CN116481777A - 光学元件检测系统、检测方法及应用 - Google Patents

光学元件检测系统、检测方法及应用 Download PDF

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CN116481777A
CN116481777A CN202310572270.9A CN202310572270A CN116481777A CN 116481777 A CN116481777 A CN 116481777A CN 202310572270 A CN202310572270 A CN 202310572270A CN 116481777 A CN116481777 A CN 116481777A
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何长龙
张建明
蔡峰
李炜军
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Fuyao Glass Industry Group Co Ltd
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Fuyao Glass Industry Group Co Ltd
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0257—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by analyzing the image formed by the object to be tested

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Abstract

本申请提供了光学元件检测系统、检测方法及应用。光学元件检测系统包括：分析组件，用于获取受检光学元件的抬头显示实车光路，并根据抬头显示实车光路中的实际虚像面设置等效虚像面，以及根据等效虚像面设计抬头显示等效光路；标准像源，根据抬头显示等效光路投射预设图案至受检光学元件以形成等效投影图像；相机组件，用于拍摄等效投影图像；其中，相机组件具有标准景深DOF0，等效虚像面具有等效视距深度DOF2，DOF2≤DOF0；分析组件能够获取等效投影图像，并根据等效投影图像确定受测光学元件的成像质量。本申请提供的光学元件检测系统、检测方法及应用能够实现对大视距深度的HUD图像进行高效、精确地检测。

Description

光学元件检测系统、检测方法及应用
技术领域
本申请涉及车辆抬头显示领域，具体涉及光学元件检测系统、检测方法及应用。
背景技术
车辆是人类重要的交通工具之一。汽车抬头显示系统(Head Up Display，HUD)的应用可以减少驾驶员低头看仪表板或相关信息的时间，方便人眼远近切换，最大程度的集中驾驶员行车时的注意力，提升行车安全性，而且可以提供更丰富的驾驶信息。
随着汽车智能网联时代的演进，增强现实抬头显示系统(Augmented RealityHUD，简称AR-HUD)结合了AR增强现实技术和HUD抬头显示功能，更改了在虚像屏幕上独自显示信息的方式，不仅使车辆能够传达更多信息，还能将图像信息与真实场景融合。为了实现使驾驶员具有更为真实的AR体验感受，较佳方式是将HUD图像设定为前倾形式，以使驾驶员看到的HUD图像近似平铺于地面，具有更好的贴地感。
然而，在对抬头显示玻璃进行检测时，通过相机模拟人眼来拍摄获取HUD图像，如果HUD图像大幅前倾，则HUD图像会有部分超出相机的景深范围，那么实际获得的投影图像中存在一些模糊区域，进而会影响基于此投影图像的图案像素处理以及后续的HUD测试项目分析和判定，最终的检测结果将存在检测精度不足甚至误判等缺陷。
发明内容
第一方面，本申请提供了一种光学元件检测系统，所述光学元件检测系统包括：
分析组件，所述分析组件用于获取受检光学元件的抬头显示实车光路，并根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面设置等效虚像面，以及根据所述等效虚像面设计抬头显示等效光路；
标准像源，所述标准像源根据所述抬头显示等效光路投射预设图案至所述受检光学元件以形成等效投影图像；
相机组件，所述相机组件用于拍摄所述等效投影图像；
其中，所述相机组件具有标准景深DOF0，所述等效虚像面具有等效视距深度DOF2，DOF2≤DOF0；
所述分析组件能够获取所述等效投影图像，并根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量。
其中，所述实际虚像面具有实际视距深度DOF1，所述实际视距深度DOF1≥3米，或所述实际视距深度DOF1≥5米，或所述实际视距深度DOF1≥7.5米，或所述实际视距深度DOF1≥10米。
其中，DOF2/DOF1≤0.5，或DOF2/DOF1≤0.3，或DOF2/DOF1≤0.1。
其中，所述等效视距深度DOF2＝0～3米，或所述等效视距深度DOF2＝0～2米，或所述等效视距深度DOF2＝0～1米。
其中，所述实际虚像面的前倾角≥45°，或所述实际虚像面的前倾角≥60°，或所述实际虚像面的前倾角≥75°。
其中，所述等效虚像面的前倾角≤20°，或所述等效虚像面的前倾角≤10°，或所述等效虚像面的前倾角≤5°。
其中，所述抬头显示实车光路包括实际眼盒的位置及规格、实际虚像面的位置及规格、抬头显示玻璃的规格及其显示区域的位置，所述实际眼盒具有透过所述显示区域观察到所述实际虚像面的实际眼盒面，所述实际眼盒面包括多个子实际眼盒面，所述实际虚像面包括与所述多个子实际眼盒面一一对应的多个子实际虚像面，以任一子实际眼盒面的中心点与对应的子实际虚像面的中心点的连线为主光轴，将经过所述主光轴且垂直于地面的平面作为主光轴平面；
所述主光轴平面与对应的所述子实际虚像面的相交线具有实际远点和实际近点，所述实际远点在所述主光轴上的投影点为第一点，所述实际近点在所述主光轴上的投影点为第二点；
在所述主光轴上选取一点为权重点，所述权重点位于所述第一点和所述第二点之间，过所述权重点设置等效虚像面，所述等效虚像面垂直于所述主光轴平面，所述权重点为所述等效虚像面的中心点。
其中，所述实际虚像面具有实际垂直视场角VFOV1，所述实际垂直视场角VFOV1为子实际眼盒面的中心点与对应的子实际虚像面位于主光轴平面内的上下边界连线的夹角；
所述等效虚像面具有等效垂直视场角VFOV2，所述等效虚像面包括与所述多个子实际眼盒面一一对应的多个子等效虚像面，所述等效垂直视场角VFOV2为子实际眼盒面的中心点与对应的子等效虚像面位于主光轴平面内的上下边界连线的夹角；
其中，VFOV2/VFOV1＝0.8～1.2。
其中，以所述子实际虚像面位于主光轴平面内的上下边界之间的连线为第一连线，以所述子等效虚像面位于主光轴平面内的上下边界之间的连线为第二连线，所述第一连线与所述第二连线具有相交点，所述子实际眼盒面的中心点分别与所述相交点、所述权重点的两条连线之间的夹角具有第一角度β；
其中，β/VFOV1≤1/3，或β/VFOV1≤1/5，或β/VFOV1≤1/10。
其中，所述标准像源为标准灯箱或显示屏；
所述标准灯箱包括光源和图案件，所述图案件设于所述光源与所述受检光学元件之间，所述图案件具有透光区，所述透光区用于透过所述光源发射的光线以形成预设图案；
