通过所述检测相机的一次成像，获得经由所述近眼显示光学系统显示的所述第一虚拟标板的完整标板图像；

S120：通过对所述完整标板图像进行图像处理，获得第一位姿调整信号；以及

S130：响应于所述第一位姿调整信号，自动地调整所述检测相机的位姿至所述待检测位姿。

值得注意的是，所述第一位姿调整信号可以包括所述检测相机的角度调整信号和所述检测相机的位置调整信号，其中所述检测相机的角度调整信号用于调整所述检测相机的光轴相对于经由所述近眼显示光学系统显示的所述第一虚拟标板的倾斜角度，并且所述检测相机的位置调整信号用于调整所述检测相机的光心与所述近眼显示光学系统的眼盒中心位置之间的位置关系。

此外，在所述步骤S100中需要调整所述检测相机的位姿至所述待检测位姿时，经由所述近眼显示光学系统显示的所述第一虚拟标板可以被实施为包括一个特征图案和至少四个眼盒检测区域的标板，其中所述特征图案位于所述第一虚拟标板的中心区域，所述至少四个眼盒检测区域位于所述第一虚拟标板的四个转角区域。在后续数据处理中，位于所述第一虚拟标板的中心区域的所述特征图案的作用在于：基于所述特征图案在所述第一虚拟标板之图像中的姿势，确定所述检测相机的角度调整信号；位于所述第一虚拟标板的四个转角区域的所述眼盒检测区域的作用在于：确定所述近眼显示光学系统的眼盒区域的边界和中心位置，并基于所述眼盒区域的中心位置与所述特征区域之间的相对位置信息，确定所述检测相机的位置调整信号。

特别地，在所述步骤S200中，通过外参标定技术预先标定所述检测相机和所述光谱仪之间的相对位姿(包括相对位置和相对朝向/角度)，进而通过预先标定出的相对位姿，将所述光谱仪的位姿调整至所述待检测位姿，以便后续对所述近眼显示光学系统进行光度学指标的检测。

示例性地，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法的所述步骤S200，可以包括步骤：

S210：根据所述检测相机与所述光谱仪之间的相对位姿和所述待检测位姿，获得第二位姿调整信号；和

S220：响应于所述第二位姿调整信号，自动地调整所述光谱仪的位姿至所述待检测位姿。

值得注意的是，所述第二位姿调整信号可以包括所述光谱仪的角度调整信号和所述光谱仪的位置调整信号，其中所述光谱仪的角度调整信号用于调整所述光谱仪的的光轴相对于经由所述近眼显示光学系统显示的所述第一虚拟标板的倾斜角度，并且所述光谱仪的位置调整信号用于调整所述光谱仪的的探头中心与所述近眼显示光学系统的眼盒中心位置之间的位置关系。

特别地，针对所述检测相机和所述光谱仪，本发明可以采用六自由度的运动平台来实现高精度的位姿调整，并且能够依赖所述六自由度的运动平台找到所述近眼显示光学系统的待检位置和所述检测相机与所述近眼显示光学系统之间的相对位置关系。

而由于所述检测相机的光轴和所述光谱仪的光轴均为虚拟轴，难以精确地定位所述检测相机的光轴和所述光谱仪的光轴的具体位置，因此根据所述检测相机和所述光谱仪之间的相对位姿将所述光谱仪的位姿调整至所述待检测位姿之后，仍难以确保所述光谱仪的光轴指向所述近眼显示光学系统的视场中心。这样，在通过所述光谱仪检测所述近眼显示光学系统的光度学指标之前，还需要微调所述光谱仪的探测角度，以确保所述光谱仪的光轴指向所述近眼显示光学系统的视场中心。

具体地，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法的所述步骤S300，可以包括步骤：

S310：根据所述光谱仪测量的亮度值，微调所述光谱仪的探测角度，以使所述光谱仪的光轴指向所述近眼显示光学系统的视场中心；和

S320：通过微调后的所述光谱仪探测经由所述近眼显示光学系统显示的各种第二虚拟标板，获得所述近眼显示光学系统的光度学指标。

更具体地，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法的所述步骤S310，可以包括步骤：

S311：控制所述近眼显示光学系统显示具有均匀灰度值的虚拟图像；

S312：微调所述光谱仪的探测角度，以在一定角度范围内搜索经由所述光谱仪测量的亮度极大值；以及

S313：微调所述光谱仪的位姿至所述光谱仪在测量到所述亮度极大值时所处的位姿，以确保所述光谱仪的光轴指向所述近眼显示光学系统的视场中心。

值得注意的是，在所述步骤S320中，所述第二虚拟标板可以但不限于被实施为白场标板、暗场标板、RGB三色标板以及不同灰度值的标板等等。这样在切换经由所述检验显示光学系统显示的对应虚拟标板之后，就能够通过直接读取所述光谱仪的测量数据，来获得所述近眼显示光学系统的各种光度学指标的检测结果。

