[发明专利]一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法

权利要求书

1.一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法，其特征在于，所述拼装方法包括如下步骤：

第一步，加工自由曲面反射子镜片；

第二步，构建成像光学结构；

第三步，安装自由曲面反射子镜片，将自由曲面反射子镜片安装到第二步构建成的成像光学结构的光路中，将所述自由曲面反射子镜片分别连接一精密运动机构，所述精密运动机构至少包括X轴行走模块、Y轴行走模块、Z轴行走模块、及以X轴为转轴的X轴转动模块、及以Y轴为转轴的Y轴转动模块、及以Z轴为转轴的Z轴转动模块；

第四步，安装相机镜头结构及图像分析软件；

第五步，对自由曲面反射子镜片进行6维度位置调整，先通过图像输入接口输入一个特定空间频率的横纵条纹图像，所述横纵条纹图像包括多个横纵条纹子图像，所述横纵条纹子图像的布局与自由曲面反射子镜片的布局相同，多个所述横纵条纹子图像分别由对应位置的自由曲面反射子镜片反射并成虚像，由相机镜头结构接收虚像并将虚像传送至计算机，由图像分析软件对虚像进行图像分析，所述图像分析软件会根据虚像的显示信息和自由曲面反射子镜片的位置将虚像分为多个分别与自由曲面反射子镜片相对应的ROI，然后由图像分析软件并行分析计算每个ROI的特定频率的条纹的MTF值， 根据MTF值调整自由曲面反射子镜片的6维度空间位置，当所有MTF值达到设计目标值时，则判定自由曲面反射子镜片已经组装到位；

第六步、将第五步调整好的多个自由曲面反射子镜片拼接固定成一个整体镜片，得到拼装成的广角光学自由曲面镜片。

2.根据权利要求1所述的一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法，其特征在于，所述第一步包括：先确定符合要求的大面积自由曲面反射镜片的设计参数，然后根据大面积自由曲面反射镜片的设计参数划分出多个阵列分布的自由曲面反射子镜片并分别确定其设计参数，然后根据自由曲面反射子镜片的设计参数分别加工出自由曲面反射子镜片，所述自由曲面反射子镜片的数量为4片、6片、9片。

3.根据权利要求1所述的一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法，其特征在于，所述第二步包括：所述成像光学结构为抬头显示光学结构，所述抬头显示光学结构包括图像输入接口、定向衍射片、第一离轴自由曲面反射镜片、第二离轴自由曲面反射镜片、成虚像玻璃、人眼观察窗口、虚像位置，所述定向衍射片作为中继像面，所述图像输入接口的图像光线通过第一离轴自由曲面反射镜片、第二离轴自由曲面反射镜片按照设计的角度投射成像光束到成虚像玻璃上，再通过成虚像玻璃反射部分光线到人眼观察窗口，使人眼能看到一个在前方的虚像；

所述第三步还包括：将第二步构建的成像光学结构中的第二离轴自由曲面反射镜片替换为第一步中的多个自由曲面反射子镜片，所述自由曲面反射子镜片按照第一步中大面积自由曲面反射镜片设计参数中的位置进行排列，由精密运动机构驱动，自由曲面反射子镜片能进行6维度的空间位置调整。

4.根据权利要求3所述的一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法，其特征在于，所述第四步包括：在第二步构建的成像光学结构中的人眼观察窗口位置安装相机镜头结构，所述相机镜头结构用于代替人眼接收虚像，所述相机镜头结构通过数据线连接计算机，所述计算机安装有图像分析软件。

5.根据权利要求1所述的一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法，其特征在于，所述第五步的技术原理如下：

所有自由曲面反射子镜片的空间位置与空间角度会影响自由曲面反射子镜片在成像显示结构中得到的虚像的像质损失，而自由曲面反射子镜片对应特征成像区域，所述拼装方法通过MTF值来判定自由曲面反射子镜片的成像系统的像质损失程度，当MTF值达到要求并一致时，即判定自由曲面反射子镜片的像质损失程度一致，这时自由曲面反射子镜片的空间位置与空间角度与第一步中大面积自由曲面反射镜片划分前的位置一致，进而判定所有自由曲面反射子镜片拼装成符合要求的大面积自由曲面反射镜片。