所述显示屏用于发射预设图案。
其中，所述预设图案包括多个检测标识，其中，所述检测标识包括圆点和线条中的至少一者。
其中，所述光学元件检测系统还包括：
反射镜组，所述反射镜组设于所述标准像源与所述受检光学元件之间，所述反射镜组包括平面反射镜与非球面镜中至少一者。
其中，所述光学元件检测系统还包括：
承载组件，所述承载组件用于承载并支撑所述标准像源、所述相机组件及所述受检光学元件；及
调整组件，所述调整组件用于调整所述相机组件的位置以在多个拍摄点之间移动。
其中，所述分析组件能够根据标准光学元件和抬头显示等效光路获得以子实际眼盒面的中心点为拍摄点的标准图片，在所述标准图片上取i*j个检测点，在所述子实际眼盒面上取m*n个拍摄点，i、j、m、n均为大于或等于2的正整数；
取标准图片上的任一检测点Pk的坐标值为(Yk0，Zk0)，1≤k≤i*j；
观察标准图片上检测点Pk在第t个拍摄点所对应的检测点的坐标值为(Ykt、Zkt)，1≤t≤m*n；
则标准图片上检测点Pk在第t个拍摄点所对应的检测点的修正值为(△Ykt，△Zkt)，△Ykt＝Ykt-Yk0，△Zkt＝Zkt-Zk0。
其中，根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量包括计算等效投影图像的评价指标获得第一评价参数，根据所述评价指标对应的评价参数和预设的评价指标对应的评价标准，确定出所述成像质量。
其中，所述评价指标包括水平方向直线度、垂直方向直线度、水平鬼影、竖向鬼影、图像旋转、重心偏移、图形倾斜、梯形度、缩放率、图像亮度、清晰度、图像颜色、双目水平视差、双目垂直视差、虚像面动态畸变和眼盒面动态畸变中的至少一个。
其中，根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量还包括计算检测相关性，所述计算检测相关性包括：
所述分析组件能够根据受检光学元件和抬头显示实车光路获得位于所述等效虚像面上的等效受测图像，计算等效受测图像的评价指标获得第二评价参数，根据所述第一评价参数和第二评价参数计算检测相关性，检测相关性等于第一评价参数与第二评价参数的差值，若检测相关性小于或等于评价标准的20％，优选小于或等于评价标准的10％，则确定出所述成像质量。
第二方面，本申请还提供了一种光学元件检测方法，所述光学元件检测方法包括：
获取受检光学元件的抬头显示实车光路；
根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面设置等效虚像面；
根据所述等效虚像面设计抬头显示等效光路；
根据所述抬头显示等效光路投射预设图案至所述受检光学元件以形成等效投影图像；
拍摄所述等效投影图像，其中，拍摄所述等效投影图像的相机组件具有标准景深DOF0，所述等效虚像面具有等效视距深度DOF2，DOF2≤DOF0；及
获取所述等效投影图像，并根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量。
其中，所述抬头显示实车光路包括实际眼盒的位置及规格、实际虚像面的位置及规格、抬头显示玻璃的规格及其显示区域的位置，所述实际眼盒具有透过所述显示区域观察到所述实际虚像面的实际眼盒面，所述实际眼盒面包括多个子实际眼盒面，所述实际虚像面包括与所述多个子实际眼盒面一一对应的多个子实际虚像面；
所述根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面设置等效虚像面包括：
以任一子实际眼盒面的中心点与对应的子实际虚像面的中心点的连线为主光轴，将经过所述主光轴且垂直于地面的平面作为主光轴平面，其中，所述主光轴平面与对应的所述子实际虚像面的相交线具有实际远点和实际近点，所述实际远点在所述主光轴上的投影点为第一点，所述实际近点在所述主光轴上的投影点为第二点；
在所述主光轴上选取一点为权重点，其中，所述权重点位于所述第一点和所述第二点之间；
过所述权重点设置等效虚像面，其中，所述等效虚像面垂直于所述主光轴平面，所述权重点为所述等效虚像面的中心点。
第三方面，本申请还提供了一种光学元件检测应用，利用第一方面所述的光学元件检测系统对抬头显示玻璃的抬头显示图像质量、反射重影的大小或反射镜组的抬头显示图像质量进行检测。
其中，所述抬头显示玻璃具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓具有至少一个楔形角，反射重影的大小与楔形角满足函数关系：Y＝KX+B，Y为反射重影的大小，K为反射重影与楔形角变化的斜率，X为楔形角，B为楔形角X＝0时的反射重影的大小；
在抬头显示实车光路中，反射重影的大小与楔形角满足函数关系Yp；在抬头显示等效光路中，反射重影的大小与楔形角满足函数关系Yt；
函数关系Yp与函数关系Yt能够相互转换。
其中，所述光学元件检测系统用于对投影距离≥6米的抬头显示系统中的抬头显示玻璃或反射镜组进行检测。
其中，所述光学元件检测系统用于对具有至少两个投影距离的抬头显示系统中的抬头显示玻璃或反射镜组进行检测。
本申请提供的光学元件检测系统、检测方法及应用，通过设置与实际虚像面等效的等效虚像面，以使所述等效虚像面的等效视距深度小于相机组件的标准景深，从而克服抬头显示系统的实际虚像面由于前倾角过大而导致景深较大的问题，使得拍摄得到的等效投影图像清晰，进而有利于后续对所述等效投影图像进行分析，以判断所述受检光学元件的抬头显示质量及所述抬头显示光路是否符合设计。因此，本申请提供的光学元件检测系统、检测方法及应用能够实现对大视距深度的HUD图像进行高效、精确地检测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施方式提供的光学元件检测系统的结构示意图。
图2为图1中光学元件检测系统对受检光学元件进行成像检测的光路示意图。
图3为图1中光学元件检测系统中抬头显示实车光路与抬头显示等效光路的示意图。
图4为图1中标准像源的结构示意图。
图5为图4中透过图案件的透光区形成的预设图案的示意图。
图6为图1中承载组件与调整组件的结构示意图。
图7为图1中校正组件的结构示意图。
图8为图3中拍摄点和检测点对应设置的示意图。
图9为本申请一实施方式提供的光学元件检测方法的流程图。
图10为本申请提供的实施例对应的两个HUD光路在图像旋转上的对比仿真图。
图11为本申请提供的实施例对应的两个HUD光路在水平偏移量上的对比仿真图。
