CN113551879B - 镜片测量设备的光轴校准系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种镜片测量设备的光轴校准系统以及方法，其中的系统包括相机、镜片工装、孔径光阑、工装支架以及平台底座，镜片工装通过所述工装支架设置在所述平台底座上，在所述镜片工装上设置有镜片承载部和光阑承载部，所述镜片承载部用于承载待测量的镜片，并且在所述镜片承载部的中心区域设置有通孔，所述镜片工装通过所述光阑承载部与所述孔径光阑相互装配；在所述孔径光阑上设置有透光孔，在所述平台底座上设置有光源，所述光源穿过所述通孔、透过所述镜片工装承载的镜片，以及穿过所述孔径光阑的透光孔射到所述相机。利用本发明，能够解决由于镜片测量设备中相机光轴与镜片光轴不重合，而导致对镜片的测量不准确的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光轴校准技术及光学测量测试领域，更为具体地，涉及一种测量VR/AR镜片设备的光轴校准系统以及方法。
背景技术
VR/AR镜片是VR/AR产品的重要组成部分，VR/AR镜片测量设备的校准影响着设备对镜片的测量精度。VR/AR镜片测量设备光轴的校准是操作人员的重要工作之一，而相机在光学系统中主要用来采集图像信息进行分析测量，相机光轴与镜片光轴的重合校准更为重要，但在测量过程中，很少会进行相机光轴与镜片光轴的校准。如果相机光轴与镜片光轴不重合，那么相机采集的图像信息不准确，从而对VR/AR镜片的测量造成较大的偏差。
为解决上述问题，本发明提供一种测量VR/AR镜片设备的光轴校准系统以及方法
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种镜片测量设备的光轴校准系统以及方法，以解决由于镜片测量设备中相机光轴与镜片光轴不重合，而导致对镜片的测量不准确的问题。
本发明提供一种镜片测量设备的光轴校准系统，包括相机、镜片工装、与所述镜片工装相互装配的孔径光阑、用于固定所述镜片工装的工装支架以及平台底座，所述镜片工装通过所述工装支架设置在所述平台底座上，其中，
在所述镜片工装上设置有镜片承载部和光阑承载部，其中，所述镜片承载部用于承载待测量的镜片，并且在所述镜片承载部的中心区域设置有通孔，所述镜片工装通过所述光阑承载部与所述孔径光阑相互装配；
在所述孔径光阑上设置有透光孔，在所述平台底座上设置有光源，其中，
所述光源穿过所述通孔、透过所述镜片工装承载的镜片，以及穿过所述孔径光阑的透光孔射到所述相机。
此外，优选的方案是，所述镜片工装通过固定旋钮固定在所述工装支架上，通过所述固定旋钮调节所述镜片工装与所述光源的距离，其中，
所述镜片工装与所述光源的距离小于等于所述镜片的一倍焦距。
此外，优选的方案是，所述透光孔为孔径可调节的透光孔。
此外，优选的方案是，在所述平台底座上设置有显示器，所述光源设置在所述显示器上。
此外，优选的方案是，还包括相机支架，其中，所述相机支架用于固定所述相机。
本发明还一种镜片测量设备的光轴校准方法，采用上述镜片测量设备的光轴校准系统进行校准，所述光轴校准方法，包括：
将镜片放置在镜片工装中，并将所述镜片工装与孔径光阑装配在一起，其中，所述镜片的光轴与所述孔径光阑的中心轴重合；
将装配在一起的所述镜片工装与孔径光阑固定在距离光源的预设范围内，其中，所述镜片工装的镜片与所述光源的距离小于等于所述镜片的一倍焦距；
当所述光源透过所述镜片工装的镜片，并穿过所述孔径光阑的透光孔射到所述相机，在所述相机的界面上形成弥散光斑；
根据所述弥散光斑在所述相机的sensor面的位置判断相机光轴与镜片光轴是否重合；
若所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴重合；
若所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的非中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴不重合；
通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置。
此外，优选的方案是，所述通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的界面的中心位置，包括如下：
通过算法拟合弥散光斑的圆形轮廓，获取所述弥散光斑的中心位置；
根据所述相机的sensor面的像素数，获取所述sensor面的中心位置；
根据所述弥散光斑的中心位置、所述sensor面的中心位置，获取所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离；
根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
此外，优选的方案是，所述根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，包括：
根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机的位置或者调节所述镜片的位置，使所述弥散光斑在所述sensor面内移动；
当所述弥散光斑中心位置与所述sensor中心位置的距离在3个像素之内，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