此外，在本发明的所述步骤S400中，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法无需更换检测前端，就能够通过所述检测相机直接对所述近眼显示光学系统的像质指标进行检测，有助于增强所述近眼显示光学系统的检测方法的拓展能力，以便快速地对所述近眼显示光学系统进行全方位的检测。可以理解的是，本发明的所述近眼显示光学系统的检测方法中通过所述检测相机检测所述近眼显示光学系统的像质指标可以参考本申请人已申请的申请号为2018111360333，标题为近眼显示光学系统的检测方法、检测装置和检测系统的中国发明专利，本发明对此不再赘述。

示意性系统

参考说明书附图之图5所示，根据本发明的一实施例的一近眼显示光学系统的检测系统被阐明，其中所述近眼显示光学系统的检测系统1用于检测近眼显示光学系统的光度学指标。具体地，如图5所示，所述近眼显示光学系统的检测系统1可以包括相互可通信地连接的一相机调整模块10、一光谱仪调整模块20以及一光度学检测模块30。所述相机调整模块10用于根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心。所述光谱仪调整模块20用于根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿。所述光度学检测模块30用于通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

值得注意的是，在本发明的一示例中，所述相机调整模块10包括相互可通信地连接的一图像获得模块11、一第一信号获得模块12以及一第一位姿调整模块13，其中所述图像获得模块11用于通过该检测相机的一次成像，获得经由该近眼显示光学系统显示的该第一虚拟标板的完整标板图像；其中所述第一信号获得模块12用于通过对该完整标板图像进行图像处理，获得第一位姿调整信号；其中所述第一位姿调整模块13用于响应于该第一位姿调整信号，自动地调整该检测相机的位姿至该待检测位姿。

在本发明的一示例中，所述光谱仪调整模块20包括相互可通信地连接的一第二信号获得模块21和一第二位姿调整模块22，其中所述第二信号获得模块21 用于根据该检测相机与该光谱仪之间的相对位姿和该待检测位姿，获得第二位姿调整信号；其中所述第二位姿调整模块22用于响应于该第二位姿调整信号，自动地调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿。

在本发明的一示例中，所述光度学检测模块30包括相互可通信地连接的一微调模块31和一探测模块32，其中所述微调模块31用于根据该光谱仪测量的亮度值，微调该光谱仪的探测角度，以使该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；其中所述探测模块32用于通过微调后的该光谱仪探测经由该近眼显示光学系统显示的各种第二虚拟标板，以获得该近眼显示光学系统的光度学指标。

根据本发明的上述实施例，所述的近眼显示光学系统的检测系统1可以进一步包括一像质检测模块40，用于通过该检测相机在该待检测位姿处检测该近眼显示光学系统的像质指标。

示意性电子设备

下面，参考图6来描述根据本发明的一实施例的电子设备。如图6所示，电子设备90包括一个或多个处理器91和存储器92。

所述处理器91可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备90中的其他组件以执行期望的功能。换言之，所述处理器91包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，所述处理器91可被配置成执行作为以下各项的一部分的指令：一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构、或其他逻辑构造。这种指令可被实现以执行任务、实现数据类型、转换一个或多个部件的状态、实现技术效果、或以其他方式得到期望结果。

所述处理器91可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。作为补充或替换，所述处理器91可包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。所述处理器91的处理器可以是单核或多核，且在其上执行的指令可被配置为串行、并行和/或分布式处理。所述处理器91的各个组件可任选地分布在两个或更多单独设备上，这些设备可以位于远程和/或被配置成进行协同处理。所述处理器91的各方面可由以云计算配置进行配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。

所述存储器92可以包括一个或多个计算程序产品，所述计算程序产品可以包括各种形式的计算可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器 (cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算可读存储介质上可以存储一个或多个计算程序指令，所述处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本发明的上述示意性方法中的部分或全部步骤，以及/或者其他期望的功能。

换言之，所述存储器92包括被配置成保存可由所述处理器91执行以实现此处所述的方法和过程的机器可读指令的一个或多个物理设备。在实现这些方法和过程时，可以变换所述存储器92的状态(例如，保存不同的数据)。所述存储器 92可以包括可移动和/或内置设备。所述存储器92可包括光学存储器(例如，CD、 DVD、HD-DVD、蓝光盘等)、半导体存储器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)等等。所述存储器92可包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址设备。

