液晶透镜PSF自动测量装置的制作方法

液晶透镜psf自动测量装置
技术领域
1.本实用新型涉及虚拟现实显示技术领域，具体涉及液晶透镜psf自动测量装置。


背景技术：

2.目前液晶透镜测量psf(点扩散函数)的装置采用激光器、空间滤波器、准直透镜、液晶透镜、偏振片、反射镜、平移台、钢尺、升降台和相机等组成。激光器发射激光经过空间滤波器转为扩散光，再由准直透镜转为平行光。平行光经过液晶透镜后，不同电压会产生不同焦距，经过偏振片后汇聚为一点。相机紧靠在固定的钢尺上，人工前后滑动寻找光斑的最亮点，也即焦点，然后拍摄psf图像。点扩散函数(point spread function psf)描述了成像系统对点源或点对象的响应。平行光经过透镜后汇聚至焦点位置的辐射照度分布即为psf。由于光学平台尺寸(2.4m*1.5m)限制，测试液晶透镜的不同电压的焦距(1m～3m)时，需使用两个反射镜反射光线，从而满足测试量程。
3.现有方案的缺陷有：
①
人工滑动相机寻找焦点，靠肉眼判断焦点亮度，误差较大。
②
反射镜固定后，会挡住相机滑动，导致一部分焦距无法测试。
③
人工测试耗时耗力，且无法绘制焦点亮度与焦点距离的关系图。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了液晶透镜psf自动测量装置，解决了现有技术中液晶透镜测试psf时反射镜与相机干涉，部分距离无法测试的问题。
5.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
6.本实用新型公开了液晶透镜psf自动测量装置，包括平台，所述平台上设置有平行光发生系统，所述平行光发生系统的一侧依次设置有与平行光发生系统位于同一直线上液晶透镜、偏正片和第一反射镜，所述第一反射镜的一侧滑动设置有第一相机和第二反射镜，所述第一相机位于第一反射镜和第二反射镜之间，所述第一相机和第二反射镜所在的直线与平行光发生系统所在的直线垂直。
7.优选的，所述平台上、与平行光发生系统对应的位置上滑动设置有第二相机，所述第二相机的滑动方向与第一相机的滑动方向垂直、且与平行光发生系统所在的直线平行。
8.优选的，所述平行光发生系统包括依次设置在一条直线上的激光器、空间滤波器和准直透镜，所述液晶透镜与准直透镜相邻设置。
9.优选的，所述平台上设置有双滑台第一电动步进台，所述第一相机和第二反射镜分别设置在第一电动步进台的两个滑台上。
10.优选的，所述平台上设置有第二电动步进台，所述第二相机设置在第二电动步进台上的底座上，所述第二电动步进台的一端位于第一电动步进台的一侧、且与第一电动步进台垂直。
11.优选的，所述平台上设置有第一导轨，所述导轨上设置有两个第一滑块，所述第一相机和第二反射镜分别设置在两个第一滑块上。
12.优选的，所述平台上设置有第二导轨，所述第二导轨上设置有第二滑块，所述第二相机设置在第二滑块上，所述第一导轨的一端位于第二导轨的一侧、且与第一导轨垂直。
13.优选的，所述第一相机的底部设置有调节第一相机高度的伸缩件。
14.优选的，所述伸缩件为伸缩套筒，所述伸缩套筒的小径段与第一相机固定，所述伸缩套筒的大径段的侧壁上设置有与所述伸缩套筒小径段的侧壁相抵的固定螺栓。
15.优选的，所述伸缩件为电动推杆或电动升降台。
16.本实用新型具备以下有益效果：
17.1.本实用新型通过在平台上设置第一电动步进台或第一导轨，使设置在第一电动步进台或第一导轨上的第一相机和第二反射镜可移动，从而解决现有技术中液晶透镜测试psf时反射镜与相机干涉，导致部分距离无法测试的问题。同时，在平台上设置第二电动步进台或第二导轨，并在其上设置第二相机，第二相机可沿着第二电动步进台或第二导轨上移动，然后通过降低第一相机的高度，第二反射镜回到初始位置，然后通过控制第二电机在第二电动步进台或第二导轨上往复移动进行测试，将第一相机和第二相机采集的数据合并后可得到焦点亮度随焦点距离变化的曲线。