此外，优选的方案是，所述通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的界面的中心位置，包括如下：
在所述相机的界面上显示十字标线，其中，所述十字标线的中心为所述相机的sensor面的中心；
通过所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑的中心与所述十字标线的中心重合，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
此外，优选的方案是，在将所述将待测量的镜片放置在镜片工装中的过程中，所述镜片的光轴与所述镜片工装的中心轴保持预设的机械公差；
在将所述镜片工装与孔径光阑装配在一起的过程中，所述孔径光阑的中心轴与所述镜片工装的中心轴保持预设的机械公差。
从上面的技术方案可知，本发明提供的镜片测量设备的光轴校准系统以及方法，通过孔径光阑来模拟VR/AR镜片的出瞳，通过镜片工装将镜片光轴与孔径光阑的中心轴对齐，即：VR/AR镜片的出瞳和光轴都可以用孔径光阑来代替，通过孔径光阑下方的光源照亮孔径光阑，孔径光阑位于相机物方有限远，相机sensor面会出现一个弥散斑，通过移动相机与镜片的相对位置，使弥散光斑的中心位于相机的sensor中心，则相机光轴与镜片光轴重合，从而解决由于镜片测量设备中相机光轴与镜片光轴不重合，而导致对镜片的测量不准确的问题。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的镜片工装结构示意图；
图2为根据本发明实施例的孔径光阑结构示意图；
图3为根据本发明实施例的镜片工装与孔径光阑装配结构示意图；
图4为根据本发明实施例的镜片测量设备的光轴校准系统示意图；
图5为根据本发明实施例的镜片测量设备的光轴校准方法示意图。
其中的附图标记包括：1、显示器，2、镜片，3、工装支架，4、固定旋钮，5、镜片工装，6、孔径光阑，7、相机镜片，8、相机，9、镜片光轴，10、相机光轴，11、sensor面，12、主光线，13、亮块，14、平台底座，51、镜片承载部，52、通孔，53、孔径光阑承载部，61、透光孔。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的由于镜片测量设备中相机光轴与镜片光轴不重合，而导致对镜片的测量不准确的问题，本发明提供一种镜片测量设备的光轴校准系统以及方法，从而解决上述问题。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的镜片测量设备的光轴校准系统的结构，图1至图4分别从不同角度对镜片测量设备的光轴校准系统的结构进行了示例性标示。具体地，图1示出了根据本发明实施例的镜片工装结构；图2示出了根据本发明实施例的孔径光阑结构示意图；图3示出了根据本发明实施例的镜片工装与孔径光阑装配结构；图4示出了根据本发明实施例的镜片测量设备的光轴校准系统。
如图1至图4共同所示，本发明提供一种镜片测量设备的光轴校准系统，包括相机8、镜片工装5、与镜片工装5相互装配的孔径光阑6、用于固定镜片工装5的工装支架3以及平台底座14，镜片工装5通过工装支架3设置在平台底座15上。
其中，在镜片工装5上设置有镜片承载部51和光阑承载部53，其中，镜片承载51部用于承载待测量的镜片2，并且在镜片承载部51的中心区域设置有通孔52，镜片工装5通过光阑承载部53与孔径光阑6相互装配；在孔径光阑6上设置有透光孔61，其中，镜片光轴9、镜片工装中心轴以及孔径光阑6的中心轴相互重合。
其中，镜片工装5通过固定旋钮4固定在所述工装支架3上，通过所述固定旋钮4调节所述镜片工装3与所述光源的距离，其中，所述镜片工装5与所述光源的距离小于等于所述镜片2的一倍焦距；即：镜片工装5中镜片2与光源的距离小于等于所述镜片2的一倍焦距。
在本发明的实施例中，孔径光阑6来模拟VR/AR镜片的出瞳，孔径光阑6的透光孔61的孔径具有不同的尺寸大小，透光孔为孔径可调节的透光孔；通过镜片工装5将镜片光轴9与孔径光阑光轴12(中心轴)对齐，这样，VR/AR镜片的出瞳和光轴都可以用孔径光阑6来代替。
其中，在平台底座14上设置有光源，在平台底座14上设置有显示器1，光源设置在所述显示器上，在本发明的实施例中，显示器上有亮块13，亮块13就是光源的一种。光源穿过通孔51、以及透过镜片工装5承载的镜片2，以及穿过孔径光阑6的透光孔61射到相机8。
其中，镜片测量设备的光轴校准系统还包括相机支架，其中，所述相机支架用于固定所述相机8。
在本发明的实施例中，显示器1显示的亮块13通过镜片2照亮孔径光阑6，在相机8的sensor面11会出现一个弥散光斑，通过移动相机8与镜片2的相对位置，根据有限远成像原理以及光阑对光束的限制原理，孔径光阑中心发出的主光线12(孔径光阑光轴)决定着弥散光斑中心在sensor面11上的位置，弥散光斑的中心与相机sensor面11的中心调节重合时，孔径光阑中心发出的主光线与相机光轴重合，也即相机光轴10与镜片光轴9重合。
与上述系统相对应，本发明还提供一种镜片测量设备的光轴校准方法，图5示出了根据本发明实施例的镜片测量设备的光轴校准方法示意图。
如图5所示，本发明提供的镜片测量设备的光轴校准方法，包括：
