技术摘要：
本发明提供一种光学模组装调测试方法及装置，该装置通过在光学模组的成像光路上设置相机，用来模拟人眼的视觉效果，采集显示器件显示的测试图例在相机中的成像，通过采集的测试图例图像的清晰度指标、光轴偏移量指标和畸变指标来判断显示器件是否达到预定位置，通过在  全部
背景技术：
现代计算机技术、显示技术、传感器技术等多种科学技术促进了AR(Augmented  Realiy，简称增强现实)和VR(Virtual  Reality，简称虚拟现实)体验的系统的开发，VR场景 在多维信息空间上创建了一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环 境完善的交互作用能力；AR场景将虚拟信息应用于真实世界，真实的环境和虚拟环境实时 地叠加到同一个画面或空间同时存在。 AR和VR显示器件的原理是将显示器产生的近处影像通过光学系统(光学模组)拉 到远处放大，近乎充满人的视野范围，从而产生沉浸感。对于AR、VR眼镜等这类产品来说，其 光学模组主要包括光学显示器件、光学镜片组件和支架，为保证产品良好的显示效果，光学 模组的各部件之间需满足严格的对位精度要求。现有的光学模组产品一般通过控制上述光 学组件的加工精度来保证产品的结构精度，通过组装治具或手工工艺来保证组装对位精 度，最后通过对成品的成像质量的检测来剔除不合格产品，最终实现产品质量的管控。 通常导致光学模组装调偏差的主要因素是零部件的结构公差和组装过程的装配 公差，且这两种误差都是不易消除的；此外，对于镜片一类的光学组件而言，还不可避免的 存在像差，现有的以机械对位为标准的组装和测试无法克服像差因素对最终成像效果的影 响。因此，现有的光学组件装调测试流程和工艺往往导致产品良率偏低，效率低下，产品稳 定性、一致性差，成本飙升，目前的方法并不适用于大规模量产。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种光学模组装调测试方法，包括以下步骤： 步骤S1，将光学模组主体置于预定位置； 步骤S2，将光学模组的显示器件置于初始位置； 步骤S3，调整显示器件至目标位置； 步骤S4，固定显示器件。 可选的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S3之前，还包括步骤S5： 调整相机(2)至相机预定位置，使相机(2)的光轴与光学模组的光轴平行且二者的 距离在5mm之内；优选的，相机(2)的光轴与光学模组的光轴重合； 设置相机(2)参数使之模拟人眼视觉效果。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S5中，所述设置相机(2)参数包括： 调整相机(2)的对焦距离至目标对焦距离； 调整相机(2)的光圈值使得光圈值与人眼的入瞳大小匹配，调整相机(2)的入瞳位 置和光学模组的出瞳位置匹配。 7 CN 111609995 A 说　明　书 2/16 页 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S5中，所述相机(2)的位置通过设 置在固定座(3)上的基准孔(34)校准，包括以下步骤： 相机(2)拍摄基准孔(34)的图像，调整相机(2)的位置，直到基准孔(34)的图像为 同心圆为止，此时相机(2)处于相机预定位置。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S3还包括步骤S31： 控制第一调节机构(1)调整显示器件的位置，相机(2)依次采集显示器件显示的测 试图例的图像，计算待组装光学模组的成像清晰度指标，在清晰度指标满足设计要求的测 试图例的图像中，选取清晰度值最优的图像所对应的显示器件位置为第一预定位置。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S31中，所述确定显示器件的第一 预定位置，具体包括以下步骤： 步骤S311，第一调节机构(1)驱动显示器件以设定步长沿显示器件显示平面的法 线方向的运动范围内运动； 步骤S312，相机(2)依次采集所经过的每一位置处的显示器件显示的测试图例经 所述光学模组成像的图像，同时记录该图像所对应的位置； 步骤S313，计算采集的每一测试图例的图像的清晰度指标，并确定最优清晰度指 标所对应的运动位置作为标记位置； 步骤S314，将显示器件移至所述标记位置，设定显示器件的显示区域的长度方向 为X轴，显示区域的宽度方向为Y轴；第一调节机构(1)驱动显示器件分别沿X轴和Y轴以设定 角度步长在预设范围内旋转，然后重复步骤S312和S313，并确定最优清晰度指标所对应的 运动位置作为第一预定位置。