附图标号：光学元件检测系统1；分析组件11；标准像源12；光源121；图案件122；透光区1221；检测标识1222；相机组件13；等效虚像面14；子等效虚像面141；相交点142；检测点143；反射镜组15；承载组件16；调整组件17；校正组件18；受检光学元件2；显示区域21；实际眼盒面22；子实际眼盒面221；拍摄点222；实际虚像面23；主光轴231；第一点2311；第二点2312；权重点2313；子实际虚像面232。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”或“实施方式”意味着，结合实施例或实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请提供了一种光学元件检测系统1。请参照图1、图2及图3，图1为本申请一实施方式提供的光学元件检测系统的结构示意图；图2为图1中光学元件检测系统对受检光学元件进行成像检测的光路示意图；图3为图1中光学元件检测系统中抬头显示实车光路与抬头显示等效光路的示意图。在本实施方式中，所述光学元件检测系统1包括分析组件11、标准像源12及相机组件13。所述分析组件11用于获取受检光学元件2的抬头显示实车光路，并根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面23设置等效虚像面14，以及根据所述等效虚像面14设计抬头显示等效光路。所述标准像源12根据所述抬头显示等效光路投射预设图案至所述受检光学元件2以形成等效投影图像。所述相机组件13用于拍摄所述等效投影图像。其中，所述相机组件13具有标准景深DOF0，所述等效虚像面14具有等效视距深度DOF2，DOF2≤DOF0。所述分析组件11能够获取所述等效投影图像，并根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件2的成像质量。
在本实施方式中，所述光学元件检测系统1用于模拟实车上的抬头显示(HUD)系统，将受检光学元件2按照实际装车角度进行设置，通过所述标准像源12将检测投影光线投射至所述受检光学元件2的显示区域21，并通过所述相机组件13模拟人眼，对既定观察位置上的HUD图像进行拍摄以获得等效投影图像，通过对所述等效投影图像中的图案进行像素处理，分析出各种HUD测试项目，并判定所述受检光学元件2是否符合设定的要求。其中，所述受检光学元件2通常为抬头显示(HUD)玻璃，抬头显示玻璃可以用作车辆的前挡风玻璃。
可选地，所述分析组件11中存储有所述抬头显示实车光路，或者，所述分析组件11具有从外部获取所述抬头显示实车光路的功能。
可选地，所述抬头显示等效光路采用标准灯箱检测模式(Testing in standardTestgrid)下的光路，此模式以灯箱标准测试图案进行成像，通过拍摄并分析HUD图像的等效投影图像的质量来评价所述受检光学元件2的品质，从而使得所述光学元件检测系统1检测精度高，开发周期短，检测更具有针对性。标准像源12可以为加工的具有一定镂空图形的金属板所构成的标准灯箱，也可以为显示屏，如薄膜晶体管显示屏(TFT)、有机发光二极管显示屏(OLED)、硅基液晶显示屏(LCOS)、数字光处理显示屏(DLP)、次毫米发光二极管显示器(Mini LED)、微发光二极管显示器(Micro LED)等。标准像源12可以设置一个，也可以设置两个、三个甚至更多个，以满足多个不同检测指标的检测需求。
在本实施方式中，所述抬头显示实车光路包括实际眼盒的位置及规格、实际虚像面23的位置及规格、抬头显示玻璃的规格及其显示区域21的位置。所述实际眼盒具有透过所述显示区域21观察到所述实际虚像面23的实际眼盒面22。所述实际眼盒面22包括多个子实际眼盒面221。所述实际虚像面23包括与所述多个子实际眼盒面221一一对应的多个子实际虚像面232。以任一子实际眼盒面221的中心点与对应的子实际虚像面232的中心点的连线为主光轴231，将经过所述主光轴231且垂直于地面的平面作为主光轴平面。所述主光轴平面与对应的所述子实际虚像面232的相交线具有实际远点和实际近点。所述实际远点在所述主光轴231上的投影点为第一点2311。所述实际近点在所述主光轴231上的投影点为第二点2312。在所述主光轴231上选取一点为权重点2313，所述权重点2313位于所述第一点2311和所述第二点2312之间。过所述权重点2313设置等效虚像面14。所述等效虚像面14垂直于所述主光轴平面。所述权重点2313为所述等效虚像面的中心点。所述等效虚像面14包括与所述多个子实际眼盒面221一一对应的多个子等效虚像面141，所述主光轴平面与对应的所述子等效虚像面141的相交线具有等效远点和等效近点。
其中，眼盒用于模拟人眼，具体地，所述实际眼盒面22为一个刚好包络眼椭圆的矩形区域，其平面垂直通过眼椭圆的重心且边界始终与车身坐标的XY平面及YZ平面平行。其中，X方向为车辆前进方向的反方向，Z方向为垂直于地面的方向，Y方向垂直于X方向且垂直于Z方向。根据人眼在驾驶室的位置高低不同，所述实际眼盒面22在不同的Z方向位置具有所述多个子实际眼盒面221。
进一步地，通过调节所述权重点2313在所述第一点2311与所述第二点2312之间的位置，可调节对所述等效投影图像的检测的侧重点。具体地，在所述权重点2313附近，所述等效虚像面14与所述实际虚像面23的相关性较好。当所述权重点2313靠近所述第一点2311时，对于所述等效投影图像的检测偏重于所述等效投影图像的顶部。当所述权重点2313靠近所述第二点2312时，对于所述等效投影图像的检测偏重于所述待测投影图像的底部。当所述权重点2313靠近所述实际虚像面23的中心时，对于所述等效投影图像的检测偏重于所述等效投影图像的中部。因此，可根据实际应用中，所述实际虚像面23上具有重要信息的区域设计所述权重点2313，以实现更为精准的检测。
可选地，所述实际虚像面23具有实际视距深度DOF1，所述实际视距深度DOF1≥3米，或所述实际视距深度DOF1≥5米，或所述实际视距深度DOF1≥7.5米，或所述实际视距深度DOF1≥10米。由于所述实际虚像面23的实际视距深度较大，以使得所述相机组件13的标准景深DOF0不能够满足需求，从而导致拍摄所述实际虚像面23所得到的图片较为模糊，不利于检测。在本实施方式中，将所述等效虚像面14的等效视距深度DOF2设计得较小，以使得DOF2≤DOF0，从而使得所述相机组件13拍摄得到的所述等效投影图像清晰，进而有利于后续对所述等效投影图像进行分析，以判断所述受检光学元件2的抬头显示质量及所述抬头显示实车光路是否符合设计。具体地，所述等效视距深度DOF2＝0～3米，或所述等效视距深度DOF2＝0～2米，或所述等效视距深度DOF2＝0～1米，能够使得所述相机组件13拍摄的所述等效投影图像清晰。举例而言，所述等效视距深度DOF2可以为但不限于为0米、或0.3米、或0.6米、或1.0米、或1.2米、或1.4米、或1.8米、或2.0米、或2.4米、或2.8米、或3.0米等。
进一步地，DOF2/DOF1≤0.5，或DOF2/DOF1≤0.3，或DOF2/DOF1≤0.1，能够有效改善虚像面的视距深度较大的问题，将视距深度较大的所述实际虚像面23等效设置为视距深度较小的所述等效虚像面14，以使得所述等效虚像面14能够被清晰拍摄。
其中，所述实际视距深度DOF1是指所述第一点2311与所述第二点2312之间的距离。所述等效视距深度DOF2是指所述等效远点在所述主光轴231上的投影点与所述等效近点在所述主光轴231上的投影点之间的距离。
可选地，在抬头显示实车光路中，所述抬头显示图像具有较大前倾角的虚像面，使得驾驶员观察所述抬头显示图像时有更好地贴地感，具体地，所述实际虚像面23的前倾角≥45°，或所述实际虚像面23的前倾角≥60°，或所述实际虚像面23的前倾角≥75°，使得所述抬头显示实车光路中的实际虚像面23具有良好的贴地感，提升用户的驾驶体验。由于所述实际虚像面23的前倾角过大，从而使得所述相机组件13拍摄所述实际虚像面23时存在部分区域模糊。在本实施方式中，通过设置所述等效虚像面14的前倾角较小，以使得所述相机组件13拍摄所述等效虚像面14较为清晰。具体地，所述等效虚像面14的前倾角≤20°，或所述等效虚像面14的前倾角≤10°，或所述等效虚像面14的前倾角≤5°。举例而言，所述等效虚像面14的前倾角可以为但不限于为0°、或2°、或4°、或5°、或7°、或9°、或10°、或12°、或14°、或16°、或18°、或20°等。