S510：将镜片放置在镜片工装中，并将所述镜片工装与孔径光阑装配在一起，其中，所述镜片光轴与所述孔径光阑的中心轴重合；
S520：将装配在一起的所述镜片工装与孔径光阑固定在距离光源的预设范围内，其中，所述镜片工装的镜片与所述光源的距离小于等于所述镜片的一倍焦距；
S530：当所述光源透过所述镜片工装的镜片，并穿过所述孔径光阑的透光孔射到所述相机，在所述相机的界面上形成弥散光斑；
S540：根据所述弥散光斑在所述相机的sensor面的位置判断相机光轴与镜片光轴是否重合；
S550：若所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴重合；
S560：若所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的非中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴不重合；
S570：通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置。
在本发明的实施例中，将孔径光阑中心轴与镜片光轴对齐，在步骤S510中，将镜片放置在镜片工装中，镜片光轴与工装中心轴位置保持在一定的机械公差之内；然后将孔径光阑置于镜片工装表面，孔径光阑中心轴与镜片工装中心轴位置保持在一定的机械公差之内；这样，孔径光阑的中心轴与镜片光轴保持在一定的机械公差之内，即：镜片光轴与所述孔径光阑的中心轴重合。
在本发明的实施例中，如何调节相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的界面的中心位置，包括两种方式：图像观察方式和通过算法计算。下面将详细说明两种方式：
第一种算法计算：
在步骤S570中，所述通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的界面的中心位置，包括如下：
S571：通过算法拟合弥散光斑的圆形轮廓，获取所述弥散光斑的中心位置；
S572：根据所述相机的sensor面的像素数，获取所述sensor面的中心位置；
S573：根据所述弥散光斑的中心位置、所述sensor面的中心位置，获取所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离；
S574：根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
其中，在步骤S574中，所述根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，包括：
S5741：根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机的位置或者调节所述镜片的位置，使所述弥散光斑在所述sensor面内移动；
S5742：当所述弥散光斑中心位置与所述sensor中心位置的距离在3个像素之内，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
第二种图像观察方式：
在步骤S570中，所述通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的界面的中心位置，包括如下：
步骤一：在所述相机的界面上显示十字标线，其中，所述十字标线的中心为所述相机的sensor面的中心；
步骤二：通过所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑的中心与所述十字标线的中心重合，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
在本发明的实施例中，在具体应用中上述两种方式可以根据实际情况进行选择，不并局限于某一种方式。
本发明提供的光轴校准基本原理以及实施过程如下：将镜片2、镜片工装5、孔径光阑6置于工装支架3中，并通过固定旋钮4固定，光源设置镜片2的一倍焦距之内，光源通过镜片2照亮孔径光阑6，在相机8的sensor面11会出现一个弥散光斑，通过移动相机8与镜片2的相对位置，孔径光阑中心发出的主光线12决定着弥散光斑中心在sensor面11上的位置，弥散光斑的中心与相机sensor面11的中心调节重合时，孔径光阑中心发出的主光线12与相机光轴重合，也即相机光轴10与镜片光轴9重合。
通过上述实施方式可以看出，本发明提供的镜片测量设备的光轴校准系统以及方法，通过孔径光阑来模拟VR/AR镜片的出瞳，通过镜片工装将镜片光轴与孔径光阑的中心轴对齐，即：VR/AR镜片的出瞳和光轴都可以用孔径光阑来代替，通过孔径光阑下方的光源照亮孔径光阑，孔径光阑位于相机物方有限远，相机sensor面会出现一个弥散斑，通过移动相机与镜片的相对位置，使弥散光斑的中心位于相机的sensor中心，则相机光轴与镜片光轴重合，从而解决由于镜片测量设备中相机光轴与镜片光轴不重合，而导致对镜片的测量不准确的问题。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的镜片测量设备的光轴校准系统以及方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的镜片测量设备的光轴校准系统以及方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (9)
