[发明专利]一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法

说明书

本发明提供一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法。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；第四步，安装相机镜头结构及图像分析软件；第五步，由图像分析软件并行分析计算与自由曲面反射子镜片相对应的ROI的特定频率的条纹的MTF值，对自由曲面反射子镜片进行6维度位置调整；第六步、将多个自由曲面反射子镜片拼接固定成一个整体镜片。该广角光学自由曲面镜片采用多个子镜片拼装而成，镜片加工难度大大降低，节省成本，适用于增强现实抬头显示光学系统。

技术领域

本发明涉及光学显示技术，特别涉及一种采用拼装技术、易于加工、成本低的广角光学自由曲面镜片的拼装方法。

背景技术

现有用于汽车的增强现实抬头显示的光学系统，主要通过多片大面积的自由曲面反射镜片，能够实现较大视场角度的抬头显示，让驾驶员做到不低头、不转头就能看到较大横向角度、纵向角度的图像，该类抬头显示的光学系统主要包括成像器件、定向散射片、多片离轴自由曲面反射镜片、汽车挡风玻璃、人眼观察窗，由于要实现较大视场角度的抬头显示，要求离轴自由曲面反射镜片的尺寸相对较大，如实现20度以上的的视场角度，采用两片离轴自由曲面反射镜片， 尺寸分别为200mmx100mm、420mmx200mm。

目前，这种大面积自由曲面镜片加工难度非常大，需要5轴以上机器加工，使得造价非常高。

发明内容

本发明的目的是针对目前用于增强现实抬头显示的光学系统的大面积自由曲面镜片加工难度大、造价高的不足，提供一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法，该广角光学自由曲面镜片采用多个子镜片拼装而成，镜片加工难度大大降低，节省成本，适用于增强现实抬头显示光学系统。

为了解决上述现有技术问题,本发明的技术方案是:

一种广角光学自由曲面镜片的拼装方法，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，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；

第二步，构建成像光学结构，所述成像光学结构优选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；

第三步，安装自由曲面反射子镜片，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，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，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；

第四步，安装相机镜头结构及图像分析软件，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；