其中，所述实际虚像面23的前倾角是指所述实际远点与所述实际近点的连线朝向从所述实际眼盒面22观察对应的所述实际虚像面23的方向倾斜且与YZ面之间的夹角。所述等效虚像面14的前倾角是指所述等效远点与所述等效近点的连线朝向从所述实际眼盒面22观察对应的所述等效虚像面14的方向倾斜且与YZ面之间的夹角。
综上所述，本申请提供的光学元件检测系统1能够通过设置与实际虚像面23等效的等效虚像面14，以使所述等效虚像面14的等效视距深度小于相机组件13的标准景深，从而克服抬头显示系统的实际虚像面23由于前倾角过大而导致景深较大的问题，使得拍摄得到的等效投影图像清晰，进而有利于后续对所述等效投影图像进行分析，以判断所述受检光学元件2的抬头显示质量及所述抬头显示光路是否符合设计。因此，本申请提供的光学元件检测系统1能够实现对贴地感较强的HUD图像进行高效、精确地检测。
请再次参照图1、图2及图3，在本实施方式中，所述实际虚像面23具有垂直视场角VFOV1，所述实际垂直视场角VFOV1为子实际眼盒面221的中心点与对应的子实际虚像面232位于主光轴平面内的上下边界连线的夹角。所述等效虚像面14具有等效垂直视场角VFOV2，所述等效虚像面14包括与所述多个子实际眼盒面221一一对应的多个子等效虚像面141，所述等效垂直视场角VFOV2为子实际眼盒面221的中心点与对应的子等效虚像面141位于主光轴平面内的上下边界连线的夹角。其中，VFOV2/VFOV1＝0.8～1.2。
在一些具体实施方式中，对应的子实际虚像面232位于主光轴平面内的上边界与下边界之间的连线，即所述主光轴平面与对应的所述子实际虚像面232的相交线，该相交线具有实际远点和实际近点；对应的子等效虚像面141位于主光轴平面内的上边界与下边界之间的连线，即所述主光轴平面与对应的所述子等效虚像面141的相交线，该相交线具有等效远点和等效近点。
举例而言，VFOV2为VFOV1的比值可以为但不限于为0.8、或0.85、或0.9、或0.95、或1、或1.05、或1.1、或1.15、或1.2、或位于0.8～1.2的其它值。
当所述实际虚像面23的有效使用面积较小时，VFOV2/VFOV1＜1，以节省检测成本。
当所述实际虚像面23的有效使用面积较大时，VFOV2/VFOV1＞1，以提供检测余量。
当对于所述抬头显示实车光路与抬头显示等效光路的等效要求较高时，可设计VFOV2/VFOV1＝1，以使得所述等效虚像面14与理论设计的偏差和所述实际虚像面23与理论设计的偏差更加趋于一致，有利于对所述受检光学元件2进行评价。
请再次参照图1、图2及图3，在本实施方式中，以所述子实际虚像面位于主光轴平面内的上下边界之间的连线为第一连线，也即以所述实际远点与所述实际近点之间的连线为第一连线；以所述子等效虚像面位于主光轴平面内的上下边界之间的连线为第二连线，也即以所述等效远点与所述等效近点之间的连线为第二连线；所述第一连线与所述第二连线具有相交点142。所述子实际眼盒面221的中心点分别与所述相交点142、所述权重点2313的两条连线之间的夹角具有第一角度β。其中，β/VFOV1≤1/3，或β/VFOV1≤1/5，或β/VFOV1≤1/10。
在本实施方式中，针对所述实际虚像面23各处的显示信息程度一致时，当β/VFOV1≤1/3，或β/VFOV1≤1/5，或β/VFOV1≤1/10，能够使得所述权重点2313靠近所述实际虚像面23的中心，从而使得拍摄得到等效投影图像中各处的清析程度较为一致，有利于对所述等效投影图像进行分析。
请参照图1、图2及图4，图4为图1中标准像源的结构示意图。在本实施方式中，所述标准像源12为标准灯箱或显示屏。所述标准灯箱包括光源121及图案件122。所述图案件122设于所述光源121与所述受检光学元件2之间。所述图案件122具有透光区1221。所述透光区1221用于透过所述光源121出射的光线以形成预设图案。所述显示屏用于发射预设图案。
在本实施方式中，当所述标准像源12为标准灯箱时，通过在所述图案件122上设置透光区1221透过所述光源121出射的光线以形成所述预设图案，以使得所述预设图案的形成便利，且稳定。此外，可通过设计所述透光区1221的轮廓形成，以设计所述预设图案。
可选地，所述透光区1221为所述图案件122上的镂空结构，或者，为所述图案件122上具有相应图案的透光膜。
进一步地，请参照图1、图2、及图5，图5为图4中透过图案件的透光区形成的预设图案的示意图。在本实施方式中，所述预设图案包括多个检测标识1222。其中，所述检测标识1222包括圆点和线条中的至少一者。需要说明的是，圆点或线条实际指目视呈现占据一定空间范围的圆点状或线条状图形，线条可以为直线段，也可以为曲线段。
当所述检测标识1222包括所述圆点时，多个所述圆点阵列分布，所述圆点用于评价所述等效投影图像的显示质量，例如图像畸变、位置偏移等。
当所述检测标识1222包括所述线条时，多个所述线条阵列分布，所述线条用于评价所述等效投影图像中的投影重影程度，并根据所述线条的偏移方向判断所述等效投影图像偏移的方向。
具体地，所述分析组件11中存储有标准虚像图案，通过将所述等效投影图像与所述标准虚像图案进行对比，对比所述等效投影图像中的多个检测标识1222与所述标准虚像图案中多个检测标识1222的图像畸变、偏移方向、清晰度、偏移距离及偏移角度等，从而判断所述等效投影图像是否符合要求，进而判断所述受检光学元件2是否符合设计。
请再次参照图1、图2及图4，在本实施方式中，所述光学元件检测系统1还包括反射镜组15。所述反射镜组15设于所述标准像源12与所述受检光学元件2之间。所述反射镜组15包括平面反射镜与非球面反射镜中至少一者。
在本实施方式中，所述标准像源12通过所述反射镜组15反射并折叠所述标准像源12出射至所述受检光学元件2的光路，从而减短了所述标准像源12与所述受检光学元件2之间的距离，从而减少了所述光学元件检测系统1占用的空间，有利于所述光学元件检测系统1的搭建以及检测成本。
可选地，所述反射镜组15包括平面反射镜与非球面反射镜中至少一者。当所述反射镜组15包括所述非球面镜时，所述非球面镜还用于对待测投影图像的大小进行缩放，以进行灵活调节。
请再次参照图2、图3及图6，图6为图1中承载组件与调整组件的结构示意图。在本实施方式中，所述光学元件检测系统1还包括承载组件16及调整组件17。所述承载组件16用于承载并支撑所述标准像源12、所述相机组件13及所述受检光学元件2。所述调整组件17用于调整所述相机组件13的位置以在多个拍摄点222之间移动。
在本实施方式中，所述承载组件16为所述光学元件检测系统1的基础框架，起到基础支撑作用，以支撑所述标准像源12、所述相机组件13及所述受检光学元件2。所述承载组件16也称为设备台架。其中，所述承载组件16包括玻璃定位系统，用于将所述受检光学元件2按设定位置放置、支撑、定位。此外，所述调整组件17用于调整所述相机组件13的位置，以使所述相机组件13能够在所述多个拍摄点222之间进行移动。例如，采用机械手移动所述相机组件13。