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S313中，获取所述标记位置具体包 括： 分别计算采集的测试图例的图像的行和列的清晰度值，在边缘行、列清晰度值和 中心行、列清晰度值均满足预设范围的图像中，选取中心行、列清晰度值最大的图像所对应 的位置为标记位置。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S312中，所述记录该图像所对应的 位置通过以下步骤实现： 通过一处理器(5)自动记录，或者通过第一调节机构(1)设置的刻度人工记录。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S3还包括步骤S32： 计算显示器件位于第一预定位置时该光学模组的光轴偏移量指标，若光轴偏移量 指标不满足设计要求，则控制第一调节结构(1)调整显示器件的位置，直到光轴偏移量指标 满足设计要求，选取调整后的显示器件位置为第二预定位置。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S32中，所述计算光学模组的光轴 偏移量的算式如式1)所示： 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S32中，根据式1)计算显示器件位 于第一预定位置时该光学模组的光轴偏移量指标，若光轴偏移量指标不满足设计要求，则 8 CN 111609995 A 说　明　书 3/16 页 调整显示器件的位置的步骤包括： 根据获取的x偏移量和y偏移量，将显示器件调整至满足设计要求的第二预设位 置；优选地，所述设计要求为x偏移量和y偏移量均在±30个像素之内；更优选地，所述设计 要求为x偏移量和y偏移量均在±10个像素之内。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S3还包括步骤S33： 计算该光学模组在第一预定位置处成像的畸变指标，若该畸变指标不满足设计要 求，控制第一调节机构(1)调整显示器件的位置，相机(2)依次采集显示器件显示的测试图 例的图像，在畸变指标满足设计要求的测试图例的图像中，选取畸变量最小和放大率满足 设计要求的图像对应的位置为显示器件的第三预定位置。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S33中，所述获取显示器件的第三 预定位置具体包括以下步骤： 步骤331，第一调节机构(1)驱动显示器件以设定步长沿显示器件的长度方向运 动，相机(2)采集该显示器件所显示的测试图例经该组装中的光学模组成像的图像；计算采 集的每一测试图例图像的畸变指标，在满足畸变指标设计要求的测试图例图像中选取畸变 量最小和放大率满足设计要求的测试图例图像所对应的运动位置作为显示器件的第一位 置； 步骤S332，第一调节机构(2)驱动显示器件以设定步长沿显示器件的宽度方向运 动，相机(2)采集该显示器件所显示的测试图例经该组装中的光学模组成像的图像；计算采 集的每一测试图例图像的畸变指标，在满足畸变指标设计要求的测试图例图像中选取畸变 量最小和放大率满足设计要求的测试图例图像所对应的运动位置作为显示器件的第二位 置； 步骤S333，比较显示器件在第一位置和第二位置处所获取的测试图例图像的畸变 指标，选取畸变量最小和放大率满足设计要求的测试图例图像位置所对应的位置为第三预 定位置。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S33中，所述计算光学模组的畸变 指标包括以下步骤： 选取测试图例的特征区域与显示器件显示的该测试图例的图像的对应特征区域 的图像进行比较，计算二者的特征区域的相对指标或绝对指标，即畸变指标。