可以理解，所述存储器92包括一个或多个物理设备。然而，本文描述的指令的各方面可另选地通过不由物理设备在有限时长内持有的通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播。所述处理器91和所述存储器92的各方面可被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。这些硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用的集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用的标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)以及复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

在一个示例中，如图6所示，所述电子设备90还可以包括输入装置93和输出装置94，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。例如，该输入装置93可以是例如用于采集图像数据或视频数据的摄像模组等等。又如，所述输入装置93可以包括诸如键盘、鼠标、触摸屏或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与其对接。在一些实施例中，所述输入装置93可以包括所选择的自然用户输入(NUI)部件或与其对接。这种元件部分可以是集成的或外围的，并且输入动作的转导和/或处理可以在板上或板外被处理。示例 NUI部件可包括用于语言和/或语音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体显示和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼睛跟踪器、加速计和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动和/或身体运动的电场感测部件；和/或任何其他合适的传感器。

该输出装置94可以向外部输出各种信息，包括分类结果等。该输出装置94 可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，所述电子设备90还可以进一步包括所述通信装置，其中所述通信装置可被配置成将所述电子设备90与一个或多个其他计算机设备通信地耦合。所述通信装置可以包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络或者有线或无线局域网或广域网来进行通信。在一些实施例中，所述通信装置可允许所述电子设备90经由诸如因特网这样的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其它设备接收消息。

将会理解，此处描述的配置和/或方法本质是示例性的，这些具体实施例或示例不应被视为限制性的，因为许多变体是可能的。此处描述的具体例程或方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个。如此，所示和/或所述的各种动作可以以所示和/或所述顺序、以其他顺序、并行地执行，或者被省略。同样，上述过程的次序可以改变。

当然，为了简化，图6中仅示出了该电子设备90中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备90还可以包括任何其他适当的组件。

示意性检测平台

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一近眼显示光学系统的检测平台。示例性地，如图7所示，所述近眼显示光学系统的检测平台包括一光谱仪 50、一检测相机60、一运动平台70以及上述电子设备90，其中所述检测相机60 用于拍摄经由所述近眼显示光学系统80显示的虚拟标板；其中所述运动平台70 用于移动和旋转所述检测相机60和所述光谱仪50；其中所述电子设备90包括处理器91和存储器92，其中所述存储器92内存储有计算机程序指令，其中所述计算机程序指令在被所述处理器91运行时使得所述处理器92执行如上所述的近眼显示光学系统的检测方法。

值得注意的是，所述近眼显示光学系统80可以但不限于被实施为AR眼镜，当然，在本发明的其他示例中，所述近眼显示光学系统80也可以被实施为AR 头盔式显示器等等其他头戴式显示设备。

所述运动平台70优选地被实施为六自由度的运动平台，以移动和旋转所述光谱仪50和所述检测相机60至相应的待检测位姿。可以理解的是，所述六自由度的运动平台具备坐标记忆能力，重复定位精度高，以确保将所述光谱仪50的位姿调整至经由所述检测相机60定位的所述待检测位姿。

示意性计算程序产品

除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算程序产品，其包括计算程序指令，所述计算程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。

所述计算程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本发明的实施例还可以是计算可读存储介质，其上存储有计算程序指令，所述计算程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述方法中的步骤。

所述计算可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器 (CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。

本发明中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和 /或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本发明的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (14)

1.近眼显示光学系统的检测方法，其特征在于，包括步骤：

根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

2.如权利要求1所述的近眼显示光学系统的检测方法，其中，所述根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿的步骤，包括步骤：

通过该检测相机的一次成像，获得经由该近眼显示光学系统显示的该第一虚拟标板的完整标板图像；

通过对该完整标板图像进行图像处理，获得第一位姿调整信号；以及

响应于该第一位姿调整信号，自动地调整该检测相机的位姿至该待检测位姿。

3.如权利要求2所述的近眼显示光学系统的检测方法，其中，该检测相机为具有较大视场角的仿真人眼相机，以确保该检测相机的视场范围能够覆盖经由该近眼显示光学系统显示的该第一虚拟标板。

4.如权利要求1所述的近眼显示光学系统的检测方法，其中，所述根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿的步骤，包括步骤：

根据该检测相机与该光谱仪之间的相对位姿和该待检测位姿，获得第二位姿调整信号；和

响应于该第二位姿调整信号，自动地调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿。

5.如权利要求4所述的近眼显示光学系统的检测方法，其中，所述通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标的步骤，包括步骤：