请参照图1、图2及图7，图7为图1中校正组件的结构示意图。在本实施方式中，所述标准像源12还包括校正组件18。在对所述受检光学元件2进行检测之前，所述校正组件18设于所述等效虚像面14处，用于校正所述相机组件13的位置。
在本实施方式中，所述校正组件18用于校正所述相机组件13的位置。具体地，在对所述受检光学元件2进行检测之前，将所述校正组件18设于所述等效虚像面14处，且所述校正组件18上具有与所述等效投影图像相同的图案，且在XYZ构成的空间内，所述校正组件18具有与所述等效虚像面14相同的物理空间位置。通过所述标准像源12投射所述检测投影光线至所述显示区域21，并通过所述相机组件13朝向所述显示区域21拍摄。当所述相机组件13拍摄得到的等效投影图像中，所述等效投影图像与所述校正组件18上的图案重合时，即完成了对所述相机组件13的位置、姿态角度、光轴指向的调整。可选地，所述校正组件18为校正板、或校正片等。
可选地，所述光学元件检测系统1还包括显示单元，所述显示单元用于显示拍摄的所述等效投影图像、测试结果、分析报告等。
可选地，所述光学元件检测系统1还包括校正反射镜，所述校正反射镜设于所述受检光学元件2反射所述待测投影光线的理论面处，用于校正投影光路。
可选地，所述光学元件检测系统1还包括标签打印机，所述标签打印机用于在所述分析组件11判断所述受检光学元件2是否合格后，在所述受检光学元件2上标记“合格”或“不合格”。此外，所述标签打印机还可以在所述受检光学元件2上标记检测时间、拍摄点222数量、等效虚像面14的等效视距深度等信息。
可选地，所述光学元件检测系统1还包括在线化辅助产线，所述在线化辅助产线包括传输带及机械手。所述传输带包括上料传输带及下料传输带。所述上料传输带用于将生产完成的受检光学元件2传输至所述承载组件16旁，所述分析组件11中的处理器控制所述机械手将所述受检光学元件2从所述上料传输带转移至所述承载组件16上的预设位置，以使所述受检光学元件2相对于所述相机组件13及所述标准像源12的位置符合所述抬头显示等效光路。在对所述受检光学元件2完成检测后，所述分析组件11中的处理器控制所述机械手臂将所述受检光学元件2从所述承载组件16上转移至所述下料传输带，所述下料传输带用于将所述受检光学元件2转移。进一步地，所述下料传输带包括第一传输带及第二传输带，所述第一传输带用于传输合格的所述受检光学元件2，所述第二传输带用于传输不合格的所述受检光学元件2。在完成对所述受检光学元件2的检测后，所述分析组件11中的处理器用于根据所述受检光学元件2是否合格控制所述机械手将所述受检光学元件2转移至所述第一传输带或第二传输带上。
可选地，所述光学元件检测系统1还包安全警报系统，所述安全警报系统用于对外来干扰进行预警、或者对所述受检光学元件2的检测异常进行警报等。
请参照图1、图2及图8，图8为图3中拍摄点和检测点对应设置的示意图。在本实施方式中，所述分析组件11能够根据标准光学元件和抬头显示等效光路获得以子实际眼盒面221的中心点为拍摄点222的标准图片，在所述标准图片上取i*j个检测点143。在所述子实际眼盒面221上取m*n个拍摄点222，i、j、m、n均为大于或等于2的正整数。取标准图片上的任一点检测点143的坐标值为Pk(Yk0，Zk0)，1≤k≤i*j。观察标准图片上检测点143在第t个拍摄点所对应的检测点的坐标值为(Ykt、Zkt)，1≤t≤m*n。则标准图片上检测点Pk在第t个拍摄点所对应的检测点修正值为(△Ykt，△Zkt)，△Ykt＝Ykt-Yk0，△Zkt＝Zkt-Zk0。
在本实施方式中，在XYZ坐标系下，所述分析组件11存储有在理论设计下的多个修正值。每个拍摄点222对应每个检测点143均具有一个与之对应的修正值。
在本实施方式中，在对所述等效投影图像进行分析之前，所述分析组件11根据所述修正值对所述等效投影图像中的多个检测点143的坐标进行修正补偿，再对修正后的所述等效投影图像进行图像质量分析，从而使得对所述等效投影图像的分析结果更能合理地或准确地反映抬头显示实车光路中的抬头显示图像质量。
此外，在本实施方式中，根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件2的成像质量包括计算等效投影图像的评价指标获得第一评价参数。根据所述评价指标对应的评价参数和预设的评价指标对应的评价标准，确定出所述成像质量。
具体地，所述评价指标包括水平方向直线度、垂直方向直线度、水平鬼影、竖向鬼影、图像旋转、重点偏移、图像倾斜、梯形度、缩放率、图像亮度、清晰度、图像颜色、双目水平视差、双目垂直视差、虚像面动态畸变和眼盒面动态畸变中的至少一个。
在本实施方式中，不同的评价指标具有不同的评价标准，且确定所述成像质量对应每个所述评价指标对应的权重不同，具体根据所述受检光学元件2的产品侧重进行设定，举例而言，所述受检光学元件2的水平鬼影、竖向鬼影为产品侧重，则对应所述评价指标中水平鬼影及竖向鬼影的评价标准高于其它评价指标，且在确定所述成像质量时，所述评价指标中水平鬼影及竖向鬼影在第一评价参数中的权重也高于其它评价指标在第一评价参数中的权重。
进一步地，根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件2的成像质量还包括计算检测相关性。所述计算检测相关性包括所述分析组件11能够根据受检光学元件2和抬头显示实车光路获得位于所述等效虚像面14上的等效受测图像，计算等效受测图像的评价指标获得第二评价参数，根据所述第一评价参数和第二评价参数计算检测相关性。检测相关性等于第一评价参数与第二评价参数的差值。若检测相关性小于或等于评价标准的20％，优选小于或等于评价标准的10％，则确定出所述成像质量。
在本实施方式中，需要先确定所述抬头显示等效光路与所述抬头显示实车光路的相关性，再确定所述成像质量。具体地，计算所述抬头显示等效光路中等效投影图像的第一评价参数及所述抬头显示实车光路中等效受测图像的第二评价参数，并计算所述第一评价参数与所述第二评价参数的差值，其中，所述第一评价参数与所述第二评价参数的差值越小，则表示所述抬头显示等效光路与所述抬头显示实车光路的相关性越高。若检测相关性小于或等于评价标准的20％，优选小于或等于评价标准的10％，则表示所述抬头显示等效光路与所述抬头显示实车光路的相关性较高，也称为所述抬头显示等效光路与所述抬头显示实车光路等效，因此，通过对所述抬头显示等效光路进行评价，可等效于对所述抬头显示实车光路的评价。因此，若检测相关性小于或等于评价标准的20％，优选小于或等于评价标准的10％，则确定出所述成像质量。举例而言，所述检测相关性可以为但不限于为0、或2％、或4％、或6％、或8％、或10％、或12％、或14％、或16％、或18％、或20％等。
本申请还提供了一种光学元件检测方法。请参照图1、图2及图9，图9为本申请一实施方式提供的光学元件检测方法的流程图。在本实施方式中，所述光学元件检测方法包括步骤S10、S20、S30、S40、S50及S60。
S10，获取受检光学元件2的抬头显示实车光路。
在本实施方式中，实际眼盒的位置及规格、实际虚像面23的位置及规格、抬头显示玻璃的规格及其显示区域21的位置，所述实际眼盒具有透过所述显示区域21观察到所述实际虚像面23的实际眼盒面22，所述实际眼盒面22包括多个子实际眼盒面221，所述实际虚像面23包括与所述多个子实际眼盒面221一一对应的多个子实际虚像面232。