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，所述畸变指标包括畸变量和放大率； 选取测试图例中的任一四边形特征，获取该测试图例的图像的对应四边形的四个 矢量边长，则畸变量的计算式如式2)所示： 其中，选取的四边形特征中，ab和cd为竖直方向的两条边的矢量长度，ac和bd为水 平方向上的两条边的矢量长度；和/或 选取显示器件显示的测试图例的图像中任意两点的距离与测试图例图像对应位 置两点距离的比例关系，处理得到放大率。 9 CN 111609995 A 说　明　书 4/16 页 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，步骤S3中，先执行步骤S31，然后执行步 骤S32和S33，且不限制步骤S32和S33的顺序，直至清晰度指标、光轴偏移量指标和畸变指标 满足设计要求，显示器件的目标位置即为第一预定位置、第二预定位置和第三预定位置中 的其中一个。 进一步的，上述光学模组装调测试方法中，所述测试图例为预设图例，所述预设图 例是由数行、数列实心圆，或线对形成的方格，或横竖线，或实心圆与线对方格的组合形成 的图形模式或者棋盘格或二维码所形成的图形模式。 本发明还提供了一种光学模组装调测试装置，用于执行所述的光学模组装调测试 方法中的步骤，该装置包括：固定座(3)和相机(2)，所述固定座具有至少一用于限定光学模 组主体的入瞳光轴位置的基准。 可选的，上述装置中，所述基准包括柱体或锥体，光学模组主体上设有与该基准匹 配的柱状通孔或锥状通孔。 可选的，上述装置中，所述基准为平面，光学模组主体上具有的与该基准平面匹配 的部分与该基准平面贴合； 所述固定座(3)还设有用于限定光学模组主体的位置的限位件，限位件与光学模 组主体具有的与该限位件匹配的组件配合，使得光学模组主体位置被限定为不能转动或仅 能绕光学模组的光轴转动或沿所述光学模组的光轴平移。 可选的，上述装置中，所述基准包括作为限位件的第一基准(31)、第二基准(32)以 及设置在固定座(3)表面的第三基准(33)，第一基准(31)和第二基准(32)为呈角度设置的 基准面，且两个基准面均垂直于第三基准(33)。 上述装置中，所述角度为50°-120°，优选为86°、88°或90°。 进一步的，上述装置中，所述固定座(3)还设有基准孔(34)，所述基准孔(34)的轴 线与所述光学模组主体的入瞳光轴平行且二者的距离不大于5mm；优选的，所述基准孔(34) 的轴线与所述光学模组主体的入瞳光轴重合。 进一步的，上述装置还包括用于调节显示器件位置的第一调节机构(1)，所述第一 调节机构(1)设有夹持机构，该夹持机构的一端设置有拾取部。 可选的，上述装置中，所述拾取部为夹爪、吸盘、磁铁中的任一种。 进一步的，上述装置包括用于调节相机(2)位置的第二调节机构(6)，所述第二调 节机构(6)与相机(2)连接。 进一步的，上述装置还包括一处理器(5)，相机(2)和第一调节机构(1)的数据接口 分别连接至处理器(5)。 本实用新型还提供一种光学模组装调测试装置，用于将光学模组的显示器件固定 于光学模组主体上，包括： 控制模块(10)，与第一调节机构(1)进行数据交互，用于控制第一调节机构(1)调 节显示器件的位置； 图像采集模块(20)，与相机(2)进行数据交互，用于获取相机(2)采集的显示器件 显示的测试图例的图像； 计算模块(30)，与图像获取模块(20)信号连接，用于计算表征测试图例图像质量 的清晰度指标、光轴偏移量指标和畸变指标； 10 CN 111609995 A 说　明　书 5/16 页 判断模块(40)，与计算模块(30)信号连接，用于判断测试图例图像的清晰度指标、 光轴偏移量指标或畸变指标是否满足设计要求； 预定位置确定模块50，与判断模块(40)信号连接，用于在判断模块40所判定清晰 度指标、光轴偏移量指标或畸变指标满足设计要求的图像中选定具有最优指标的图像，将 该图像所对应的显示器件位置作为预定位置； 控制模块(10)与判断模块(40)信号连接，根据获取的判断结果生成控制指令并传 输至第一调节机构(1)，以调节显示器件的位置。 进一步的，上述光学模组装调测试装置中，所述计算模块(30)包括： 清晰度指标计算模块(301)，用于根据图像清晰度算法计算表征测试图例图像清 晰度的梯度算法值或灰度统计值； 光轴偏移量指标计算模块(302)，用于根据式1)计算测试图例图像的中心特征点 与原测试图例的中心特征点之间的偏移量，以表征光轴偏移量指标； 畸变指标计算模块(303)，用于根据式2)计算测试图例图像的畸变量或放大率以 表征该光学模组的畸变指标。 