18.2.采用本实用新型所公开的方案还可以通过切换光源波长以及液晶透镜的电压，批量测试不同波长下的不同焦距的液晶透镜psf。该方案可大幅减少人力和测试时间，且测试精度高，数据完整，应用前景好。
附图说明
19.图1为本实用新型结构示意图；
20.图2为图1中a局部方大图；
21.图3为图1的俯视图；
22.图4为现有液晶透镜测试psf时反射镜与相机干涉的状态图；
23.图5为第一相机测量遮挡部分的状态图；
24.图中：平台1、液晶透镜2、偏正片3、第一反射镜4、第一相机5、第二反射镜6、第二相机7、激光器8、空间滤波器9、准直透镜10、第一导轨11、第一滑块12、第二导轨13、第二滑块14、伸缩套筒15、固定螺栓16。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.若未特别指明，实施举例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
27.参考图1-图3，本实用新型公开了液晶透镜psf自动测量装置，包括平台1，平台1上设置有平行光发生系统，平行光发生系统的一侧依次设置有与平行光发生系统位于同一直线上液晶透镜2、偏正片3和第一反射镜4，具体的：平行光发生系统包括依次设置在一条直线上的激光器8、空间滤波器9和准直透镜10，液晶透镜2与准直透镜10相邻设置，即激光器
8、空间滤波器9、准直透镜10、液晶透镜2、偏正片3和第一反射镜4依次设置在平台上，且位于同一直线上。本实用新型中，激光器8、空间滤波器9、准直透镜10、液晶透镜2、偏正片3和第一反射镜4设置在平台的台面上，且沿平台的长度方向设置。
28.进一步的，第一反射镜4的一侧滑动设置有第一相机5和第二反射镜6，第一相机5位于第一反射镜4和第二反射镜6之间，第一相机5和第二反射镜6所在的直线与平行光发生系统所在的直线垂直。需要说明的是：第一相机5和第二反射镜6不在第一反射镜4和激光器8之间所在的直线上，而是第一相机5和第二反射镜6所在的直线与第一反射镜4和激光器8之间所在的直线垂直。参考图3所示，第一反射镜4、第一相机5和第二反射镜6在同一直线上。
29.本实用新型所公开的自动测量装置在使用时，激光器8发射的激光经过空间滤波器9转为扩散光，再由准直透镜10转为平行光，平行光经过液晶透镜2后，不同电压会产生不同焦距，经过偏正片3后汇聚为一点。然后移动第一相机5的位置，寻找光斑的最亮点，也即焦点，然后拍摄psf图像。由于平台1的尺寸限制，测试液晶透镜2不同电压的焦距(1～3m)时，需要使用第一反射镜4和第二反射镜6反射光线，从而满足测试量程。
30.更进一步的，为了避免液晶透镜测试psf时第二反射镜与第一相机发生干涉，导致部分距离无法测试，平台1上、与平行光发生系统对应的位置上滑动设置有第二相机7，第二相机7的滑动方向与第一相机5或第二反射镜6的滑动方向垂直、且与平行光发生系统所在的直线平行。对于第二相机7以及第一相机5和第二反射镜6如何实现滑动，有多种设置方式，本实用新型只限定了其中两种。
31.一种是：平台1上设置有双滑台第一电动步进台，第一相机5和第二反射镜6分别设置在第一电动步进台的两个滑台上，并保证第一相机5和第二反射镜6位于同一直线上，从而调节第一相机和第二反射镜的位置。需要说明的是：双滑台电动步进台上设置有两个丝杆，每个丝杆上设置有一个滑台，每个丝杆由一个电机驱动，从而控制两个滑台分别在丝杆上任意位置移动；在安装第一相机和第二反射镜时，将两者安装在同一直线上，具体可通过改变滑台的大小，从而保证第一相机和第二反射镜与滑台的固定位置