S20，根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面23设置等效虚像面14。
在本实施方式中，以任一子实际眼盒面221的中心点与对应的子实际虚像面232的中心点的连线为主光轴231，将经过所述主光轴231且垂直于地面的平面作为主光轴平面。其中，所述主光轴平面与对应的所述子实际虚像面232的相交线具有实际远点和实际近点，所述实际远点在所述主光轴231上的投影点为第一点2311，所述实际近点在所述主光轴231上的投影点为第二点2312。在所述主光轴231上选取一点为权重点2313，其中，所述权重点2313位于所述第一点2311和所述第二点2312之间。过所述权重点2313设置等效虚像面14，其中，所述等效虚像面14垂直于所述主光轴平面，所述权重点2313为所述等效虚像面的中心点。
S30，根据所述等效虚像面14设计抬头显示等效光路。
S40，根据所述抬头显示等效光路投射预设图案至所述受检光学元件2以形成等效投影图像。
S50，拍摄所述等效投影图像，其中，拍摄所述等效投影图像的相机组件13具有标准景深DOF0，所述等效虚像面14具有等效视距深度DOF2，DOF2≤DOF0。
S60，获取所述等效投影图像，并根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件2的成像质量。
本申请提供的光学元件检测方法能够通过设置与实际虚像面23等效的等效虚像面14，以使所述等效虚像面14的等效视距深度小于相机组件13的标准景深，从而克服抬头显示系统的实际虚像面23由于前倾角过大而导致景深较大的问题，使得拍摄得到的等效投影图像清晰，进而有利于后续对所述等效投影图像进行分析，以判断所述受检光学元件2的抬头显示质量及所述抬头显示光路是否符合设计。因此，本申请提供的光学元件检测方法能够实现对贴地感较强的HUD图像进行高效、精确地检测。
本申请还提供了一种光学元件检测应用。在本实施方式中，所述光学元件检测应用利用前述任意一实施方式提供的光学元件检测系统1对抬头显示玻璃的抬头显示图像质量、反射重影大小或反射镜组15的抬头显示图像质量进行检测。
在本实施方式中，上述实施方式阐明的光学元件检测系统1，具体可以由所述光学元件检测应用实现。所述光学元件检测应用可以为但不限于为计算机芯片、或实体、或具有某种功能的产品等。
举例而言，一种典型的光学元件检测应用为计算机设备，计算机设备可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
具体地，计算机设备包括中央处理单元(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(RAM)中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM中，还存储有计算机设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM、以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。以下部件连接至I/O接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至I/O接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分。特别地，上文描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于所述光学元件检测系统1对抬头显示玻璃的抬头显示图像质量、反射重影大小或反射镜组15的抬头显示图像质量进行检测的程序代码。可选地，计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。
可选地，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CDROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
进一步地，在本实施方式中，所述抬头显示玻璃具有楔形截面轮廓。所述楔形截面轮廓具有至少一个楔形角。反射重影的大小与楔形角满足函数关系：Y＝KX+B。Y为反射重影的大小，K为反射重影与楔形角变化的斜率，X为楔形角，B为楔形角X＝0时的反射重影的大小。在抬头显示实车光路中，反射重影的大小与楔形角满足上述函数关系Yp。在抬头显示等效光路中，反射重影的大小与楔形角满足上述函数关系Yt。
在一些具体实施方式中，K可以为负值，表示随着楔形角的增大，反射重影变小甚至为反向增大。在一些具体实施方式中，在抬头显示玻璃的某一局部位置，不同投影距离的抬头显示实车光路对应的楔形角相同，利用上述函数关系Yp和Yt，可以实现从抬头显示等效光路向抬头显示实车光路在该局部位置的反射重影的数值转换。
在一些具体实施方式中，抬头显示玻璃具有水平楔形角和垂直楔形角，在水平方向和垂直方向均满足上述函数关系，则可以实现水平方向的反射重影与垂直方向的反射重影的数值转换。
进一步地，所述光学元件检测系统1用于对投影距离≥6米的抬头显示系统中的抬头显示玻璃或反射镜组15进行检测，以满足与车外环境更好融合的抬头显示图像的检测需求，例如增强现实抬头显示系统(AR-HUD)，其投影距离优选≥10米，甚至≥20米。
进一步地，所述光学元件检测系统1用于对具有至少两个投影距离的抬头显示系统中的抬头显示玻璃或反射镜组15进行检测，以满足采用多焦成像技术的抬头显示系统的检测需求，采用多焦成像技术的抬头显示系统中，多个抬头显示图像具有不同的投影距离，例如驾驶员可以观察到一个投影距离为3米的第一HUD图像、一个投影距离为7.5米的第二HUD图像、一个投影距离为10米的第三HUD图像等。
实施例
请一并参照图1、图2、图3及图4，在本实施例中，利用所述光学元件检测系统1的步骤包括步骤S100、S200、S300、S400及S500。
S100，获取所述抬头显示实车光路。
所述抬头显示光路即为抬头显示实车光路，所述抬头显示光路的信息具体如下，所述受检光学元件2为夹层玻璃，其中，所述受检光学元件2的外玻璃、中间粘结层及内玻璃的厚度依次为1.8mm、0.76mm及1.8mm。所述受检光学元件2的装车角度为27deg。在所述受检光学元件2在所述显示区域21的竖向曲率为5225mm，横向曲率为3830mm。用于观测所述抬头显示区域21显示的抬头显示图像的眼盒尺寸为120mm*50mm，投影距离(VID)为11500mm。其中，中眼盒的下视角(LDA)为-2deg，水平视角(LOA)为0deg，视场角(FOV)为10°×4°。所述实际虚像面23前倾，且前倾角为88.3deg，即所述实际虚像面23与地面的夹角为1.7deg。
所述抬头显示光路上设置有1个凹面镜及1个平面镜。所述凹面镜为自由曲面，横向曲率半径为690mm～730mm。按照标准像源12投射光线的光路方向，即按照正向光路，图像生成单元(PGU)平面出射的光线依次经由所述平面镜及所述凹面镜在所述受检光学元件2的显示区域21处的内表面反射至所述实际眼盒面22。
此外，在本实施例中，所述实际眼盒面22上的观察点及所述实际虚像面23上的检测点143的权重均设定为等同。
S200，设置所述等效虚像面14及规格。
