[发明专利]光学设备对准方法

说明书

在一种方法中，将与照明棱镜组件对准的显示源沿着移位轴移位以调节显示源与准直棱镜组件之间的距离。在垂直于移位轴的平面中一致地平移显示源、照明棱镜组件和照明模块。在另一种方法中，将光学设备的部件以已知取向耦接到机械组件。机械组件具有已知方向的测试图案。将图像传感器与测试图案对准，并且图像传感器捕获测试图案的图像。分析所捕获的图像以确定测试图案的估计取向。基于测试图案的已知取向与测试图案的估计取向之间的比较来调节图像传感器的取向参数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月3日提交的美国临时专利申请第62/593,945号的优先权，上述申请的公开内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于对准光学设备和系统的方法和设备。

背景技术

在图像投影光学设备——更具体地为微显示器投影仪——的制造和组装期间，需要将光学设备的光学部件对准和聚焦并且使光学部件与光学设备相关联以实现最佳性能。在Lumus有限公司的美国专利第7,643,214号中公开了微显示器投影仪的示例，其中，显示源和准直光学器件被组装到微显示器投影仪中。与待投射图像对应的光波通过微显示器投影仪耦入光导光学元件(LOE)，该微显示器投影仪可以被放置在LOE的边缘处，并且可以被配置在眼镜中例如嵌入在眼镜的镜腿处，或者附接到头戴式显示装置上。耦入的光波通过全内反射被引导通过LOE，并且通过一个或更多个部分反射表面耦出LOE作为图像光波并进入用户(即，观看者)的眼睛(或双眼)中。

在常规的聚焦和对准方法中，微显示器投影仪的各光学部件通过移位和平移相对于彼此移动。然而，这种移位和平移经常导致显示源与微显示器投影仪的其他主要部件未对准，从而导致照明均匀性降低。另外，常规的聚焦和对准过程通常依赖于图像传感器(即，相机)，该图像传感器捕获与由微显示器投影仪投射的光波对应的图像。使用美国专利第7,643,214号中公开的LOE和微显示器投影仪的示例，常规的聚焦和对准过程将需要独立地移动微显示器投影仪的显示源以聚焦和对准微显示器投影仪的部件，将来自微显示器投影仪的光波耦入LOE，并且捕获耦出LOE的光波作为图像。然而，图像传感器与微显示器投影仪未对准可能导致微显示器投影仪的部件未对准。具体地，如果图像传感器围绕主轴(例如，光轴)旋转，则显示源最终将与微显示器投影仪的其他部件不能正确地对准。例如，如在立体视觉系统中使用的那样，当使用两个光学系统(即，两个微显示器投影仪和两个LOE)并且针对用户的每只眼睛布置一个光学系统时，这是个具体问题。如果每个光学系统的微显示器投影仪未正确对准，则每个显示源将以不同的旋转角度提供图像，导致立体图像不正确。

发明内容

本发明涉及用于执行光学设备和系统的对准的方法。

根据本发明的实施方式的教导，提供了一种用于将光学设备的部件对准和聚焦的方法。该方法包括：将显示源沿着移位轴移位以调节显示源与准直棱镜组件之间的距离，将显示源和照明模块与照明棱镜组件对准，使得由照明模块发射的光波经由照明棱镜组件到达显示源处；以及在垂直于移位轴的平面中一致地平移显示源、照明棱镜组件和照明模块。

可选地，平移包括：将显示源、照明棱镜组件和照明模块作为单个单元一起移动。

可选地，移位包括：将显示源、照明棱镜组件和照明模块作为单个单元一起移动，以调节照明棱镜组件与准直棱镜组件之间的间隙的大小。

可选地，将显示源与照明棱镜组件对准，以在显示源与照明棱镜组件之间产生间隙。

可选地，移位包括：移动显示源以调节显示源与照明棱镜组件之间的间隙的大小。

可选地，该方法还包括：将显示源机械耦接到照明棱镜组件。

可选地，该方法还包括：将照明模块机械耦接到照明棱镜组件。

可选地，该方法还包括：将显示源机械耦接到照明棱镜组件。