进一步的，上述光学模组装调测试装置中，所述畸变指标计算模块(303)具体用 于： 选取测试图例的四个角部最外侧的四个特征点，针对每个角部四个特征点所形成 的方块，根据式2)分别计算显示器件水平方向的畸变量和竖直方向的畸变量； 选取显示器件显示的测试图例的图像中任意两点的距离与测试图例图像对应位 置两点距离的比例关系，处理得到放大率。 进一步的，上述光学模组装调测试装置中，所述控制模块(10)具体用于，控制第一 调节机构(1)从显示器件对应的安装区域的一端以设定步长沿设定方向运动，或者以显示 器件的中心为轴心在设定的旋转区域的一侧以设定角度步长沿顺时针或逆时针旋转。 进一步的，上述光学模组装调测试装置中，所述预定位置确定模块(50)具体用于： 选取在特定范围内具有清晰度值最大值的测试图例图像所对应的位置作为标记 位置；或 在边缘行、列清晰度值和中心行、列清晰度值满足预设范围的图像中，选取中心 行、列清晰度值最大的图像所对应的位置为标记位置； 在测试图例图像的对称位置的清晰度差值满足预设范围的图像中，选取清晰度差 值最小的图像所对应的显示器件的位置为第一预定位置； 在光轴偏移量指标满足设计要求的测试图例图像中，选取测试图例图像的光轴偏 移量最小的图像所对应的显示器件的位置为第二预定位置； 选取显示器件长度方向上获取的测试图例图像的畸变量最小和放大率符合设计 要求的图像所对应的显示器件的位置为第一位置，选取显示器件宽度方向上获取的测试图 例图像的畸变量最小和放大率符合设计要求的图像所对应的显示器件的位置为第二位置， 比较第一位置和第二位置处获取的测试图例图像的畸变，选取畸变量最小和放大率符合设 计要求的图像所对应的位置作为第三预定位置。 进一步的，上述光学模组装调测试装置还包括预定位置校验模块(60)，所述预定 位置校验模块(60)与预定位置确定模块(50)、控制模块(10)信号连接，具体用于：校验显示 11 CN 111609995 A 说　明　书 6/16 页 器件位于预定位置确定模块(50)所获取的预定位置处，相机(2)采集的测试图例图像的清 晰度指标、光轴偏移量指标和畸变指标是否满足设计要求；若均满足设计要求，则该位置即 为显示器件最终的预定位置；否则，在该预定位置处的前后和/或左右重新确定运动范围， 并将重新确定的范围发送至控制模块(10)，重新调整显示器件的位置。 采用以上方案，本发明具有以下技术效果：本发明使用相机模拟人眼的成像效果， 相机光学参数接近人眼光学参数，保证成像效果与人眼成像一致，使成像满足人眼舒适度； 通过相机实时采集测试图例图像的清晰度、光轴偏移量和畸变指标等图像质量指标，并根 据获取的测试图例的图像质量指标，通过第一调节机构实时调整显示器件的位置，来补偿 光学模组其他光学组件的结构公差和组装公差对成像质量造成的不良影响，保证较好的成 像质量，组装的同时完成该光学模组的测试，提高产品良率和成品组装测试效率，保证了光 学模组产品的一致性。本发明装调测试装置操作简单，稳定可靠，适应量产需求。 附图说明 图1A是应用于AR眼镜中光学模组的成像结构示意图； 图1B是本发明光学模组装调测试方法的应用场景示例； 图2是本发明光学模组装调测试装置的一个实施例的框图； 图3A至图3E是用于测试本发明光学模组成像质量的测试图例； 图4A-1、图4B和图4C是识别出的测试图例的特征示例； 图4A-2是其中一个测试图例中圆心与相机采集的图像识别的圆心的叠加示意图； 图5A是测试图例图像的竖直方向的清晰度曲线； 图5B是测试图例图像的水平方向的图像清晰度曲线； 图6是测试图例图像识别的方块特征的梯形畸变示意图； 图7是本发明装调测试装置的实施例的整体示意图； 图8是本发明装调测试装置的局部结构示例。 图中附图标记表示为： 01-光学弧片，02-光学平片，03-显示器件,04-基准面，05-法线面，06-支架； 1-第一调节机构；2-相机； 3-固定座，31-第一基准；32-第二基准；33-第三基准，34-基准孔； 4-底座；5-处理器；6-第二调节机构； 10-控制模块，20-图像获取模块，30-计算模块，40-判断模块，50-预定位置确定模 块，60-预定位置校验模块。