[发明专利]低畸变光学成像调整方法、系统以及头戴显示设备

说明书

本申请实施例提供了一种低畸变光学成像调整方法、系统及头戴显示设备；该方法应用于显示光学模组，显示光学模组包括光阑、透镜及显示屏幕，透镜的第一表面为靠近光阑的非球面或平面，透镜的第二表面为凸面，透镜用于将光线进行多次反射以形成折叠光路；上述方法包括：根据显示光学模组，通过添加对显示屏幕的尺寸及透镜的厚度限定作为约束条件，建立评价函数；在评价函数下，根据不同的出曈距离，获取显示光学模组的成像面上对应于同一视场角下的像高差异量和畸变差异量；在获取的像高差异量大于第一设定值的情况下，将像高差异量调整为小于第一设定值；和/或，在获取的畸变差异量大于第二设定值的情况下，将畸变差异量调整为小于第二设定值。

技术领域

本申请实施例涉及光学成像技术领域，更具体地，本申请涉及一种低畸变光学成像调整方法、系统及头戴显示设备。

背景技术

近些年来，越来越多的影视和游戏都是基于虚拟现实技术(Vatual Reality， VR)模拟真实场景，将二维平面的画面以立体的形象展现给终端用户，使得终端用户产生身临其境的真实感受。

虚拟现实产品的工作原理是，显示器所显示的图像通过光学镜片的传递和放大之后，其图像被人眼所接收，人眼观察到的是放大的虚像。为了得到品质更佳、体验效果更好的虚拟现实产品，显示光学模组的品质是备受关注的。显示光学模组的品质除了常规的成像清晰度、对比度、杂散光等参数之外，光瞳漂移，即模组的图像畸变量或变形量与出瞳距离的关系这一参数也备受终端用户的重视。当人眼与光学镜片之间的距离发生改变时，所成像的畸变变化量越小，则光瞳漂移越不明显，终端用户的眩晕感越小、体验感越佳。

但在相关的技术中，产品成像畸变矫正参数都基于同一出曈距离，导致终端用户在不同的佩戴状态下，如：同一人佩戴眼镜和不佩戴眼镜，不同人不同的佩戴姿态，同一人在佩戴过程中眼到镜片的距离发生变化，都会导致看到图像的畸变发生变化，感觉图像有变形的情况，即光瞳漂移的一种典型表现情况。

发明内容

本申请的目的在于提供一种低畸变光学成像调整方法、系统及头戴显示设备的新技术方案。

第一方面，本申请提供了一种低畸变光学成像调整方法。所述低畸变光学成像调整方法，应用于显示光学模组，所述显示光学模组沿光线入射方向依次包括光阑、透镜及显示屏幕，所述透镜包括第一表面和第二表面，所述第一表面为靠近所述光阑的非球面或者平面，所述光阑位于人眼瞳孔处，所述第二表面为凸向所述显示屏幕的非球面，所述透镜被配置为用于将光线进行多次反射，以形成折叠光路；

所述方法包括：

根据所述显示光学模组，通过添加对所述显示屏幕的尺寸及所述透镜的厚度限定作为约束条件，建立评价函数；

在所述评价函数下，根据至少两个不同的出曈距离，获取所述显示光学模组的成像面上对应于同一视场角下的像高差异量和畸变差异量；

在获取的所述像高差异量大于第一设定值的情况下，将所述像高差异量调整为小于第一设定值；和/或，

在获取的所述畸变差异量大于第二设定值的情况下，将所述畸变差异量调整为小于第二设定值。

可选地，在所述建立评价函数的步骤中，所述约束条件还包括有场曲值和色差值中的至少一者。

可选地，所述至少两个不同的出曈距离包括第一出曈距离ER₁和第二出曈距离ER₂；

所述方法还包括：

在所述评价函数下，根据所述第一出曈距离ER₁和所述第二出曈距离 ER₂，获取所述显示光学模组的成像面上对应不同视场角下的像高差异量和畸变差异量。

可选地，在所述评价函数下，当所述至少两个不同的出曈距离之间的差值为3mm时，所述显示光学模组的成像面上对应最大视场角下的像高畸变差异量＜0.05％。