根据该光谱仪测量的亮度值，微调该光谱仪的探测角度，以使该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；和

通过微调后的该光谱仪探测经由该近眼显示光学系统显示的各种第二虚拟标板，获得该近眼显示光学系统的光度学指标。

6.如权利要求5所述的近眼显示光学系统的检测方法，其中，所述根据该光谱仪测量的亮度值，微调该光谱仪的探测角度，以使该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心的步骤，包括步骤：

控制该近眼显示光学系统显示具有均匀灰度值的虚拟图像；

微调该光谱仪的探测角度，以在一定角度范围内搜索经由该光谱仪测量的亮度极大值；以及

微调该光谱仪的位姿至该光谱仪在测量到该亮度极大值时所处的位姿，以确保该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心。

7.如权利要求1至6中任一所述的近眼显示光学系统的检测方法，进一步包括步骤：

通过该检测相机在该待检测位姿处检测该近眼显示光学系统的像质指标。

8.近眼显示光学系统的检测系统，其特征在于，包括相互可通信地连接的：

一相机调整模块，用于根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

一光谱仪调整模块，用于根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

一光度学检测模块，用于通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

9.如权利要求8所述的近眼显示光学系统的检测系统，其中，所述相机调整模块包括相互可通信地连接的一图像获得模块、一第一信号获得模块以及一第一位姿调整模块，其中所述图像获得模块用于通过该检测相机的一次成像，获得经由该近眼显示光学系统显示的该第一虚拟标板的完整标板图像；其中所述第一信号获得模块用于通过对该完整标板图像进行图像处理，获得第一位姿调整信号；其中所述第一位姿调整模块用于响应于该第一位姿调整信号，自动地调整该检测相机的位姿至该待检测位姿。

10.如权利要求9所述的近眼显示光学系统的检测系统，其中，所述光谱仪调整模块包括相互可通信地连接的一第二信号获得模块和一第二位姿调整模块，其中所述第二信号获得模块用于根据该检测相机与该光谱仪之间的相对位姿和该待检测位姿，获得第二位姿调整信号；其中所述第二位姿调整模块用于响应于该第二位姿调整信号，自动地调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿。

11.如权利要求10所述的近眼显示光学系统的检测系统，其中，所述光度学检测模块包括相互可通信地连接的一微调模块和一探测模块，其中所述微调模块用于根据该光谱仪测量的亮度值，微调该光谱仪的探测角度，以使该光谱仪的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；其中所述探测模块用于通过微调后的该光谱仪探测经由该近眼显示光学系统显示的各种第二虚拟标板，以获得该近眼显示光学系统的光度学指标。

12.如权利要求8至11中任一所述的近眼显示光学系统的检测系统，进一步包括一像质检测模块，用于通过该检测相机在该待检测位姿处检测该近眼显示光学系统的像质指标。

13.电子设备，其特征在于，包括：

至少一处理器，用于执行指令；和

与所述至少一处理器可通信地连接的存储器，其中，所述存储器具有至少一指令，其中，所述指令被所述至少一处理器执行，以使得所述至少一处理器执行近眼显示光学系统的检测方法中的部分或全部步骤，其中所述近眼显示光学系统的检测方法包括步骤：

根据检测相机获取的经由近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整该检测相机的位姿至待检测位姿，使得该检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且该检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

根据该检测相机与光谱仪之间的相对位姿，调整该光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

通过该光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

14.近眼显示光学系统的检测平台，其特征在于，包括：

一检测相机，用于拍摄经由近眼显示光学系统显示的虚拟标板；

一光谱仪，用于检测该近眼显示光学系统的光度学指标；

一运动平台，用于移动和旋转所述检测相机和所述光谱仪；以及

一电子设备，其中所述电子设备包括：

至少一处理器，用于执行指令；和

与所述至少一处理器可通信地连接的存储器，其中，所述存储器具有至少一指令，其中，所述指令被所述至少一处理器执行，以使得所述至少一处理器执行近眼显示光学系统的检测方法中的部分或全部步骤，其中所述近眼显示光学系统的检测方法包括步骤：

根据所述检测相机获取的经由该近眼显示光学系统显示的第一虚拟标板的图像，调整所述检测相机的位姿至待检测位姿，使得所述检测相机的光心位于该近眼显示光学系统的眼盒中心位置，并且所述检测相机的光轴指向该近眼显示光学系统的视场中心；

根据所述检测相机与所述光谱仪之间的相对位姿，调整所述光谱仪的位姿至该待检测位姿；以及

通过所述光谱仪检测该近眼显示光学系统的光度学指标。

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