设置所述等效虚像面14垂直于所述中眼盒的中心点与所述实际虚像面23的中心的连线，以使得所述等效虚像面14的前倾角为2deg，即所述等效虚像面14与地面的夹角为88deg，对应的所述等效虚像面14的等效视距深度为0mm。设定所述抬头显示等效光路与所述抬头显示实车光路具有相同的视场角FOV。
S300，设计HUD检测光路并完成HUD检测光路数据。
对获取的所述抬头显示实车光路进行检测，以确保准确完整。
设置标准虚像图案为标准点阵网格图案。其中所述标准点阵网格图案包括阵列设置的多个圆点，以及设置于相邻两个圆点之间的线条。
设计反射镜组15。
设置所述图案件122所在平面。设置所述标准像源12与所述受检光学元件2之间的相对位置，以使所述标准像源12在所述显示区域21所成的投影图像的虚像面位于所述等效虚像面14处。
设置标准检测图案。按光线可逆的方式，假定所述相机组件13发光，经过所述受检光学元件2的内表面反射，获得位于所述图案件122所在平面的标准检测图案，也称为预变形的检测图案，即所述透光区1221构成所述标准检测图案。
设置多个拍摄点222。在所述实际眼盒面22上取若干拍摄点222，以设置所述相机组件13进行拍摄得到等效投影图像。
S400，计算修正值。
在所述实际眼盒面22上取样拍摄点222：3(行)×3(列)点，对应设置3(行)×3(列)个相机组件13的位置；在所述实际虚像面23上取样检测点143：5(行)×9(列)点，对应在所述等效虚像面14上取样检测点143：5(行)×9(列)点，即在标准图片上取样检测点143：5(行)×9(列)点。分别计算出抬头显示实车光路及抬头显示等效光路中，在每个所述拍摄点222对应观测每个所述检测点143的修正值，共计3×3×5×9＝405。
举例而言，选取所述实际眼盒面22的某一点为拍摄点222获得等效投影图像，取等效投影图像中的多个检测点143，计算拟合处对应到标准图片上的检测点143的修正值，请参照下表1，下表1为各个检测点143在Y轴方向的修正值和在Z轴方向的修正值。
表1标准图片的检测点143在Y轴方向和Z轴方向对应的修正值
其中，RiCj表示在标准图片上的i*j个检测点143中，第i行的第j个点。
S500，应用修正值。
在以上抬头显示实车光路及抬头显示等效光路设定的情况下，采用实际制品玻璃的面型数据并通过仿真，获取所述实际眼盒面22下各个检测点143在所述等效虚像面14上的直接坐标值，并应用对应的修正值，即对所述相机组件13拍摄得到的等效投影图像应用所述修正值进行补偿，然后对补偿后的等效投影图像进行图像质量评价。其中，所述实际制品玻璃的面型是从实际制品玻璃上采用扫描反射面而获得，其反映有公差的玻璃面型。
接下来利用评价指标展示抬头显示实车光路与抬头显示等效光路之间的相关性。请参照图10及图11，图10为本申请提供的实施例对应的两个HUD光路在图像旋转上的对比仿真图；图11为本申请提供的实施例对应的两个HUD光路在水平偏移量上的对比仿真图。
提供两个指标，指标1为图像旋转α，用于评价多个检测点143相对理想位置发生的角度偏差，定义为多个检测点143在顶边/中间/底边3条水平回归线与其对应的理想线夹角的均值。
指标2为水平偏移量Y_offset，用于评价多个检测点143相对理想位置发生的位移偏差，定义为多个检测点143的中心沿水平Y方向的偏移量。
在图10及图11中，CamN表示在所述拍摄点222观测所述等效虚像面14，也为在对应的实际眼盒面上的拍摄点222观测所述实际虚像面23，其中N＝1，2，...，9。图10中实线为等效受测图像的图像旋转，虚线为等效投影图像的图像旋转。图11中实线为等效受测图像的水平偏移量，虚像为等效投影图像的水平偏移量。由图10及图11可以看出抬头显示实车光路及抬头显示等效光路在相同的条件下，在9个拍摄点222下的图像旋转、水平偏移量的检测相关性高度接近甚至吻合，等效受测图像与等效投影图像高度相关，抬头显示等效光路与抬头显示实车光路可以视为具有等效性。
因此，在本申请中，通过设置等效虚像面14，并构建抬头显示等效光路，以使得所述抬头显示等效光路能够代表所述抬头显示实车光路下的偏差指标。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (23)

1.一种光学元件检测系统，其特征在于，所述光学元件检测系统包括：
分析组件，所述分析组件用于获取受检光学元件的抬头显示实车光路，并根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面设置等效虚像面，以及根据所述等效虚像面设计抬头显示等效光路；
标准像源，所述标准像源根据所述抬头显示等效光路投射预设图案至所述受检光学元件以形成等效投影图像；
相机组件，所述相机组件用于拍摄所述等效投影图像；
其中，所述相机组件具有标准景深DOF0，所述等效虚像面具有等效视距深度DOF2，DOF2≤DOF0；
所述分析组件能够获取所述等效投影图像，并根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量。
2.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述实际虚像面具有实际视距深度DOF1，所述实际视距深度DOF1≥3米，或所述实际视距深度DOF1≥5米，或所述实际视距深度DOF1≥7.5米，或所述实际视距深度DOF1≥10米。
3.如权利要求2所述的光学元件检测系统，其特征在于，DOF2/DOF1≤0.5，或DOF2/DOF1≤0.3，或DOF2/DOF1≤0.1。
4.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述等效视距深度DOF2＝0～3米，或所述等效视距深度DOF2＝0～2米，或所述等效视距深度DOF2＝0～1米。
5.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述实际虚像面的前倾角≥45°，或所述实际虚像面的前倾角≥60°，或所述实际虚像面的前倾角≥75°。
6.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述等效虚像面的前倾角≤20°，或所述等效虚像面的前倾角≤10°，或所述等效虚像面的前倾角≤5°。
7.如权利要求1-6任意一项所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述抬头显示实车光路包括实际眼盒的位置及规格、实际虚像面的位置及规格、抬头显示玻璃的规格及其显示区域的位置，所述实际眼盒具有透过所述显示区域观察到所述实际虚像面的实际眼盒面，所述实际眼盒面包括多个子实际眼盒面，所述实际虚像面包括与所述多个子实际眼盒面一一对应的多个子实际虚像面，以任一子实际眼盒面的中心点与对应的子实际虚像面的中心点的连线为主光轴，将经过所述主光轴且垂直于地面的平面作为主光轴平面；
所述主光轴平面与对应的所述子实际虚像面的相交线具有实际远点和实际近点，所述实际远点在所述主光轴上的投影点为第一点，所述实际近点在所述主光轴上的投影点为第二点；
在所述主光轴上选取一点为权重点，所述权重点位于所述第一点和所述第二点之间，过所述权重点设置等效虚像面，所述等效虚像面垂直于所述主光轴平面，所述权重点为所述等效虚像面的中心点。