1.一种镜片测量设备的光轴校准方法，采用镜片测量设备的光轴校准系统进行校准，所述镜片测量设备的光轴校准系统，包括相机、镜片工装、与所述镜片工装相互装配的孔径光阑、用于固定所述镜片工装的工装支架以及平台底座，所述镜片工装通过所述工装支架设置在所述平台底座上，其中，
在所述镜片工装上设置有镜片承载部和光阑承载部，其中，所述镜片承载部用于承载待测量的镜片，并且在所述镜片承载部的中心区域设置有通孔，所述镜片工装通过所述光阑承载部与所述孔径光阑相互装配；
在所述孔径光阑上设置有透光孔，在所述平台底座上设置有光源，其中，
所述光源穿过所述通孔、透过所述镜片工装承载的镜片，以及穿过所述孔径光阑的透光孔射到所述相机；
其特征在于，所述光轴校准方法，包括：
将镜片放置在所述镜片工装中，并将所述镜片工装与所述孔径光阑装配在一起，其中，所述镜片光轴与所述孔径光阑的中心轴重合；
将装配在一起的所述镜片工装与孔径光阑固定在距离光源的预设范围内，其中，所述镜片工装的镜片与所述光源的距离小于等于所述镜片的一倍焦距；
当所述光源透过所述镜片工装的镜片，并穿过所述孔径光阑的透光孔射到所述相机，在所述相机的界面上形成弥散光斑；
根据所述弥散光斑在所述相机的sensor面的位置判断相机光轴与镜片光轴是否重合；
若所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴重合；
若所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的非中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴不重合；
通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置。
2.如权利要求1所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
所述通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的界面的中心位置，包括如下：
通过算法拟合弥散光斑的圆形轮廓，获取所述弥散光斑的中心位置；
根据所述相机的sensor面的像素数，获取所述sensor面的中心位置；
根据所述弥散光斑的中心位置、所述sensor面的中心位置，获取所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离；
根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
3.如权利要求2所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
所述根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑位于所述相机的sensor面的中心位置，包括：
根据所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离，调节所述相机的位置或者调节所述镜片的位置，使所述弥散光斑在所述sensor面内移动；
当所述弥散光斑的中心位置与所述sensor面的中心位置的距离在3个像素之内，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
4.如权利要求1所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
所述通过调节所述相机与所述镜片的相对位置，直至所述弥散光斑位于所述相机的界面的中心位置，包括如下：
在所述相机的界面上显示十字标线，其中，所述十字标线的中心为所述相机的sensor面的中心；
通过所述相机与所述镜片的相对位置，使所述弥散光斑的中心与所述十字标线的中心重合，则所述相机光轴与镜片光轴重合。
5.如权利要求1所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
在所述将镜片放置在镜片工装中的过程中，所述镜片的光轴与所述镜片工装的中心轴保持预设的机械公差 ；
在将所述镜片工装与孔径光阑装配在一起的过程中，所述孔径光阑的中心轴与所述镜片工装的中心轴保持预设的机械公差。
6.如权利要求1所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
所述镜片工装通过固定旋钮固定在所述工装支架上，通过所述固定旋钮调节所述镜片工装与所述光源的距离，其中，
所述镜片工装与所述光源的距离小于等于所述镜片的一倍焦距。
7.如权利要求1所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
所述透光孔为孔径可调节的透光孔。
8.如权利要求1所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
在所述平台底座上设置有显示器，所述光源设置在所述显示器上。
9.如权利要求1所述的镜片测量设备的光轴校准方法，其特征在于，
所述镜片测量设备的光轴校准系统还包括相机支架，其中，所述相机支架用于固定所述相机。
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