32.同样的，平台1上设置有第二电动步进台，第二相机7设置在第二电动步进台上的底座上，第二电动步进台的一端位于第一电动步进台的一侧、且与第一电动步进台垂直，即第一电动步进台和第二电动步进台垂直设置。电动步进台属于现有设备，直接购买使用。采用电动步进台时，第一相机5、第二反射镜6和第二相机7的移动则通过电动步进台上自带的驱动设备控制，而电动步进台可连接控制器，通过控制器上设定的程序控制电动步进台。当第一相机5沿着第一电动步进台的长度方向移动时，第一相机5在移动的过程中记录焦点的亮度，原先因第二反射镜6的遮挡而无法测量的部分(参考图4所示)，导致部分距离无法测试，可通过控制第二反射镜6和第一相机5朝向远离第一反射镜4的方向移动，移动后的状态参考图5所示。此时，第一相机便可测量原先被遮挡的部分距离。
33.另一种是：平台1上设置有第一导轨11，第一导轨11上设置有两个第一滑块12，第一相机5和第二反射镜6分别设置在两个第一滑块12上。
34.同样的，平台1上设置有第二导轨13，第二导轨13上设置有第二滑块14，第二相机7设置在第二滑块14上，第一导轨11的一端位于第二导轨13的一侧、且与第一导轨11垂直。其中第一相机测试psf的过程，与上述方式相同，不同的是：第一相机和第二反射镜的移动需
要依靠人工手动移动。
35.本实用新型中，对于第一电动步进台和第一导轨的设置均是为了实现第一相机和第二反射镜的移动，因此，还有其他方式可以实现第一相机和第二反射镜的移动，比如：在平台上开设凹槽，在第一相机和第二反射镜的底部设置与凹槽适配的滑块；或者，在平台上设置带有凹槽的导向条，第一相机和第二反射镜上设置有与导向条上凹槽适配的滑块。无论是哪种方式均能实现第一相机和第二反射镜的移动。当然，对于第二相机的设置与第一相机相同。
36.进一步的，需要测量第二电动步进台或第二导轨部分时，需要在第一相机5的底部设置有调节第一相机5高度的伸缩件。伸缩件为伸缩套筒15，伸缩套筒15的小径段与第一相机5固定，伸缩套筒15的大径段的侧壁上设置有与伸缩套筒15小径段的侧壁相抵的固定螺栓16，通过固定螺栓16将伸缩套筒的小径段抵紧在大径段内。或者，在伸缩套筒小径段的侧壁上竖直设置有多个固定孔，固定孔位于同一直线上，且其中一个固定孔与固定螺栓对应，从而通过固定螺栓插入到固定孔内，从而实现第一相机高度的调节，但是，这种调节方式有一定的局限性，即第一相机每次调节的最小距离为相邻两个固定孔之间的距离，而固定螺栓直接抵在伸缩套筒小径段的侧壁上，则可以避免这种情况，但是，这种固定方式没有固定螺栓插入到固定孔内的方式稳定性好。
37.进一步的，伸缩件还有一种设置方式，即伸缩件为电动推杆或电动升降台，通过电控的方式实现第一相机5的升降，这种方式则可以精确控制第一相机5升降的高度，精确度好，且便于操作。
38.在测量第二电动步进台或第二导轨部分时，将第一相机5的高度降低，避免遮挡从第一反射镜4照射过来的光束，同时，将第二反射镜6调至原来的位置，即图1所示第二反射镜的位置，然后通过往复移动第二相机7进行测试。最后，将第一相机5和第二相机7采集的数据合并后可得到焦点亮度随焦点距离变化的曲线。
39.采用本实用新型所公开的方案还可以通过切换光源波长以及液晶透镜的电压，批量测试不同波长下的不同焦距的液晶透镜psf。该方案可大幅减少人力和测试时间，且测试精度高，数据完整，应用前景好。
40.当第一相机5、第二反射镜6和第二相机7的移动借助控制器控制电动步进台，以及第一相机5的升降通过电动推杆或电动升降台控制时，在测量psf时，可通过控制器控制上述的测量操作自动运行，再将两个相机采集的数据进行合并，从而得到焦点亮度随焦点距离变化的曲线。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。