8.如权利要求7所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述实际虚像面具有实际垂直视场角VFOV1，所述实际垂直视场角VFOV1为子实际眼盒面的中心点与对应的子实际虚像面位于主光轴平面内的上下边界连线的夹角；
所述等效虚像面具有等效垂直视场角VFOV2，所述等效虚像面包括与所述多个子实际眼盒面一一对应的多个子等效虚像面，所述等效垂直视场角VFOV2为子实际眼盒面的中心点与对应的子等效虚像面位于主光轴平面内的上下边界连线的夹角；
其中，VFOV2/VFOV1＝0.8～1.2。
9.如权利要求8所述的光学元件检测系统，其特征在于，以所述子实际虚像面位于主光轴平面内的上下边界之间的连线为第一连线，以所述子等效虚像面位于主光轴平面内的上下边界之间的连线为第二连线，所述第一连线与所述第二连线具有相交点，所述子实际眼盒面的中心点分别与所述相交点、所述权重点的两条连线之间的夹角具有第一角度β；
其中，β/VFOV1≤1/3，或β/VFOV1≤1/5，或β/VFOV1≤1/10。
10.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述标准像源为标准灯箱或显示屏；
所述标准灯箱包括光源和图案件，所述图案件设于所述光源与所述受检光学元件之间，所述图案件具有透光区，所述透光区用于透过所述光源发射的光线以形成预设图案；
所述显示屏用于发射预设图案。
11.如权利要求10所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述预设图案包括多个检测标识，其中，所述检测标识包括圆点和线条中的至少一者。
12.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述光学元件检测系统还包括：
反射镜组，所述反射镜组设于所述标准像源与所述受检光学元件之间，所述反射镜组包括平面反射镜与非球面镜中至少一者。
13.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述光学元件检测系统还包括：
承载组件，所述承载组件用于承载并支撑所述标准像源、所述相机组件及所述受检光学元件；及
调整组件，所述调整组件用于调整所述相机组件的位置以在多个拍摄点之间移动。
14.如权利要求7所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述分析组件能够根据标准光学元件和抬头显示等效光路获得以子实际眼盒面的中心点为拍摄点的标准图片，在所述标准图片上取i*j个检测点，在所述子实际眼盒面上取m*n个拍摄点，i、j、m、n均为大于或等于2的正整数；
取标准图片上的任一检测点Pk的坐标值为(Yk0，Zk0)，1≤k≤i*j；
观察标准图片上检测点Pk在第t个拍摄点所对应的检测点的坐标值为(Ykt、Zkt)，1≤t≤m*n；
则标准图片上检测点Pk在第t个拍摄点所对应的检测点的修正值为(△Ykt，△Zkt)，△Ykt＝Ykt-Yk0，△Zkt＝Zkt-Zk0。
15.如权利要求1所述的光学元件检测系统，其特征在于，根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量包括计算等效投影图像的评价指标获得第一评价参数，根据所述评价指标对应的评价参数和预设的评价指标对应的评价标准，确定出所述成像质量。
16.如权利要求15所述的光学元件检测系统，其特征在于，所述评价指标包括水平方向直线度、垂直方向直线度、水平鬼影、竖向鬼影、图像旋转、重心偏移、图形倾斜、梯形度、缩放率、图像亮度、清晰度、图像颜色、双目水平视差、双目垂直视差、虚像面动态畸变和眼盒面动态畸变中的至少一个。
17.如权利要求15所述的光学元件检测系统，其特征在于，根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量还包括计算检测相关性，所述计算检测相关性包括：
所述分析组件能够根据受检光学元件和抬头显示实车光路获得位于所述等效虚像面上的等效受测图像，计算等效受测图像的评价指标获得第二评价参数，根据所述第一评价参数和第二评价参数计算检测相关性，检测相关性等于第一评价参数与第二评价参数的差值，若检测相关性小于或等于评价标准的20％，优选小于或等于评价标准的10％，则确定出所述成像质量。
18.一种光学元件检测方法，其特征在于，所述光学元件检测方法包括：
获取受检光学元件的抬头显示实车光路；
根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面设置等效虚像面；
根据所述等效虚像面设计抬头显示等效光路；
根据所述抬头显示等效光路投射预设图案至所述受检光学元件以形成等效投影图像；
拍摄所述等效投影图像，其中，拍摄所述等效投影图像的相机组件具有标准景深DOF0，所述等效虚像面具有等效视距深度DOF2，DOF2≤DOF0；及
获取所述等效投影图像，并根据所述等效投影图像确定所述受检光学元件的成像质量。
19.如权利要求18所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述抬头显示实车光路包括实际眼盒的位置及规格、实际虚像面的位置及规格、抬头显示玻璃的规格及其显示区域的位置，所述实际眼盒具有透过所述显示区域观察到所述实际虚像面的实际眼盒面，所述实际眼盒面包括多个子实际眼盒面，所述实际虚像面包括与所述多个子实际眼盒面一一对应的多个子实际虚像面；
所述根据所述抬头显示实车光路中的实际虚像面设置等效虚像面包括：
以任一子实际眼盒面的中心点与对应的子实际虚像面的中心点的连线为主光轴，将经过所述主光轴且垂直于地面的平面作为主光轴平面，其中，所述主光轴平面与对应的所述子实际虚像面的相交线具有实际远点和实际近点，所述实际远点在所述主光轴上的投影点为第一点，所述实际近点在所述主光轴上的投影点为第二点；
在所述主光轴上选取一点为权重点，其中，所述权重点位于所述第一点和所述第二点之间；
过所述权重点设置等效虚像面，其中，所述等效虚像面垂直于所述主光轴平面，所述权重点为所述等效虚像面的中心点。
20.一种光学元件检测应用，其特征在于，利用权利要求1-17任意一项所述的光学元件检测系统对抬头显示玻璃的抬头显示图像质量、反射重影的大小或反射镜组的抬头显示图像质量进行检测。
21.如权利要求20所述的光学元件检测应用，其特征在于，所述抬头显示玻璃具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓具有至少一个楔形角，反射重影的大小与楔形角满足函数关系：Y＝KX+B，Y为反射重影的大小，K为反射重影与楔形角变化的斜率，X为楔形角，B为楔形角X＝0时的反射重影的大小；
在抬头显示实车光路中，反射重影的大小与楔形角满足函数关系Yp；在抬头显示等效光路中，反射重影的大小与楔形角满足函数关系Yt；
函数关系Yp与函数关系Yt能够相互转换。
22.如权利要求20所述的光学元件检测应用，其特征在于，所述光学元件检测系统用于对投影距离≥6米的抬头显示系统中的抬头显示玻璃或反射镜组进行检测。
23.如权利要求20所述的光学元件检测应用，其特征在于，所述光学元件检测系统用于对具有至少两个投影距离的抬头显示系统中的抬头显示玻璃或反射镜组进行检测。
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